Brevet FR2510225A1 — publié le 19830128

Dispositif d'obturation des circuits de fluides L'invention concerne les dispositifs d'obturation de canalisations de fluides et notamment les soupapes de sécurité, les clapets de décharge pilotés ou non. On connait de nombreux dispositifs d'obturation pour les conduites de vapeur et de fluides divers gazeux ou visqueux, corrosifs ou non. Ces dispositifs utilisent généralement un clapet'sur lequel s'applique la totalité de la pression à contenir et dont le maintien fermé est obtenu au moyen d'un ressort à charge réglable appliquant le clapet sur son siège qui peut être canaque ou plat (clapet à glace) ou être un joint rapporté dont le choix du ttiatériaux constitutif dépend de la température de service et de la nature du fluide. Les sièges de clapet sont d'autant plus fragiles que la fréquence de battement et que-la pression sont élevés. Les dispositifs d'obturation utilisant des clapets sont genéralement compliqués et onéreux et leur fiabilité laisse à desirer. La presente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. L'invention,telle qu'elle est caractérisée dans les revendications résout le probleme consistant à créer un dispositif d'obturation à action différentielle dont la pression de contact du clapet sur son siege est indépendante de la pression s'appliquant sur le clapet, ladite pression de contact est choisie en fonction des besoins, elle est obtenue au moyen d'un ressort de force très faible en regard de la pression. Les avantages obtenus au moyen-de cette invention sont les suivants: - pression d'obturation indépendante de a pression interne, - faible force du ressort de maintien de l'obturation d'où une longevité très accrue du siege du clapet quelles que soient les pressions internes et le type de clapet, - très grande simplicité et tres faible coût de -revient par rapport aux dispositifs existants. L'invention est exposée ci-après plus en détail en référence aux dessins annexés représentant plusieurs modes de realisation dans lesquels - la fig.l représente en coupe un dispositif d'obturation sèlon l'invention à action differentielle dont l'échappement s'effectue à l'air libre; -les 9.2,7, montrenfn coupe un exemple à clapet différentiel à glace; - la fig.3 montre une variante de la fig.l dans laquelle l'étanchéité interne est obtenue au moyen d'un soufflet métallique, - la fig.4 montre en coupe un exemple de dispositif à tiroir à action différentielle, - la fig.5 montre en coupe un exemple de dispositif à clapet différen- tiel mu par un soufflet thermostatique;; - la fig.6 montre en 1/2 coupe un exemple de dispositif d'obturation à tiroir mû par un souflet thermostatique. Tel qu'il est représente en 1/2 coupes sur la fig.l, le dispositif d'obturation selon l'invention montre sur la 1/2 coupe gauche la mise en place des éléments par le haut et par le bas sur la 1/2 coupe droite. Le dispositif comporte le corps cylindrique 1 borgne vers le haut dans la 1/2 coupe droite et ouvert dans la 1/2 coupe gauche, refermé par un bouchon filete 2 dans lequel est vissé une vis de réglage 3 arrêtée par un écrou 4, assurant le réglage de la pression du ressort 5 par l'intermediaire de la coupelle de guidage 6 comportant éventuellement une joint d'etan- chéité 7.Le ressort s'appuie sur un piaulement d'un clapet cylindrique 8 muni d'un joint d'étanchéité 9 et d'une portee cônique 10 s'appuyant sur un siège rapporte 11 enmatriau compatible avec la température et la nature du fluide. Le corps lest percé radialement au-dessus du siège de clapet ll, d'une série de trous d'échappement 12. Dans la 1/2 coupe gauche le siège de clapet 11 est en appui sur un epaulement- de l'alésage du corps 1 et dans la 1/2 coupe droite en appui sur une bague rapportée 13 maintenue en place par exemple par un clips 14.Le clapet 8 est percé d'un trou 15 de façon à définir une surface différentielle d'action de la pression interne tendant à soulever légèrement le clapet, Si les surfaces supérieure et inférieure du clapet étaient égales, la pression interne serait sans action sur lui et un accroissement de cette pression ne pourrait l'ouvrir.De même si le clapet n'était pas percé, la pression tendrait a le soulever avec une force d'autant plus grande que cette pression serait elevée. Pour eviter d'utiliser un ressort de force importante pour maintenir le clapet fermé, on accroît très légèrement la surface inférieure du clapet, côté siège, par rapport osa surface supérieure, par exemple de 0,10 cm2, en supposant une pression de 100 kg/cm2 à partir de laquelle le clapet doit s'ouvrir, le tarage du ressort est de 100 x 0,10 = 10 kg. Si on avait pris une surface différentielle de 0,05 cm2, la force du ressort serait de 5 kg. Lorsque la pression dépasse 100 kg/cm le clapet se souleve en comprimant plus ou moins le ressort suivant la pression et le fluide s'echappe par les trous 12 jusqu'à ce que la pression redescende au-dessous de 100 kg/cm2. Ce clapet différentiel permet donc de réduire considérablement la force du ressort et les dimensions de l'ensemble et d'adoucirles battements du clapet sur son siege qui mettent en jeu des efforts sans rapport avec la pression interne du fluide. I1 en résulte un accroissement important de la longévité. On peut bien entendu utiliser toutes les formes de siège connues sans pour cela sortir de l'invention. Le dispositif représente dans les diverses vues peut être monté dans un raccord permettant de récupérer le fluide s'echappant par les trous d'échappement. La figure 2 montre la disposition d'un clapet à glace selon l'invention. Sur la figure 3, on a montre une autre variante de clapet à action piffé rentielle utilisable par exemple lorsque l'on peut craindre de fortes variations de température risquant d'entrainer des dilatations provoquant le grippage d'organes en mouvement. Le clapet 18 présente une partie de guidage 19 ayant beaucoup de jeu par rapport à l'alésage du corps 1. La partie conique 20 s'autocentre sur le siège 21, le joint d'étanchéité sur l'alésage est remplacé par un soufflet solidaire de la partie superieure du clapet et à l'autre extrémité solidaire du bouchon 2. Le fluide qui traverse le clapet ne peut donc pas revenir vers les trous d'échappement 12. Ce clapet fonctionne de façon identique aux précédents. La fig.4 montre en coupe un autre exemple de dispositif à tiroir à action différentielle 23 sans siège. L'echappement s'effectue au travers des trous 12 du corps 24 lorsqu'ils sont en communication avec les trous 25 du tiroir 23 lorsque la pression a fait remonter le tiroir. Un épaule- ment 26 limite la montée du tiroir et un- clip- 27 limite sa descente sous l'action du ressort de rappel 28 réglé par la vis 30agissant sur la coupelle 29 comportant éventuellement un joint d'étanchéité 32, un contre écrou 31 bloque le réglage de la vis 30. Le fonctionnement est identique à celui des exemples precedents. Ce type de tiroir peut être utilisé lorsque l'on a pas à craindre de grippage, et lorsque les battements du clapet sont très rapides. Lorsque la pression estfaible, on peut ne pas percer le tiroir pour le rendre différentiel, dans ce cas on dispose d'une version simplifiée des soupapes de sécurité existantes. Sur la figure 5 on a montre en coupe un exemple de dispositif à clapet différentiel mû par un soufflet thermostatique fermé 35 poussant la partie inférieure du- clapet différentiel 36 en appui normal sur un siege rapporte 37 au-dessus duquel on a percé une série de trous 38 dans le corps 39. Le siège 37 est en appui sur une-piece intermédiaire 40 maintenue par un clip 41, et dont le fond supporte le soufflet 35. le fond de la pièce 40 est fraisé ou percé de façonà permettre le passage du fluide sous pression . Lorsque la- température s'accroit, le soufflet se dilate et soulève le clapet qui est ramene place par la différentielle de pression agissant sur sa surface supérieure pour le maintenir ferme lorsque la température redescend.Dans ce clapet, la différentielle de surface est utilisée à l'envers des clapets precedents. Sur la figure 6, on a montre en 1/2 coupe, une yariante de la fig.5 dans laquelle le clapet est remplacé par un tiroir qui n'est pas soumis à la pression interne du fluide. Il comporte le corps 43 percé d'une série de trous 44 débouchant dans une rainure 45 et dans l'alésage duquel coulisse un tiroir 46 dont l'extrémité 47 est guide sur le bouchon fileté 48 refermant de façon étanche le corps 43, un soufflet thermostatique 49 prévu pour se dilater dans une plage de température prédéterminée', est brasé d'une part par l'extrémité inférieuresur le tiroir 46 et sur le bouchon 48 par son extrémité supérieure.Lorsque la température s'élève, le soufffiltt déplace le tiroir vers Je bas et met en communication les trous 50 percés dans le tiroir de façon à permettre au fluide sous pression de s'échapper jusqu'à ce que la température redescende et que le soufflet se contracte et ramené le tiroir pour obturer la rainure 45. Une piece 51, centrée sur un épaulement du corps 43, empêche la pression d'agir sur la partie inférieure 52 du tiroir 46. Dans le cas ou le fluide est porté à des temperatures-tres élevees pouvant modifier les qualités du ressort, celui-ci est reporte à l'extérieur et agit au moyen d'une tige de poussée à passage étanche au travers du corps, notamment pour les figures 1 à 4. Un -exemple de ce type est montre sur la fig.7 extrapolée de la fig.2. Il comporte ùn clapet à glace 8, une tige poussante 54 sur laquelle est montée un ressort-55 en-appui sur un épaulement 56 limitant la course du ressort lequel est regle par la pièce 57 et la vis 58 vissée dans le càpot support 59 lui-même vissé sur le corps 60 REVENDICATIONS 1- Dispositif d'obturation de canalisations de fluides comportant un corps disposé ou non dans un raccord de récupération du trop plein de fluide, un clapet maintenu en appui sur son siège par un ressort à tarage réglable caracterise en ce que l'échappement du fluide est obtenu au moyen d'une serie de trous traversant ledit corps au-dessus du siège, et en ce qu'un clapet cylindrique,comportant un joint d'étanchéité coopérant avec l'alésage dudit corps, possède une partie inférieure usinée pour s'appuyer sur ledit siège et qui est percé d'un trou traversant définissant au fluide sous pression qui le traverse, une surface à sa partie supérieu re très légèrement moins grande que sa surface inférieure et en ce que la force du ressort d'obturation est calculée de façon à être égale à la pression maximale admissible agissant sur la surface différentielle dudit clapet pour le soulever lorsque cette pression est dépassée. 2 - Dispositif selon 1, caractérisé en ce que l'étanchéité entre la partie du corps situee au-dessus du clapet et le siège du clapet est obtenue au moyen d'un soufflet métallique solidaire de la partie supérieure duditclapet et du bouchon refermant ledit corps. 3 - Dispositif selon 1, caractérisé en ce que le clapet est remplacé par un tiroir cylindrique coulissant dans l'alésage du corps comportant ou non au moins un joint d'étanchéité entre son diametre extérieur et l'alésage dudit corps au-dessus des trous d'échappement, ledit clapet lorsqu'il est soulevé par une surpression de fluide, demasque une série de trous traversant ledit corps, ou met en communication les trous percés dans ledit corps avec ceux perces dans ledit clapet à tiroir, et en ce que ledit tiroir est percé d'un trou épaule définissant une surface différencielle légèrement superieure dans la partie basse du tiroir, et en-ce que ledit clapet est maintenu en position d'obturation par un ressort de compression en appui sur sa partie superieure. 4 - Dispositif selon 1, caractérisé en ce que le clapet cylindrique comporte une surface différentielle légèrement supérieure en partie haute de façon à assurer un maintien constant sur le siège, et en ce que ledit clapet est mû par un soufflet thermostatique agissant dans une plage de temperature pré-determinée et pl.ace sous ledit clapet pour le soulever de son siege lorsque la temperature s'accroit. 5 - Dispositif selon 1 et 4, caractérisé en ce que le clapet est remplace par un tiroir cylindrique percé d'une rangee de trous coopérant avec des trous correspondants perces dans le corps du dispositif pour mettre le fluide à l'échappement lorsque la temperature s'accroît au-delà d'un seuil pré-déterminé, et en ce que ledit tiroir est mû par un soufflet thermostatique déplaçant celui-ci lorsque la température dépasse ledit seuil et inversement. 6--- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, carac terse en ce que le ressort de maintien de la fermeture du clapet ou du tiroir est place à l'extérieur du corps et agit sur lesdits clapet ou tiroir au moyen d'une tige de poussée coopérant avec un moyen de passage étanche pour traverser le sommet dudit corps.