Brevet FR2302466A1 — publié le 19760924

L'invention se rapporte aux soupapes de sûreté dites antibélier pour réseau d'adduction de liquides sous pression. Ces appareils sont destinés à réduire ou à supprimer,par évacuation rapide d'une certaine quantité de liquide, les surpressions d'origines diverses, dénommées généralement " coups de bélier ri. Ces soupapes de strette comprennent en général un clapet maintenu plaqué sur un siège par un ressort dont le tarage détermine le seuil d'ouverture de la soupape. Dans une réalisation connue, décrite par le brevet français N0 2 043 885, le clapet est assu jette à une membrane souple, de préférence réalisée en élastomère et armée de textile,qui présente une bonne résistance à la traction et est fixée rigidement par sa périphérie sur le corps de la soupape; cette membrane assure un parfait centrage du clapet, tout en isolant le ressort et son dispositif de réglage. Suivant un autre perfectionnement connu, faisant l'obJet du brevet français N0 2 043 886, le clapet de la soupape, au lieu d'être plat comme il est d'usage,présente à l'extérieur de sa zone de contact circulaire avec le siège une jupe tronconique dont la concavité est tournée vers le siège; cette Jupe renvoie le Jet de liquide évacué et permet par suite de maintenir à sa valeur opti male le coefficient de débit E = Q) P ( oh Q désigne le débit et ikP l'accroissement de la pression au-delà de la pression de tarage.) Malgré ces améliorations récemment apportées aux soupapes du type considéré, la réalisation de l'étanchéité lorsque le clapet repose sur son siège présente encore des difficultés non résolues à ce Jour Une solution classique consiste à réaliser l'ensemble du clapet, ou du moins sa partie annulaire venant en contact avec le siège, en un matériau déformable ( caoutchouc, élastomère).t'étan- cheité ainsi obtenue est bonne mais la pression du clapet contre le siège, lequel se présente comme une arête relativement mince, provoque la formation d'une rainure circulaire dans la zone d'appui du clapet. Cette rainure perturbe la forme du Jet lors de l'ouverture de la soupape et diminue les performances de cette dernière. Pour remédier à ce genre d'inconvénients, on a déjà songé à réaliser les parties du clapet et du siège, venant en contact l'une contre 11 autre, en un matériau de très grande dureté,avec un usinage de n super-finition ", cette solution se trouvant dé crite dans le brevet français NO 2 043 886 signalé plus haut. On obtient ainsi de bonnes performances mais au prix d'un usinage coûteux devant permettre l'étanchéité par simple contact.I)e plus, l'intérêt de cette solution semble limité aux clapets de faibles dimensions car les grands clapets subissent des gauchissements interdisant une étanchéité correcte. La présente invention se rapporte à une soupape de sûreté qui pallie les divers inconvénients des solutions actuellement utilisées pour la réalisation de l'étanchéité. A cet effet,le siège de cette soupape est constitué par une bague en élastomère de grande dureté et ayant une bonne résistance à l'abrasion, tel que polyuréthane, la partie de cette bague venant en contact avec le clapet,réalisé en un matériau dur non déformable,étant une face annulaire plane. Grâce à cet agencement, d'une part, l'étanchéité est parfaitement réalisée sans nécessité d'un usinage spécial,d'autre part, les Jets sont rigoureusement dirigés car les surfaces du siège et du clapet sont préservées,ce qui permet d'excellentes perfnr- mances, si bien que la solution selon l'invention élimine tous les inconvénients des deux solutions actuelles précédemment exposées, tout en conservant leurs avantages respectifs. Suivant une forme préférée d'exécution de l'invention la bague en élastomère constituant le siège est mise en place dans une gorge ménagée au sommet du porte-siège et est fortement serrée au moyen d'un mors vissé sur un filetage réalisé sur la face externe du porte-siège, la maJeure partie de ladite bague étant logée à l'intérieur de la gorge et seule une faible partie faisant saillie à l'extérieur. Ce serrage mécanique peut être complété par un collage. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé dont l'unique figure représente, en coupe longitudinale età titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de cette soupape de sûreté. Cette soupape est constituée, de façon connue,par une embase 1 se prolongeant, à sa partie supérieure et latéralement, par un corps 2 lui-mee surmonté d'un chapeau 3 contenant et protégeant le dispositif qui commande l'ouverture du clapet 4 au-delà d'une certaine pression. En position de fermeture,ce clapet vient s'appliquer contre un siège 5 monté sur un porte-siège 6 porté par l'embase 1. Suivant des caractéristiques connues par le brevet français Ne 2 043 885 déJà cité plus haut, le clapet 4 est assujetti à une membrane souple 2 qui, réalisée en élastomère armé de textile, lui est parallèle et est fixée, par son pourtour, entre le corps 2 et le chapeau Z. Be clapet 4 est lié à la membrane 7, en même temps qu'à une coupelle 8 située du c8té opposé de la membrane, au moyen d'une vis axiale 9 traversant la coupelle précitée ainsi que la membrane 2 et se vissant dans le clapet. Le dispositif de tarage associé à ce clapet est constitué par un ressort hélicoTdal 10 prenant appui, d'une part, sur la face supérieure de la coupelle 8 et, d'autre part, contre un écrou 11 vissé sur une tige filetée 12. Cette dernière est bloquée en translation mais montée libre en rotation dans des paliers 13 prévus à la partie supérieure du chapeau Z; elle se prolonge en outre, à l'extérieur, par une tête 14 permettant sa manoeuvre en vue de modifier le tarage du ressort 10. La réalisation du clapet 4 s'inspire de celle du brevet fran çais B02 043 886, ce clapet présentant, à l'extérieur de sa zone de contact avec le siège 5, une Jupe tronconique 15 dont la concavité est tournée vers le bas; la zone de contact du clapet 4 avec le siège 5 est réalisée par la face inférieure d'une bague 16 en matériau dur, par exemple en carbure de tungstène,lo- gée à l'intérieur d'un évidement annulaire du clapet. Selon l'invention, le siège 5 est constitué par une bague en élastomère de grande duretée et ayant une bonne résistance à l'abrasion, bague pouvant notamment être réalisée avec des matériaux du type de ceux désignés dans le commerce par BDIPBEKE ou VEIEOT.TAN. Le siège 5 ainsi constitué est logé dans une gorge 17 ménagée au sommet du porte-siège 6, et est fortement serré au moyen d'un mors 18 Vissé sur un filetage 19 réalisé sur la face externe du porte-siège 6. Les formes donnés aux organes précédemment mentionnés sont avantageusement les suivantes La bague en élastomère constituant le siège 2 est relativement massive et sa face supérieure est plane. Sa section va en se rétrécissant vers le haut, la face extérieure inclinée permettant un serrage énergique par vissage du mors 18 qui présente une face interne inclinée. La partie serrée par ce mors et logée à l'intérieur de la gorge 12 est très importante,seule une faible partie de la bague faisant saillie à l'extérieur. Le mors 18 présente encore une surface externe chanfreinée à sa partie supérieure, l'inclinaison du chanfrein étant choisie de manière à ne pas perturber le Jet de liquide lors de l'ouverture Le fonctionnement général de cette soupape est,bien entendu, le même que celui des soupapes classiques appartenant au même type: au-delà de l'effort de tarage déterminé par le ressort 10, la pression du liquide souleve le clapet 4 et le liquide sQr- tant de l'embase 1 traverse le siège #, est renvoyé par le clapet 4 et s'échappe par les ouvertures 20 prévues à la périphérie du corps 2. Le clapet 4 reste ainsi soulevé jusqu a ce que la pression du liquide devienne de nouveau inférieure à l'effort de fermeture que le ressort 10 exerce sur lui. De plus, l'utilisation d'un clapet 4 présentant une jupe tronconique 15 s'avère particulièrement avantageuse car le clapet est ainsi soumis, d'une part, à la pression statique du liquide et, d'autre part, à la pression dynamique de ce dernier sur la jupe 15; l'effort de réaction dynamique en résultant est orienté en direction du ressort 10 et est directement proportionnel au débit, donc à l'ouverture du clapet, de sorte que, si l'angle d'inclinaison de la jupe tronconique 15 est judicieusement choisi, cet effort dynamique compense exactement l'accroissement de tension du ressort 10 au fur et à mesure de l'ouverture du clapet 4. Le coefficient de débit défini plus haut peut être ainsi contrôlé de façon précise et être,par ailleurs, rendu aussi grand qu'on le désire. En position de fermeture, l'étanchéité réalisée par la bague en élastomère, venant en contact avec la bague 16 en matériau très dur et non déformable insérée dans le clapet 4, est d'excellente qualité; en outre, en raison des matériaux les constituant, ces deux éléments sont insensibles,d'une part, à l'abrasion provoquée par les particules de quartz, de silice ou autres en suspension dans l'eau traversant la soupape, si celle-ci équipe un réseau d'adduction d'eau, et d'autre part, à la corrosion. L'ensemble de la soupape allie ainsi une grande fiabilité de bonnes performances. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette soupape qui a été décrite ci-dessous à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. -REVENDICATIONS 1.-. Soupape de strette anti-bélier pour réseau d'adduction de liquides sous pression, du type de celles comprenant un clapet maintenu plaqué sur un siège par an ressort dont le tarage détermine le seuil d'ouverture de la soupape, caractérisée en ce que le siège de cette soupape est constitué par une bague en élastomère de grande dureté et ayant une bonne résistance à l'abrasion, tel que polyuréthane, la partie de cette bague venant en contact avec le clapet, réalisé en un matériau dur non déformable,étant une face annulaire plane. 2.- Soupape de strette selon la revendication 1,caractériséeen ce que la bague en élastomère constituant le siège est mise en placedans une gorge ménagée au sommet du porte-siège et est fortement serrée au moyen d'un mors vissé sur un filetage réalisé sur la face externe du porte-siège, la majeure partie de ladite bague ôtant logée à l'intérieur de la gorge et seule une faible partie faisant saillie & l'extérieur. 3.- Soupape de streté selon la revendication 2,caractérisée en ce que la section de la bague en élastomère constituant le siège, ainsi que le diamètre du mors serrant ladite bague, vont en diminuant en direction du clapet.