Brevet FR2446985A1 — publié le 19800814

La présente invention concerne un dispositif de sécurité pour la décharge d'un circuit de fluide à haute pression, ainsi que le procédé pour son fonctionnement. Le fluide incompressible peut etre par exemple de l'eau servant à a limenter un outil tel qu'une lance de décapage sous une forte pression qui peut monter par exemple Jusqu'à 700 ou 800 bars. On sait oue le maniement d'outils de ce type comporte certains dangers pour les utilisateurs, compte tenu de la force de pénétration très élevée d'un jet de fluide sous une pression élevée dans le corps humain0 Ainsi, la moindre rupture de canalisation peut être à l'origine de graves accidents. L'invention a pour but de réaliser un dispositif de sécurité capable d'interrompre quasi instantanément la distribution du fluide lorsqu'une rupture apparat dans le réseau de distribution. Dans le cas particulier des eutils portatifs alimentés en fluide par l'intermédiaire d'une canalisation d'alimentation souple, l'invention a pour but de réaliser un dispositif de sécurité capable d'interrompre la distribution du fluide au départ de la canalisation souple. Un dispositif de sécurité suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend notamment un by-pass comportant s un corps comprenant successivement d'avant en arrière, sur un sêe axe géométrique : un conduit d'arrivée de fluide sous pression, un siège situé entre ce conduit et une chambre de décharge, un premier alésage, une chambre de distribution de fluide, et un deuxième alésage ;; - un piston différentiel qui coulissa dans le premier alésage du corps, qui comporte un canal axial, et dont la face annulaire avant est susceptible de reposer sur le siège du corps - un clapet automatique qui coulisse danse deuxième alésage du corps, qui est soumis à l'action de moyens de rappel élastiques tendant en permanence à le repousser vers l'avant, et dont l'extrémité avant est susceptible d'obturer l'extrémité arrière du canal du piston différentiel; - des moyens permettant d'établir une fuite à faible débit entre l'arrivée du fluide et la chambre de distribution de fluide. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le diamètre du canal axial du piston différentiel est inférieur au diamètre du conduit d'arrivée de fluide sous pression du corps de by-pass, si bien que lorsque la face annulaire avant du piston différentiel repose sur le siège du corps, une certaine portion de cette face annulaire avant reste soumis@ à des forces provenant de la pression régnant dans le conduit d'arrivée de fluide sous pression et dans le canal axial du piston diffé rentiel. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, les moyens permettant d'établir la fuite à faible débit entre l'arrivée de fluide et la chambre de distribution de fluide consistent en un passage prévu entre le canal axial et la face annulaire arrière du piston différentiel, dans le piston différentiel. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, le dispositif de sécurité comporte en outre un organe de commande comprenant - un corps comprenant un alésage dans lequel coulisse un clapet dont l'extrémité avant rétrécie est susceptible d'obturer l'embouchure d'une canalisation d'utilisation de fluide sous pression, des moyens élastiques étant prévus pour tendre en permanence à repousser ce clapet vers l'avant, tandis qu'une canalisation en liaison avec la chambre de distribution du by-pass débouche dans une chambre annulaire délimitée dans ledit alésage du corps de l'organe de commande, autour de l'extrémité rétrécie du clapet;; - une canalisation de décharge reliée à la btche ou à tout autre système placé à la pression atmosphérique - une gachette ou tout autre dispositif de commande que l'on actionne pour interrompre la communication entre la canalisation de décharge et la canalisation de distribution. Le procédé pour le fonctionnement du dispositif de sécurité suivant l'invention est caractérisé en ce que, lorsque la chambre de distribution de fluide du corps de by-pass est sous pression, le clapet automatique est repoussé vers l'arrière par cette pression, alors que le piston dif férentiel est, lui repoussé vers l'avant et qu'il interrompt de ce fait la communication entre le conduit d'arrivée de fluide sous pression et la chambre annulaire de décharge. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, lorsque la pression s'abaisse dans la chambre de distribution de fluide du corps de by-pass, le clapet automatique vient tout d'abord obturer l'extrémité arrière du canal axial du piston différentiel sous l'action des moyens de rappel élastiques, après quoi la pression qui s'exerce sur la face annulaire avant du piston différentiel a pour effet de repousser vers l'arrière ce piston différentiel, en établissant ainsi la communication entre le conduit d'arrivée de fluide sous pression et la chambre annulaire de décharge. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, tant que la gaehette de l'organe de commande n'est pas actionnée, il n'y a pratiquement aucune pression dans la canalisation de distribution, Si bien que le clapet de l'organe de commande obture l'embouchure de la canalisation d'utilisation, tandis que la pression reste basse dans la chambre de distribution de fluide du corps de by-pass. Suivant une caractéristique supplémentaire de l'invention, lorsqu'on actionne lagachette de l'organe de commande, la pression s'élève dans la canalisation de distribution de organe de commande et dans la chambre de distribution de fluide du corps de by-pass, ainsi que dans la chambre annulaire délimitée autour de l'extrémité#effilée du clapet de l'organe de commande, ce clapet étant alors repoussé vers l'arrière en permettant au fluide de pénétrer dans la canalisation d'utilisation de fluide. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. - Figure 1 est une vue d'ensemble schématique d'un dispositif de sécurité suivant l'invention. - Figure 2 est une vue du by-pass de ce dispositif, en section sui- vant un plan passant par l'axe, le dispositif étant en position de tra vair. - Figure~3 est une vue de l'organe de commande du dispositif en section suivant un plan passant par l'axe du clapet, le dispositif étant en position dr travail. - - Figures 4 et 5 sont des vues correspondant respectivement aux fi gures 2 et 3, le dispositif étant en position de repos. On a représenté sur la figure 1 un dispositif de sécurité suivant l'invention. Ce dispositif se compose d'un by-pass 1 et d'un organe de commande 2. Le by-pass 1 est directement monté sur une pompe à haute pression 3 qui aspire dans un réservoir 4 un fluide incompressible pour le porter à une pression qui peut atteindre 700 à 800 bars. L'organe de commande 2 équipe une lance ou autre, et est relié au by-pass 1 par une canalisation d'alimentation souple 5, tandis qu'une autre canalisation souple 6 permet au fluide de retourner directement au réservoir 4 à partir de l'organe de commande 2. Cette disposition n'étant donnée qu'à titre d'exemple, on peut tout aussi bien - monter le by-pass 1 en un point quelconque du circuit b hautepression ; - - remplacer le réservoir 4 par un dispositif de décharge à l'ai; libre ou à l'égott - prévoir un organe de commande indépendant et raccordé sur le circuit pour permettre une commande à distance. Le by-pass 1 est visible plus particulièrement sur la figure 2, et il comporte un corps 7, un piston différentiel 8 et un clapet automatique 9. Le corps 7 comprend successivement, d'avant en arrière, sur un même axe géométrique : un conduit d'arrivée de fluide sous pression 10 relié à la pompe 3, un siège il situé entre ce conduit 10 et une chambre de décharge 12 reliée au réservoir 4, un premier alésage 13, une chambre de distribution de fluide 14 reliée à la canalisation d'alimentation souple 5, et enfin un deuxième alésage 15. Le piston différentiel 8 coulisse dans l'alésage 13, et comporte sur toute sa longueur un canal axial 16. La face annulaire avant 17 de ce piston différentiel est susceptible de reposer sur le siège 11. Le diamètre du canal axial 16 étant inférieur au diamètre du conduit 10, lorsque la face annulaire 17 repose sur le siège 11, une certaine portion de cette face annulaire reste-oumise aux forces de pression du fluide présent dant le conduit 10 et dans le canal axial 16. Un passage 18 prévu dans le piston différentiel 8 s'étend entre le canal axial i6 et la face annulaire arrière 19 dudit piston. Le clapet automatique 9 coulisse dans l'alésage 15, et son extrémité avant est susceptible d'obturer un petit siège 20 prévu à 11 extrémité arrière du canal axial 16 du piston différentiel 8. La face arrière du clapet automatique 9 est constamment soumise à la poussée d'un ressort hélicoïdal de compression 21 comprimé entre le clapet 9 et une vis de réglage 22. L'organe de commande 2 est visible plus particulièrement sur la figure 3. Il renferme notamment un clapet 23 monté pour coulisser dans un alésage 24. L'extrémité avant du clapet 23 est effilée, et est susceptible d'obturer l'embouchure d'une canalisation d'utilisation 25 qui comporte à son extrémité libre un orifice calibré 26. Un ressort hélicoSdal de compression 27 prend appui sur un épaulement arrière du clapet 23 pour tendre en permanence à repousser ce clapet vers l'avant. Une canalisation de distribution 28, qui est reliée à la canalisation d'alimentation souple 5, débouche dans la chambre annulaire 29 délimitée dans l'alésage 24 autour de l'extrémité effilée du clapet 23. L'organe de commande 2 comporte par ailleurs, reliée à la canalisation souple 6, une canalisation de décharge 30 dont ltembouchure 31 est située en regard de la canalisation de distribution 28. Cette embouchure 31 peut être obturée par l'extrémité avant d'un clapet obturateur 32 dont la tête arrière 33 est actionnée à l'aide d'une gachette pivotante 34. Un ressort hdlicoIdal 35 comprimé entre le corps de l'organe de commande et le bord avant de la titre 33 tend en permanence à rappeler vers l'arrière le clapet obturateur 32. Le fonctionnement est le suivant : Pour mettre le dispositif de sécurité en position de travail (fig 2 et 3), l'opérateur actionne la gâchette 34 de manière à fermer le circuit de retour comprenant la canalisation de décharge 30 et la canalisation souple 6. La pression monte alors dans le circuit qui comprend la canarisa- tion de distribution 28, la chambre annulaire 29, la canalisation d'ali- mentation souple 5 et la chambre de distribution 14.Cette montée en pression provoque le recul du clapet 23, en ouvrant le circuit en direction de l'orifice calibré 26. Pans le by-pass 1, la montée en pression provoque le déplacement vers l'avant du piston différentiel 8, et l'interrup- tion de la communication entre le conduit d'arrivée 10 et la chambre de décharge 12. A ce moment, la totalité du débit de fluide provenant de la pompe 3 passe par le canal axial 16 du piston différentiel 8 en direction de l'organe de commande, et la pression maximum s'établit dans le circuit d1utilisation. Simultanément à ce qui précède, le clapet automatique 9 actionné par les forces de pression est amené en position de fin de course arrière, en libérant ainsi le passage à travers le canal axial 16. La position de repos illustrée par les figures 4 et 5 est atteinte très rapidement dès que l'opérateur cesse son action sur la vachette. Le ressort 35 provoque le recul du clapet obturateur 32 en ouvrant le circuit de retour que constituent la canalisation de décharge 30 et la canalisation souple 6. La pression chute immédiatement dans le circuit d'utilisation, et le clapet 23 repart vers l'avant pour fermer le circuit en direction de 11 orifice calibré 26.Lorsque la pression est descendue jus qu'à une certaine valeur, le clapet automatique 9 actionné par le ressort 21 vient s'asseoir sur le piston différentiel 8 en obturant le petit siège 20, c'est-a-dire le canal axial 16. A partir de cet instant, la chambre de distribution de fluide 1-4 n'est plus alimentée en fluide sous pression que par la petite fuite établie au moyen du passage 18.De ce fait, la pression continue à descendre dans la chambre 147 jusqu'à atteindre rapidement la valeur zéro, Le ressort 21, dont la force est réglable par action sur la vis 22, maintiens dans le canal axial 16 et dans le conduit 10 une certaine pression, exerQant une force sur la face annulaire avant 17 du clapet différentiel 8. Aucune force de pression ne s'exerçant sur la face annulaire arrière 19 dudit piston, le piston différentiel se déplace vers l'arrière, ce qui ouvre la decharge en direction du retour par l'intermédiaire de la chambre 12. La pression de décharge de la pompe s'équilibre à une valeur fixée par le tarage du ressort 21. La majeure partie du débit de fluide @@@@@@enamt de la pompe retourne au réservoir, tandis qu'un léger débit de fluide s'écoule par le passage 18 en direction de la chambre @@ @@@@@@ bution 14, pour permettre une remise en pression dès que l'opérateur @@ tionnera de nouveau la gâchette 34. Le dispositif de sécurité suivant l'invention présente notamment les avantages suivants : - Lorsque le dispositif est on position de repos, il n'y a aucune pression dans la canalisation d'alimentation souple 5, ce qui évite toute possibilité d'accident par rupture intempestive et émission de Suets à très haute pression, ces jets ayant une force de pénétration élevée dans le corps humain. - Lorsque le dispositif est en position de travail, une rupture accidentelle du circuit de distribution entraîne instantanément le passage à la position de repos, c'est-à-dire la coupure de la pression dans ledit circuit. - Etant donné que, lorsque le dispositif est on position de repos, la très haute pression est stoppée au niveau de la pompe, et non au niveau d'un organe séparé de la pompe par une canalisation d'une certaine longs ur, il n'y a aucun risque d'à-coups de pression. - Le temps de réponse est très court, et pratiquement nul, puisque le circuit est toujours rempli d'un fluide incompressible au sein duquel les variations de pression se transmettent instantanément. - lès que le dispositif est mis en position de travail, on obtient une fermeture très positive du clapet de décharge que constitue l'extré- mité avant du piston différentiel 8. - Tant qu'on n'actionne pas la gâchette ou analogue, la pompe fonctionne automatiquement sans pression. - L'organe de commande (gâchette ou autre) peut être placé en un endroit quelconque du circuit à haute pression, par exemple * ou bien près de la pompe + ou bien près de l'appareil d'utilisation (lance ou au tre) * ou bien sur une dérivation quelconque. Cela permet entre autres d'automatiser entièrement la commande, qui n'est pas forcément manuelle. #I#VENDICBTIONS 1. Dispositif de sécurité caractérisé en ce qu'il comprend notamment un by-pass comportant - un corps comprenant successivement d'avant en arrière, et sur un même axe géométrique i un conduit d'arrivée de fluide sous pression, un siège situé entre ce conduit et une chambre de décharge, un premier alé sage, une chambre de distribution de fluide, et un deuxième alésage - un piston différentiel qui coulisse dans le premier alésage du corps, qui comporte un canal axial sur toute sa longueur, et dont la face annulaire avant est susceptible de reposer sur le siège du corps - un clapet automatique qui coulisse dans le deuxième alésage du corps, qui est soumis à l'action de moyens de rappel élastiques tendant en permanence à-le repousser vers l'avart, et dont l'extrémité avant est susceptible d'obturer l'extrémité arrière du canal axial du piston différentiel - des moyens permettant d'établir une fuite à faible débit entre l'arrivée de fluide et la chambre de distribution de fluide. 2. Dispositif de sécurité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le diamètre du canal axial du piston différentiel est inférieur av. diamètre du conduit d'arrivée de fluide sous pression du corps de bypass, Si bien que lorsque la face annulaire avant du piston différentiel repose sur le siège du corps, une certaine portion de cette face annulaire avant du piston différentiel reste soumise aux forces de pression du fluide présent dans le conduit d'arrivée de fluide sous pression et dans le canal axial du piston différentiel 3.Dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens permettant d'établir la fuite à faible débit entre l'arrivée de fluide et la chambre de distribution de fluide consistent en un passage prévu, dans#-le piston différentiel, entre le canal axial dudit piston et sa face annulaire arrière. 4. Dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un. organe de commande comportant - un corps comprenant un alésage dans lequel coulisse un clapet dont l'extrémité avant rétrécie est susceptible d'obturer l'embouchure d'une canalisation d'utilisation de fluide sous pression, des moyens élastiques étant prévus pour tendre en permanence à repousser'repousser ce clapet vers lavant, tandis qu'une canalisation de distribution en liaison avec la chambre de distribution du by-pass débouche dans une chambre annulaire délimitée dans ledit alésage du corps de l'organe de commande, autour de l'extrémi- té rétrécie du clapet de l'organe de commande ;; - une canalisation de décharge susceptible de communiquer avec la canalisation de distribution - une gachette que l'on actionne pour interrompre la communication entre la canalisation de décharge et la canalisation de distribution. 5. Dispositif de sécurité suivant la revendication, caractérisé en ce que la liaison entre la chambre de distribution du by-pass et la canalisation de distribution de l'organe de commande est assurée grâce à une canalisation souple, le by-pass étant monté directement sur une pompe à haute pression, tandis que l'organe de commande est incorporé à un endroit quelconque du circuit haute pression. 6. Procédé pour le fonctionnement du dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, lorsque la chambre de distribution de fluide du corps de by-pass est sous pression, le clapet automatique est repoussé vers l'arrière par cette pression, alors que le piston différentiel est, lui, repoussé vers l'avant, le piston différentiel interrompant de ce fait la communication entre le conduit d'arrivée de fluide sous pression et la chambre annulaire de décharge. 7. Procédé pour le fonctionnement du dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, lorsque la pression s'abaisse dans la chambre de distribution de fluide du corps de by-pass, le clapet automatique vient tout d'abord obturer l'extrémité arrière du canal axial du piston différentiel sous l'action des moyens de rappel élastiques correspondants, après quoi la pression qui s'exerce sur la face annulaire avant du piston différentiel a pour effet de repousser vers l'arrière ce piston différentiel, en établissant ainsi la communication entre le conduit d'arrivée de fluide sous pression et la chambre annulaire de décharge. 8. Procédé pour le fonctionnement du dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que, tant que la gachette de l'organe de commande n'est pas actionnée, il n'y a pratiquement aucune pression dans la canalisation de distribution, Si bien que le clapet de l'organe de commande obture l'embouchure de la canalisation d'utilisation, tandis que la pression reste pratiquement nulle dans la chambre de distribution de fluide du corps de by-pass. 9. Procédé pour le fonctionnement du dispositif de sécurité suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que, lorsqu'on actionne la gachette de l'organe de commande, la pression slélève dans la canalisation de distribution de l'organe de commande, dails la chambre de distribution de fluide du corps de by-pass, et dans la cham- bre annulaire délimitée autour de l'extrémité rétrécie du clapet de l'or- gane de commande, ce clapet étant alors repoussé vers l'arrière en permettant an fluide sous pression de pénétrer dans la canalisation d'uti- lisation de fluide.