Brevet FR2532033A1 — publié le 19840224

"SOUPAPE DE SECURITE PILOTEE"' La présente invention a pour objet une soupape de se- curité pilotée. Il est indispensable d'équiper les appareils ou circuits contenant un fluide sous pression, tels que les chaudières par exemple, d'une soupape de sécurité apte à mettre la ca- pacité à protéger en communication avec l'atmosphère lorsque la pression de fluide atteint une valeur maximale prédéter- minée, afin d'éviter une surpression nuisible et dangereuse à l'intérieur de la capacité. Les soupapes utilisées dans les installations soignées et devant présenter une bonne fiabilité sont généralement des soupapes pilotées à partir du fluide contenu dans la ca- pacité protégée. Les figures 1 et 2 du dessin schématique annexé repré- sentent une installation traditionnellela figure 1 montrant schématiquement l'ensemble de l'installation, et la figure 2 représentant plus spécialement la soupape proprement dite vue en coupe longitudinale La capacité ( 2) à protéger est équipée d'une soupape de sécurité portant la référence géné- rale ( 3), elle-mime commandée par un dispositif de pilotage ( 4), alimenté par le fluide sous pression contenu dans la capacité. La soupape ( 3) comprend un corps ( 5) bridé sur la capa- cité ( 2), et comportant un passage ( 6) dont l'extrémité supé- rieure forme un siège ( 7) pour un clapet de fermeture ( 8) Dans le corps ( 5) est également ménagé un orifice ( 9) per- mettant de mettre l'intérieur de la capacité à l'atmosphère, en position ouverte du clapet ( 8). Le clapet ( 8) est monté à une extrémité d'une tige ( 10), coulissante à l'intérieur d'un alésage du corps, à l'autre extrémité de laquelle est fixé un piston de commande ( 12) monté dans un cylindre ( 13) alimenté en fluide à partir du dispositif de pilotage ( 4). Une telle solution présente de nombreux inconvénients. C'est ainsi notamment que cette soupape est de réalisation complexe en raison de la présence d'un vérin, des barrières thermiques nécessaires, et des joints d'étanchéité qui, du fait des frottements qu'ils engendrent offrent une résis- tance à la manoeuvre du clapet, et qui sont sous pression quand la soupape est dans la position habituelle de fonc- tionnement c'est-à-dire en position fermée Cette complexi- té de réalisation est également augmentée du fait de la né- cessité d'une mise à l'atmosphère sous le vérin ( 12) Enfin, la présence du vérin nécessite la mise en oeuvre d'une tète de soupape dont l'encombrement est important. Il existe également des soupapes pilotées, à vérin in- térieur, qui, si elles sont plus compactes que la soupape à vérin extérieur décrite précédemment, présentent les mêmes inconvénients que celle-ci et ne peuvent pas être en outre utilisées à de hautes températures. La présente invention vise à remédier à ces-inconvé- nients. A cet effet, dans la soupape qu'elle concerne, du type comprenant un clapet venant prendre appui sur un siège pour assurer la fermeture de la capacité à protéger, ce clapet étant porté par un support actionné à partir d'une chambre alimentée en fluide sous pression depuis un dispositif de pilotage, l'organe support forme une paroi mobile de la chambre de commande, et sert à la fixation avec étanchéité d'un soufflet métallique dont l'autre extrémité est fixée avec étanchéité sur le corps de la soupape, des moyens étant prévus pour assurer le guidage axial de l'organe support du clapet. L'organe support du clapet est simplement guidé par rapport au corps de la soupape, sans que soit obtenue une véritable étanchéité, cette fonction étant réalisée par l'intermédiaire du soufflet, tant vis-à-vis du fluide que contient la chambre de commande, que vis-à-vis du fluide s'échappant de la capacité lors de l'ouverture du clapet. En conditions normales, la force s'exercant dans la chambre et à l'intérieur du soufflet sur l'organe support du clapet, est supérieure à la force exercée par le fluide contenu dans la capacité à protéger sur le clapet De ce 2532-È 33 fait ce dernier est en appui sur son siège, assurant la fer- meture de la capacité Quand la pression à l'intérieur de la capacité devient supérieure à une valeur prédâterminée, le dispositif de pilotage n'alimente plus la chambre de commande en fluide sous pression et provoque la mise à l Mats mosphère de cette dernière La force exercée sur le clapet, due à la pression de fluide dans la capacité, provoque le déplacement de l'organe support de clapet dans le sens de l'ouverture de ce dernier, ce qui est rendu possible par compression du soufflet. Les avantages de cet agencement résident dans la compacité du dispositif puisque celui-ci ne met pas en oeuvre de vérin, dans l'absence de joint 'évitant tout frottement et assurant une excellente sensibilité, cette absence de joint sous pression en position fermée favorisant Tgalement la fiabilité de la soupape par rapport aux soupapes tradition- nelles, dans l'absence des barrières thermiques habituelle- ment nécessaires la seule limite de travail en température étant imposée par la nature du joint, et se situant donc au dessus de 6000 c, et dans l'utilisation de corps de soupape standard. Selon une forme d'exécution de cette soupape l'organe portant le clapet comprend deux tronçons successifs de sec- tions différentes, à savoir un tronçon de grande section portant le clapet, et un tronçon de plus petite section dont l 8 extrémité forme une paroi de la chambre de commande, là corps présentant pour sa part une partie dans laquelle est: ménagé un alésage de section correspondant au tronçon de grande section du clapet, à l'intérieur de laquelle fait saillie, du côté de la chambre de commande, une partie tu- bulaire qui, disposée concentriquement à la paroi de l'alé- sage, délimite la chambre de commande et sert au guidage du tronçon de plus petite section de l'organe portant le clapet, le soufflet étant fixé sur la zone de raccordement entre les deux tronçons de l'organe support du clapet, et étant log 6 dans l'espace annulaire compris entre la paroi de l'alésage et la partie tubulaire faisant saillie dans celui-ci, des segments étant prévus entre ltorgane sup- port du clapet et le corps. Il est à noter que la présence des segments vise sim- plement à favoriser le guidage de l'organe support du cla- pet dans le corps, sans aucune fonction d'étanchéité, de telle sorte que le fonctionnement de la soupape est satis- faisant même lorsque les segments sont détériorés Il faut également noter qu'une éventuelle détérioration du soufflet se traduit par l'ouverture de la soupape, ctest-à-dire neim- plique pas de r 6 sultats dommageables en ce qui concerne la sécurité. De toute façon l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit en référence au dessin schématique annexe dont les figures 3 et 4 représentent cette soupape, vue en coupe, respectivement en position fermée et en posi- tion ouverte. Cette soupape comprend de manière connue un corps ( 22) fixé sur la capacité à protéger, non repr 6 sentée au dessin. Dans le corps ( 22) est ménagé fu conduit ( 23) de passage pour le fluide contenu dans la capacité, dont 1 extrémité supérieure forme un siège ( 24) pour un clapet ( 25) L'ouver- ture du clapet ( 25) permet la mise en communication du con- duit ( 23) avec un conduit ( 26) de mise à l'atmosphère. Le clapet ( 25) est porté par un organe support ( 27) com- prenant un tronçon ( 28) de grande section prolongé par un tronçon ( 29) de plus petite section, le tronçon ( 28) de gran- de section étant situé du côté du siège ( 24) du clapet ( 25). Le corps présente pour sa part une partie ( 30) dans laquelle est ménagé un alésage de section correspondant à celle du tronçon ( 28) de grande section de l'organe ( 27), à l'inté- rieur duquel fait saillie une partie tubulaire ( 32), dis- posée concentriquement à l'intérieur de l'alésage ménagé dans la partie ( 29) Cette partie ( 32) sert au guidage du tronçon ( 29) de l'organe ( 27), et délimite également une chambre de commande ( 33) dans laquelle d 6 bouchent d'une part un raccord 2532 È 33 ( 34) de liaison à un conduit relié à un dispositif de pilo- tage, et d'autre part un orifice de purge ( 35) Il est pré- vu des segments respectivement ( 36) et ( 37) entre les tron- çons ( 28) et ( 29) de l'organe ( 27) et les alésages du corps dans lequels ils sont montés coulissants. Un soufflet métallique ( 38) est disposé dans l'espace annulaire compris entre l'alésage ménagé dans la partie ( 28) du corps et la partie tubulaire ( 32) Ce soufflet est fixé à l'une de ses extrémités sur la zone de liaison entre les tronçons ( 28) et ( 29) de l'organe ( 27), et à son autre extrémité dans le fond de l 'éspace annulaire précité Un ressort ( 39) favorise de manière connue le maintien du clapet ( 25) en position fermée. D'un point de vue pratique, en conditions normales de fonctionnement de l'appareil, la force due à la pression du fluide à l'intérieur de la chambre ( 33) et du soufflet ( 38) étant supérieure à la force antagoniste résultant de la pres- sion exercée par le fluide contenu dans la capacité sur le clapet ( 25), ce dernier est en appui contre le siège ( 24). Lorsque la pression dans la capacité à protéger dépasse une valeur prédéterminée, la chambre ( 33) est mise à l'at- mosphère par l'orifice de purge ( 35) et la pression exercée sur le clapet ( 25) provoque l'ouverture de celui-ci après compression du soufflet ( 38). Comme il ressort de ce qui précède, l Vinvention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournis- sant une soupape de sécurité de conception et de structure simples, présentant une grande fiabilité dans son-utilisa- tion. Comme il va de soi ltinvention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de cette soupape décrite ci-dessus à titre d'exemple; elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. REVENDICATIONS - 1 Soupape de sécurité pilotée, du type comprenant un clapet ( 25) venant prendre appui sur un siège ( 24) pour assurer la fermeture de la capacité à protéger, ce clapet étant porté par un support ( 27) actionné à partir d'une chambre ( 33) alimentée en fluide sous pression depuis un dispositif de pilotage, caractérisée en ce que l'organe sup- port ( 27) forme une paroi mobile de la chambre de commande ( 33), et sert à la fixation avec étanchéité d'un soufflet métallique ( 38) dont l'autre extrémité est fixée avec étan- chéité sur le corps ( 30, 32) de la soupape, des moyens étant prévus pour assurer le guidage axial de l'organe support du clapet. 2 Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe ( 27) portant le clapet ( 25) comprend deux tronçons successifs de sections différentes, à savoir un tronçon de grande section ( 28) portant le clapet, et un tron- çon de plus petite section ( 29) dont l'extrémité forme une paroi de la chambre de commande ( 33), le corps présentant pour sa part une partie ( 30) dans laquelle est ménagé un alésage de section correspondante au tronçon ( 28) de grande section du clapet, à l'intérieur de laquelle fait saillie, du côté de la chambre de commande, une partie tubulaire ( 32) qui, disposée concentriquement à la paroi de l'alésage de la par- tie ( 30), délimite la chambre de commande ( 33) et sert au guidage du tronçon de plus petite section ( 29) de l'organe portant le clapet, le soufflet ( 38) étant fixé sur la zone de raccordement entre les deux tronçons ( 28, 29) de ltorga- ne support du clapet, et étant logé dans l'espace annulaire compris entre la paroi de l'alésage et la partie tubulaire faisant saillie dans celuici, des segments ( 36, 37) étant prévus entre l'organe ( 27) support du clapet et le corps.