Brevet FR2456346A1 — publié le 19801205

La présente invention concerne un régulateur de pression, plus particulièrement pour une installation de stockage d'air comprimé, du type comprenant une ouverture d'admission d'air comprimé débouchant dans le carter du régulateur de pression et alimentée à partir d'une pompe ou d'un dispositif analogue, une ouverture d'évacuation d'air comprimé comportant une soupape de retenue, un piston de réglage disposé dans le carter et chargé par un dispositif élastique, ledit piston étant susceptible d'être chargé, par l'intermédiaire d'un per çage, à la pression de stockage qui règne au niveau de l'ou- verture d'évacuation et d'être déplacé lorsqu'est atteinte la valeur nominale de la pression, susceptible d'être déterminée par des moyens de réglage, en vue d'ouvrir une soupape de sécurité dans le but de soulager la pompe. On a déjà proposé des régulateurs de pression de ce genre (voir brevet allemant No.248 987) dans lesquels la soupape d'évacuation est ouverte, à l'aide d'un piston de contrale ou de commande mobile dans un cylindre de travail, lorsqu'une pression nominale est atteinte, en vue de décharger ou de soulager la pompe à air comprimé ou l'installation de transport d'air comprimé associée au régulateur de pression.Le piston de contrôle est chargé de la position d'une tige de commande qui est susceptible d'être déplacée par une membrane; la membrane est sensible à la pression qui règne au niveau de l'ouverture d'évacuation du milieu sous pression et, lorsque la pression nominale est atteinte, elle est déplacée à l'encontre de la force d'un dispositif à ressort ou dispositif élastique de manière à provoquer d'abord la fermeture d'une soupape de désaération et ensuite l'ouverture d'une soupape d'admission pour le piston de contrôle ou de commande.Dans une telle réalisation, il faut mettre en oeuvre un triple corps d'étanchéité de conception relativement onéreuse, qui, pour un mouvement d'une course relativement longue de la tige de contrôle ou de commande provoque d'abord l'étanchéité de per çages transversaux ménagés dans cette tige et qui servent à la désaération, et qui, ensuite, se détache d'un siège de soupape pour permettre, de la manière décrite ci-dessus, l'é- tablissement de la liaison pour le milieu sous pression entre l'ouverture d'évacuation du milieu sous pression et le piston de contrôle ou de commande qui ouvre la soupape de sécurité. La membrane qui déplace la tige de commande avec laquelle elle est reliée, est fixée à la périphérie extérieure de la tige de commande; un ressort de pression relativement fort agit sur la face supérieure de la membrane de manière que celle-ci puisse être déplacée lorsque la pression nominale est atteinte, à l'encontre de la force du ressort. La constitution du régulateur de pression qui vient d'être décrit est relativement complexe, plus particulièrement en ce qui concerne la réalisation de la soupape qui est pourvue d' un corps à triple étanchéité; en outre, le mode de fonctionnement de la soupape provoque des courses relativement longues de la tige de commande, c'est-à-dire que par suite de la construction qui est propre au corps à triple étanchéité, la tige de commande doit être déplacée sur une distance relativement longue, avant que la liaison de désaération soit interrompue et que soit ensuite rétablie la liaison d'alimentation entre l'ouverture d'évacuation du milieu sous pression et le piston de contrôle ou de commande.La sensibilité de tels dispositifs à ressort utilisés dans ce genre de régulateur de pression est en outre très problématique, car les ressorts de pression qui sont utilisés subissent une diminution de leur force lorsque les températures qui se présentent sont élevées, ce qui revient à dire que la valeur de réglage du dispositif à ressort change considérablenient. En règle générale, il faut procéder à des changements répétés de la position des moyens de réglage telle que de la vis de réglage en vue d'obtenir la valeur de réglage souhaitée. Compte tenu de ce qui précède, l'invention a pour objet un régulateur de pression du genre susmentionné permettant de réaliser, dans des durées de commutation aussi faibles que possibles,l'alimentation du dispositif de commande de la soupape de sécurité et la désaération lorsque la pression diminue. Lorsque la pression nominale qui représente le seuil de sécurité est atteinte, il faut que le dispositif de commande de la soupape de sécurité, et qui est réalisé sous la forme d'un piston, répond. immédiatement et sans que des mouvements de commande à course longue soient nécessaires. Par ailleurs, la caractéristique et le réglage du dispositif à ressort doivent rester sensiblement stables, malgré les températures éle véS qui peuvent se présenter lors du fonctionnement; de plus, le dispositif à ressort doit permettre un réglage fin. Pour résoudre ce problème, le régulateur de pression conforme à l'invention, et qui est du type rappelé en tête du présent mémoire, est essentiellement caractérisé par le fait que le dispositif élastique ou à ressort est constitué par deux ressorts dont l'un comporte un montage invariable et dont l'autre, qui agit en parallèle sur le précédent, peut être réglé par rapport au piston de réglage, et que ledit piston de réglage porte à ses extrémités aussi bien la soupape d'admission pour la commande de la soupape de sécurité lorsqutest atteinte la valeur de la pression nominale, que la soupape d'évacuation pour le dispositif de commande de la soupape de sécurité. Le régulateur de pression possède un temps de réponse très court, il agit dans le sens de ce que l'on convient de désigner par régulateur à deux points, car le piston de réglage porte à ses extrémités opposées les organes de soupape qui servent à l'alimentation du dispositif de commande de la soupape de sécurité ainsi qu'à sa désaération.Lorsque le plateau de soupape disposé à une extrémité du piston de régulation s'ouvre, l'alimentation en air immédiate du dispositif de commande de la soupape de sécurité est possible; lors de ce mouvement du piston de régulation dans le sens du soulèvement du plateau de soupape de son siège, la soupape de désaération qui permet l'échappement de l'air dans le cas normal du dispositif de commande de la soupape de sécurité se ferme immédiatement ou peu de temps après, la réalisation étant telle que la soupape de sécurité n'agit rapidement que lorsque se trouve atteinte la valeur de la pression nominale qui est susceptible d'être-déterminée par le dispositif à ressort et par la vis de réglage. Le fonctionnement en parallèle et la disposition en parallèle des deux ressorts présentent un avantage particulier. Plus particulièrement, lors de la présence de températures élevées, il s'est avéré avantageux de prévoir ledit dispositif à ressorts, car la perte de la force de deux ou de plusieurs ressorts est notamment plus faible que la perte de force correspondante pour un ressort unique, même de forte dimension . De plus, la mise en oeuvre d'au moins deux ressorts permet d'être sûr que l'on peut procéder à un réglage fin à l'aide de la vis de réglage. La construction de la soupape de sécurité est elle aussi d'un genre simple : le filtre est constitué par une pièce de tôle estampée et perforée, qui est disposée suivant une position parallèle au plateau de soupape de la soupape de sécurité ou de la soupape d'évacuation, Le plateau de soupape de la soupape de sécurité est constitué par une pièce de tôle simple estampée, avec siège de soupape estampé, ce qui contribue à une réduction notable des frais de fabrication et de matériel du régulateur de pression. Suivant une forme de réalisation avantageuse, le régulateur de pression selon l'invention est caractérisé par le fait que la soupape d'admission est constituée par un plateau de soupape serti dans l'une des extrémités du piston de réglage et est susceptible d'être appliqué contre un siège du carter1 en armant le dispositif à ressorts agissant à l'autre extrémité du piston de réglage de manière que la liaison en air comprimé entre l'ouverture d'évacuation d'air comprimé et le dispositif de commande de la soupape de sécurité et réalisé sous la forme d'un piston, soit interrompue par une pression inférieure à la pression nominale lorsque le plateau de soupape porte sur le siège de soupape, et qutà l'extrémité opposée, par rapport au plateau de soupape, le piston de réglage chargé par le dispositif à ressorts, est sertie une bague d'étanchéité qui forme, avec un siège de soupape ménagé sur le carter, la soupape d'évacuation pour le piston, la réalisation étant telle que la soupape d'évacuation se ferme pour une pression supérieure à la pression nominale, alors que la soupape d'admission s'ouvre à peu près en même temps. Avantageusement, le piston de réglage porte à sa périphérie une bague de support, et l'un des ressorts est armé entre cette bague et une butée prévue sur le carter, alors que le second ressort qui agit en parallèle avec le premier, est armé entre le fond d'un trou axial borgne du piston de réglage et une vis de réglage vissée dans le carter. Suivant une autre variante, le second ressort se situe à l'intérieur de la bague d'étanchéité du piston de réglage et est guidé dans son sens axial jusqu'à la vis de réglage dans un tube ménagé dans le carter, et dont l'extrémité libre forme, avec la bague d'étanchéité, la soupape d'évacuation à l'air. Suivant une autre forme de réalisation, le piston servant à commander la soupape de sécurité porte un moyen d'étanchéité déplaçable par le mouvement du piston et coagissant avec un plateau de soupape réalisé par emboutissage d'une tôle, un ressort portant contre une rondelle portée par le carter, refoulant le piston dans sa position de fermeture. Selon une autre variante, le plateau de soupape porte un filtre constitué par un élément de tôle estampé ou embouti et perforé , et ce filtre est disposé dans la liaison entre l'ouverture d'admission et l'ouverture d'évacuation de l'air comprimé. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé une coupe d'une forme de réalisation d'un régulateur conforme à l'invention. Le régulateur représenté au dessin comprend un carter 1 pourvu d'une ouverture d'admission d'air comprimé 3 et une ouverture d'évacuation d'air comprimé 5. A l'intérieur du carter on a prévu, entre l'ouverture d'admission d'air comprimé 3 et l'ouverture d'évacuation d'air comprimé 5, une chambre 7 dans la face inférieure ouverte de laquelle est agencé un filtre 9 constitué par une tôle perforée. L'ouverture d'admission d'air comprimé 3 est reliée, par l'intermédiaire de la face inférieure du filtre 9, à la chambre annulaire 7 qui à son tour est reliée, par l'intermédiaire d'un perçage 11, à 1 ' ouverture d'évacuation d'air comprimé 5.Le filtre 9 qui est fabriqué par une tôle perforée peu onéreuse prend appui, comme cela ressort du dessin, contre un plateau de soupape 13 qui est fixé, avec étanchéité, dans le carter et qui coagit avec un moyen d'étanchéité annulaire 15. Le plateau de soupape 13 et la bague d'étanchéité 15 ferment ou ouvrent l'embout d'évacuation 17 qui se trouve dans la face inférieure, ainsi que cela sera encore décrit en détail dans ce qui suit. La bague d'étanchéité 15 mentionnée ci-dessus est fixée à l'aide d'une bague de support ou de maintien 19 à l'extrémité inférieure (dans le dessin) d'un piston 21 et est susceptible de se déplacer, avec étanchéité, dans un sens et dans 1 autre, dans une chambre 23. Le piston 21 est chargé par un ressort 25 qui porte à l'extrémité inférieure (dans le dessin) une rondelle de support 27, et qui prend appui, par l'extrémité opposée, à l'intérieur du piston 21. Un perçage 29 débouche dans l'évacuation d'air comprimé 5, en aval d'une soupape de retenue 31, et il est relié, dans le carter 1, avec une chambre 33. La chambre 33 se situe en face du côté inférieur d'un plateau de soupape 35 fait avec une matière plastique, avec du caoutchouc ou avec un autre matériel semblable capable d'étanchéité. Le plateau de soupape 35 est serti dans un piston de réglage ou piston régulateur 37 qui est guidé axialement dans un perçage 39. A l'extrémité supérieure, dans le dessin, du piston de régulation 37 est sertie une bague d'étanchéité 41-; légèrement en dessous de la bague d'étanchéité 41, une bague de retenue ou support 43 est disposée sur le piston de réglage, et cette bague 43 porte un ressort 45 relativement fort, ressort qui est armé et prend appui, par son extrémité supérieure, contre la face intérieure du carter 1.Le ressort 45 doit être considéré comme constituant un ressort armé de façon définitive. Un second ressort 47 plus faible que le précédent est armé entre le côté intérieur du piston de réglage 37 et sa vis de réglage 49. Cette dernière peut, pour faire varier la tension du ressort 47, être vissée ou être dévissée dans le carter 1. La bague d'étanchéité 41 coagit, comme cela sera décrit plus loin, avec un siège de soupape annulaire 51 qui s'étend à l'extrémité inférieure d'un tube 53 venu de préférence d'une pièce avec le carter. Dans la position de fonctionnement représentée au dessin, la bague d'étanchéité 41 est maintenue à une certaine distance du siège de soupape 51. La partie de la chambre 23 qui se situe au-dessus du piston 21 communique, par l'intermédiaire d'un perçage 55 avec une chambre annulaire 57 qui, à son tour, peut être désaérée par l'intermédiaire de l'espace compris entre la bague d'étanchéité 41 et le.siège de soupape 51 ainsi que par l'intermédiaire d'un perçage 59 qui se situe dans le côté supérieur du carter. Le perçage 59 peut être disposé à une certaine distance et latéralement par rapport à la vis de réglage 49, toutefois, elle peut, comme cela est représenté dans la forme de réalisation donnée à titre d'exemple, être ménagée dans le filetage du carter des tiné à recevoir la vis de réglage 49. Le régulateur qui vient d'être décrit fonctionne comme suit Lorsqu'on admet de l'air comprimé au niveau de l'admission 3, par exemple à partir d'un compresseur, l'air comprimé peut, après passage par le filtre 9, pénétrer dans la chambre 7 et passer de cette dernière, par l'intermédiaire du perçage 77 et de la soupape de retenue 31, au niveau de l'ouverture d'évacuation d'air comprimé 5. En même temps, cet air comprimé passe par le perçage 29 dans la chambre 33 et agit sur la face inférieure du plateau de soupape 35, de telle manière que celui-ci se décolle de son siège annulaire sous-jacent et que l'air comprimé passe de la chambre 33, le long du côté extérieur du piston de régulation 37, dans la chambre 57, dans le perçage 55 et dans la chambre 23. Pendant ce mouvement ascendant du piston de régulation 37, la fente située entre le siège de soupape 51 et l'anneau d'é tanchéité 41 peut rester ouverte pendant une courte durée; dans chaque cas, la bague d'étanchéité 41 sera appliquée, dans un temps aussi court que possible, contre le siège de soupape 51, lorsque le piston de régulation se déplace vers le haut, en sorte que la liaison entre la chambre 57 et le perçage 59 et servant à l'évacuation de l'air comprimé est interrompue.Dès que la pression qui règne dans la chambre 23 atteint un niveau déterminé par la vis de réglage 49, le piston 21 se déplace vers le bas, dans le dessin, en sorte que le moyen d'étanchéité 15 se décolle du plateau de soupape 13, ce qui revient à dire que la liaison entre l'ouverture d'admission d'air comprimé 3 et le raccord d'évacuation 17 est autorisée; la disposition comprenant le piston 21, le moyen d'étanchéité 15 et le plateau de soupape 13 agit comme soupape de sécurité. L'air provenant du compresseur peut donc s'écouler dans l'atmosphère, en passant par l'embout d'évacuation 17. Lorsque la pression de l'air comprimé diminue au niveau de l'ouverture d'évacuation 5, par exemple lorsque l'on consomme de l'air comprimé qui est contenu dans un réservoir de réserve alimenté à partir de l'ouverture d'évacuation 5, le piston 21 se déplace à nouveau vers le haut, de telle ma nière que l'élément ou bague d'étanchéité 15 s'applique à nouveau contre le siège du plateau de soupape 13. En même temps, le piston de réglage 37 est refoulé vers le bas sous l'action de la force exercée par les ressorts 45 et 47, en sorte que le plateau de soupape 35 s'applique sur le siège sous-jacent. Lors du déplacement vers le bas du piston de réglage 37, la bague d'étanchéité 47 se décolle du siège de soupape 51 et autorise la liaison entre la chambre annulaire 57 et le perçage 59 qui sert à l'évacuation à l'air libre. Ainsi, la chambre 23, le perçage 55 et la chambre annulaire 57 peuvent être désaérés de façon sûre, jusqu'à ce qu'une nouvelle pression qui s'établit déclenche à nouveau, par l'intermédiaire du perçage 29, le déroulement des opérations qui viennent d'être décrites. REVENDICATIONS 1) Régulateur de pression, plus particulièrement pour une installation de stockage d'air comprimé, du type comprenant une ouverture d'admission d'air comprimé débouchant dans le carter du régulateur de pression et alimentée à partir d'une pompe ou d'un dispositif analogue, une ouverture d'évacuation d'air comprimé comportant une soupape de retenue, un piston de réglage disposé dans le carter et chargé par un dispositif élastique ou à ressorts, ledit piston étant susceptible d'être chargé, par l'intermédiaire d'un perçage, à la pression de stockage qui règne au niveau de son ouverture d'évacuation et d'être déplacé lorsqu'est atteinte la valeur nominale de la pression, susceptible d'être déterminée par des moyens de réglage, en vue d'ouvrir une soupape de sécurité dans le but de soulager la pompe, caractérisé par le fait que le dispositif élastique est constitué par deux ressorts (45, 47) dont l'un (45) comporte un montage invariable et dont l'autre (47) qui agit en parallèle avec le précédent ressort, peut être réglé, par rapport au piston de réglage (37) et que ledit piston de réglage (37) porte à ses extrémités aussi bien la soupape d'admission pour la commande de la soupape de sécurité (13, 15) lorsqu'est atteinte la valeur de pression nominale, que la soupape d'évacuation pour le dispositif de commande de la soupape de sécurité (13, 15). 2) Régulateur de pression selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la soupape d'admission est constituée par un plateau de soupape (35) serti dans l'une des extrémités du piston de réglage (37) et est susceptible d'être appliqué contre un siège du carter (1), en armant le dispositif à ressorts (45, 46) agissant à l'autre extrémité du piston de réglage manière que la liaison (29, 33; 57, 23) en air comprimé entre l'ouverture d'évacuation d'air comprimé (5) et le dispositif de commande de la soupape de sécurité (13, 15) et réalisé sous la forme d'un piston (21) soit interrompue pour une pression inférieure à la pression nominale lorsque le plateau de soupape (35) porte sur le siège de soupape, et qu'à l'extrémité opposée, par rapport au plateau de soupape, du piston de réglage (37) chargé par le dispositif à ressorts, est sertie une bague d'étanchéité (41) qui forme, avec un siège de soupape (51) ménagé sur le carter, la soupape d'évacuation pour le piston (21), la réalisation étant telle que la soupape d'évacuation se ferme pour une pression supérieure à la pression nominale, alors que la soupape d'admission s'ouvre à peu près en même temps. 3) Régulateur de pression selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait fait que le piston de réglage porte à sa périphérie une bague de support (43), que l'un (45) des ressorts est armé entre cette bague (43) et une butée prévue sur le carter, et que le second ressort (47) qui agit en parallèle avec le premier, est armé entre le fond d'un trou axial du piston de réglage et une vis de réglage (49) vissée dans le carter. 4) Régulateur de pression selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le second ressort (47) se situe à l'intérieur de la bague d'étanchéité (41) du piston de réglage (37) et est guidé dans son sens axial jusqu'à la vis de réglage (49) dans un tube (53) ménagé dans le carter (1), et dont l'extrémité libre forme, avec la bague d'étanchéité (41), la soupape d'évacuation à l'air. 5) Régulateur de pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le piston (21) servant à commander la soupape de sécurité porte un moyen d'étanchéité (15) déplaçable par le mouvement du piston et coagissant avec un plateau de soupape (13) réalisé par emboutissage d'une tôle, et qu'un ressort (25) portant contre une rondelle (21) portée par le carter, refoule le piston (21) dans sa position de fermeture. 6) Régulateur de pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le plateau de soupape (13) porte un filtre (9) qui, sous la forme d'un élément de tôle estampée et perforée, est disposé dans la liaison enCre l'ouverture d'admission (3) et l'ouverture d'évacuation (5) de 1 ' air comprimé.