Brevet FR2379742A1 — publié le 19780901

La présente invention se rapporte à un dispositif de sécurité limitant les valeurs de la pression et de la dépression régnant à l'intérieur d'une citerne contenant un produit liquide dont la vidange est faite par le bas,et notamment d'une citerne de transport. Les citernes de transport de produits liquides doivent être munies,entre autres,et comme montré a la figure 1 du dessin an nexé,à leur partie supérieure et en communication avec la phase gazeuse du produit liquide qu'elles contiennent,d'un dispositif de sécurité a, également dénommé soupape pression-dépression,et d'un orifice de mise à l'air libre b. Le rtle du dispositif a est de n'autoriser l'échappement vers l'extérieur de la phase gazeuse du produit qutau-delà d'une valeur prédéterminée de pression et à l'inverse,de n1 autoriser l'admission d'air dans la citerne qu'en-deçà d'une valeur prédéterminée de dépression .Ces valeurs limites de pression et dépression correspondent à des cas extrêmes d'exposition prolongée à des températures anormalement élevées ou basses,mais ne doivent pas être dépasses pour éviter l'éclatement ou l'implosion de la citerne. A l'intérieur de ces limites,donc dans tous les cas de température ambiante normale,l'intérieur de la citerne reste isolée de l'extérieur. Les dispositifs ayant cette fonction sont conçus de façon mécanique et sont munis de guidages précis risquant,lorsque la citerne contient des produits chargés,de se coincer et de ne pas Jouer leur rôle,en particulier dans le sens de la dépression,car le seuil de fonctionnement est très faible et met en jeu des efforts minimes. De plus,les contingences d'encombrement en hauteur de l'appareil,notamment sur les citernes ferroviaires,ainsi que les contingences d'accessibilité aux organes de réglage,ont amené à encastrer partiellement ce dispositif à l'intérieur de la citerne,ce qui diminue les sections de passage et à le munir d'une soupape de dépression présentant une section d'ouverture réduite n'admettant qu'un très faible débit d'aspiration. Dans les citernes dont la vidange de la phase liquide s'effectue par le bas,et à fort débit,il est donc nécessaire d'installer un orifice de mise à l'air libre b dont le rôle est de permettre l'admission de l'air dans la partie haute de la citerne pendant le dépotage L'ouverture de cet orifice peut titre commandée manuellement, d'où des risques d'oubli,ou mécaniquement,cas dans lequel il est couplé avec l'ouverture de la vannai de vidange c,ce qui impose des tringleries compliquées,onéreuses et d'un réglage délicat. La présente invention a pour but de fournir un dispositif de sécurité regroupant les deux fonctionsssoupape pression-dépression et mise à l'air libre,dans un même ensemble,la fonction mise à l'air libre s'effectuant de façon automatique sous l'effet de la dépression produite par la vidange des produits en vue d'obtenir une simplification de la commande et une sécurité accrue. A cet effet,le corps de ce dispositif est constitué par une embase munie de perforations pour sa fixation sur la citerne,par des parois latérales délimitant une cavité qui,communiquant avec la citerne par une ouverture axiale de l'embase la forme d'une croix dont les branches sont disposées entre les periorations de l'embase,par une-paroi supérieure obturant la cavité précitée et comportant,d1une part,une ouverture axiale munie à sa partie in férieure d'un siège pour la soupape de dépression et,d'autre part, et- au-dessus de l'une des branches de la cavité en forme de croix, une ouverture décalée radialement pour la mise en place de la soupape de pression à l'intérieur de cette cavité en croix,et par un couvercle en forme de cloche lié à la paroi supérieure précitée et délimitant avec celle-ci une chambre supérieure communiquant avec l'extérieur par des ouvertures ménagées dans la paroi supérieure du corps et dans les intervalles entre branches de la croix. La forme originale du corps et la disposition dans celui-ci des deux soupapes,respectivement de dépression et de pression, permet d'obtenir un ensemble peu encombrant et,surtout,d'obtenir les sections de passage maximales reckerchées,au moins en ce qui concerne la soupape dépression.De ce fait,cette soupape est excessivement sensible et peut s1 ouvrir d'elle-mtme lors du ddpo- tage par le bas de la citerne afin d'assurer la mise à l'air libre de la partie supérieure de celle-ci. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention,la soupape pression est associée à des moyens de verrouillage empochant son fonctionnement lorsque la citerne sur laquelle elle est montée contient un produit dont la phase gazeuse est toxique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit en référence au dessin schématique annexé dans lequel: Figure 2 est une vue en coupe transversale suivant 2-2 de figure 3, Figure 3 est une vue en plan par-dessus du dispositif lorsque le couvercle en forme de cloche est retiré. Ce dispositif est constitué par un corps 2 dont la fixation sur la citerne 1 est assurée par des moyens connus traversant des trous de fixation 2 pratiqués dans une embase circulaire 4. L'embase 4 présente une ouverture axiale 7 faisant communiquer le corps 2 avec l'intérieur de la citerne 1.Cette embase est solidaire de parois latérales 5 délimitant une cavité ayant,vue en plan par-dessus et comme montré à la figure 3,la forme générale d'une croix de Saint-André,c'est-à-dire composée de quatre branches perpendiculaires.Les parois latérales délimitant les branches de la cavité en croix sont reliées chacune à la paroi la plus proche de la branche voisine par une partie de paroi 25 dont la face interne au corps est tangente à la traJectoire cylindrique de déplacement de la soupape dépression 9. Le corps 2 comporte une paroi supérieure 6 présentant une ouverture axiale 8 dont la partie inférieure forme siège 16 pour la soupape précitée et un second orifice 10 décalé radialement par rapport au premier et débouchant dans l'une des branches du corps 2. Cet orifice est destiné à recevoir la soupape pression 12 La paroi supérieure 6 comporte,dans ses parties comprises entre les branches de la croix du corps,des orifices garnis d'un grillage fin 13. La paroi supérieure 6 est solidaire d'un couvercle ,en forme de cloche 14,délimitant avec celle-ci une chambre supérieure 55 qui communique avec l'extérieur par les ouvertures munies de grillages 13. Ce couvercle est lié à la paroi 6 par des vis 22 et protège le dispositif des intempéries. Dans une forme de réalisation préférée,la soupape de dépression 9 est maintenue appliquée sur le siège 16 pratiqué dans la paroi supérieure 6 par un ressort 17 prenant appui,d'une part1 sur une barrette 18 fixée sur la paroi 6 par des vis 19 et,d'autre part,sur une rondelle 21,elle-même en appui sur des écrous 22 fixés à l'extrêmité supérieure d'une tige 20 vissée dans la soupape 2. Le guidage axial de la soupape 2 est réalisé ,d'une part ,par une douille 24 solidaire de la barrette 18 assurant le guidage de la tige 20 et,d'autre part,par les parties 25 des parois latérales du corps 2 coopérant avec la partie de plus grand diamètre de la soupape.Ce guidage ne nécessite pas de précision,la soupape 2 se centrant d'elle-même sur son siège 2, du fait de l'angle de celui-ci. L'étanchéité est assurée par un joint torique 6 logé dans une gorge 22 de la soupape. il est évident que le ressort 17 peut être remplacé par tout autre organe de rappel remplissant la même fonction sans que l'on sorte du cadre de la présente invention. La soupape de pression 12 est,dans cette forme d'exécution, constituée par un ensemble indépendant et démontable,et se compose d'un corps tubulaire 27 solidaire d'une bride supérieure permettant sa fixation au moyen de vis 29 sur la paroi supérieure 6. La paroi latérale du corps comporte des ouvertures latérales 28 débouchant dans la cavité en croix.L'étanchéité de la fixation du corps sur la paroi 6 est assurée par un Joint 30.La soupape 31 est maintenue appliquée sur un siège 32 du corps 27 par un ressort taré 33 prenant appui,d'une part,contre un épaulement interne du corps précité et,d'autre part,sur une rondelle 35,pre- nant elle-même appui sur des écrous 36 vissés à l'extrémité inférieure de la tige de la soupape 31.L'étanchéité de fermeture de la soupape 31 est assurée par un Joint 57.Le guidage de cette soupape est assuré -,d'une part,par la rondelle 35 coulissant à l'intérieur du corps tubulaire 27 et,d'autre part,par des pions 38 saillant verticalement de la partie supérieure de la bride et disposés de manière que l'une de leurs génératrices soit en contact avec l'une de celles de la tête de la soupape 31.Comme dans le cas de la soupape de dépression,ces guidages ne nécessitent par de précision dans leur réalisation. Le dispositif peut être muni,dans le cas de produits toxiques dont l'échappement dans l'atmosphère est interdit,d'un dispositif de blocage de la soupape de pression. Un blocage positif et non dosé pouvant présenter des dangers de détérioration de la soupape ou risquant,au contraire,de se desserrer,il lui est préféré un blocage par l'intermédiaire d'un élément élastique à une valeur nettement supérieure à la valeur requise,offrant plus de garanties d'efficacité dans le temps. La figure 2 représente une forme préférée de réalisation de ce dispositif de blocage utilisant un ressort à lame et n'augmentant pas l'encombrement en hauteur du dispositif .Il est évident que tout autre moyen peut être utilisé pour assurer ce blocage sans sortir du cadre de la présente invention. Un étrier 39,frmant pont,est fixé sur la paroi supérieure 6 du corps 2 par tout moyen connu,notamment par des vis.Un ressort à lame 40,disposé radialement au corps,prend appui par son extrê lité 41,intérieure nu dispositif ,sous la partie inférieure 42 de la partie formant pont de l'étrier 39. Deux vis 43,vissées dans l'étrier 39 et immobilisées par des écrous 44,assurent la fixation de l'extrémité de la lande 40,tout en pernettant à celle-ci de s'incliner verticalement.Par sa partie nédiane,la ressort prend appui sur la tête de la soupape 31.Son extrêmité extérieure 46 est percée pour recevoir un verrou 47 comportant plus bas une excroissance dont les races coniques 48 et 49 sont inversées.Des couples d'écrous 50 et 51 sont disposés sur l'extrêmité supérieure du verrou 47 de part et d'autre de la lame 40. Enfin,la paroi supérieure 6 du corps 2 comporte une échancrure radiale 52 dont la largeur a une valeur supérieure à celle du diamètre du verrou 47 et inférieure à celle du diamètre de l'excroissance munie de facis coniques 48 et 49. Lorsqu'il est en position de blocage,comme représenté en traits continus sur la figure 2,le verrou 47 est engagé dans l'é chancrure 52,de tanière que sa face conique 48 prenne appui sur la partie inférieure de celle-ci. Le réglage du tarage de l'effort exercé par la lame 40 est réalisé en suspendant un poids 53,de valeur correspondant à l'effort de tarage recherché,à l'extrémité inférieure du verrou puis,en réglant les écrous 50,de manière que la face conique 48 vienne en contact avec la partie inférieure de l'échancrure,con- me nontré à la figure 2. Le réglage effectué,le poids 53 peut être retiré ou laissé sans que cela modifie le fonctionnement de la soupape. Lorsque la soupape est en position déve@rouillée,comme représenté en traits interrompas à la figure 2,le verrou 47 est disposé de manière que sa face conique 49 repose sur la partie supérieure de l'échancrure 52. Dans ce cas ,les écrous 51 sont réglés de façon que le ressort à lames 40 soit suffisamment soulevé pour permettre le déplacement vertical vers le haut de la soupape 31. Lorsque ce dispositif est disposé sur une citerne, la chambre 54 du corps 2,c'est-à-dire la cavité en croix,est en communica- tion par l'ouverture axiale de l'embase 4 avec la phase gazeuse de la citerne 1. Dans des conditions normales de température, les soupapes,respectivement de dépression 9 et de pression 51, sont en contact avec leur siège.La chambre supérieur@@ 55 du comvercle 14 est en communication avec l'atmosphère par les orifices grillagés 13. Il est à noter d'ailleurs que le rôle @@@ grill@@@@ 13 est d'éviter l'entrée dans le couvercle 14 de cas étrangers légers pouvant être amenés par l'air et risquant de rixe au fonc- tionnement du dispositif. Chacune des soupapes 2 et 31 est donc soumise,à sa partit in- férieure,à la pression existant dans la citerne et a sa partir supérieure,à la pression atmosphérique. Lorsque la pression augmente dans la citerne,la soupape de dépression 9 est appliquée sur son siège 16 sous l'effet de cette pression,alors que la soupape de pression 31 a tendance à se so@- lever de son siège 32.Lorsque l'effort résultant de cette pression est supérieur à l'effort de tarage du ressort 33,ce dernier se comprime,la soupape se soulève et le gaz peut s'échapper dans la chambre supérieure 55 puis,à l'extérieur,par les orifices grillagés 13. A l'inverse,lorsque la pression dans la citerne atteint une valeur inférieure à celle de la pression atmosphérique,cette dernière applique la soupape 31 sur son siège 32 et a tendance à faire baisser la soupape 2. Lorsque l'effort résultant sur la soupape 9 est supérieur à l'effort de tarage du ressort 17,celui- ci se comprime,la soupape 19 s'abaisse et l'air est adils dans la citerne par mise en communication de la chambre supérieure 55 du corps avec ladite citerne. Le fonctionnement décrit ci-dessus est un fonctionnement habituel des soupapes pression et dépression.L'@riginalité du dispositif selon l'invention réside dans sa forme particulière permettant d'obtenir des sections de passage maximales malgré un encombrement réduit. On remarquera,en effet,que l'ouverture axiale 8 pour la soupape de dépression 9,est un diamètre très voisin de celui-de l'ouverture axiale 7 ménagée dans l'embase et de mise en communication avec la citerne,ce qui serait irréalisable si les parois latérales 5 présentaient une forme cylindrique.En effet, dans ce cas, le diamètre de cette partie cylindrique se trouverait limité par la présence des trous de fixation 3. il serait donc nécessaire de diminuer le diamètre de l'ouverture axiale 8 afin de ménager sur la périphérie de la soupape 2 une section annulaire de passage suffisante. f)'autre part,une telle conception impo- serait d'incorporer la soupape pression au centre de la soupape de dépression,ce qui aurait pour conséquence de diminuer encore la section de passage ,d'augmenter l'encombrement en hauteur du dispositif,d'alourdir 1 1équipage mobile,donc d'aller à l'encontre de la précision de fonctionnement. Le dispositif selon l'invention permet,au contraire, sans augmentation de l'encombrement général,d'utiliser des sections de passage de l'air ou des gaz dans le corps qui soient maximales. Il est à noter que la section totale des orifices grillagés ménagés entre les branches Il du corps,de meme que la section transversale totale de ces branches,ont des valeurs équivalentes à la section de passage de la soupape g,ce qui réduit considérablement les pertes de charge et garantit la précision du fonctionnement de la soupape de dépression 2. En outre,cet agencement particulier permet de placer,dans l'une des branches Il du corps,la soupape de pression 31 qui est ainsi totalement indépendante et qui,par son amovibilité, facilite son réglage ou le remplacement de son ressort. De plus,dans cette disposition,il n'existe aucune interaction des deux soupapes l'une sur autre et chacune d'elles peut avoir un encombrement en hauteur voisin de celui du dispositif, ce qui facilite le choix des caractéristiques des ressorts de tarage,puisque leur raideur peut être choisie pour offrir le minimum de variation d'effort pour la plus grande course donnée. Ces différentes caractéristiques alliées entre elles donnent à la soupape 2 de dépression une grande précision de réglage et une fiabilité de fonctionnement qui autorise son utilisation comme orifice de mise à l'air libre automatique au moment de la vidange de la citerne,puisque les sections de passage pour l'admission de l'air sont suffisantes et que le tarage et les caractéristiques du ressort sont adaptés pour ne pas provoquer à l'intérieur de la citerne une dépression importante risquant d'entrainer son implosion. Le fonctionnement du système additionnel de blocage de la soupape pression représenté à la figure 2 découle de cette description.Les caractéristiques du ressort à lames 40,appliquant sur la soupape 51 l'effort complémentaire destiné à éviter dans tous les cas son ouverture,sont choisies de façon à assurer un effort pratiquement constant,quelles que soient les imperfections étentuelles de fabrication et les écarts de position pouvant résulter de la somme des tolérances des différentes pièces en présence.Un réglage précis peut être effectué comme indiqué plus haut. Ce dispositif peut être utilisé sur toute citerne et notamment sur les citernes transportables. -REVENDICAUIONS- 1-Dispositif de sécurité pour citernes,du type composé d'une soupape pression s'ouvrant lorsque la pression dans la citerne va au delà d'une valeur déterminée et d'une soupape de dépression s'ouvrant lorsque ladite pression dans la citerne va endeçà d'une autre valeur déterminée,caractérisé en ce que son corps est constitué par une embase munie de perforations pour sa fixation sur la citerne,par des parois latérales délimitant une cavité qui,communiquant avec la citerne par une ouverture axiale de l'embase,a la forme d'une croix dont les branches sont disposées entre les perforations de l'embase,par une paroi supérieure obturant la cavité précite et comportant,d'une part,une ouverture axiale munie à sa partie inférieure d'un siège pour la soupape de dépression et,d'autre part,et au-dessus de l'une des branches de la cavité en forme de croix,une ouverture décalée radialement pour la mise en place de la soupape de pression à l'intérieur de cette cavité en croix, et par un couvercle en forme de cloche lié à la paroi supérieure précitée et délimitant avec celle-ci une chambre supérieure communiquant avec l'exté- rieur par des ouvertures ménagées dans la paroi supérieure du corps et dans les intervalles entre branches de la croix. 2-Dispositif selon la revendication 1,caractérisé en ce que la cavité en croix délimitée par les parois latérales du corps présente quatre branches. 3-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 2,caractérisé en ce que les parois latérales délimitant les branches de la cavité en croix sont reliées chacune à la paroi la plus proche de la branche voisine par une paroi dont la face interne an corps est tangente à la trajectoire cylindrique de déplacement de la soupape de dépression. 4-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le corps de la soupape de pression est constitué par une paroi tubulaire comportant des ouvertures latérales débouchant dans la cavité en croix et par une bride munie de tenons en saillie vers le haut et constituant organe de guidage du déplacement vertical de la soupape. 5-Dispositif selon l'uné quelconque des revendications 1 à 4,caractérisé en ce que la soupape de pression est associée à des moyens de blocage élastique. 6-Dispositif selon la revendication 5,caractérisé en ce que les moyens de blocage de la soupape de pression sont constitués, d'une part,par une lame métallique disposée au-dessus d'elle,radialement au corps,et dont l'extrêmité intérieure est liée à la paroi supérieure dudit corps avec possibilité de pivotement vers le haut et,d'autre part,par un verrou sensiblement vertical lié par son extrêmité supérieure à l'extrtmité extérieure du ressort à lame précité et comportant localement une excroissance dont les faces coniques sont aptes à venir en appui,celle supérieure contre la partie inférieure d'une échancrure radiale de la paroi supérieure du corps précité du dispositif et,celle in férieure,contre la partie supérieure de 7idite échancrure.