Brevet FR2460433A1 — publié le 19810123

Soupape de sécurité assistée par ressort. La présente invention a pour objet une soupape de sécurité assis- tée par ressort, plus particulièrement dans le cas de sections droites nominales faibles et moyennes, o la force tendant à la fermeture de la soupape est renfor- cée par un piston appliquant directement une charge auxiliaire sur le ressort de soupape lorsque cette soupape est fermée, et cela, sous l'action d'ua fluide sous pression commandé par un dispositif qui supprime cette action juste avant que la pression de fonctionnement ou d'ouverture de la soupape ne soit atteinte. Il existe déjL des soupapes de sécurité assistées par ressort, comportant au-dessus du capuchon recouvrant le ressort un cylindre pneumatique dont le piston est relié rigidement à l'extrémité de la tige de soupape de telle sorte que tout déplacement du piston dans la direction de l'ouverture ou de la fermeture de la soupape est transmis par cette tige de soupape à la tête de soupape, et inversement. Dans le cas d'une telle soupape de sécurité assistée par ressort, il faut pouvoir, suivant les directives techniques de la sécurité, faire fonctionner.pour commander la charge, au moins trois moyens indépendants, à savoir trois générateurs d'impulsions avec trois organes de commande, chacun de ces moyens comportant indépendamment l'un de l'autre un conduit réducteur de pression, un conduit pour les impulsions et un conduit de commande, afin que la soupape puisse écarter la pression auxiliaire, même si l'un ou l'autre de ces moyens est mis hors service. Avec une telle soupape, la valeur de la charge auxiliaire est fonction de la pression exercée par le fluide de commande et de l'étendue de la surface de piston soumise à la charge et sa valeur supérieure n'est pas limitée, Il existe aussi des enupapes de sécurité sur lesquelles sont mon- tés des cylindres exerçant une pression auxiliaire et dont les pistons n'agissent pas directement, mais bien par l'intermédiaire du ressort de soupape, sur la tige portant la tête de soupape. La course du piston transmettant la charge auxiliaire y est limitée par son cylindre de telle sorte que la charge auxiliaire ne dépasse pas 1, 2 fois la pression de fonctionnement et, par suite, la tète de soupape s'ouvre avant que la charge admissible ne soit dépassée, lors d'un dérangement dans l'ensemble des moyens destinés à supprimer la charge auxiliaire. Même dans le cas de ces soupapes de sécurité dont l'étanchéité est assurée par une force limitée, il faut, d'après les directives techniques de la sécurité, avoir encore recours à au moins deux tâteurs indépendants et à deux soupapes de commande également indépendantes, de telle sorte que, même dans le cas des dimensions petites et moyennes ces soupapes de sécurité sont encore trop dispen- dieuses, et demandentde plus, trop de place pour le cylindre de charge auxiliai- re placé sur la soupape. On ne peut pasinon plus, modifier la valeur de la charge auxiliaire en raison de la course bien déterminée que doit parcourir le piston de charge auxiliaire et on ne peut pas l'adapter aux tolérances d'exécu- tion ni au réglage du ressort de soupape. La présente invention a pour objet d'établir une soupape de sécurité assistée par ressort, en particulier dans le cas des dimensions nomina- les faibles et moyennes, o la force refermant la tête de soupape est renforcée par une charge auxiliaire appliquée par des moyens simples. Le problème ainsi posé est résolu grâce à ce que la tension préli- minaire auxiliaire appliquée au ressort de soupape par le piston de charge auxi- liaire est limitée à environ 105 fi de la pression de fonctionnement de la soupa- pe, tandis que le plateau appliqué sur le hauidu ressort de soupape constitue en même temps le piston de charge complémentaire et que le capuchon enfermant le ressort forme au-dessus de ce plateau le cylindre de charge qui est raccordé à l'entrée et à la sortie du fluide de commande de la soupape, deux manchons con- centriques servant de plus, au r9glage de la tension du ressort et de la charge- auxiliaire respectivement. En limitant la tension préliminaire auxiliaire du ressort de soupape à environ 105 % de la pression de fonctionnement de la soupape, on n'a plus besoin, en premier lieu,que d'un seul moyen de commande pour la soupape de sécurité puisque celle-ci s'ouvre déjà au cas de perturbations de ce moyen de commande pour une pression inférieure à l'accroissement admissible de 10 c' de la pression de fonctionnement, grâce à quoi la construction générale de la soupa- pe de sécurité est beaucoup plus simple que celle des soupapes connues soumises à une charge auxiliaire. D'autre part, cette tension préliminaire auxiliaire du ressort suffit encore à appliquer.d'une manière suffisamment énergique, la tète de soupape sur son siège, même lorsque la pression de service est montée jusqu'au voisinage de la pression de fonctionnement. Etant donné que le plateau supérieur appliqué sur le ressort de soupape constitue lui-même le piston transmettant la charge auxiliaire et que le capuchon recouvrant le ressort formeau-dessus de ce plateau de ressort, le cylindre de charge avec un raccordement pour l'entrée et la sortie du fluide de commande, la soupape de sécurité conforme à l'invention ne requiert guère plus de place qu'une soupape classique ne comportant pas de charge auxiliaire et, de plus, la construction est sensiblement plus simple que celle des soupapes de sécurité connuescomportant une telle charge auxiliaire. Les deux manchons de réglage montés dans le corps du capuchon du ressort et leur position relative réglable, permnttauv 'r41%fin de la pres- sion de fonctionnement et une limitation précise de la charge auxiliaire. On s'assure ainsi, d'une part, de ce que la soupape de sécurité s'ouvre exactement au moment o la pression de fonctionnement est atteinte à 100 %, etd'autre part, de ce que la tension préliminaire auxiliaire du ressort de soupape est limitée par la charge auxiliaire à exactement 105 %o de la pression de fonctionnement ou à une valeur approchante définie par réglage et, par suite, on obtient dans tous les casd'une manière sûre, l'ouverture complète de la soupape de sécurité a l'intérieur de la gamme admissible des accroissements de pression allant jusqu'à %. Il est avantageux de maintenir constant le débattement entre deux butées prévues sur les deux manchons disposés concentriquement pour définir la course du piston, ce débattement correspondant à la valeur de la charge auxiliaire étant déterminé par une cale d'écartement définissant la position relative dési- rée des deux manchons. Ainsi, si un client vient ultérieurement à régler le ressort de soupape ou à modifier le réglage de la pression auxiliaire, par exem- ple au moment de la mise en service de l'installation, la limite de 105 fi imposée au moment de la fabrication à la charge auxiliaire sera nécessairement modifiée, mais sa valeur par rapport à la pression de fonctionnement est conservée sans que l'on ait à agir sur la valeur de cette charge auxiliaire dans l'installation. 25. On obtient un réglage sûr et un appui suffisant pour les deux manchons de réglage, en prévoyant un filetage sur chacun de ces derniers. Si l'on fixe la position de réglage de ces manchons en vue de l'obtention de la pression de fonctionnement désirée en utilisant une deuxième cale d'écartement appliquée sur le corps du capuchon du ressort, ces manchons ne peuvent plus être déréglés de telle sorte que l'on ne peut involontairement modifier la pression de fonctionnement, ni la charge auxiliaire. On peut utiliser comme cales d'écartement des manchons d'arrêt alourdis dont celui qui est associé au manchon de r6glage de la charge auxiliaire est disposé au-dessus du manchon de réglage de la pression de fonctionnement tandis que l'autre manchon d'arrêt s'appuie sur le corps du capuchon du ressort. Pour empêcher tout desserrage des manchons de réglage filetés, on prévoit au-dessus de chaque manchon d'arrêt un écrou taraudé formant un contre-écrou pour ces manchons de réglage. Etant donné qu'en limitant la charge auxiliaire a environ 105 % de la pression de fonctionnement, il n'est plus nécessaire d'avoir plus d'un moyen de commande pour régler cette charge, ce moyen peut être établi auprès de la soupape de sécurité et,à cet effet, le capuchon de ressort présente une tubulure sur laquelle est branchée la commande du cylindre produisant cette charge auxiliaire. La soupapede sécurité complète peut ainsi être livrée pré- te o être mise en place, ce qui supprime tous travaux de montage onéreux sur le chantier en ne laissant à faire que les raccordements de soupape. Le conduit de prélèvement soumis à la pression et associé au tâteur de pression peut ainsi être raccordé directement à la tubulure d'entrée de la soupape de sécurité de telle sorte que la soupape de sécurité forme un bloc unitaire. On va maintenant décrire l'invention en se référant au dessin ci-joint, dont la figure unique est une coupe longitudinale représentant à titre d'exemple, une soupape de sécurité conforme à l'invention soumise à une charge auxiliaire à sa partie supérieure. La soupape de sécuritt 2 soumise à une charge par le ressort de soupape 1 présente,à l'extrémité inférieure de sa tige 3, une tête obturatrice qui n'est pas dessinée en détail et qui est appliquée sur le siège-de soupape de manière à fermer le passage reliant la tubulure d'entrée 4 à la tubulure de sortie 5 de la soupape. Le ressort de soupape 1 est disposé à l'intérieur d'un capuchon 6 dans le corps 7 duquel sont vissés les manchons de réglage 8 et 9, montés concentriquement l'un dans l'autre autour de la tige 3. Le ressort de soupape 1 repoussant la tête obturatrice de la soupape dans la direction de la fermeture de la soupape s'applique dans la partie supérieure du capuchon 6 au contact du plateau supérieur coulissant 10, qui constitue en même temps le piston transmettant la charge auxiliaire. La partie supérieure du capuchon 6 constitue le cylindre 11 de ce piston de charge auxiliaire de telle sorte qu'aucun espace n'est à prévoir spécialement pour produire cette charge auxiliairelans le cylindre de charge auxiliaire 11, s'ouvre un alésage 12 servant à l'amenée et à l'évacuation du fluide sous pression. Le manchon de rtglage 8 servant au r4glage de la pression de fonctionnement présente à son extrémité supérieure une bride de maintien 13, et à son extrémité inférieure une butée de fin de course 14, venant s'appli- quer sur la face supérieure du piston transmettant la charge,qui est constitué par le plateau 10 reposant sur le ressort 1, cette butée repoussant ce plateau à la position désirée lorsqu'on visse ou dévisse le manchon de réglage 8. Le deuxième manchon de r9glage 9 disposé concentriquement à ce premier manchon de réglage 8, sert au réglage de la charge auxiliaire et se prolonge au-dessous du plateau 10 produisant la charge, et son extrémité inférieure porte une bride annulaire 15 qui présente une butée de fin de course 16 venant s'appliquer sur la face inférieure du piston 10. Cette butée limite la tension préalable du ressort de soupape 1, telle qu'elle est déterminée par le cylindre produisant la charge auxiliaire à environ 105,- de la pression de fonctionnement. Le réglage en position de ce manchon de réglage 9 est assuré par la position de la bride à l'extrémité supérieure de ce manchon. La hauteur 18 du débattement du piston chargé 10 entre la butée de fin de course supérieure 14 et la butée de fin de course inférieure 16, détermine la valeur de la charge auxiliaire. La position représentée au dessin correspond à l'absence de tout fluide sous pression dans le cylindre 11 produi- sant la charge auxiliaire de telle sorte que le piston 10 à charger demeure appliqué sous l'action du ressort de soupape 1 au contact de la butée de fin de course supérieure 14 du manchon de réglage 8. Lorsqu'on fait pénétrer le fluide sous pression dans le cylindre 11 produisant la charge auxiliaire, le ressort de soupape 1 se trouve soumis à une tension préalable complémentaire, tandis que le piston 10 se déplace alors vers le bas jusqu'au contact de la butée de fin de course inférieure 16 du manchon de réglage 9. On règle dans l'atelier de production la pression de fonctionne- ment par l'intermédiaire du manchon de réglage 8, ainsi que celle de la charge auxiliaire par l'intermédiaire du manchon de rêglage 9. Pour maintenir ce régla- ge, on utilise des cales d'écartement constituées par des manchons d'arrêt alour- dis 19 et 20. Le manchon d'arrêt 19 correspondant au manchon de réglage 8 est intercalé entre la bride supérieure 13 de ce dernier et un contreécrou 21 entourant ce manchon fileté 8 et appliqué au contact du corps 7 du capuchon du ressort 6. D'autre part, le manchon d'arrêt 20 correspondant au manchon de rlage 9, est intercalé entre la bride supérieure 17 de ce dernier et le contre- écrou 22 vissé sur le manchon 9 et s'appuyant sur la face supérieure de la bride supérieure 13 du manchon de r9glage extérieur 8. Si l'on veut régler à nouveau la pression de fonctionnement définie à l'origine dans l'atelier de production, par exemple, pour tendre autrement à un moment ultérieur le ressort 1, il faut retirer le manchon d'arrêt 19 et faire tourner de la manière désirée le manchon de ra'age fileté 8.après desserrage du contre-écrou 21 par exemple, de manière à abaisser le plateau supérieur 10 appliqué sur le ressort, et à l'amener à la nouvelle position désirée. Ce nouveau réglage entraîne par frottement l'autre O manchon de rtglage 9 définissant la charge auxiliaire. Ainsi le débattement 18 entre les butées de fin de course 14 et 16 ne varie pas et, par suite, la charge auxiliaire réglée à l'atelier ne change pas de valeur. Pour plus de sécurité, on serre le manchon de rtglage 9 définis- sant la charge auxiliaire en repoussant la bride 17 jusqu'à ce que le manchon d'arrêt 20 ou le contre-écrou 22 vienne s'appliquer sur la bride supérieure 13 du manchon de réglage 8. Le capuchon 6 comporte une tubulure latérale 23 à laquelle se raccorde le mécanisme de commande agissant sur le cylindre de charge auxiliaire 11-. Ce mécanisme de commande 24 présente un tâteur sensible à la pression com- D prenant un conduit 26 formant prise de pression, ce conduit étant relié en per- manence à la tubulure d'entrée 4 de la soupape de sécurité. Le fluide sous pression est amené par la dérivation 27 au mécanisme 24. L'admission de ce fluide sous pression dans le cylindre 11 produisant la charge et le refoulement de ce fluide, sont assurés par la soupape de commande auxiliaire 28 et la lumière de raccordement 12. REVENDICATIONS 1 - Soupape de sécurité assistée par ressort, destinée plus particu- lièrement aux petites et moyennes dimensions et dont l'énergie assurant sa fermeture est renforcée par un piston transmettant une charge auxiliaire agissant directement sur le ressort de soupape, tandis que ce piston est soumis pour la position de fer- meture de la soupape à l'action d'un fluide sous pression prove- nant d'un mécanisme de commande et cesse d'agir juste avant que ne soit atteinte la pression de fonctionnement de la soupape, cette soupape étant caractérisée par les quatre dispositions suivantes: - a) la tension préalable supplémentaire Déterminée par le piston transmettant la charge auxiliaire est limitée à environ % de la pression de fonctionnement de la soupape. b) le plateau appliqué sur l'extrémité supérieure du ressort constitue lui-même le piston transmettant la charge auxiliaire. c) le capuchon recouvrant le ressort forme dans la zone dépassant par le haut le plateau appliqué sur ce dernier, le cy- lindre dans lequel se produit la charge et qui présente une lumière radiale pour l'amenée et le refoulement du fluide sous pression. d) le corps du capuchon recouvrant le ressort porte dtux manchons de réglage disposés concentriquement l'un dans l'autre, et dont la position relative peut être réglée d'une manière perma- nente, l'un de ces manchons de réglage servant au réglage de la pression de fonctionnement du ressort de soupape présentantsur sa face inférieure, la butée de fin de course supérieure habituelle pour le piston transmettant la charge auxiliaire, tandis que l'au- tre manchon de réglage servant à limiter la valeur de la charge auxiliaire et descendant plus bas que le piston transmettant cette charge porte la butée de fin de course inférieure, dirigée vers la face inférieure du piston. 2 - Soupape de sécurité suivant la revendication 1 caractérisée par le fait que le débattement laissé au piston transmettant la charge auxiliaire et défini par les butée de fin de course des manchons de réglage, et que le débattement qui détermine la grandeur de cette charge est maintenu constant par une cale d'écartement fixant la position réglée relative des deux manchons de réglage l'un par rapport à l'autre. a 3 - Soupape de sécurité suivant la revendicationi et 2 caractéri- sée par le fait que les deux manchons de réglage présentant un filetage. 4 - Soupape de sécurité suivant la revendication 2 ou la revendication 3 caractérisée par le fait que la position réglée du manchon de réglage déterminant la pression de fonctionnement est mainte- nue fixe à la manière habituelle par rapport au comzps du capu- chon du ressort par une deuxième cale d'écartement. - Soupape de sécurité suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée par le fait que les deux manchons de réglage présentent à une extrémité, une bride extérieure et que deux cales d'écartement constituées chacune par un manchon d'arrêt alourdi, sont prévues pour fixer d'une manière permanente l'écar- tement, d'une part, entre la bride supérieure du manchon de réglage déterminant la pression de fonctionnement et le corps du capuchon du ressort et, d'autre part, entre les brides supérieures des manchons de réglage-définissant la charge auxiliaire et la pression de fonetionnement. 6 - Soupape de sécurité suivant la revendication 5 caractérisée par le ?o fait qu'un contre-écrou est vissé sur chacun des manchons de réglage, pour maintenir en place au-dessus de lui, le manchon d'arrêt correspondant. 7 - Soupape de sécurité suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée par le fait que le capuchon recouvrant le ressort présente une tubulure raccordée au mécanisme assurant le fonctionnement du cylindre produisant la charge auxiliaire. 8 - Soupape de sécurité suivant la revendication 8 caractérisée par le fait que le conduit prélevant la pression destinée au-ftâteur sensible à la pression du mécanisme assurant le fonctionnement du cylindre à pression auxiliaire est raccordé en permanence à la tubulure d'entrée de la soupape de sécurité.