Brevet FR2498755A1 — publié le 19820730

Appareil de protection pour capteurs de ressLions différentielles contre le dépassement d'une pression différentielle maximale donnée Il existe, dans le commerce, de nombreux types d'appareils destinés à protéger des capteurs de pressions ou manomètres qui mesu- rent des pressions relatives ou absolues. Un système connu comporte par exemple un clapet, maintenu ouvert par une contre-pression déterminée de telle sorte que ledit clapet puisse fermer le circuit amont lorsque la pression dans ce cir- cuit devient supérieure à ladite contre-pression, assurant ainsi une protection du capteur placé en aval. Les capteurs ou manomètres différentiels sont destinés à me- surer une différence de pression entre deux fluides et, s'il est pos- sible de protéger par exemple le circuit haute-pression contre les surpressions, par un système du type sus-mentionné, il n'est pas pos- sible, avec ce système, de protéger le capteur contre une pression différentielle trop grande qui risquerait de le détériorer. Les capteurs différentiels étant des matériels généralement très coûteux, il est important de les protéger, ce qui est particuliè- rement délicat puisqu'il faut alors tenir compte, non pas d'une pres- sion mais de l'écart entre deux pressions. C'est pourquoi l'invention propose un appareil de protection pour ce type de capteur, contre le dépassement d'une pression diffé- rentielle maximale donnée. L'appareil, selon l'invention, est remarquable en ce qu'il comporte un corps qui forme une chambre basse-pression munie d'une en- trée reliée à la ligne basse-pression qui arrive par ailleurs au cap- teur et une chambre haute-pression munie d'un orifice d'entrée relié à la ligne haute-pression et d'une sortie reliée au capteur, les deux chambres étant séparées l'une de l'autre par un moyen sensible aux pressions qui est sollicité vers la chambre haute-pressior. par un ro- yen de contre-pression réglé en fonction de la pression différentielle maximale admise par le capteur, tandis que l'orifice d'entrée de la chambre haute-pression est obturaole par un clapet qui est sollicité à l'ouverture par le moyen de contre-pression et que les deux chambr#' peuvent communiquer entre elles par une soupape qui ont sollicitée à la fermeture par ledit moyen de contre-pression et qui est amrnagée 24-98755 pour ne pouvoir s'ouvrir qu'aptès l'obturation de l'orifice d'entrée de la chambre haute-pression. De préférence, le moyen de contre-pression-est un ressort dont la compression est règlable et qui s'appuie sur le moyen sensi- ble aux pressions. Selon des modes de réalisation différents, le moyen sensible aux pressions, qui sépare les deux chambres, est formé par une membra- ne fixée à sa périphérie dans le corps ou entre deux parties de ce der- nier ou bien par un piston monté coulissant dans le corps entre l'en- trée de la chambre basse-pression et la sortie de la chambre haute- pression ou encore par un soufflet métallique ou tout autre moyen. L'obturation de l'orifice d'entrée de la chambre haute-pres- sion, de même que la communication entre les chambres, peuvent être obtenues par divers moyens combinés ou non. C'est ainsi, par exemple, qu'un mode de réalisation selon l'in- vention est remarquable en ce que le moyen sensible aux pressions pré- sente un orifice sensiblement en son centre et qu'un poussoir tubulai- re est fixé par une extrémité audit moyen, coaxialement audit orifice et en faisant saillie dans la chambre haute-pression, tandis que le mo- yen de contre-pression qui agit sur le moyen sensible aux pressions, sollicite l'extrémité libre dudit poussoir à venir en contact et pous- ser un clapet qui est lui-même sollicité par un moyen élastique à ve- nir obturer de manière étanche l'orifice d'entrée de la chambre haute- pression, de telle sorte qu'une pression différentielle, pratiquement égale à la sollicitation du moyen de contre-pression, entraîne la fer- meture du clapet d'obturation de l'orifice d'entrée de la chambre hau- te-pression et qu'après cette fermeture, une diminution de la basse- pression provoque une séparation dudit clapet et du poussoir, tendant à équilibrer ainsi les pressions dans les deux chambres, ce qui ramène ledit clapet en contact avec le poussoir tandis qu'une auqmentation de la basse-pression ou une diminution de la haute-pression entraîne uner nouvelle ouverture de l'orifice d'entrée de la chambre haute-pression. Un autre mode de réalisation est remarquable en ce que le mo- yen sensible aux pressions présente un orifice sensiblement en son centre et qu'un clapet est prévu dans la chambre haute-pression pour obturer ledit orifice tandis que ledit clapet est muni d'un prolonge- ment qui s'étend dans la chambre haute-pression et qui est solidaire à son autre extrémité d'un autre clapet qui est sollicité par un mo- yen élastique à venir obturer de manière étanche l'orifice d'entrée de la chambre haute-pression, de telle sorte que le moyen de contre- pression agissant sur le moyen sensible aux pressions, tend à la fer- meture de l'orifice central de ce dernier et à l'ouverture de l'ori- fice d'entrée de la chambre haute-pression Jusqu'à ce que la pression différentielle soit pratiquement égale à la sollicitation du moyen de contre-pression et entra ne la fermeture du clapet d'obturation de 1' orifice d'entrée de la chambre haute pression et qu'après cette fer- meture, une diminution de la basse-pression provoque l'ouverture du clapet entre les chambres tendant à équilibrer ainsi les pressions dans ces dernières, ce qui referme ledit clapet tandis qu'une augmen- tation de la basse-pression ou une diminution de la haute-pression entraîne une nouvelle ouverture de l'orifice d'entrée de la chambre haute-pression. Avantageusement, dans ce dernier cas, le prolongement qui solidarise les deux clapets coulisse dans un guide fixé dans le corps. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la descrip- tion qui va suivre et qui se réfère au dessin annexé dans lequel les figures 1 à 3 montrent trois modes de réalisation munis respective- ment d'une membrane, d'un piston et d'un soufflet métallique. Pour faciliter la lecture de ce qui suit, les références à un ou deux chiffres sont réservés aux moyens identiques dans les trois figures, tandis que les moyens différents, mais de fonctions compara- bles d'une figure à l'autre, portent des références à trois chiffres dont les deux derniers sont identiques alors que le chiffre des cen- taines correspond au numéro de la figure. En outre, dans ce nui suit "haute-cression" et "basse-pression" seront de manière classique fi- gurées respectivement par HP et BP. Les figures 1 à 3 montrent un appareil formé par un corps i dont l'intérieur est séparé par un moyen sensible aux pressions DOC, , 300 de manière à former une chambre HP 2 et une chambre BP 3. La chambre BP 3 est munie d'une entrée 4 reliée en dérivation à la ligne BP du circuit qui arrive au capteur 5 à protéger. La chambre HP 2 présente un orifice 6 d'entrée relié par une conduite 7 à la ligne HP. Cette chambre HP est également runie d'une sortie 8 raccordée au capteur 5. Dans la chambre BP 3 est monté un ressort 9 qui est calé en- tre le moyen sensible aux pressions 100, 200, 300 et un dispositif de réglage 10 de la compression dudit ressort. Le dispositif de règlage est formé par une plaque 11 solidai- re d'une vis 12 qui traverse un filetage conjugué de la partie supé- rieure du corps 1. Au niveau de l'orifice d'entrée 6, le corps 1 forme un épau- lement 13 qui constitue un siège pour un clapet 101, 201, 301 disposé en amont dudit orifice et sollicité par un ressort 14 calé dans la conduite 7. Dans la figure 1 le moyen sensible aux pressions est une mem- brane 100 dont la périphérie est serrée entre deux parties constituti- ves du corps 1. Le centre de la membrabe 100 est muni d'un orifice tandis qu' un poussoir tubulaire 102 est fixé à ladite membrane coaxialemnnt à son orifice central et s'étend dans la chambre HP 2. Le poussoir 102 est par exemple formé par un tube muni d'un collet 103 sur lequel repose la membrane tandis qu'une rondelle 104, par exemple vissée à l'exfrémité-du poussoir, fixe l'ensemble. Le ressort 9 s'applique sur la rondelle 104 et exerce donc son effet sur la membrane 100. L'extramité du poussoir tubulaire 102 s'appuie, dans la posi- tion représentée, sur le clapet 101. Le mode de réalisation de la figure 2 présente un dispositif très voisin de celui de la figure 1 à l'exception du moyen sensible aux pressions qui est constitué ici par un piston 200. Le piston 200C est percé en son centre comme la membrane 100, tandis que cet orifice central se prolonge par un poussoir tubulaire 202. Le piston 200 est sollicité par le ressort 9 et peut coulisser-de manière étanche dans le corps 1 entre l'entrée 4 de la chambre BP et la sortie 8 de la chambre HP. Le mode de réalisation de la figure 3 présente une structure légèrement différente au niveau du moyen sensible aux pressions et des clapets d'obturation. Le dispositif de la fiqure 3 est pourvu d'un soufflet méta'- lique 300 fixé à sa périphérie, comme la membrane 100, dans le corps 1. Ce soufflet s'étend dans la chambre BP et présente un orifice cen- tral ménagé à son sommet qui, comme le montre la figure, est renforcé. L'orifice central du soufflet 300 est obturable par un clapet 305. Le clapet 305 est muni d'un prolongement 306 solidaire à son au- tre extrémité du clapet 301. En outre, ce dispositif est muni d'un guide 307 fixé au corps 1 pour guider le prolongement 306. Si les trois modes de réalisation montrés présentent des pe- tites particularités entre eux, il est clair que leur fonctionnement est semblable, comme on le verra ci-après. En outre, il est important de noter que les appareils montrés aux figures 1 et 2 peuvent parfai- tement être équipés du moyen(301, 305, 306 et 307)de la figure 3 à la place des moyens respectivements(101, 102, 103 et 104)ou De même, l'appareil de la figure 3 peut être équipé du moyen (101 à 104) à la place du moyen (301, 305, 306 et 307). Autrement dit, le moyen sensible aux pressions peut être in- différemment une membrane 100, un piston 200 ou un soufflet 300 et les moyens d'obturation peuvent être indifféremment constitués par un poussoir tubulaire 102, 202, combiné avec un clapet 101,201 ou par deux clapets distincts (301 et 305) relié par un prolongement 306. Les trois figures constituent en fait six modes de réalisa- tion et il est parfaitement possible d'imaginer encore des variantes sans sortir du cadre de l'invention. Le fonctionnement de l'appareil est clair. Le ressort 9 est taré par le moyen de règlage 10 pour exercer une contrepression sensiblement égale à l'écart maximal entre la HP et la BP admissible par le capteur 5, le ressort 14 étant ici négli- geable. Lorsque l'écart de pression reste inférieur à la valeur maxi- male admissible, le clapet 101, 201, 301 sollicité indirectement par le ressort 9, reste ouvert et le capteur 5 reçoit normalement les pres- sions qui règnent dans les lignes HP et BP. Maintenant, si la HP monte ou si la BP diminue de manière tel- le que l'écart de ces deux pressions devient supérieur à l'écart maxi- mal admissible, le moyen sensible aux pressions se déforme (membrane , soufflet 300) ou se déplace (piston 200) vers la chambre BP 3, de telle sorte que le clapet 101, 201, 301 sollicité par le ressort 14 vient obturer l'orifice d'entrée 6 de la chambre HP 2. La fermetu- re du clapet 101, 201, 301 est donc obtenue par la pression qui s' exerce sur le moyen sensible aux pressions et qui entraîne le sou1eve- ment du poussoir 102,202 ou du prolongement 306 et donc celuidu clapet. Il faut noter aussi que le clapet 101, 201, 301 présente une petite surface sur laquelle s'exerce une pression qui tend à sa fer- meture et dont il sera question plus loin. Pendant la fermeture du clapet 101, 201, 301, le poussoir 102, 202 (figure 1 et 2) ou le clapet 305 (figure 3) obture l'orifice du moyen sensible aux pressions grâce à la sollicitation du ressort 14. Dans cette position (clapet 101, 201, 301 fermé), il est clair que la HP arrivant au capteur 5, est limitée et reste à une va- leur déterminée, même si la HP de la ligne continue d'augmenter. Toujours dans cette position, si la BP vient ou continue à baisser, le moyen sensible aux pressions continue à se déformer (100, 300) ou à se déplacer (200), ce qui entraîne la séparation du poussoir tubulaire 102, 202 et du clapet 101, 201 ou respectivement l'ouverture du clapet 305, de telle sorte que les chambres HP et BP communiquent, ce qui tend à équilibrer les pressions, protégeant ainsi le capteur 5. Le passage du fluide de la chambre HP dans la chambre BP en- traîne une diminution de l'écart des pressions et provoque un mouve- ment inverse de celui déjà décrit, du moyen sensible aux pressions. Ce mouvement entraîne la fermeture de la communication entre les chamrres par l'application du poussoir 102, 202 sur le clapet 101, 201 ou res- pectivement la fermeture du clapet 305. Au contraire, et toujours à partir de la position ou le cla- pet 101, 201, 301 est fermé, une augmentation de la BP ou une diminu- tion de HP cause de nouveau l'ouverture de l'orifice d'entrée de la chambre HP. En effet, une augmentation de la BP entraîne une déformation ou un déplacement du moyen sensible aux pressions vers la chambre HP et donc une ouverture du clapet 101, 201, 301, tandis qu'une diminu- tion de la HP entraîne une sollicitation par pression plus faible sur ledit clapet et donc une ouverture de ce dernier. Dans ce cas, le capteur 5 est de nouveau en communication directe avec les lignes HP et BP jusqu'à ce qu'un nouvel écart de pressions trop important vienne de nouveau provoquer les opérations sus-mentionnées. En outre, la structure des appareils représentés crée une pe- hystérésis entre la fermeture du clapet 101, 201, 301 et la mise en communication des chambres HP et BP. En effet, ledit clapet se fer- me par les forces exercées par les fluides sur le moyen sensible aux pressions et sur le clapet lui-même, c'est-à-dire pour un écart de pressions légèrement inférieur à la contre-pression exercée par le ressort 9 tandis que la communication des chambres survient pour un écart de pression égal à ladite contre-pression. De nombreuses modifications peuvent évidemment être apportées aux modes de réalisation décrits sans sortir du cadre de l'invention. Ces modifications ou variantes peuvent notamment concerner le moyen sensible aux pressions et les moyens d'obturation, ces derniers pou- vant être formés par deux clapets (figure 3) ou un clapet double (fi- fures 1 et 2) ou autrement. De même, la réalisation et la forme du corps peuvent subir des modifications et le moyen de contre-pression sous forme de ressort peut être remplacé par une petite chambre étan- che gonflée,à l'azote par exemple. Il est possible aussi de prévoir d'autres éléments te: qu'un indicateur de fonctionnement de l'appareil de protection, au moyen. par exemple, d'un indicateur de fermeture du clapet 101, 2C1, 301. Le mode de réalisation sera généralement choisi en fonction des pressions et des fluides rencontrés, les modes de réalisation des figures 2 et 3 étant plus particulièrement destinés aux pressions éle- vées et aux fluides agressifs. Enfin, il est évidemment possible d'équiper un circuit avec plusieurs capteurs et plusieurs appareils de protection dont les sensi- bilités diffèrent. s REVENDICATIONS 1) Appareil de protection pour capteurs de pressions différen- tielles contre le dépassement d'une pression différentielle maximale donnée,caractérisé en ce qu'il comporte un corps (1) qui forme une chambre basse-pression (3) munie d'une entrée (4) reliée à la ligne bassepression qui arrive par ailleurs au capteur (5) et une chambre hautepression (2) munie d'un orifice d'entrée (6) relié à la ligne hautepression et d'une sortie (8) reliée au capteur (5), les deux chambres (2 et 3) étant séparées l'une de l'autre par un moyen sen- sible aux pressions (100, 200, 300) qui est sollicité vers la cham- bre haute-pression (2) par un moyen de contre-pression (9 et 10) ré- glé en fonction de la pression différentielle maximale admise par le capteur, tandis que l'orifice d'entrée (6) de la chambre haute- pression est obturable par un clapet qui est sollicité à l'ouverture par le moyen de contre-pression (9 et 10) et que les deux chambres (2 et 3) peuvent communiquer entre elles par une soupape qui est sol- licitée à la fermeture par ledit moyen de contre-pression et qui est aménagéepour ne pouvoir s'ouvrir qu'après l'obturation de l'orifice d'entrée de la chambre haute-pression. 2) Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de contre-pression est un ressort (9) dont la compression est règlable (10) et qui s'appuie sur le moyen sensible aux pressions (100, 200, 300). 3) Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractéri- sé en ce que le moyen sensible aux pressions qui sépare les deux chambres (2 et 3) est formé par une membrane (100) fixée à sa périphé- rie dans le corps ou entre deux parties de ce dernier. 4) Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractéri- sé en ce que le moyen sensible aux pressions qui sépare les deux cha-. bres, est formé par un piston (200) monté coulissant de manière étan- che dans le corps entre l'entrée- (4) de la chambre basse-pression (3) et la sortie (8) de la chambre haute-pression (2). ) Appareil selon l'une des revendications 1 et 2, caractéri- sé en ce quele moyen sensible aux pressions qui sépare les deux cham- bres est formé par un soufflet métallique (300). - 2498755 6) Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractéri- sé en ce que le moyen sensible aux pressions (100, 200, 300) présente un orifice sensiblement en son centre et qu'un poussoir tubulaire (102, 202) est fixé par une extrémité audit moyen, coaxialement audit orifice et en faisant saillie dans la chambre haute-pression (2) tan- dis que le moyen de contre-pression qui agit sur le moyen sensible aux pressions, sollicite l'extrémité libre dudit poussoir à venir en contact et pousser un clapet (101, 201) qui est lui-même sollicité par un moyen élastique (14) à venir obturer de manière étanche l'ori- fice d'entrée (6) de la chambre haute-pression (2) de telle sorte qu' une pression; différentielle, pratiquement égale à la sollicitation du moyen de coitre-pression, entra ne la fermeture du clapet (101, 201) d'obturation de l'orifice d'entrée de la chambre haute-pression et, qu'après cette fermeture, une diminution de la basse-pression provo- que une séparation dudit clapet et du poussoir tendant à équilibrer ainsi les pressions dans les deux chambres, ce qui ramène ledit clapet en contact avec le Poussoir tandis qu'une augmentation de la basse- pression ou une diminution de la haute-pression entraîne une nouvelle ouverture de l'orifice d'entrée de la chambre haute-pression. 7) Appareil selon l'une des revendications 1 à 5, caractéri- sé en ce que le moyen sensible aux pressions (100, 200, 300) présente un orifice sensiblement en son centre et qu'un clapet (305) est prévu dans la chambre haute-pression pour obturer ledit orifice, tandis que ledit clapet est muni d'un prolongement (306) qui s'étend dans la chambre hautepression et qui est solidaire à son autre extrémité dl un autre clapet (301) qui est sollicité par un moyen élastique (14) à venir obturer de manière étanche l'orifice d'entrée de la chambre haute-pression de telle sorte que le moyen de contre-pression, agis- sant sur le moyen sensible aux pressions, tend à la fermeture de l'o- rifice central de ce dernier et à l'ouverture de l'orifice d'entrée de la chambre haute-pression jusqu'à ce que la pression différentiel- le soit pratiquement égale à la sollicitation du moyen de contre- pression et entraîne la fermeture du clapet (301) d'obturation de I' orifice d'entrée de la chambre haute-pression et qu'après cette fer- meture, une diminution de la basse-pression provoque l'ouverture d_ clapet (305) entre les chambres tendant à équilibrer ainsi les pres- sions dans ces dernières, ce qui referme ledit clapet (305) tandis qu'une augmentation de la -basse-pression ou une diminution de la haute-pression entraîne une nouvelle ouverture de l'orifice d'en- trée de la chambre haute-pression. 8) Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le prolongement qui solidarise les deux clapets coulisse dans un guide fixé dans le corps.