Brevet FR2370913A1 — publié le 19780609

La présente invention concerne une soupape de réduction de pression comportant un piston et destinée à des dispositifs à gaz à basse pression, essentiellement des siphons. Une caractéristique de l'évolution de la mécanisation des appareils ménagers ces dernieres annees a consisté dans l'augmentation importante des dispositifs fonctionnant avec des cartouches de gaz. Alors que par le passé seulement peu d'appareils ménagers pouvaient être équipés de siphons de préparation d'eau gazeuse, on a constaté ces derniers temps une utilisation de plus en plus importantes de dispositifs de types semblables dans d'autres domaines (par exemple, les siphons à mousse, les distributeurs de bière et les mélangeurs de sirops). L'accroissement de plus en plus grand du nombre de dispositifs a cependant créé de plus en plus de-difficultés en ce qui concerne l'alimentation des appareils ménagers avec des gaz alimentaires (tels que du bioxyde de carbone (CO2J et de l'oxyde d'azote (N2Ol). Avec les cartouches à jeter après usage d'un poids de 7 à 8g, qui sont les plus connues, on n'a pas pu satisfaire au bout d'une certaine période aux conditions de plus en plus sévères du marché car, cela s'est traduit par la perte de plusieurs milliers de tonnes d'acier de bonne qualité et il se pose également des problèmes concernant le traitement ou l'elimination des dechets. On a également utilisé des cartouches diun poids de 7 à 8g qui peuvent être à nouveau remplies après usage, mais on a également rencontré dans ce cas des difficultés car le recyclage et le nouveau remplissage des millions de cartouches en service augmentent sensiblement les frais d'exploitation des gaz alimentaires. Pour résoudre ces problèmes, on envisage à l'heure actuelle une seule solution: on doit augmenter la grosseur des boites d'alimentation en gaz alimentaires des appareils managers. Il sera possible de satisfaire aux conditions du marche pendant une longue période si les Services produisant les dispositifs équipes de cartouches à gaz ou bien distribuant les cartouches à gaz passent de boites de 7 à 89 à des boites d'une capacite vingt fois supérieure, à savoir des boites de 150 à 160g. Avec une telle conversion, il est possible de réduire le nombre de cartouches pleines fournies dans la proportion de 1/20 (les frais de remplissage ont un comportement correspondant), mais également de réaliser une économie importante sur les frais de transport. En outre, il est plus avantageux pour l'utilisateur de transporter à la maison, à la place des vingt cartouches anciennes de petites dimensions, une cartouche ayant des dimensions favorables à sa manipulation, par exemple un poids total d'environ 60Dg., pour couvrir ses besoins domestiques pendant une assez longue periode. Il n'est pas exclu que, au bout d'un certain temps, l'alimentation en gaz alimentaire des appareils ménagers soit realisee par des boites encore plus grosses. On s'est rendu compte ces dernières années des possibilités avantageuses fournies par l'utilisation de cartouches géantes comportant des boîtes d'une capacité dix à vingt fois superieure, et on a effectué des essais pour accrotte le domaine d'application des cartouches géantes (à savoir des variantes du système à jeter apres usage, ou bien du système de recyclage), ou bien des dispositifs fonctionnant avec elles. Au cours de ces essais, on a mis en evidence que techniquement seuls des dispositifs dans lesquels le dosage du gaz était réalise à l'aide d'une soupape différentielle munie d'un piston, montee dans le dispositif et transmettant la pression interne établie dans la bouteille, n'étaient pas sujets à des critiques de la part des utilisateur. On décrira dans la suite une telle soupape de réduction de pression de type connu en référence à la Figure 3 ci-jointe. Sur la Figure 3, on a indique les principales caracteristiques des soupapes de réduction de pression de types connus, et on a représenté sur la Figure 3' une bouteille de remplissage à haute pression qui est destinée à etre reliée à ladite soupape. Sur la Figure 3, on a représenté une partie de liaison Il qui est destinée au raccordement avec la cartouche à haute pression ou la bouteille de remplissage à haute pression. Le gaz entrant parvient par l'intermédiaire d'un trou de la partie de liaison 11 dans une chambre cylindrique à haute pression 17, il pousse un piston 12 vers l'ar- rière et parvient ensuite, en dessous d'un clapet en caoutchouc 3, dans le volume dont la pression est à régler.Lorsque la pression régnant dans ce volume augmente de façon à vaincre la force régnant dans la chambre cylindrique 17 en agissant dans un cylindre à basse pression 14 le piston 12 est refoulé vers l'arrière de manière à obturer le passage d'écoulement du gaz. Le piston 12 n'est pas rouvert tant que la pression régnant dans le volume régle en pression n'a pas diminué à une valeur qui est dterminée non plus par toute la surface du piston 12 agissant dans la chambre cylindrique 17, mais par sa surface delimitée par un siège de soupape formé dans la partie de liaison 11. A la partie supérieure du cylindre à basse pression 14, il est prévu un élément d'accouplement 15, agencé sous la forme d'un circlip de retenue. Al-ors que des dispositifs fonctionnant suivant d'autres principes ne se prêtent pas à un élargissement sensible de leurs domaines d'application, le systeme à piston différentiel décrit ci-dessus a été de plus en plus utilisé ces dernières années, notamment du fait de sa fiabilité et de sa facilité de manipulation. Cependant, les dispositifs equipés d'un tel système présentent encore quelques défauts fondamentaux qui limitent à l'heure actuelle l'élargissement de leurs possibilités d'application et qu'il est nécessaire d'éliminer pour passer à des cartouches de plus grand volume. L'inconvénient majeur d'un tel système dans le cas des structures uti lisées à l'heure actuelle consiste dans la faible resistance à la corrosion. La soupape de reglage fonctionne dans un environnement assez agressif, à savoir dans la plupart des cas dans une solution d'acide carbonique et, bien qu'elle soit fabriquée la plupart du temps en bronze chromé, elle est soumise à une forte corrosion en cours d'usage. Cette corrosion ne perturbe pas évidemment le fonctionnement du dispositif, mais elle introduit cependant dans l'eau des impuretés constituées par des composés de métaux lourds ayant une odeur très désagréable et qui ne sont également pas sans influence du point de vue de l'hygiène. Dans quelques installations, on utilise comme protection contre cet effet désagréable, un revêtement d'argent deposé par voie galvanique, mais cela constitue une solution tres coilteuse. Un autre gros inconvénient du système précité consiste en ce que les frais de fabrication sont élevés. Les conditions imposes aux constructions connues ne peuvent être-résolues de façon satisfaisante qu'à l'aide de pièces fabriquées par usinage avec enlèvement de copeaux, et on doit utiliser pour constituer ces pièces une matiere qui, sauf dans des cas d'exception isolés, est obligatoirement formée d'un alliage de cuivre. Toutes les pieces intervenant dans la soupape de réduction de pression de type connu doivent par conséquent être fabriquées à partir de métaux nobles par usinage avec enlèvement de copeaux. En outre, les pieces doivent être pourvues, comme indiqué ci-dessus, d'un revêtement se traduisant par une forte augmentation du prix de revient. La soupape de réduction de pression de type connu est défavorable non seulement à cause du risque de corrosion mais, également, parce que le tube d'aspiration 16 reste suspendu lors du remplissage à l'extrémité supérieure ouverte du cylindre, de sorte qu'il est endommagé ou détruit et qu'il perturbe, le cas echeant, le fonctionnement de la soupape. Les problèmes definis ci-dessus sont connus d'une façon générale. On a cherche à en résoudre plusieurs à l'aide de matières plastiques car elles sont insensibles à la corrosion et d'un prix de revient plus favorable, tout en permettant d'obtenir par coulée des pièces une bonne qualité de surface et une grandelprécision. Cependant, ces tentatives n'ont pas été satisfaisantes car les conditions mécaniques imposées aux constructions utilisées à l'heure actuelle ne permettent pas l'emploi de-matieres plastiques. L'invention a en conséquence pour but de fournir une soupape de réduction de pression permettant de remédier aux inconvenients des réalisations connues, fonctionnant avec précision, d'une manipulation facile, et dans laquelle on peut, en séparant les pièces soumises à une sollicitation mecanique et les pièces soumises à une corrosion, fabriquer des pièces soumises à une corrosion en matière plastique en les réalisant en série et à peu de frais, de telle sorte que, même dans le cas d'un environnement agressif, celui-ci n'ait pas d'influence. L'invention a pour but de fournir une soupape de réduction de pression comportant un piston et destinée à des dispositifs à gaz à basse pression, essentiellement des siphons, cette soupape étant pourvue en plus du piston d'une partie de liaison permettant l'introduction d'un agent à haute pression, d'un cylindre à basse pression, d'un élément d'accouplement relié a ce cylindre et d'une chambre cylindrique à haute pression, et étant caracterisee en ce que le cylindre à basse pression, le piston et l'élément d'accouplement sont realises en matière plastique, de telle sorte que l'élément d'accouplement soit relie par son filetage, et la partie de liaison par un manchon métallique pourvu d'un filetage, au cylindre à basse pression. Avantageusement, la chambre cylindrique à haute pression est formée à l'intérieur du piston. L'élément d'accouplement peut avantageusement avoir la forme d'un chapeau ou d'un anneau. La soupape de réduction de pression selon l'invention présente l'avantage que toutes ses parties soumises à la corrosion peuvent etre réalisées à partir d'une matière plastique d'un prix de revient relativement bas par des procédés économiques de fabrication en série. Elle est agencée de maniereque ses parties en matière plastique soient seulement soumises à des sollicitations mécanigues ayant une grandeur ou une orientation telle qu'elle puisse les absorber sans perturbations pendant une longue période. En outre, les sollicitations mécaniques sont exercées de maniere à pouvoir être absorbées en grande partie par les pièces métalliques de grande résistance. Celles-ci sont cependant complètement exemptes de corrosion car elles sont montees de façon à être protégées en cours de remplissage. I1 est par consequent superflu de prévoir pour elles une protection de surface. Du fait que, dans la soupape de réduction de pression selon llinvention, les pièces métalliques sont également simplifiees (on ne doit prévoir sur celles-ci aucune surface glissante d'étanchéité) et, en outre, du fait qu'elles sont soumises à des conditions moins sévères en ce qui concerne la qualité des matériaux, leur frais de fabrication sont également reduits. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, données à titre illustratif mais non limitatif. La Figure la représente en coupe longitudinale la soupape de réduction de pression selon l'invention dans la position de fermeture. La Figure la' représente la bouteille de remplissage à haute pression qui doit être reliée .la soupape de réduction de pression de la Figure la. La Figure lb représente un autre mode de réalisation de l'élément d'accouplement de la soupape de réduction de pression selon l'invention, en coupe longitudinale; et la Figure 2 montre un agencement des pieces soumises à la corrosion dans la soupape de reduction de pression de la Figure la. Sur la Figure la, on a désigné par 1 une partie servant au raccordement de la cartouche à haute pression ou de la bouteille à haute pression (la'). Une chambre cylindrique 7 à haute pression est ménagée dans un piston 2, c'est-à-dire non dans la partie de liaison 1, comme dans les soupapes de réduction de pression de types connus. Le gaz entrant parvient, par l'intermédiaire d'un trou prévu dans la partie de liaison 1, au piston 2 et pousse celui-ci vers l'arrière de façon à s'écouler par l'intermédiaire de la chambre cylindrique 7 et en passant en dessous d'un clapet en caoutchouc 3 dans le volume dont la pression est à régler. En consequence, le piston 2 est agencé de manière à pouvoir être facilement fabriqué par moulage, par exemple d'une matière plastique, avec une qualite de surface correspondante.Du fait que la chambre cylindrique 7 à haute pression n' est pas situee dans la partie de liaison 1, la fabrication de cette partie est facilitée car il n'est pas nécessaire de prévoir une surface glissante d'étanchéité sur une pièce usine avec enlèvement de copeaux. Cette pièce doit, en outre, être réalisée en métal car une grande partie des sollicitations mécaniques est concentrée sur celle-ci. I1 est egalement prévu un cylindre à basse pression 4, qui est relie par un manchon métallique 4' pourvu d'un filetage à la partie de liaison 1 mais qui differe sensiblement des cylindres à basse pression de types classiques. Dans la soupape de reduction de pression selon l'invention, cette pièce, qui comporte des surfaces glissantes d'étanchéité, peut également être réalisée par moulage, par exemple-à'partir d'une matière plastique car, dans ce cas, on obtient une bonne qualite de surface, une grande résistance à la corrosion et une bonne rentabilité de fabrication. Le manchon métallique 4' pourvu d'un filetage joue seulement le rôle d'absorption de la sollicitation mécanique exercée lors du serrage du filetage de fixation. On doit par conséquent fabriquer cette pièce en metal mais, cependant, sans conditions particulieres en ce qui concerne la précision ou la résistance à la corrosion. Lorsque la pression regnant dans le volume dont la pression est à régler augmente de telle sorte qu'elle devienne supérieure à la force s'exerçant dans la chambre cylindrique 7 et agissant dans le cylindre basse pression 4, le piston 2 est refoulé vers l'arrière, de sorte qu'il obture le passage d'écoulement du gaz. Le piston 2 n'est pas rouvert tant que la pression régnant dans ledit volume n'a pas diminué en correspondance. Le cylindre basse pression 4 est relié à un élement d'accouplement 5 qui a été représenté sur la Figure la sous la forme d'un chapeau en matière plastique, fabrique de préférence par moulage. Ce chapeau 5 peut etre relié au bord supérieur du cylindre basse pression 4, soit par l'intermédiaire d'un filetage,comme indique sur la Figure la, soit à l'aide de griffes s'accrochant élastiquement, comme indique sur la Figure lb, cependant, cette liaison peut être réalisée de toute autre maniere appropriee. il est clair qu'il n'existe pas sur un tel élément d'accouplement 5 un tube d'aspiration 6 restant en suspension lors du remplissage. Ainsi, dans une soupape de réduction de pression selon l'invention telle que celle représentée sur la Figure 2, dans laquelle la matière de remplissage (généralement de l'eau gazeuse) n'entre en contact qu'avec des pièces resistant à la corrosion, de préférence formee d'une matière plastique, et des pièces en catouchouc, tandis que la sollicitation à la corrosion des pièces métalliques est sans importance, il est possible de fabriquer ces dernières en métaux presentant une résistance à la corrosion de valeur moyenne, tels que des alliages d'aluminium et des alliage de laiton, sans avoir à les pourvoir d'un revêtement protecteur. La fabrication d'une telle soupape de réduction de pression est beaucoup moins coûteuse que celle des soupapes connues et sa durée de service est également plus longue; en outre, la masse de remplissage n'est pas alteree par des composés de métaux lourds produits par corrosion, comme dans les réalisations connues. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDSCATIONS 1.- Soupape de réduction de pression comportant un piston et destinée à des dispositifs à gaz à basse pression, essentiellement des siphons, cette soupape étant pourvue en plus du piston d'une partie de liaison permettant l'introduction d'un agent à haute pression, d'un cylindre à basse pression, d'un elément d'accouplement relié à ce cylindre et d'une chambre cylindrique à haute pression, et étant caractérisée en ce que le cylindre à basse pression, le piston et l'seulement d'accouplement sont réalisés en matière plastique, de telle sorte que l'seulement d'accouplement soit relié par son filetage, et la partie de li-aison par un manchon métallique pourvu-d'un filetage, au cylindre à basse pression. 2.- Soupape de réduction de pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que la chambre cylindrique à haute pression est formée à l';nte- rieur dudit piston. 3.- Soupape de réduction selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'élément d'accouplement est réalisé en forme de chapeau. 4.- Soupape de réduction selon la revendic-ation 1 ou 2, caractérisée en ce que l'élément d'accouplement est réalisé en forme d'anneau.