Brevet FR2405423A1 — publié le 19790504

La présente invention concerne les soupapes de drainage automatique pour décharger le liquide en excédent des récipients soumis en service à une pression intérieure de gaz, par exemple les appareils de filtration du système à air comprimé, et comportant une enveloppe ayant dans sa région inférieure une ouverture pour l'arrivée du liquide et a son extrémité inférieure un raccord de sortie3 un piston a l'intérieur de l'enveloppe, ce piston portant a son extrémité inférieure un élément de soupape coopérant avec le raccord et fermant normalement celui-ci, et une entrée d'air commandée par un flotteur pour permettre à l'air sous pression contenu dans l'enveloppe d'agir sur le piston et le déplacer dans le sens d'ouverture du raccord. Une soupape de drainage de ce type disponible commercialement est décrite dans le brevet anglais 1 126 384. Cette soupape est d'une construction compliquée et par suite d'une fabrication conteuse, et dans une certaine mesure est sujette a la défaillance. Cette soupape comporte un piston ayant un prolongement inférieur traversant un joint annulaire et portant a son extrémité inférieure une tête de soupape normalement en contact avec le coté inférieur du joint. Quand le piston est abaissé pour ouvrir le joint3 la sortie du liquide est de forme annulaire et par suite cette sortie est réduite par comparaison a celle d'un joint d'un diamètre correspondant pouvant être entièrement ouvert, cette ouverture restreinte empêchant une décharge rapide du liquide. Une autre soupape de drainage disponible commercialement est décrite dans le brevet anglais 1 096 312 suivant lequel un piston est fixé au raccord de sortie, et le corps de soupape ou corps de cylindre monte et descend pour ouvrir et fermer la soupape à liquide qui dans ce cas est formée par un joint annulaire fixé au raccord de sortie et par un élément obturateur annulaire constitué par un bossage tubulaire dépassant du corps vers le bas. Cette soupape de drainage est aussi assez compliquée, et de plus elle a l'inconvénient de ne pas pouvoir être actionnée manuellement, ce qui est une possibilité fréquemment désirable. La présente invention a pour objet une soupape de vidange ne présentant pas les inconvénients ci-dessus, cette soupape étant principalement caractérisée par le fait que le piston de la soupape de drainage du type général mentionné en premier ci-dessus a la forme d'un piston différentiel ayant une tête à l'extrémité supérieure et une tige de piston à l'extrémité inférieure, et la soupape d'admission d'air fait passer l'air sous pression vers le côté intérieur en forme d'épaulement orienté vers le bas du piston pour repousser le piston vers le haut pour l'ouverture. Cette combinaison permet une construction très simple mais sure et permet que toute la section du raccord de sortie soit disponible pour la décharge rapide du liquide. Comme la pression intérieure nécessaire pour ouvrir la soupape agit seulement sur la face annulaire du piston, et non sur toute la surface du piston comme dans le cas de la technique antérieure, il suffit d'une force faible pour tenir le piston en position de fermeture, cette force pouvant être fournie par un ressort très léger. De plus, la réponse du piston est améliorée par la réduction du volume de gaz nécessaire pour déplacer le piston. En outre, la simplicité de la construction et les forces de commande faibles facilitent la fabrication de la soupape en éléments en matière plastique moulée, ce qui permet encore de réduire le prix de fabrication. Le mouvement du piston est amorti d'une façon simple et efficace suivant une caractéristique de l'invention, en faisant coeinuniquer la surface supérieure du piston avec la pression ambiante, et en formant un orifice restreint à travers le piston pour faire communiquer la surface supérieure du piston avec la surface inférieure annulaire du piston. Les forces de commande et de rappel nécessaires pour déplacer le piston sont déterminées suivant un mode de mise en oeuvre de l'invention en dimensionnant le piston et le joint de sortie de façon que la superficie du piston exposée à travers le joint de sortie soit sensiblement égale à la section étanche de la tige de piston, afin qu'il existe un équilibre de pression sur le piston quand celui-ci est en position de fermeture. Comme le piston est accessible à travers le raccord de sortie, la soupape peut être ouverte manuellement en poussant un élément convenable à travers le raccord pour décoller le piston, mais suivant un autre mode de mise en oeuvre de l'invention le raccord de sortie est un raccord comportant un filetage extérieur au moyen duquel le corps de soupape est monté à travers la paroi du récipient et est normalement maintenu étanche par rapport à cette enveloppe par un joint annulaire, le raccord comportant un trou radial à travers lequel le liquide peut échapper quand le raccord est tourné pour être déplacé vers le haut afin d'exposer ce trou à l'intérieur du récipient. Une autre caractéristique de l'invention est l'utilisation d'un écran porté par le corps de soupape et couvrant le flotteur afin de le protéger contre la contamination par des particules solides descendant qui autrement pourraient adhérer au flotteur et réduire sa flottabilité. Les caractéristiques de l'invention ressortiront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple, et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une coupe verticale d'une soupape de vidange automatique selon un mode de mise en oeuvre de l'invention, et - la figure 2 est une coupe verticale d'une soupape de vidange selon un autre mode de mise en oeuvre de l'invention. La soupape représentée sur la figure 1 comporte un raccord de sortie 15 par lequel la soupape est montée dans un trou taraudé du fond 14 d'un récipient sous pression, par exemple un appareil de filtration pour une canalisation d'air comprimé. Une bague torique 18 assure l'étanchéité entre le raccord et le fond du récipient. L'extrémité supérieure du raccord 15 comporte une lèvre annulaire d'étanchéité 12. Un corps inférieur de cylindre 9 à double paroi est fixé à son extrémité inférieure au raccord 15, par exemple par soudage aux ultrasons, e t il comporte des orifices larges 9A. Un manchon filtrant 11 est monté autour du corps 9 pour couvrir les trous 9A. Un corps supérieur de cylindre 7 est tenu contre le corps inférieur 9 par un chapeau 5 en forme de cloche. Les éléments 4, 5 et 15 constituent un corps de soupape. Le corps de soupape 7 comporte des créneaux 7A à son extrémité supérieure et des passages 7B a son extrémité inférieure pour permettre la circulation libre de l'air de l'intérieur de la cloche 7 vers l'intérieur du corps inférieur de cylindre. Un piston différentiel comporte une tete 8 pouvant coulisser de façon étanche dans le corps supé- rieur de cylindre 7 et sa tige 8A peut coulisser de façon étanche dans la surface intérieure du corps inférieur de cylindre 9. La tête de piston comporte un ou plusieurs orifices restreints s'étendant dans la direction axiale pour faire communiquer la surface supérieure du piston 8 avec la surface inférieure annulaire 9B de la tête de piston, et un alésage axial 8C traverse complètement le piston. L'extrémité inférieure de la tige de piston est munie d'un joint plat 10 coopérant avec le siège de soupape 12 dont le diamètre correspond de préférence, de la façon représentée, au diamètre du joint de la tige de piston 8A. Un ressort 17 repousse le piston vers le bas pour fermer le siège de soupape. La cloche 5 comporte un prolongement tubulaire supérieur 6 formant un siège de soupape d'admission d'air pour un joint 2 porté par un flotteur 3 qui est guidé par des tiges 5A venues de matière avec la cloche 5, ces tiges servant aussi à supporter un écran contre les saletés 1. Pendant le fonctionnement, le piston est normalement en position inférieure, de la façon représentée, le siège de soupape 12 étant fermé. Un équilibre des pressions existe entre les extrémités du piston, la température ambiante. Le niveau du liquide dans la partie inférieure du récipient peut monter progressivement jusqu'à atteindre un niveau suffisant pour soulever le flotteur 3 afin d'ouvrir le siège de soupape a air 6, l'air comprimé powant alors traverser le siège de soupape 6 ouvert et ensuite les créneaux7A et les passages 8B vers l'intérieur du corps de cylindre 7, en dessous de la tête de piston pour pousser celui-ci vers le haut en opposition a l'action duressort 17.La montée du piston sépare le joint 10 du siege 12, ce qui permet l'échappement du liquide a travers le raccord de sortie 15. La chute du niveau du liquide permet au joint de soupape 2 de refermer le siège de la soupape à air 6 pour couper l'arrivée d'air comprimé vers le caté intérieur annulaire 8B de la tête de piston. En raison de l'écoulement restreint permis par l'orifice 16, il y a un délai de quelques secondes avant que le piston descende sous l'action du ressort 17 pour appliquer de nouveau le joint 10 sur le siège de soupape 12 pour arrêter la sortie du liquide. Pour outrepasser le fonctionnement automatique ou pour vider complètement le récipient pour une raison quelconque, la partie extérieure du raccord est tournée pour exposer un trou radial 13 normalement obturé afin que le liquide puisse échapper par gravité, et avec l'aide de la pression de l'air si le récipient est encore maintenu sous pression. Il sera noté que la paroi intérieure du corps inférieur - de cylindre 9 est prolongée vers le bas en dessous de la partie la plus basse du joint de la tige de piston. Cela établit une poche d'air pour empêcher le liquide de contaminer le joint. L'écran 1 contre les saletés assure aussi une protection contre la contamination, en particulier pour le flotteur qui autrement pourrait voir son poids augmenter par la chute de débris adhérant au flotteur. La soupape de drainage de la figure 2, pour laquelle les mêmes références sont utilisées, est d'une façon générale similaire a celle de la figure 1, la principale différence étant que le piston n'est plus soumis à des pressions équilibrées, mais au contraire est soumis a une force résultante vers le haut par la pression du fluide dans le cylindre inférieur. Cela résulte du fait que le diamètre du siège 12 est substantiellement inférieur au diamètre du joint d'étanchéité de la tige de piston. Bien entendu, le ressort 17 doit dans ce cas être plus fort de façon correspondante. Les soupapes de drainage decrites ci-dessus peuvent convenablement être formées d'éléments en matière plastique moulée, en dehors du manchon filtrant 11 et du ressort 10. Le flotteur 3 est de préférence en matière de faible densité t-elle que le "Nitrophil" fabriqué par Rogers Cord Inc., mais cependant ce flotteur peut être creux, si désiré. Ces soupapes sont d'une construction simple et économique et d'un fonctionnement sflr. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes, sans que l'on sorte de son cadre. REVENDICATIONS 1. Soupape de drainage automatique pour décharger le liquide d'un récipient soumis en service à la pression intérieure d'un gaz, la soupape comportant un corps ayant dans sa région intérieure une ouverture pour l'entrée du liquide et à son extrémité inférieure un raccord de sortie, un piston a l'intérieur du corps, l'extrémité inférieure de ce piston étant munie d'un élément de soupape coopérant avec le raccord et fermant normalement celui-ci, et une soupape d'admission d'air commandée par un flotteur pour permettre l'entrée d'air sous pression à l'intérieur du corps pour que cet air agisse sur le piston pour le déplacer dans le sens provoquant l'ouverture du raccord, caractérisée en ce que le piston est un piston différentiel ayant une tête de piston à son extrémité supérieure et une tige de piston à la partie inférieure, et la soupape d'admission d'air permet le passage de l'air sous pression vers la surface inférieure annulaire du piston pour déplacer le piston vers le haut pour l'ouverture du raccord de sortie. 2. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface supérieure de la tête de piston communique de façon permanente avec l'atmosphère et la surface supérieure de la tête de piston communique avec la surface inférieure annulaire de la tête de piston par au moins un orifice restreint. 3. Soupape selon revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la section transversale de la tige de piston munie du joint est sensiblement égale à la superficie de la tige de piston exposée à la pression ambiante à travers le raccord de sortie afin qu'il existe un équilibre de pression sur le piston quand la soupape est fermée. 4. Soupape selon revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'aire de la partie étanche de la tige de piston est supérieure à l'aire de la tige de piston exposée à la pression ambiante à travers le raccord de sortie afin que le piston soit soumis à une force résultante vers le haut du fait de la pression du fluide à l'intérieur du corps de soupape quand la soupape est fermée. 5. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le raccord de sortie est un raccord à filetage extérieur pour la fixation à la paroi du récipient avec interposition d'un joint annulaire d'étanchéité, le raccord ayant un trou radial à travers lequel le liquide de l'intérieur du récipient peut échapper quand le raccord est tourné pour être déplacé axialement vers le haut afin que ce trou d'échappement communique avec l'intérieur du récipient. 6. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 a caractérisée par un écran porté par le corps de soupape et couvrant le flotteur afin de le protéger contre la chute de corps é + ngers.