Brevet FR2363749A1 — publié le 19780331

L'invention concerne les soupapes de sûreté à contrepoids destinées à équiper les chaudières, les canalisations,les réservoirs et d'une façon générale tous les réseaux de fluides sous pression. Ce sont des appareils de robinetterie protégeant les installations contre les surpressions. Elles doivent fonctionner dès que la pression du fluide atteint une pression déterminée de levée dite de réglage. Des instructions légales définissent les conditions d'installation des soupapes de sûreté quant à leur nombre, leur orifice, la valeur de la pression de réglage, la pression de plein débit et la valeur minimale du débit maximal. La charge du clapet d'une soupape de sûreté peut être assurée par un ressort ou par un levier avec contrepoids.Seul ce dernier type, le plus souvent utilisé dans les installations fixes, est visé par la présente invention et une telle soupape comporte dans tous les cas un corps de soupape un siège un clapet un pointeau un ou deux guides de clapet un levier un contrepoids. Le clapet, de préférence guidé à sa partie inférieure et à sa partie supérieure, se présente sous la forme d'un corps de révolution oblong reposant par sa base sur le siège de soupape et est muni d'un alésage axial,borgne à sa partie inférieure. Le pointeau est logé librement dans cet alésage et sa longueur est telle qu'il dépasse vers le haut le corps du clapet. Le levier qui porte vers l'une de ses extrémités le contrepoids réglable en position longitudinale, peut pivoter vers le haut autour de l'arête d'un couteau solidaire du corps de soupape et présente en un point plus proche dudit couteau que du contrepoids une portée d'appui, constituée par une empreinte en creux ou autrement délimitée, destinée à coopérer avec I'extrémité supérieure du pointeau.Ainsi la poussée exercée sur le clapet pendant la levée est quasiment constante mais n'est pas parfaitement axiale, ce qui explique pourquoi le pointeau qui transmet la poussée sur le fond de l'alésage doit être logé dans ce dernier avec un certain jeu. Suivant la nature du fluide circulant ou stationnant dans le réseau ou le réservoir considéré, divers facteurs (oxydation, boues, entartrage, etc.) peuvent entrainer un "collage" du clapet sur son siège empechant ainsi le fonctionnement normal de la soupape et rendant illusoire la notion de pression de réglage. I1 est donc indispensable de s'assurer à intervalles réguliers de l'absence d'obstacle à l'ouverture de chaque soupape. Jusqu'à présent une telle vérification etait effectuée lorsque la pression du fluide était voisine de la pression de réglage, en aidant manuellement le soulèvement du contrepoids et en s'assurant'alors que l'on obtenait bien un echappement du fluide. Ce procédé présente le double inconvéni-ent de reposer sur une constatation subjective ( échappement pouvant résulter d'un débit de fuite sans liberté effective du clapet) et de ne pouvoir être exécuté à l'arrêt (hors pression). Llinvention a pour objet un dispositif de soulèvement du clapet particulièrement simple, efficace, peu onéreux èt meme susceptible d'etre mis en place sur la plupart des soupapes-actuel- lement en service. Selon l'invention, le soulèvement du clapet est asservi avec un très léger retard de démarrage au pivotement volontaire du levier vers le haut, par une liaison mécanique entre ledit levier et ledit clapet et cette liaison est aménagée de manière telle que l'extrémité supérieure du pointeau reste à tout moment à l'intérieur des limites de la portée d'appui prévue sur le levier. Ainsi il suffit de soulever le levier pour entrainer le soulèvement impératif du clapet. Cette manoeuvre s'effectue généralement lorsque la pression du fluide est voisine de la pression de réglage et peut alors être réalisée sans effort. Cependant, elle peut également etre effectuée à l'arret après avoir enlevé le contrepoids, si nécessaire. La liaison peut réaliser un véritable "attelage" entre le clapet et le levier1 mais alors le clapet étant guidé vertica lementalors que le levier se déplace angulairement, la liaison mécanique doit présenter un certain jeu, de valeur limitée comme il sera dit ci-après. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel la figure 1 montre schématiquement un premier mode de realisation de l'invention avec coupe partielle du corps de soupape, les figures 2 et 3 analogues à la figure 1, montrent deux autres modes de réalisation Aux figures 1, 2 et 3, les soupapes à contrepoids represen- tées comportent chacune un corps de soupape 1 pourvu pour 1' échappement d'un orifice lateral 2, un siège 3 placé dans l'orifice d'admission, un clapet 4 dont la face inférieure 4a est destinée à'coopérer avec le siège 3 et qui coulisse à sa partie supérieure dans une bague ou douille 5 et à sa partie inférieure dans un guide approprié 6.Dans les exemples représentés, le clapet porte à sa partie médiane une collerette ou déflecteur 7 qui assure la progressivité de l'ouverture et empeche les " battements" du clapet sur le siège. Le clapet 4 est muni d'un alésage axial 8 borgne à sa partie inférieure dans lequel est logé librement un pointeau 9 dont ltextrémité supérieure déborde le clapet. Un levier 10 sensiblement horizontal peut pivoter autour de ladite lia d'un couteau 11, solidaire du corps de soupape. A l'extrémité opposée du levier 10, un contrepoids non visible sur les figures est monté réglable en position longitudinale sur ledit levier.Le levier repose par une empreinte en creux 12 sur I'extréniité supérieure du pointeau 9 et le contrepoids assure ainsi le contact de la portée de levée sur l'arete lia du couteau et, en meme temps, une poussée déterminée du pointeau sur le fond de l'alésage du clapet et par conséquent de ce dernier sur le siège 3. I1 est clair que le choix du contrepoids et de sa position sur le levier permet de régler cette poussée, c'est-à-dire la pression de réglage da la soupape. Ces dispositions sont très générales et se retrouvent dans toutes les soupapes à contrepoids, à quelques modifications de détail près. Sur toutes ces soupapes1 la pression du levier sur le fond du clapet est transmise par le pointeau disposé dans l'alésage axial dudit clapet de manière telle que le pointeau puisse prendre une position légèrement oblique permettant à son extrémité supérieure de rester dans l'empreinte creuse lorsque le levier se déplace angulairement vers le haut alors que le clapet se déplace verticalement. A la figure 1, le dispositif selon l'invention comporte une collerette débordante 13 vissée sur l'extrémité supérieure du clapet et une paire de crochets parallèles fixés de part et d'autre sur le levier 10 et venant s'engager sous la collerette. 13; sur la figure, un seul, 14, de ces deux crochets est visible. Lorsque le Clapet est en position basse un léger jeu est ménagé entre le crochet et la collerette. Lorsque l'on fait pivoter volontairement le levier 10 vers le haut ( éventuellement après avoir retiré le contrepoids comme il a été dit ci-avant lorqu'on effectue cette manoeuvre en l'absence de pression du fluide), les crochets 14 soulèvent le clapet 4 par sa collerette 13. Le déplacement du clapet se fait verticalement alors que le point de contact 15 d'un crochet 14 sur la face inférieure de la collerette 13 subit un déplacement angulaire, il y a donc un léger glissement de ce point 15 sur ladite collerette.Le point 16 de contact initial de l'extrémité du pointeau 9 dans l'empreinte 12 subit également un déplacement angulaire. les arcs de cercle décrits par les points 15 et 16 sont extrômement voisins et l'angle maximal de pivotement du levier 10 est relativement petit, il ni a donc à craindre ni coincement ni "décollage "excessif entre le levier et le point teau. Dès que l'effort de soulèvement n'est plus exercé sur le levier, tous les organes reviennent à leur position initiale par simple gravité. Le dispositif ne gêne en aucune façon le fonctionnement normal de la soupapes, les crochets 14 ne pouvant que suivre le levier 10 et jouant alors un rôle passif. A la figure 2, l'asservissement entre le levier 10 et le clapet 4 est assuré par un "attelageJ'. Le corps du clapet 4 porte au voisinage de son extrémité supérieure deux tétons diamétralement opposés s'étendant vers l'extôrieur dans le plan diamétral parallèle à l'arête du couteau, un seul 17 est visible sur la figure. Autour de chacun de ces tétons pivote librement une barrette 18 dont l'extrômitô opposée est articulée sur un pivot 19, parallèle au téton 17, porte par la face correspondante du levier 10. Ainsi le soulèvement du clapet peut etre commandé par la manoeuvre du levier 10 indépendamment de la pression du fluide. La' encore le déplacement du téton 17 s'effectue verticalement alors que le pivot 19 se déplace sur un arc de cercle. Pour éviter le coincement lors de la manoeuvre et n'apporter aucune gêne au fonctionnement normal du clapet, il faut choisir judicieusement l'emplacement du pivot 19 ( assez proche du niveau de l'arête lla du couteau et très légèrement décalé, par rapport à l'axe du clapet, à l'opposé de l'axe de pivotement du levier) pour que la valeur de son déplacement vertical soit aussi voisine que possible de celle du déplacement correspondant du téton 17 et compenser la très légère différence inévitable en ménageant un jeu suffisant sur l'une au moins des articulations 17 et 19 de la barrette. Ce jeu permet également de compenser les différences de dilatation entre le pointeau et les barrettes.Mais ce jeu doit être limité pour qu'à aucun moment l'extrômitô supérieure du pointeau 9 puisse franchir les bords de l'empreinte 12. A la figure 3, la liaison mécanique est constituée par une paire de crochets parallèles ( un seul, 21, est visible sur la figure) articulés sur le levier de part et d'autre de ce dernier autour de pivots 22 portés par ledit levier et situés, lorsque le clapet est en position basse, au voisinage immédiat de l'axe du clapet ( légèrement décalés par rapport audit axe à I'opposé du couteau ll). L'extrémité libre de chacun de ces crochets vient s'engager dans une gorge annulaire 20 ménagée au voisinage de l'extrémité supérieure du clapet 4. Lorsque le levier 10 est pivoté vers le haut, la branche in férieure 21a de chaque crochet reste sensiblement horizontale sous l'effet de la pesanteur et tire le clapet vers le haut, le point de contact entre ladite branche et la paroi supérieure de la gorge 20 ne se dôplaçant pratiquement pas sur cette dernière. Ici encorde pour éviter tout coincement et permettre le fonctionnement normal de la soupape ,les crochets doivent s'engager très librement dans la gorge 20 c'est-à-dire que la largeur de la gorge doit être supérieure à l'épaisseur des branches 2îa des crochets. Toutefois ce jeu doit être limité au moins du côté de la paroi supérieure de l-a gorge pour éviter que le pointeau 9 échappe aux limites de l'empreinte 12. Les trois dispositifs décrits ci-avant peuvent équiper tous les types de soupapes à contrepoids, moyennant des aménagements de détail, mais il doit être bieir compris que même sur le type de soupape représenté, des modifications de formes, de dimensions, de modes de fixation ou d'articulation peuvent être apportées à ces dispositifs sans pour cela sortir du cadre de la présente invention. C'est ainsi notamment que dans la réalisation de la figure 3 par exemple, la paire de crochets pourrait être remplacée par un seul, articulé sur la face inférieure du levier. REVENDICATIONS 1 - Soupape de sûreté comportant un corps de soupape, un siège, un clapet guidé oblong, un pointeau logé librement dans un alésage du clapet et dont l'extrômité supérieure coopère avec une portée délimitée d'un levier monté pivotant autour d'un axe solidaire du corps de soupape et portant un contrepoids au voisinage de son extrémité opposée, caractérisée en ce que le soulèvement du clapet est asservi avec un très léger retard de démarrage au pivotement volontaire du levier vers le haut, par une liaison mécanique entre ledit levier et ledit clapet et que cette liaison est aménagée de manière telle que l'extrémité supérieure du pointeau reste à tout moment à l'intérieur des limites de la portée d'appui prévue sur le levier. 2 - Soupape de sûreté selon la revendication 1, caractérisée en ce que la liaison mécanique est constituée par une paire de crochets parallèles fixés sur le levier , de part et d'autre de ce dernier et venant s'engager par leur-extrémité libre sous une collerette débordante rapportée à l'extrémité supérieure du clapet, à très faible distance de la face inférieure de ladite collerette. 3 - Soupape de sûreté selon la revendication 1, caractérisée en ce que la liaison mécanique est constituée par deux barrettes parallèles articulées à chacune de leurs extrémités, d'une part,; sur le levier et, d'autre part, autour de deux tétons s'étendant radialement vers l'extérieur, à l'opposé l'un de 1' autre, à l'extrémité supérieure du clapet, l'une au moins des articulations de chaque barrette présentant un jeu prédéterminé. 4 - Soupape de sûreté selon la revendication 1, caractérisée en ce que la liaison mécanique est constituée par une paire de crochets parallèles articulés sur le levier de part et d'autre de ce dernier et venant s'engager par leur extrémité libre, avec un jeu prédéterminé, dans une gorge annulaire ménagée au voisinage de l'extrémité supérieure du clapet.