Brevet FR2407874A1 — publié le 19790601

La présente invention concerne une soupape de sécurité 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'écbappent accidentellement de la cuve en cours de transport ou de manipulation. Une nouvelle législation concernant le transport de tels liquides oblige à munir notamment les camions-citernes d'un dispositif de sécurité devant assurer quatre fonction, savoir - une mise en communication de l'espace au-dessus du liquide à l'intérieur de la cuve avec l'atmosphère extérieum lorsqu'ap- parait à l'intérieur de la cuve une dépression par rapport à l'atmosphère atteignant un seuil de 5- mbars, afin de limiter le déséquilibre des pressions au seuil fixé - une mise en communication de l'intérieur de la cuve avec l'atmohphère au cas où la surpression interne atteint 90 mbars afin de limiter ladite surpression au seuil fixé ;; - une mise en communication plus importante de 11 intérieur de la cuve avec l'atmosphère au cas où la surpression interne atteint 250 mbars, afin de réduire plus énergiquement ladite surpression, et enfin, - une suppression de la mise en communication de l'intérieur de la cuve avec l'extérieur lorsque la surpression interne atteint ou dépasse ledit seuil de 90 mbars et que l'angle d'inclinaison de la cuve atteint ou dépasse tsar rapport à la verticale un seuil entre 97 -- déterminé fixé r- 37D 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 demandeur a déjà décrit dans la demande de brevet fran çais nO 77 10 054 déposée le 4 avril 1977 et intitulée "Soupape de sécurité, notamment pour camion-citerne" un dispositif répondant à ces diverses exigences. Le but de la présente invention est de réaliser une soupape de sécurité satisfaisant aux memes critères mais suivant une autre conception quant à la dernière fonction de sécurité en cas d'inclinaison de la cuve équipée d'un tel dispositif. A cet effet, l'invention a pour objet une soupape de sécurité pour cuve de stockage et de transport de liquide, comprenant un corps fixé de manière amovible à la partie supérieure de la cuve dans un orifice ménagé dans la paroi de la cuve, des premiers moyens pour mettre en communication l'intérieur 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 coopérant avec une plaque montée dans le corps, obturant la communication entre l'extérieur et l'intérieur de 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 l'extérieur, via ledit orifice de cuve; lorsque la pression interne au-dessus du liquide atteint ou dépasse un premier seuil prédéterminé, constitués par un 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 de cuve, 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, ladite soupape étant caractérisée en ce que ladite plaque interposée dans le corps de soupape comporte un passage central dont le débouché sur la face externe de la plaque constitue ledit siège de soupape annulaire des seconds moyens et dont le débouché interne est susceptible d'etre obturé par lesdits quatrièmes moyens lesquels sont constitués par un piston mobile coaxialement à la soupape, des moyens étant prévus pour guider le piston et pour appliquer la tête de ce dernier contre ledit passage lorsque l'angle d'inclinaison de la cuve atteint ou dépasse ledit seuil. Avantageusement, lesdits moyens de guidage du piston sont constitués par une surface ménagée dans la paroi interne dudit corps et coopérant avec une surface complémentaire ménagée sur le corps du piston et lesdits moyens pour appliquer la tête du piston contre ledit passage sont constitués par un ressort disposé coaxialement au piston et à la soupape entre ledit corps et le piston et dont la force est réglable de manière que l'effort exercé sur le piston, lorsque ledit seuil d'inclinaison est atteint ou dépassé, surmonte la résultante des forces de gravité et de frottement exercées sur le piston en sorte que ce dernier soit déplacé par ledit ressort en direction dudit passage. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation de la soupape selon.l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vue en coupe axiale verticale d'un mode de réalisation préféré du dispositif selon l'invention, à l'état de repos - la figure 2 illustre le fonctionnement de la soupape de la figure 1 lorsque la dépression à l'intérieur de la cuve atteint ou dépasse le seuil prédéterminé ; - la figure 3 illustre le fonctionnement de la soupape lorsque la surpression à l'intérieur de la cuve atteint ou dépasse le premier- seuil prédéterminé ;; - la figure 4 illustre le fonctionnement de la soupape lorsque l'angle d'inclinaison de la cuve atteint le seuil prédéterminé, et - la figure 5 illustre le fonctionnement de la soupape dans la -position de la figure 4 et lorsque la surpression interne atteint ou dépasse le second seuil prédéterminé. La figure 1 représente une soupape selon l'invention destinée à etre montée intégralement à l'intérieur d'une cuve (non représentée) dans un raccord cylindrique (non représenté) rapporté sur la cuve Le corps de la coupape comprend un corps cylindrique 1 proprement dit sur lequel est rapporté par vissage un chapeau 2 lui-meme vissé par l'intermédiaire d'un prolongement tubulaire 2a dans ledit raccord avec interposition d'un joint d'étanchéité 3. A l'intérieur de la soupape, au niveau de la jonction entre le corps 1 et le chapeau 2 est interposée une plaque 4 maintenue par le corps I appliquée contre un épaulement interne 5 du chapeau 2, avec interposition d'un joint d'étanchéité 6. La plaque 4 comporte un ou plusieurs passages périphériques 7 contre l'orifice interne desquels est appliqué un joint plat annulaire 8 maintenu par une rondelle 9 et un ressort taré 10 prenant appui contre le fond du corps 1 et engagé sur une saillie interne cylindrique 11 dudit corps. La plaque 4 comporte dans sa partie annulaire médiane un ou plusieurs autres passages 12 dont les orifices externes sont obturés par un joint plat annulaire 13 maintenu par une rondelle 14 et un ressort taré 15 prenant appui contre le chapeau 2. Enfin, la plaque 4 comporte dans sa partie centrale un prolongement tubulaire 16 en direction de l'extérieur de la cuve coaxial à la soupape et sur lequel coulissent le joint 13 et la rondelle 14. Ce prolongement 16 détermine un logement 17 dont le fond est percé d'un trou 18 débouchant de l'autre cté de la plaque 4. Dans le logement 17 est introduite une bille 19 obturant l'orifice externe du trou 18 et maintenue contre son siège annu laird par un ressort taré 20 prenant appui contre une cuvette 21 fixée au prolongement tubulaire 16. Dans la saillie 11 est ménagée un logement tronconique 22 allant en s'évasant en direction de la plaque 4 et communiquant avec l'extérieur de la soupape par un ou plusieurs évents 23. Le logement 22 reçoit le corps tronconique d'un piston 24 dont la tête en forme de tronc de cône 25, inverse du tronc du cône du corps de piston, comporte une face plane circulaire 26 susceptible de venir obturer l'orifice interne du trou 18, un jonc torique 27 logé dans la plaque 4 assurant l'étanchéité de l'obturation. Le piston 24 comporte un trou borgne axial 28 débouchant à la partie inférieure du piston. Cet alésage 28 sert de logement à une tige 29 solidaire d'une tête 30 vissée dans un taraudage ménagé dans la paroi du corps 1. Sur la tige 29 est enfilé un ressort 31 susceptible de coulisser librement sur la tige et prenant appui, d'une part, surle.fond de l'alésage 28, et, d'autre part, sur la tête 30. Enfin, le corps 1 comporte à sa périphérie un ou plusieurs passages 32 dans lesquels sont logés une grille 33 et un filtre 34. 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 8 (figure 2) lorsque la dépression dans la cuve atteint ou dépasse un seuil déterminé de quelques millibars, fixé à 5 mbars par la législation française actuelle. Lorsque ce seuil est atteint, le joint 8 s'écarte de la plaque 4 en comprinant le ressort 10 en sorte que l'air extérieur en suivant les flèches de la figure 2 passe de la chambre 35 délimitée par le chapeau 2 dans la cuve par l'intermédiaire des passages 7 et des passages 32 du corps 1. Dès que la dépression interne par rapport à l'extérieur redevient inférieure à 5 mbars, les orifices des passages 7 sont à nouveau obturés par le joint 8 etle ressort 10. La fonction de mise en communication de l'intérieur avec l'extérieur lorsque la pression interne (au-dessus du liquide) atteint ou dépasse un premier seuil de quelques dizaines de millibars, fixé à 90 mbars actuellement est assurée par la bille .19 (figure 3) et le ressort taré 20 qui se comprime et permet le soulèvement de la bille. La chambre 36 délimitée par le corps 1 et qui est en permanence en communication avec l'espace au-dessus du liquide de la cuve, est alors mise en communication avec la chambre 35 par 1'in- termédiaire du trou 18 et du passage 17 suivant les flèches de la figure 3. Dès que la surpression à l'intérieur redevient inférieure à 90 mbars, la bille 19 est de nouveau appliquée sur son siège. La fonction de mise en communication de l'intérieur de la cuve avec l'extérieur en vue de réduire plus énergiquement la sur pression interne lorsque celle-ci atteint ou dépasse un second seuil sensiblement plus élevé que le premier, de l'ordre de quelques centaines de millibars (fixé à 250 mbars par la législation en vigueur) est assurée par le clapet 13 lequel comprime le ressort taré 15 et fait communiquer directement les chambres 35 et 36 par l'intermédiaire des passages 12 dont la section est sensiblement supérieure à celle du trou 18 (figure 5). Lorsque la surpression redevient inférieure à 250 mbars, le clapet 13 revient s'appliquer contre son siège. I1 est à noter que tout le temps où le clapet 13 est ouvert la communication par l'in- termédiaire du trou 18 continue de s'effectuer sauf si, bien entendu, l'inclinaison de la cuve atteint le seuil limite autorisé comme représenté sur la figure 5. Sur cette figure 5, les flèches illustrent la mise en communication de l'intérieur de la cuve avec l'extérieur lorsque la surpression interne atteint ou dépasse 250 mbars. La fonction de suppression de la mise en service de la voie de passage ouverte par la bille 19 (suppression de la mise à l'atmosphère, lorsque la surpression interne atteint ou dépasse 90 mbars? s'effectue lorsque l'axe vertical de la soupape prend par rapport à la verticale une inclinaison q atteignant ou dépassant un seuil prédéterminé, fixé actuellement à 370 Cette fonction est assurée par le piston 24 (figure 4 et 5). Ce piston 24, lorsque l'angle o est inférieur à 270 demeure au fond de son logement tronconique 22, position pour laquelle la face plane 26 est séparée de la plaque 4 suffisamment pour permettre un libre passage entre les chambres 35 et 36 via le trou 18. Lorsque l'anglecC est inférieur à 270, la force exercée par le ressort 31 et qui tend à soulever le piston demeure inférieure au poids du piston (lorsque la soupape est verticale) ou à la somme de la résultante du poids du piston et des forces de frottement lorsque la soupape est légèrement inclinée en sorte que le piston 24 est maintenu appliqué au fond de son logement. Par contre, Si l'angle o( atteint ou dépasse 270, la somme de la résultante-- R du poids P du piston 24 et des forces de frottement Rx provenant du contact entre le piston 24 et son logement 22 devient inférieure à la force F exercée par le ressort 31 en sorte que le piston 24 se soulève et sa face frontale 26 vient obturer le trou 18. Dès que l'anglet redevient inférieur d 270, la composante R redevient suffisante pour contre-balancer la force F et contraindre le piston 24 à retourner au fond de son logement. La force F du ressort 31 est reglée gracie à la vis 30 de manière à avoir le déplacement du piston 24 pour l'inclinaison désirée. I1 est donc important non seulement d'avoir un faible coefficient de frottement entre les surfaces tronconiques du piston 24 et du logement 22, mais surtout un coefficient constant dans le temps. Autement dit, il est important de conserver aux surfaces en frottement un état constant non susceptible d'etre modifié notamment chimiquement par contact par exemple avec des vapeurs oxydantes ou agressives. Le rôle des évents 23 est d'éviter le phénomène de collage entre les surfaces tronconiques du piston 24 et de son logement 22. Bien entendu, on peut simplifier la forme du piston 24 en lui donnant la configuration d'un corps cylindrique coulissant dans un alésage cylindrique de diamètre légèrement supérieur à celui dudit corps et en prévoyant, si necessaire une butée de limitation de mouvement dudit corps cylindrique de façon qu'il remplisse ses fonctions suivant l'inclinaison prise par la soupape. Pour résoudre les problèmes de frottement susceptibles d'apparaitre, notamment entre le piston 24 et son logement 22, on pourra revêtir les surfaces en contact de l'un ou l'autre de ces éléments ou des deux par un revêtement métallique approprié déposé au moyen de la technique dite "projection plasma".Dans la majeure partie des utilisations de la soupape suivant l'invention, c'est-à-dire lorsque le fluide transporté ou stocké dans la cuve munie de cette soupape de sécurité est un hydrocarbure, il suffira de réaliser le revêtement métallique à base d'un alliage dénommé "TRIBALOY" vendu par la firme Dupont de Némours qui présente un excellent coefficient de frottement, une perte en poids très faible par rapport aux revêtements à base d'un alliage bronze-étain et qui ne grippent pas même sous lubrification accidentelle. Dans certains cas, il sera préférable d'effectuer un dépôt à base d'oxydes métalliques tels que l'oxyde de chrome pour éviter une abrasion due à des particules solides en suspension. Enfin, l'invention n'est évidemment pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit ci-dessus mais en couvre au contraire toutes les variantes notamment en ce qui concerne la forme du piston 24, ses moyens de guidage et les moyens pour lui appliquer une force déterminée réglable. REVENDICATIOSS 1. Soupape de sécurité pour cuve de stockage et de transport de liquide, comprenant un corps fixé de manière amovible à la partie supérieure de la cuve dans un orifice ménagé dans la paroi de la cuve, des premiers moyens pour mettre en communication l'intérieur de la cuve avec l'extérieur, via ledit orifice lorsque la dépression régnant dans la cuve au-dessus du liquide atteint pu dépasse un seuil prédéterminé, constitués par un joint plat annulaire coopérant avec une plaque montée dans le corps, obturant la communication entre l'extérieur et l'intérieur de la cuve et percée d'un ou plusieurs passages dont ledit joint obture l'ori fice en position de repos, des seconds moyens pour mettre en communication l'intérieur de la cuve avec l'extérieur, via ledit orificie de cuve, lorsque la pression interne au-dessus du liquide atteint ou dépasse un premier seuil prédéterminé, constitués par un siège de soupape annulaire porté par le corps et coopérant avec une bille maintenue appliquée cnntre le siège par un ressort taré, des troisièmes moyens pour mettre en communication l'intérieur de la cuve avec l'extérieur, via ledit orifice de cuve, 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, ladite soupape étant caractérisée en ce que ladite plaque interposée dans le corps de soupape comporte un passage central dont le débouché sur la face externe de la plaque constitue ledit siège de soupape annu laire des seconds moyens et dont le débouché interne est susceptible d'être obturé par lesdits quatrièmes moyens, lesquels sont constitués par un piston mobile coaxialement à la soupape, des moyens étant prévus pour guider le piston et pour appliquer la tête de ce dernier contre ledit passage lorsque l'angle d'incli naison de la cuve atteint ou dépasse ledit seuil. 2. Soupape de sécurité suivant la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits moyens de guidage du piston sont constitués par une surface ménagée dans la paroi interne dudit corps t coopérant avec une surface complémentaire ménagée sur le corps du piston et lesdits moyens pour appliquer la tête du piston contre ledit passage sont constitués par un ressort disposé coaxia lement au piston et à la soupape entre ledit corps et le piston et dont la force est réglable de manière que l'effort exercé sur le piston, lorsque ledit seuil d'inclinaison est atteint ou dépassé, surmonte la résultante des forces de gravité et de frottement exercées sur le piston en sorte que ce dernier soit déplacé par ledit ressort en direction dudit passage. 3. Soupape de sécurité suivant la revendication 2, caractE- risée en ce que les dites surfaces coopérantes sont tronconiques. 4. Soupape de sécurité suivant la revendication 2 caractérisée en ce que lesdites surfaces coopérantes sont cylindriques. 5. Soupape de sécurité suivant l'une des revendications 2 à 4 caractérisée en ce que ledit ressort interposé entre le corps de soupape et le piston est enfilé sur une tige logée dans un alésage du piston et solidaire d'une tete vissée dans la paroi du corps de soupape, ledit ressort prenant appui sur la t8te dont la position est réglable par vissage. 6. Soupape de sécurité suivant l'une des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que le joint plat annulaire desdits premiers moyens est sollicité par un ressort taré prenant appui sur le corps de soupape et coopère avec un ou plusieurs passages ménagés à la périphérie de ladite plaque. 7. Soupape de sécurité suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le clapet mobile desdits troisièmes moyens est monté coulissant sur un prolongement tubulaire de ladite plaque, est sollicité par un ressort taré prenant appui sur le corps de soupape et coopère avec un ou plusieurs passages m4- nagés dans la zone annulaire médiane de ladite plaque. 8. Soupape de sécurité suivant les revendications 1 et 7 caractérisée en ce que ledit prolongement tubulaire sert de logement et d'appui au ressort taré desdits seconds moyens. 9. Soupape de sécurité suivant l'une des revendications 2 d 8, caractérisée en ce aue les surfaces coopérantes du piton et métallique de son logement sont recouvertes par un revêtement/, notamment par projection plasma, ledit revêtement pouvant être à base d'oxyde de chrome.