Brevet FR2386749A1 — publié le 19781103

La présente invention concerne une soupape de sécurité notamment pour camions citernes et, d'une manière gdndrale, pour cuves de stockage et de transport susceptibles de recevoir des produits liquides, tels que des hydrocarbures, de nature à présenter un certain danger s'ils s'dchappent accidentellement de la cuve en cours de transport ou de manipulation. Cette soupape de sécurité, lorsqu'elle est monte dans une cuve de stockage doit assurer quatre fonctions, à savoir - une mise en communication de l'espace au dessus du liquide à l'intdrieur de la cuve avec l'atmosphère extérieure lorsqu' apparat à l'intérieur de la cuve une pression par rapport à l'atmosphère atteignant un seuil de quelques millibars, par exemple 5 mbars, afin de limiter le déséquilibre des pressions au seuil rixe; - une mise en communication de l'intérieur de la cuve aveo l'atmosphère au cas où la surpression interne atteint un seuil déterminé de quelques dizaines de millibars, par exemple 90 mbars afin de limiter ladite surpression au seuil fixé;; - une mise en communication plus importante de l'intérieur de la cuve avec l'atmosphère au cas où la surpression interne atteint un seuil sensiblement plus élevé de Tordre de quelques centaines de millibars, afin de rdiuire plus énergiquement ladite surpression, et enfin, - une suppression de la mise en communication de l'intdrieur de la cuve avec ltextdrieur lorsque la surpression interne atteint ou dépasse ledit seuil de 90 mbars et que l'angle d'inclinaison de la cuve atteint ou dépasse par rapport à la verticale un seuil détermine tel que ce n'est plus l'espace au dessus du liquide qui serait en communication avec l'extérieur mais le liquide qui risquerait de s'échapper par la soupape. Le but de l'invention est de réaliser une soupape de sdouritd répondant aux exigences énumérés ci-dessus. A cet effet, l'invention a pour objet une soupape de sécurité pour cuves de stockage et de transport de liquide, notamment pour camions citernes, caractérisée en ce qu'elle comprend - un corps fizd de manière amovible b la partie supérieure de la cuve et engagé dans un orifice ménagé dans la paroi de la cuve, - des premiers moyens pour mettre en communication l'intérieur de la cuve avec l'extdrieur, via ledit orifice, lorsque la dépression régnant dans la cuve au dessus du liquide atteint ou dépasse un seuil prédéterminé, constituds par un joint plat annulaire en matériau élastique fixé contre la face interne d'une plaque monte dans le corps, obturant- la communication entre l'extérieur et l'intérieur de la cuve et perce d'un ou plusieurs passages dont ledit joint obture l'orifice en posi- tion de repos, - des seconds moyens pour mettre en communication l'intérieur de la cuve avec l'estdrieur, via ledit orifice, lorsque la pression interne au-dessus du liquide atteint ou dépasse un premier seuil prédéterminé, constitues par un siège de soupape annulaire porté par le corps et coopdrsut avec une bille maintenue appliquée contre le siège par un ressort taré, - des troisièmes moyens pour mettre en communication l'intd- rieur de la cuve avec l'extérieur, via ledit orifice, lorsque la pression interne au dessus du liquide atteint ou dépasse un second seuil prédétermind sensiblement supérieur au premier seuil, constitues par un clapet mobile monté dans le corps et applique contre un siège annulaire solidaire du corps par un ressort taré, et - des quatrièmes moyens pour mettre hors service lesdits seconds moyens lorsque l'angle d'inclinaison de la cuve atteint ou dupasse par rapport à la verticale un seuil prédéterminé, constitues par un boisseau sphérique auquel est fixd un contrepoids chargé de maintenir le boisseau dans une position oonstan- te par rapport d la verticale quelle que soit l'inclinaison de la soupape, une porte sphérique inférieure supportant le boisseau et solidaire du corps de la soupape, une porte sphérique supérieure maintenant le boisseau contre la porte inférieure, ledit boisseau dotant interposé dans la voie de passage susceptible d'être ouverte par les seconds moyens et comportant un per çage ouvrant ladite voie lorsque le boisseau prdsente par rapport b la soupape une inclinaison inférieure audit seuil et l'obturant lorsque l'inclinaison atteint ou dépasse ce seuil. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation du dispositif selon l'invention, description donnée d titre d'exemple unique ment et en regard des dessins annexes sur lesquels La fig. 1 est une vue en coupe axiale verticale d'un premier mode de réalisation. La fig. 2 est une vue en coupe axiale verticale d'un second mode de réalisation. Les figs. 3 å 6 sont des vuesen coupe-axiale verticale d'un troisième mode de rdalisation et illustrent les quatre fonctions assurées par la soupape. La fig. 1 représente une soupape selon l'invention destinée à être montée intégralement à l'intérieur d'une cuve 1 dans un raccord cylindrique 2 rapporté sur la cuve 1. Le corps de la soupape comprend un corps-cylindrique 3 proprement dit sur lequel est rapporté par vissage un chapeau 4 lui-même vissé dans le raccord 2 avec interposition d'un joint d'étanchéité 5. le corps 3 comporte a' sa partie supérieure un épaulement interne 6 portant un joint annulaire 7 servant de siège à un clapet mobile 8 coaxial b la soupape. Le clapet 8 est percé d'un certain nombre de passages 9 obturés sur la face inférieure du clapet par un joint annulaire plat élastique 10 maintenu sur le clapet 8 par un ensemble rondelle et circlips 11. le clapet 8 peut coulisser dans le corps 3 en étant guidé par des prolongements 8a. A sa partie supérieure le clapet comporte un prolongement cylindrique 12 coaxial à la soupape maintenant un ressort taré 13 prenant appui par son autre extrémité sur le chapeau 4. Le chapeau définit avec le clapet 8 une chambre 14 communiquant avec l'extérieur de la cuve par un ou plusieurs passages 15 minagé -dans le chapeau (avec interposition d'une grille 16) et avec une chambre 17 définie par le corps 3 en dessous du clapet 8 par l'intermédiaire des passages 9. Le prolongement 12 est creux, pourvu à son extrémité supérieure d'un passage 18 et forme un épaulement interne 19 servant d'appui à un ressort taré 20 dont l'autre extrémité appuie sur une bille 21 obturant l'orifice d'un conduit de passage 22 ménagé dans uné pièce cylindrique 23 susceptible de coulisser dans le clapet 8. La pièce 23 se prolonge en dessous du clapet 8 et son extrémité est conformée de manière å constituer une portée sphérique supérieure 24 pour un boisseau sphérique 25 maintenu par une portée sphérique inférieure 26 conformée sur une pièce 27 rapportée sur le corps de soupape 3. La portée sphérique supérieure 24 est appliquée en permanence contre le boisseau 25 par un ressort 28 prenant appui sur un presse-étoupe 29 prenant appui lui-meme sur le clapet 8 par l'intermédiaire d'un joint torique 30. la chambre 17 communique avec l'intérieur de la cuve par un ou plusieurs passages 31 pratiqués dans la pièce 27. le boisseau 25 comporte un perçage en T renversé dont la branche horizontale 32 est en communication constante avec la chambre 17 quelle que soit la position du boisseau par rapport aux portées sphériques 24 et 26. La branche verticale 33 du perçage en T est coaxiale au passage 22 lorsque l'inclinaison de l'aie de la soupape sur la verticale est nulle, la référence verticale étant donnée par le boisseau 25 auquel est fixé à l'extrémité d'une tige 34 un contre poids 35 chargé de conserver au boisseau une position constante par rapport k la verticale en dépit des éventuefles inclinaisons de la soupape. Les diamètres du perçage 33 et du conduit 22 sont identiques dans le mo.de de réalisation représenté. Enfin, le contre-poids 35 est entouré d'une cloche 36 pour atténuer les remous dn liquide, percée d'ouvertures 37 à sa partie supérieure et rapportée par vissage à la base du corps de soupape 3. Le fonctionnement de cette soupape est le suivant: La fonction de mise en communication de l'intérieur de la cuve (espace au dessus du liquide) avec l'atmosphère extérieure est réalisée par le joint annulaire plat 10 lorsque la aépres- sian dans la cuve atteint ou dépasse un seuil ddterminé de quelques millibars, par exemple cinq millibars. Lorsque ce seuil est atteint, le joint 10 s'écarte da clapet 8 et met en communication les chambres 14 et 17, lesquelles sont en permanence en communication la première avec l'extérieur de la cnve et la seconde avec l'intérieur. Bès que la dépression interne par rapport à 1' extérieur redevient inférieur à 5 millibars, les orifices des passages 9 sont k nouveau obturés par le joint 10. La fonction de mise en communication de I'intérieur avec l'extérieur lorsque la pression interne (au dessus du liquide) atteint et dépasse un premier seuil de quelques dizaines de millibars, par exemple 90 millibars, est assurée par la bille 21 et le ressort taré 20 qui se comprime et permet le soulèvement de la bille 21, la chambre 17 est alors mise encommunica- tion avec la chambre 14 par ltintermédiaire du perçage en T (32, 33t du boisseau, du conduit du passage 22 et du passage 18. Dès que la surpression à l'intérieur redevient inférieure k 90 millibars, la bille 21 est de nouveau appliquée sur son siège. La fonction de mise en communication de l'intérieur de la cnve avec ltextérieur en vue de réduire plus énergiquement la surpression interne lorsque celle-ci atteint et dépasse un second seuil sensiblement plus élevé que le premier et de l'ordre de quelques centaines de millibars, par exemple 250 millibars, est assurée par le clapet 8, lequel comprime un ressort taré 13 et fait communiquer directement les chambres 14 et 17, la section de passage étant sensiblement supérieure k celle du conduit 22. Lorsque la surpression redevient inférieure à 250 millibars, le clapet 8 revient s'appliquer contre son siège 7. I1 est à noter que tout le temps où le clapet 8 est ouvert, la communication entre les chambres 14 et 17 continue à s'effectuer parallèlement par l'intermédiaire du conduit de passage 22 sauf si la surpression est telle que le clapet 8 vient en butée contre le chapeau 4 par son prolongement 12, ce qui obture le passage 18. La fonction de suppression de la mise en service de la voie de passage ouverte par la bille 21 (suppression-de la mise à l'atmosphère lorsque la surpression interne atteint ou dépasse 90 millibars) s'effectue lorsque l'axe vertical de la soupape prend par rapport k la verticale une inclinaison atteignant ou dépassant un seuil prédéterminé, par exemple entre 25 et 309 et de préférence 27P, Cette fonction est assurée par le boisseau sphérique 25. Ea effet, si la cuve 1, c'est-à-dire la soupape, prend une inclinaison trop importante, l'orifice de la branche 33, laquelle se trouve toujours à la verticale à cause du contre-poids 35 et du boisseau 25 qui tourne librement entre ses deux portées sphériques, va se trouver complètement déporté par rapport à l'orifice inférieur du conduit 22 en sorte que la communication entre la branche 33 et le conduit 22 sera totalement interrompue lorsque l'on atteindra l'inclinaison critique préfixés. La communication ne sera rétablie qu'après avoir redressé suffisamment la cuve. Ceci empêche que du liquide s'échappe hors de la cuve au lieu de l'air au dessus du liquide par suite de l'inclinaison de la cuve. I1 est à noter que même en cas d'inclinaison dépassant le seuil préfixé, la mise à l'atmosphère par le clapet 8 est toujours possible mais on sait que ceci ne s'opère que pour un seuil de surpression interne très sensiblement plus élevé. La fonction de mise à ltatmosptère en cas de dépression interne dépassant le seuil préfixé n'est également pas affectée par les variations de position du boisseau 25. On peut faire varier l'angle à partir duquel le boisseau ?5 obture le conduit 22 en jouant sur le diamètre du boisseau et sur celui de la branche 33. et du conduit 22. La fig. 2 illustre un second mode de réalisation destiné à être monté intégralement à l'extérieur de la cuve 1, excepté le contre-poids. Les organes de cette soupape identiques à ceux de la soupape de la fig. 1 portent les mêmes références. Dans ce mode de réalisation, c'est le corps 3 qui est vissé dans le raccord 2. Le chapeau 4' présente une forme différente. I1 est vissé sur le corps 3 avec interposition d'une grille 16' en regard de trous 15' pratiquées dans le rebord du corps 3 afin de faire communiquer la chambre 14 avec l'extérieur. Le fonctionnement de cette soupape est strictement identique à celui de la soupape de la fig. 1. Les figs. 3 à 6 illustrent un troisième mode de réalisation également destiné à être monté intégralement k l'extérieur de la cuve, excepté le contre-poids. Cette soupape comporte un corps 41 cylindrique fermé à sa partie supérieure par un chapeau 42 vissé sur le corps. Dans le corps 41 est disposé un clapet mobile 43 prenant appui sur un siège annulaire 44 formé par un joint porté par un épaulement 45 du corps. le clapet 43 sépare l'intérieur de la soupape en une chambre supérieure 46 et une chambre inférieure 47. La chambre 46 communique avec l'extérieur par des passages 48 ménagés dans le corps 41. Dans le-clapet 43 sont percés des trous 49 dont l'orifice inférieur est obturé par un joint annulaire plat élastique 50 fixé sur le clapet par un ensemble rondelle et circlips 51. le clapet 43 est maintenu contre son siège par un ressort taré 52 prenant appui sur le chapeau 42. La chambre 46 peut également être mise en communication avec la chambre 47 par une troisième voie constituée par un passage 53 percé dans le clapet 43 et débouchant dans un perçage 54 de diamètre plus important. La face inférieure du clapet 43 est conformée de manière à constituer une portée sphérique supérieure 55 recevant un boisseau sphérique 56 maintenu par une portée sphérique inférieure 57 conformée à la partie inférieure du corps 41. A la partie inférieure du boisseau 56 est fixée une tige 58 pourvue à son extrémité d'un contre-poids 59. Le boisseau 56 comporte un perçage en T inversé dont la branche horizontale 60 est en communication constante avec la chambre 47 quelle que soit l'inclinaison relative entre le boisseau 56 et la soupape. la chambre 47 communique avec l'intérieur de la cuve par des passages 61 pratiqués au niveau de la portée sphérique inférieure 57 dans le corps 41. La branche verticale 62 du perçage en T définit un épaulement 63 formant un siège pour une bille 64 maintenue par un ressort taré 65 prenant appui sur une bague 66 vissée dans le perçage 62. La face externe de la bague 66 est sphérique et de niveau avec la surface du boisseau. Dans le perçage 54 peut coulisser un coussinet 67 dont la face en appui contre le boisseau 56 est sphérique (et qui est complétée par-une surface sphérique conformée sur le clapet 43) et qui est maintenu appliqué contre le boisseau par un ressort 68 prenant appui lui-même contre une bague 69 vissée dans le perçage 53. La fig. 3 illustre le fonctionnement de la soupape lors de la mise à l'atmosphère de la cuve lorsque la pression interne atteint ou dépasse le premier seuil (90 millibars par exemple). Le trajet de l'air à l'intérieur de la cuve vers l'extérieur est indiqué par des flèches. La bille 64 est repoussée de son siège et l'air comprimé au dessus dn liquide de la cuve s'échappe par le trajet 61, 60, 62, 53, 46 et 48. La fig. 4 illustre le fonctionnement de la soupape lorsqu'il règne dans la cuve une dépression supérieure au seuil fixé (5 millibars par exemple). Les flèches indiquent le trajet de l'air (de l'extérieur vers l'intérieur de la cuve). le trajet de l'air (48, 46, 49, 47, 61) est autorisé par le joint flexible 50 qui débouche les orifices des passages 49, La fig. 5 illustre le fonctionnement de la soupape lorsque la pression interne dépasse le second seuil (250 millibars par exemple). Le trajet de l'air (61, 47, 48) est indiqué par des flèches. Ce trajet est ouvert par le soulèvement du clapet 43. Lors du soulèvement de ce dernier, la portée sphérique supérieure 67 continue à être appliquée contre le boisseau 56 grâce au ressort 68 et au coulissement de la pièce 67 dans soa logement. Le clapet 43 est représenté sur la fig. 5 dans sa position extrême en butée contre le chapeau. Dans cette position, la voie de passage libérée par la bille 64 est obture par le chapeau 42 mais cette position extrême du clapet n'est atteinte que lorsque la surpression dépasse notablement le seuil prédé- terminé. La fig. 6 illustre le fonctionnement de la soupape lorsque l'inclinaison de celle-ci par rapport à la verticale atteint un angle supérieur au seuil prédéterminé. Dans ce cas, la rotation relative du boisseau 56 et de la portée sphérique supérieure 67 est telle que les orifices des perçages de la bague 66 et de la pièce 67 ne sont plus du tout en face en sorte que la voie de passage normalement ouverte par la bille 64 lorsque la surpression interne dépasse ledit premier seuil est obturée. Seule cette fonction est supprimée car le joint 50 est toujours libre de s'écarter du clapet 43 et ce dernier est toujours libre de se soulever. le réglage du seuil de mise hors service de la fonction remplie par la bille 64 s'effectue comme pour les modes de réalisation des figs. 1 et 2 en jouant sur le diamètre du boisseau 56 et des orifices des pièces 66 et 67. L'invention s'applique d'une manière générale à toute cuve de stockage et de transport, quel que soit le mode, de liquides. L'invention n'est pas limités aux modes de réalisation décrits ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes. RF)TJENDICATI ONS 1 - Soupape de sécurité pour cuves de stockage et de transport de liquide, notamment pour camions citernes, caractérisée en ce qu'elle comprend - un corps fixé de manière amovible à la partie supérieure de la cuve et engagé dans un orifice ménagé dans la paroi de la cuve, - des premiers moyens pour mettre en communication llinté- rieur de la cuve avec l'extérieur, via ledit orifice, lorsque la dépression régnant dans la cuve au dessus du liquide atteint ou dépasse un seuil prédéterminé, constitués par un joint plat annulaire en matériau élastique fixé contre la face interne d'une plaque montée dans le corps, obturant la communication entre l'extérieur et l'intérieur dé la cuve et percée d'un ou plusieurs passages dont ledit joint obture l'orifice en position de repos, - des seconds moyens pour mettre en communication l'intérieur de la cuve avec ltextérieur-, via ledit orifice, lorsque la pression interne au dessus du liquide atteint ou dépasse un premier seuil prédéterminé, constitués par nn siège de soupape annulaire porté par le corps et coopérant avec une bille maintenue appliquée contre le siège par un ressort taré. - des troisièmes moyens pour mettre en communication l'intérieur de la cuve avec l'extérieur, via ledit orifice, lorsque la pression interne au dessus du liquide atteint ou dépasse -un second seuil prédéterminé sensiblement supérieur au premier seuil, constitués par un clapet mobile monté dans le corps et appliqué contre un siège annulaire solidaire du corps par un ressort taré, et des quatrièmes moyens pour mettre hors service lesdits seconds moyens lorsque l'angle d'inclinaison de la cuve atteint ou dépasse par rapport à la verticale un seuil prédéterminé, constitués par un boisseau sphérique auquel est fixé un contre-poids chargé de maintenir le boisseau dans une position constante par rapport k la verticale, quelle que soit 1' incli- naison de la soupape, une portée sphérique inférieure supportant le boisseau et solidaire du corps de la soupape, une portée sphérique supérieure maintenant le boisseau contre la portée inférieure, ledit boisseau étant interposé dans la voie de passage susceptible d'être ouverte par les seconds moyens et comportant un perçage ouvrant ladite voie lorsque le boisseau prés ente par rapport à la soupape ne inclinaison inférieure audit seuil et l'obturant lorsque l'inclinaison atteint ou dépasse ce seuil. 2 - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que la plaque desdits premiers moyens portant le joint annulaire plat constitue le clapet mobile desdits troisièmes moyens. 3 - Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesiège annulaire desdits seconds moyens est solidaire dudit clapet mobile, le ressort taré appliquant la bille sur le siège annulaire prenant appui sur un épaulement également solidaire du clapet. 4 - Soupape selon la revendication 3, caractérisée en ce que la portée sphérique supérieure du boisseau est solidaire d'un conduit tubulaire porté par ledit clapet et susceptible de coulisser dans ce dernier, la portée sphérique supérieure étant appliquée contre le boisseau par un ressort prenant appui sur le clapet, le conduit définissant à l'une de ses extrémi- tés le siège annulaire desdits seconds moyens cependant que l'autre extrémité débouche dans la portée sphérique supérieure. 5 - Soupape selon l'une des revendications 1 k 4, caractérisée en ce que le boisseau sphérique comporte un perçage en T, la branche horizontale du T étaet.en communication constante avec l'intérieur de la cuve cependant que la branche verticale communique ou non selon la position relative du boisseau et de la soupape avec un passage obturé à son autre extrémité par la bille desdits seconds moyens. 6 - Soupape suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le siège annulaire desdits seconds moyens est constitué par un épaulement ménagé dans la branche verticale d'un perçage en T pratiqué dans le boisseau sphérique, la branche horizontale étant en communication constante avec l'intérieur de la cuve, le ressort appliquant la bille contre cet épaulement prenant appui contre une bague vissée dans le boisseau et dont la face externe est sphérique, la portée sphérique supérieure maintenant le boisseau étant constituée par une pièce montée dans le clapet, coulissant dans ce dernier et appliquée contre le boisseau par un ressort prenant appui sur le clapet, un perçage ménagé dans ladite pièce faisant communiquer l'extérieur de la cuve avec le logement de ladite bille. 7- Soupape suivant l'lune des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le seuil de déclenchement de la mise hors service des seconds moyens par les quatrièmes moyens est déter- miné par le diamètre respectif des orifices en regard du boisseau et de la voie de passage susceptible d'être ouverte par les seconds moyenset/ou par le diamètre du boisseau. 8 - Soupape suivant l'une des revendications 1 S 7, caractérisée en ce que le corps comprend une partie tubulaire cylindrique présentant un épaulement intérieur pour recevoir le siège du clapet desdits troisièmes moyens, et un chapeau rapporté sur la partie cylindrique définissant une chambre en communication avec l'atmosphère et sur lequel s'appuie le ressort taré appliquant ledit clapet sur son siège. 9 - Soupape selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le seuil de mise en service des premiers moyens est de l'ordre de 5 millibars, le seuil de mise en service des seconds moyens est de l'ordre de 90 millibars le seuil de mise en service des troisièmes moyens est de l'ordre de 250 millibars et le seuil de mise en service des quatrièmes moyens est de tordre de 25 à 300 et de préférence 270