Brevet FR2418418A1 — publié le 19790921

L'invention concerne les valves pour allumoirs,par exemple les briquets à gaz combustibles liquéfiés sous pression utilisant comme combustible par exemple un butane et les cartouches ou réservoirs pour de tels briquets. La flamme de ces allumoirs résulte soit de la plus ou moins grande compression d'un organe détendeur poreux donnant une plus ou moins grande hauteur de flamme selon le réglage fait par l'utilisateur,soit du choix par le constructeur du briquet d'une membrane poreuse à pores inframicroscopiques dont les dimensions unitaires judicieusement choisies constituent par elles-m8mes des limiteurs inframicroscopiques de débit,ce qui assure pour un choix donné de pores et pour une surface donnée de membrane,un débit pratiquement fixe de gaz détendu donnant finalement une flamme de hauteur pratiquement fixe en supprimant toute possibilité d'intervention de la part de l'utilisateur du briquet,ce qui assure la plus grande sécurité. Le but de l'invention est de concevoir une nouvelle valve donnant un débit gazeux sensiblement fixe gràce à des moyens plus simples et fiables permettant la fabrication par machines automatiques à grandes cadences. L'invention est une valve pour allumoir à gaz combustible liquéfié sous pression comportant un corps métallique de préférence cylindrique dont une extrémité supérieure constitue un siège de olapat- au centre duquel un passage permet au gaz détendu de s'échapper librement vers un brûleur qui le canalise vers l'atmosphère en vue d'y être enflammé par tout moyen dé3à connu, l'extrémité inférieure dudit corps étant prolongée jusqu'au fond d'un réservoir étanche contenant le gaz sous forme liquide,ce qui alimente la valve en gaz en phase liquide,le passage de la phase liquide à la phase gazeuse s'effectuant par le cheminement du gaz entre deux faces planes de préférence métalliques,imperméables, mais dont les états de surfaces ont une rugosité déterminée et correspondant au débit gazeux recherché,lequel est libéré vers le brùleur ou stoppé gràce à l'action du clapet manoeuvrable coopérant avec le siège précité,tout réglage ultérieur par l'utilisateur étVnt-etolu. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéris- tiques détails et avantages de celle-ci apparattront au cours de la description explicative qui va suivre en se reportant aux figures annexées. La figure I montre une valve conforme à l'invention,en coupe longitudinale. La figure 2 montre la reproduction d'un profilogramme pouvant être obtenu lorsqu'on fait porter l'une contre l'autre les surfaces " planes " D du corps I et N du disque 2 et ou l'on peut voir;par une vue extrèmement agrandie,comment le gaz en phase liquide peut cheminer entre les deux surfaces précitées,la ligne interrompue ZZ figurant la surface plane théorique qui devrait constituer le plan de contact entre les faces D et N. Pour réaliser industriellement une valve conforme à l'invention,on s'y prend de la façon suivante ou d'une façon analogue On constitue le corps métallique I de la valve,par exemple en laiton décolleté ou en Zamak moulé sous pression. Ce corps est de préférence cylindrique de diamètre extérieur Y alésé cylindriquement en A et comprenant un épaulement B suivi de l'alésage cylindrique G à fond plan D limité sur sa périphérie par la rainure circulaire E au centre de laquelle s'amorce par un chanfrein conique F un passage cylindrique b débouchant sur l'extrémité plane H du corps de valve I.Le plan annulaire H constitue un siège de clapet,étant la face supérieure d'un bossage cylindrique limité par le diamètre J en relief sur l'épaulement K limité extérieurement par le cône L reliant le plan annulaire K au diamètre cylindrique Y du Corps I de la valve. Le fond plan D précité constitue une surface possédant une rugosité déterminée empirnquement par un procédé d'usinage permettant une reproduction suffisamment exacte de cette rugosité étalon,procédé qui peut être par exemple une opération de tournage effectuée avec des paramètres fixes concernant pour un métal donné,des vitesses de coupe précises ainsi qu'une avance par tour définie etc...de façon a donner à chaque pièce usinée les mêmes caractéristiques d'état de surface,dans une fourchette de tolérances précises,un traitement de surface pouvant intervenir ensuite si nécessaire et qui peut être réalisé par exemple soit par polissage électrolytiGue,soit par tout traitement techrlique permettant d'obtenir 11 état de surface recherché. On constitue d'autre part un disque 2 de préférence mé tallique,imperméable et rigide,par exemple par décolletage de ce disque dans une barre de larron cylindrique dont l'état de surface de la partie cylindrique a psu d'importance,mais dont les états de surfaces des faces 8' 1fanes" i et I4-' correspondent à une rugosiM déterminée empiriquement de m8me que celle déterminée pour la face D,et par un procédé d'usinage permettant lui-aussi une reproduction exacte. On constitue d'autre part un organe diviseur élastique sous la forme d'un disque plat i réalisé de préférence dans un matériau tel qu'une mousse à pores larges et communiquants en polyuréthane de l'épaisseur voulue pour que ce disque puisse,lorsqu'il est comprimé entre deux surfaces planes,exercer une certaine pression continue contre ces surfaces de façon à tendre continuellement à écarter ces surfaces l'une de l'autre. On constitue d'autre part une bague cylindrique 4 de préférence métallique,par exemple décolletée en laiton ou moulée en Zamak,de-diamètre extérieur O correspondant avec un faible jeu au diamètre A du corps I.Un alésage cylindrique P est amorcé par un chanfrein c8nique R.Les faces planes q et S sont les extrémités de la bague tubulaire 4. On constitue enfin un tube plongeur 5 par exemple réalisé en polypropylène extrudé de diamètre cylindrique extérieur W et d'alésage cylindrique Voles deux extrémités sont tronçonnées telles que U.Le diamètre W est légèrement plus faible que l'alésage P de la bague 4. Si par exemple l'épaisseur du disque 2 est de I millimètre et l'épaisseur du disque 3 est par exemple de 2 millimètres, le corps I sera prévu pour que la distance séparant la face plane D de l'épaulement 3 soit par exemple de 2,5 millimètres seulement de façon à ce que l'insertion du disque élastique 3 entre les faces planes N' et B-Q-U constitue un moyen élastique de pression du disque rigide 2 contre la face plane o,par l'une de ses faces planes N ou N'. L'assemblage de la valve est le suivant On place le disque 2 sur le fond D du corps I,reposant sur l'une de ses faces "planes" N ou N' si chacune de ces faces a été usinée de façon à présenter le même état de surface,ce qui est plus simple sur le plan fabrication.Puis on recouvre ce disque 2 par le disque .On insère d'autre part l'extrémité U du tube plongeur 5 dans l'alésage P de la bague 4 jusqu'à ce que la face U du tube affleure la face q de la bague.On insère alors 1 ensemble bague-tube dans l'alésage a du corps 5 jusqu'à ce que 1' extrémité i-U vienne buter contre l'épaulement B puis,en maintenant la pression,on sertit le bas du corps ,par son bord circulaire,en X,contre le chanfrein cônique T prévu à cet effet. T'assenblage de la valve est ainsi terminé.Ces différentes opérations peuvent être faites sur des machines automatiques à grandes cadences.Il n'y a aucune pièce à orientation partieulière.La distribution et la mise en place lors de l'assemblage peuvent se faire avec la plus grande facilité compte tenu de l'état actuel des techniques concernant ces opérations. Le fonctionnement de cette valve est le suivant La valve étant placée par exemple dans un réservoir de briquet à gaz du genre de celui décrit dans la demande de brevet N 7.7iS.866 du 29 Novembre I977,le tube plongeur règnera jusqu'au fond du réservoir rempli de butane liquide puisque sous pression. Ce tube 5 alimentera la valve en gaz en phase liquide qui montera dans le canal capillaire V jusqu'au contact de la face inférieure du disque poreux 3 qui a pour r81e de diviser le flux liquide et de le diriger sur la périphérie du disque 2 ou le gaz liquide s'infiltrera par le jeu annulaire intersticiel existant entre le diamètre extérieur du disque 2 et l'alésage cylindrique C du corps I. Ce liquide arrivera alors autour de la face plane Centre cette face D et les interstices existants du fait des états de surfaces prévus sur les faces D et N et s'infiltrera entre ces faces D et N en venant de la périphérie du disque 2 vers son centre matérialisé par le passage G du corps de valve,au centre du siège de clapet H. Le gaz détendu s'échappera alors librement hors du passage G sauf si un clapet par exemple en caoutchouc est appliqué contre le siège H ce qui fermera le gaz. I1 y a plusieurs possibilités de constituer un bruleur- clapet pour ouvrir et fermer le gaz,particulièrement ce qui a été montré dans les brevets W I. 562.175 du I9 Février 1968,N 1.603. 768 du I9 Novembre 1968,N01.604.280 du 28 Novembre 1968,N 1.604. 28I du 28 Novembre I968 et 02.082.I94 du 6 anars I970 qui pourraient être utilisés à cet effet. On attirera l'attention sur le fait que la faible pression exercée par le disque poreux élastique i qui a pour effet de serrer légèrement la face N du disque 2 contre la face D du corps I est un élément important du bon fonctionnement de ce dispositif. En effet,on constate que si ce serrage est trop important,le débit gazeux est ralenti,ce qui tend à prouver que le disque 2 est presque "flottant" sur la face D.Le passage du gaz a tendance à s'effectuer par un soulèvement imperceptible du disque 2 par rapport à la face o.Ii stagit ici d'attractions moléculaires. Le fonctionnement de la valve conforme à l'invention est basé sur la remarque qu'il est impossible de réaliser une surface plane au sens mathématique du terme,les seules surfaces dites planes susceptibles d'être réalisées étant en réalité,lorsqu'elles sont vues par exemple au microscope, constituées de multiples dénivellations à pentes pis ou moins aigRes similaires à des sillons irréguliers et à répartition aléatoire sur toute la surface examinée,l'amplitude de ces irrégularités dépendant du procédé d'usinage employé à réaliser ces surfaces dites planes qui sont en réalité des surfaces rugueuses.C'est ce qui est montré sur la figure 2.En conséquence,lorsqu'on fait "porter" une surface par exemple métallique contre une autre surface métallique,lesdites surfaces ne sont en contact réel entre elles que par de multiples points,ce qui constitue entre ces points de contact des espaces intersticiels à trois dimensions,donc pouvant entre parcourus par un fluide.Le passage du fluide s'effectue selon un écoulement extrèmement perturbé par la forme tortueuse des passages qu'il doit emprunter,ce qui constitue une très forte perte de charge grâce à laquelle -le gaz se détend jusqu'à ce que sa pression s'abaisse à la valeur recherchée pour constituer la flamme d'un allumoir.Pour un état de surface donné,une surface utile donnée de cet état de surface, une pression,donnée entre les surfaces en contact et une alimentation périphérique de ces surfaces par du gaz en phase liquide à une température donnée correspondant à une pression donnée,on obtiendra,après que le gaz aura traversé les interstices interfaciaux précités,un gaz détendu à une valeur fixe à laquelle correspondra une flamme de hauteur fixe et d'allure calme,indéréglable dans le temps.Tous les paramètres restant fixes sauf les caractéristiques d'états de surfaces,on voit que l'on peut obtenir toutes les hauteurs de flammes que l'on veut simplement par le choix des caractéristiques des états de surfaces réalisées.et qui coopèrent pour constituer une perte de charge de valeur donnée. Bien entendu l'invention ne se limite pas à l'exemple de réalisation montré,elle en embrasse au contraire toutes les variantes pouvant être considérées comme des équivalents techni ques.En particulier le fait d'utiliser un aimant pour constituer le disque 2 réalisé par exemple en TICONAL et s'appliquant de lui m8me contre la face D du corps qui serait réalisé en fer doux. REVENJ)ICÂTIONS I-Valve pour allumoir à gaz combustible liquéfié sous pression tel qu'un butane,comportant un corps métallique de préférence cylindrique dont l'extrémité supérieure constitue un siège de clapet au centre duquel un passage permet au gaz détendu de s'échapper librement en direction de l'atmosphère en vue d'y être enflammé par tout moyen connu,l'extrémité inférieure dudit corps étant prolongée sous la forme d'un tube capillaire plongeant jusqu'au fond d'un réservoir étanche contenant ledit gaz en phase liquide de façon, par ce tube plongeur,à réaliser l'alimentation de ladite valve par du gaz en phase liquide,valve caractérisée en ce que la détente du gaz est obtenue en le contraignant à cheminer entre les faces rugueuses de deux éléments métalliques,imperméables et rigides qui sont placés au contact l'un de l'autre de façon flottante gràce à un moyen résilient, ces faces rugueuses constituant entre elles des espaces intersticiels à trois dimensions obligeant le gaz qui les traverse depuis la périphérie vers le centre,à le faire avec un écoulement extrèmement turbulent constituant une perte de charge extrèmement forte due à un parcourt en zigzag,la valeur de ladite perte de charge dépendant strictement du choix fait concernant la valeur des rugosités constituant les faces précitées,rugosités obtenues gràce à un moyen d'usinage tel qu'il permet au gaz s'échappant,détendu,du passage précité,de stéchap- per librement vers l'atmosphère en constituant une flamme de hauteur sensiblement fixe sans réglage possible,son allure calme résultant de l'emploi d'un moyen diviseur tout coopérant avec un brùleur manoeuvrable comportant de façon connue un clapet en caoutchouc pour ouvrir ou fermer le gaz,par appui ou non du clapet sur le siège précité. 2-Valve selon la revendication I,caractérisée en ce que un moyen résilient assurant un contact flottant entre les faces rugueuses des deux éléments métalliques précités consiste à les presser l'un contre l'autre avec une faible pression résultant de l'emploi par exemple d'un élément élastique légèrement comprimé lors de son montage,mais permettant aux faces rugueuses précitées de pouvoir s'éloigner l'une de l'autre d'une distance d'environ I00 Angströms. 3-Valve selon la revendication I,caractérisée en ce que le moyen d'usinage permettant d'obtenir un écoulement de gaz extrèmement turbulent par suite de son parcourt en zigzag entre les faces des deux éléments métalliques précités,consiste à usiner lesdites faces de façon à réaliser des états de surfaces comportant des rugosités reproductibles par l'emploi par exemple d'un tour automatique dont les différents paramètres définissant les caractéristiques des outils de coupe et celles concernant le tournage,sont choisis de façon adéquate et telle que les états de surfaces réalisés de cette façon assurent,lorsqu'on met en contact lesdits éléments métalliques ainsi usinés,une détente du gaz correspondant à la valeur voulue pour obtenir une flamme de hauteur désirée. 4*Valve selon la revendication I,caractérisée en ce que le moyen diviseur permettant d'obtenir une flamme d'allure calme consiste à alimenter laopériphérie des faces rugueuses des deux éléments métalliques précités,par un gaz en phase liquide ne contenant aucune bulle ou micro-bulle gazeuse,ce qui ne peut se faire qu'en divisant le gaz liquide par sa répartition dans les pores communiquants d'un matériau poreux élastique règnant entre l'orifice de sortie ,intérieur à la valve,de l'extrémité supérieure du tube plongeur précité et l'entrée circulaire intersticielle,périphérique,d faces rugueuses des deux éléments métalliques précités,ce moyen empèchant le gaz de se vaporiser ( sous forme de micro-bulles ) avant d'atteindre 1'entrée périphérique desdites faces rugueuses.