Brevet FR2338529A1 — publié le 19770812

La présente invention concerne des détendeurs. En particulier, elle se rapporte à un détendeur diminuant la turbulence du fluide qui le traverse, et qui est dtune construction simple et peu coûteuse. On utilise extensivement des détendeurs pour réduire la pression statique d'un fluide qui les traverse. Dans la plupart des cas, il est souhaitable que la pression statique soit réduite dtune pression d'entrée plus forte, habituellement variable, à une pression statique constante de sortie. Un certain nombre de détendeurs sont actuellement commercialisés, qui permettent d'atteindre cet objectif. Cependant, en géneral, dans les détendeurs qui sont actuellement commercialisés, on emploie une construction à passage direct, qui induit une turbulence considérable dans le fluide traversant le détendeur et produit par conséquent une chute de pression sensible à travers le détendeur, avec une perte résultante du rendement.Les tentatives antérieures pour diminuer la chute de pression à travers le détendeur ont provoqué une augmentation très sensible du prix de production du détendeur. En bref, les détendeurs actuellement commercialisés sont les détendeurs peu onéreux ayant une forte chute de pression, les détendeurs onéreux ayant une faible chute de pression et divers autres détendeurs dans lesquels une réduction du prix semble etre proportionnelle à l'augmentation de la chute de pression à travers le détendeur. En plus du prix et du rendement des détendeurs ci-dessus décrits, il est important qu'un détendeur ait les caractéristiques suivantes : simplicité du fonctionnement, forte dépendabilité, facilité d'accès aux pièces pour ltentretien, et construction robuste Les détendeurs qui sont étudiés pour donner une pression de sortie constante à partir d'une pression d'entrée plus élevée et généralement variable comprennent : une vanne d'entrée équilibrée dans laquelle la pression du fluide d'entrée n'effectue pas l'ouverture ou la fermeture de la vanne, une surface réagissant à la pression sur laquelle la pression de sortie agira pour fermer la vanne et un régulateur de pression pour régler la pression à laquelle la vanne se fermera. Dans les constructions les plus courantes de détendeur une turbulence considérable est induite dans ltécoulement du fluide à travers le détendeur en raison du fait que le fluide est dévié en plusieurs occasions sur un angle de 90 degrés ou plus, et est admis vers un compartiment de vanne dont l'aireen section transversale est sensiblement plus grande que les conduites d' entrée et de sortie du détendeur. Diverses tentatives ont été faites pour surmonter ces difficultés. Cependant, comme on l'a indiqué ci-dessus, ces tentatives provoquent généralement une augmentation sensible du prix de production des détendeurs. La présente invention permet de surmonter les difficultés de l'art antérieur ci-dessus décrites, et procure un détendeur de construction simple, où la turbulence induitè dans le fluide qui le traverse est diminuée, pour diminuer la chute de pression de ltécoulement. Selon un aspect de la présente invention, on prévoit un détendeur qui se compose d'un boiter, d'un élément soutenant un siège de vanne ayant un compartiment de vanne , d'un élément formant vanne monté dans le bottier et pouvant venir en engagement avec un siège de vanne dans le compartiment et d'un moyen régulateur de pression pour solliciter élastiquement l'élément soutenant un siège de vanne vers une position ouverte par rapport au siège de vanne. Le bottier a un compartiment principal qui est formé autour du premier axe, s'étendant longitudinalement par rapport à lui, et une ouverture formant passage de sortie vers 1' extérieur en alignement axial avec le premier axe. L'élément soutenant un siège de vanne est monté dans le compartiment principal pour un mouvement par rapport au bottier dans le plan du premier axe.Le compartiment a un passage d'entrée et un passage de sortie axialement alignés avec le premier axe, et une paroi latérale concave vers l'extérieur courbée autour d'un second axe s' étendant perpendiculairement au premier axe, ainsi le compartiment de vanne a des surfaces de pression ayant une aire égale sur des côtés opposés du second axe ce qui permet un équilibrage de la pression du fluide dans le compartiment de vanne en utilisation. L'élément formant vanne est monté dans le compartiment, et fixé par rapport au bottier, contre un mouvement dans le plan du premier axe, et il a une surface périphérique convexe vers 1' extérieur, disposée en face de la paroi latérale concave de 1' élément soutenant un siège de vanne. L'élément soutenant un siège de vanne est mobile dans le compartiment principal entre une position fermée dans laquelle le siège de vanne vient en engagement d'étanchéité avec l'élément formant vanne, et une position ouverte dans laquelle le siège de vanne est espacé de l'élément formant vanne pour former un passage annulaire s'étendant entre le passage d'entrée et le passage de sortie.L'élément soutenant un siège de vanne à une surface de pression disposée dans le compartiment principal en aval de son passage de sorte, contre laquelle la pression de fluide dans le compartiment principal est appliquée dans une direction pressant l'élément soutenant un siF ge de vanne vers la positif fermée, ainsi l'élément soutenant un siège de vanne est déplacé vers la position fermée quand la pression de fluide en aval dépasse une pression réduite prédéterminée.Le bottier a un passage d'entrée communiquant directement avec le passage d'entrée de l'élément soutenant un siège de vanne, en alignement axial avec le passage d'entrée, le passage annulaire et le passage de sortie du compartiment de vanne et le passage de sortie du bottier pour diminuer la turbulence de l' écoulement du fluide à travers eux pendant une utilisation, quand ils sont ouverts. Un moyen d'ajustement de pression est monté sur le bottier, et engage l'élément soutenant un siège de vanne, et il sollicite élastiquement l'élément soutenant un siège de vanne vers une position ouverte quand la pression du fluide en aval de l'élément soutenant un siège de vanne tombe en dessous d'une pression prédéterminée. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple iDustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue latérale partiellement arrachée d'un réducteur selon un mode de réalisation de la présente invention - la figure 2 est une vue en coupe faite suivant la direction de la flèche 2-2 de la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe transversale éclatée de la vanne et de l'ensemble soutenant un siège de vanne - la figure 4 est une vue latérale de l'élément formant vanne et de son élément de filtrage associé - la figure 4a est une vue extrême de l'extrémité d'évacuation de l'élément formant vanne - la figure 4b est une vue extrême du c8té d'entrée de l'élé- ment formant vanne, où est monté son filtre associé - la figure 5 est une vue extrême du c8té gauche de la figure 1 ; et - la figure 6 est une vue extrême du côté droit de la figure 1. En se référant aux dessins, le repère 10 indique généralement un détendeur selon un mode de réalisation de la présente invention. 'Comme cela est illustré sur la figure 1, le repère 10 se compose d'un ensemble 12 formant boîtier et d'un couvercle amovible 14. Comme on peut le voir sur les figures 1 et 2 des dessins, l'ensemble 12 formant boitier se compose d'un bottier 16 où est formé un compartiment principal 18 de configuration cylindrique. Le compartiment 18 a un axe longitudinal 20 et un passage de sortie 22 qui ouvre vers l'extérieur du compartiment 18, et qui est agencé en alignement axial avec le premier axe 20. Une partie élargie sutttextrémité externe du passage 22 est filetée pour recevoir un connecteur de conduite ou analogue. Un épaulement 24 est formé dans le passage 22 et il fait face vers l'intérieur, vers le compartiment 18. L'ouverture à l'autre extrémité du compartiment principal 18 est filetée pour recevoir le raccord d'entrée 26. Le raccord d'entrée 26 se compose d'un élément tubulaire 28 qui a une bride 30 qui est espacée vers l'intérieur par rapport à son extrémité interne. La bride 30 est filetée, comme on l'a décrit ci-dessus, et sert à monter le raccord d'entrée 26 dans l'extrémité ouverte du compartment principal 18. L'élément tubulaire 28 a un passage d'entrée 32 qui le traverse en alignement axial avec le premier axe 20. Un certain nombre de passages 34, de préférence au moins quatre, ouvrent à travers la bride 30. Des chevilles de pression 36 sont placées dans chaque passage 34 et sont sollicitées vers l'intérieur du compartiment principal 18 par le moyen dlun ressort hélicoldal 38. Les extrémités externes des chevilles 36 sont connectées les unes aux autres par une bague s'étendant circonférentiellement.Un écrou réglable 40 est vissé sur l'élément tubulaire 28, et il a un creux circonférentiel 42 sur sa face interne, qui sert à placer ltextrémité opposée du ressort 38. L'ajustement de la position de l'écrou 40 par rapport à l'élément tubulaire 28 permet de varier la charge appliquée aux chevilles 36. Un élément formant vanne 44 est monté dans le compartiment 18, et est fixé par rapport au boîtier contre un mouvement dans le plan du premier axe. En se reportant aux figures 4, 4a et 4b des dessins, on peut voir que l'élément formant vanne 44 se compose d'un corps principal 46 et de quatre nervures ou mes d'espacement d'entrée 48 et de quatre nervures ou ames d'espacement de sortie 50. Le corps principal 46 a une surface 52 de guidage du fluide, qui est courbée autour du premier axe longitudinal 20 et il a une courbure convexe dirigée vers l'extérieur. Les extrémités libres des amies 48 ont une entaille 58 pouvant recevoir et centrer un élément formant filtre 60 par rapport à l'axe longitudinal 20, et centrer l'élément formant vanne par rapport à l'élément tubulaire 28.L' élément de filtrage 60 a la forme de deux élément annulaires espacés connectés par le moyen d'un élément de filtrage 62. L'élément de filtrage 62 sert à filtrer le fluide qui est admis vers le détendeur par le passage d'entrée 32. Comme on peut le voir sur la figure 2 des dessins, un élément soutenant un siège de vanne 70 est placé dans le compartiment 18. La structure de l'élément 70 est illustrée sur la figure 5. L'élément soutenant un siège de vanne se compose d'un élément annulaire de configuration cylindrique 72, qui a une gorge 74 s'étendant circonférentiellement sur sa surface externe, et pouvant recevoir un joint torique 76. L'élément 72 a un passage de sortie 78 qui est placé axialement par rapport à l'axe longitudinal 20. L'élément 72 comportqhn creux 80 fileté vers l'intérieur, qui peut recevoir l'extrémité filetée 82 de l'élément formant bouchon 84. L'élément formant bouchon 84 a un creux circonférentiel 86 sur sa surface périphérique, pouvant recevoir un Joint torique 88. Le bouchon 84 a un passage généralement identifié par le repère 90, qui le traverse. Le passage 90 a une première partie pouvant recevoir l'extrémité interne de l'élément tubulaire 28 du raccord d'entrée 26. Un creux 94 s'détend circonférentiellement autour de la partie 92 du passage 90 pour recevoir'un joint torique 96. La partie 98 du passage 90 a une surface périphérique ayant une courbure concave peu profonde. Un élément formant siège de vanne élastique 100 a une surface externe pouvant s'adapter très précisément dans la partie 102 du passage 90, et il a une face interne 104 formée d'une courbure très peu concave qui correspond à la courbure très peu concave de la partie 98 du' passage 90 du bouchon 84. Comme on peut le voir sur la figure 2 des dessins, l'élément soutenant un siège de vanne 70 est assemblé avec 11 élément formant vanne 44 et 1'élément de filtrage 60 placé dans le compartiment de vanne 106, formé dans 11 élément assemblé soutenant un siège de. vanne 70. L'élément 70 a une surface de pression 108 disposée dans le compartiment principal 18 en aval du passage de sortie 78. La pression de fluide dans le compartiment principal 18 agira contre la surface 108 pour solliciter ltélément 70 vers une position fermée par rapport à l'élément de vanne 44, position dans laquelle le siège de vanne 100 engage de façon étanche l'élément de vanne 44. En se déplaçant vers la position fermée, l'élément 70 comprime le ressort 38. Pour pouvoir enlever, pour un remplacement ou un entretien, l'élément soutenant un siège de vanne, l'élément de vanne et son filtre associé, un couvercle 14 est prévu. Le boîtier 16 est découpé pour permettre un accès au compartiment 18, et il comprend par conséquent des faces 112 s'étendant longitudinalement et une face 114 s'étendant radialement contre lesquelles le couvercle 14 vient en engagement d'étanchéité. Le couvercle 14 a une paroi 110 ayant une configuration arquée qui coopère avec la paroi du bottier principal pour fermer le compartiment principal 18. Quatre vis de fixation 116 sont prévues pour fixer le couvercle 14 au bottier. Le couvercle 14 a également une paire de bras 118 qui s'en étendent vers le bas.Les bras 118 peuvent s'étendre dans l'espace prévu dans le compartiment principal 18 entre l'ex- trémité de la chambre et 11 extrémité de l'élément formant siège de vanne. L'épaisseur des bras 118 est telle qu'un espace étroit restera dans le compartiment principal entre la surface des bras et la surface de pression 108 de l'élément formant siège de vanne, quand cet élément est à sa position la plus interne, de façon que le fluide dans le compartiment 18 puisse appliquer une pression de fluide sur la surface 108. Le couvercle 14 a également une partie 120 qui en fait saillie vers l'extérieur. La partie 120 fait saillie dans l'espace formé au-dessus de la bague d'espacement amovible 75, et sert à maintenir la bague 75 enposition bloquée entre l'épaulement 24 et l'extrémité interne des nervures 50. En utilisation, le réducteur 10 est normalement ouvert en raison du fait que le ressort 38 sollicite l'élément 70 soutenant un siège de vanne vers la position ouverte. Le fluide est admis vers la vanne par le passage 32 dans l'élément tubulaire 28, et il est filtré par l'élément de filtrage 60. Quand un courant solide de fluide rencontre l'élément de vanne 44, il est divisé uniformément et s'écoule vers l'extérieur entre la surface convexe de l'élément de vanne 44 et la surface concave de l'élément supportant un siège de vanne 70, et il converge pour former un courant généralement solide vers l'ouverture de sortie 78 de l'élément 70.Le fluide continuera à s'écouler à travers le réducteur comme on l'a décrit ci-dessus jusqu'à ce que la pression de fluide dans le compartiment principal 18 soit suffisante pour appliquer une pression à la surface 108 de l'élément 70, suffisante pour comprimer le ressort 38 et forcer l'élément soutenant un siège de vanne à se déplacer vers une position fermée par rapport à l'élément de vanne. Si le mouvement de l'élément soutenant un siège de vanne vers l'élément de vanne est suffisant pour réduire l'écoulement du fluide à travers la vanne, pour empêcher la pression de fluide à la sortie de dépasser une pression réduite maximum prédéterminée, la vanne reste ouverte et le fluide continue à la traverser en effectuant la réduction de pression requise.Si, cependant, la pression dans le compartiment principal 18 s'accumule jusqu'à une pression supérieure à celle requise à la sortie de la vanne, l'élément soutenant un siège de vanne continuera à se déplacer vers la position fermée jusqu'à ce que le siège 100 soit de nouveau en engagement d'étanchéité avec l'élément de vanne 44 pour fermer ainsi le détendeur. On notera qu'en raison de la configuration des surfaces de guidage du fluide de l'élément de vanne 44 et des surfaces correspondantes de 11 élément soutenant un siège de vanne, l'écoule- ment de fluide à travers le détendeur ne produit pas une interruption excessive du passage direct entre l'entrée et la sortie, ce qui permet de diminuer la turbulence induite dans le fluide, résultant du passage à travers le détendeur.On notera également qu'en donnant, à la paroi latérale du compartiment de vanne,une courbure concave symétrique autour d'un axe normal à l'axe 20, l'aire sur des côtés opposés de l'axe 20 est égale et, par conséquent, la pression du fluide dans le compartiment de vanne 106 agira uniformément dans des directions opposées et l'élément soutenant un siège de vanne 70 sera équilibré par rapport à la pression d'entrée, et ne se déplacera pas par rapport au bottier 16 en raison de la pression qui lui sera apppliquée par le fluide dans la conduite d'entrée. Il est également apparent que la pression à laquelle le fluide traversant le détendeur est réduite peut être réglée en réglant la charge appliquée au ressort 38 par le moyen de l'écrou 40. L'écrou 40, comme on l'a indiqué ci-dessus, est vissé sur I1 élément tubulaire 28 pour permettre l'ajustement de la charge appliquée au ressort 38. La pression du détendeur dans son ensemble est telle qu'il puisse avantageusement être fait de composants en matière plastique produits par un procédé de moulage par injection. Toutes les pièces sont facilement assemblées et lors de l'assemblage, on peut noter que la seule pièce mobile placée totalement dans l'ensemble est l'élément soutenant un siège de vanne. L'entretien du détendeur est facilité en prévoyant le couvercle amovible 14, comme on l'a indiqué ci-dessus. Quand le couvercle 14 est enlevé, l'élément soutenant un siège de vanne 70 peut être déplacé vers l'avant dans l'espace libéré par les bras 118. De plus, la bague d'espacement 75 peut être enlevée pour permettre à l'élément de vanne 44 d'être déplacé vers 1' avant, vers une position permettant à tout l'ensemble comprenant l'élément soutenant un siège de vanne et l'élément de vanne d' être enlevé par l'ouverture formée dans le bottier par l'enlève- ment du couvercle 14. Un ensemble de vanne de remplacement peut être replacé dans le compartiment de vanne en inversant les étapes ci-dessus décrites. Il est apparent à la lecture de ce qui précède que la présente invention procure un réducteur d'une construction simple, permettant un écoulement de fluide sans induire une turbulence excessive dans le fluide qui le traverse. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits, ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 1.- Détendeur, du type se composant d'un bottier de vanne ayant un compartiment principal de vanne qui y est placé, un passage d'entrée de liquide et, en alignement avec lui, un passage de sortie et un élément de vanne coopérant avec un siège de vanne placé dans ledit compartiment principal, caractérisé en ce que ledit élément de vanne (44) est connecté fixement à la paroi dudit compartiment principal et est agencé dans un compartiment de vanne (106) formé dans un bottier (70) qui, avec ledit élément de vanne (44) restreint le passage du liquide qui est coaxial avec l'ouverture d'entrée (32) et l'ouverture de sortie (22), et en ce que ledit bottier soutenant un siège de vanne (70) est axialement mobile dans ledit compartiment principal (18), et en ajustement étanche avec la paroi interne (16) dudit compartiment principal, ledit bottier divisant ledit compartiment principal en deux parties, la première étant en connexion avec l'atmosphère, la seconde en connexion avec ledit compartiment de vanne (106) et ledit passage de sortie (22). 2.- Détendeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bottier précité soutenant un siège de vanne (70) est axialement mobile entre une position fermée dans laquelle le siège de vanne (100) précité vient en engagement d'étanchéité avec l'élément de vanne (40) précité et une position ouverte dans laquelle ledit siège de vanne est espacé dudit élément de vanne pour former un passage annulaire entre le passage d'entrée (32) et le passage de sortie (22). 3.- Détendeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de vanne (44) précité est supporté par l'extrémité interne d'un tube (26) introduit de façon étanche par une paroi latérale du compartiment principal (18) précité, et formant le passage d'entrée (32), ladite extrémité restreignant, avec ledit élément de vanne, une entrée vers ledit compartiment de vanne (106), et en ce qu'à l'extérieur du tube, une paroi dudit bot- tier (70) soutenant un siège de vanne est mobile de façon étanche en direction axiale. 4.- Détendeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le boîtier soutenant un siège de vanne (70) précité est sous l'action d'un ressort hélicoïdal (30), dont une extrémité, par des chevilles de pression (36) introduites dans des passages ou alésages (34) dans la paroi extrême du compartiment principal (18) précité, exerce une pression contre le côté dudit boitier (70), qui fait face au passage de sortie (22), et dont l'autre extrémité repose contre un écrou (40) qui est vissé sur des filetages (28) sur l'extérieur du tube du passage d'entrée (26). 5.- Détendeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le bottier (16) précité du compartiment principal (18) comprend une ouverture dans sa paroi latérale, ayant un couvercle (110) de forme correspondante qui, quand il est enlevé, donne accès au bottier supportant un siège de vanne (70) précité pouvant être déplacé et à l'élément de vanne (40) précité pour une inspection et un remplacement.