Brevet FR2526512A1 — publié le 19831110

La présente invention concerne une soupape du type à double effet et permettant de réguler la différence de pression entre deux milieux qui sont susceptibles de variationsde pression. L'invention sera particulièrement applicable à la régu- lation de pression au sein d'un conteneur et dont le mi- lieu intérieur doit donc être isolé du milieu extérieur, mais dont la pression interne ne doit pas présenter par rapport à la pression atmosphérique extérieure des va- riations dépassant un seuil prédéterminé. Et l'invention sera décrite en rapport avec cette ap- plication particulière, sans y être spécifiquement as- sociée; en fait, la soupape à double effet selon l'in- vention peut être utilisée en toutes circonstances pour assurer la régulation de l'équilibrage des pressions entre deux milieux séparés l'un de l'autre, mais dont la dif- férence de pression doit être maintenue à l'intérieur d'une limite prédéterminée; et la soupape assure, dans des condi- tions particulièrement simples et efficaces une telle régulation en permettant le passage de l'atmosphère ou du fluide gazeux d'un premier milieu vers le second en cas de surpression du premier milieu par rapport au second, surpression dépassant ainsi un seuil défini; tandis que la soupape assurera inversement et dans les mêmes conditions l'équilibrage de la différence de pres- sion en assurant lé passage du fluide gazeux du second milieu vers le premier en cas de surpression du second milieu par rapport au premier. Ainsi qu'on l'a indiqué l'invention sera particulièrement applicable pour assurer la fermeture étanche d'un conteneur sous forme de caisson isolé du milieu extérieur mais dont la pression interne ne doit pas présenter, par rapport l à la pression atmosphérique externe, une différence ex-. cédant un seuil prédéterminé. On comprend que le conteneur caissow étant appelé à voyager-dans des circonstances variables, peut se trouver exposé à des différences de pression dans le cadre par exemple d'un voyage aérien à haute altitude (surpression interne par rapport à la pression atmosphérique externe faible à haute altitude); si le caisson se trouve expo- sé au soleil,l'effet de serre engendré dans l'espace interne du caisson peut également entrainer une éléva- tion thermique et par conséquent une surpression interne. Dans tous ces cas, si le caisson est fermé de façon étan- che et sans possibilité de régulation, on risque d'aboutir à des contraintes sur les parois du caisson dépassant le seuil pour lequel les parois ont été conçues avec un risque d'éclatement ou de fissuration. Et inversement, si le caisson a été refermé dans une ambiance chaude et humide (par exemple en zone tropi- cale) l'arrivée du caisson dans une zone froide avec condensation de l'humidité peut aboutir à une forte dé- pression de l'atmosphère interne du caisson avec les mêmes inconvénients. On a prévu à cet effet d'équiper de telsconteneurs de valves double effet, permettant d'équilibrer la pression interne du conteneur lorsque la différence de pression par rapport au milieu extérieur dépasse une valeur pré- réglée. Ainsi on évite constamment d'exposer le conteneur à une différence de pression qui exercerait des contraintes excessives sur les parois ou les dispositifs d'étanché- ité. 1 Un tel dispositif d'équilibrage de pression est décrit dans le brevet français No 1591082 au nom de la de- manderesse. L'invention permet de réaliser dans des conditions par- ticulièrement simples, économiques et efficaces une valve ou soupape à double effet permettant un rééqui- librage des pressions entre deux milieux avec des com- modités derégulation et d'ajustement de la différence de pression pour laquelle la valve est réglée en partant d'un dispositif identique et facilement modifié pour adap- ter à chaque cas particulier la différence de pression au- delà de laquelle la valve assurera l'effet d'équilibrage en ramenant la différence de pression à son niveau maxi- mum admissible. A cet effet l'invention concerne une soupape du type double effet apte à être interposée entre deux milieux qui sont susceptibles de variations de pression relatives, la soupape assurant l'isolation des deux milieux l'un par rapport à l'autre en dessous d'une différence de pression relative correspondant à un seuil déterminé, la soupape assurant au contraire la communication entre les deux milieux au- delà d'une différence de pression excédant ledit seuil, pour ramener cette différence à la valeur préréglée cor- respondant à ce seuil, et la soupape est caractérisée en ce qu'elle est constituée d'une feuille en matériau élas- tiquement déformable, pourvu d'une fente, chaque face de la feuille étant en communication avec un des deux milieux, la déformation de la feuille sous l'effet de la différence de pression entre les deux faces, au-delà d'une certaine valeur, entrainant l'ouverture de la fente et la mise en communication des deux milieux, jusqu'à ce que la différence de pression soit ramenée en-dessous du seuil maximal tolérable et déterminé, seuil pour lequel la défor- mation de la feuille est insuffisante pour provoquer l'ou- verture de la fente. $ 6512 De préférence, la feuille est réalisée à partir d'une résine élastoplastique. De préférence encore, la fente est réalisée sous forme linéaire et elle suit dans l'épaisseur de la feuille un plan perpandiculaire aux deux parois parallèles de cette dernière. De préférence encore, l'épaisseur de la feuille est comprise entre 2 nmm et 7 mm. De préférence, la feuille souple en matériau élastoplas- tique est emprisonnée sur chaque face entre deux élé- ments constituant un cadre fixe. De préférence, le cadre immobilisant sur ses deux faces la feuille élastoplastique est de forme générale circu- laire. De préférence encore, la fente court suivant un diamètre à l'intérieur du cadre circulaire. Selon une variante plus particulière de réalisation de l'invention,la soupape à double effet est constituée d'une feuille en matière élastoplastique pourvue d'une fente située dans un plan perpandiculaire par rapport aux faces parallèles de la feuille, cette dernière étant em- prisonnée à l'intérieur d'un cadre circulaire princiral( 3, 4) la fente ( 5) suivant une ligne diamétrale P l'intérieur du cadre, et le cadre est associé sur chaque face à au nmins un cadre auxi- liaire ( 3 ', 4 '), intérieur et coaxial au cadre princinaltde diamètre inférieur au cadreprincipal et apte à être positionné de façon amovible à l'intérieur du cadre principal en im- mobilisant la feuille élastoplastique selon un pourtour circulaire de diamètre inférieur à celui du diamètre du cadre principal, le cadre auxiliaire jouant le rôle de réducteur permettant d'ajuster la dimension de cercles 1 de la feuille élastoplastique restant opérationnelle à l'intérieur dudit cadre auxiliaire en modifiant les caractéristiques du comportement de la feuille et en modifiant la valeur de la pression différentielle au- delà de laquelle la déformation de la feuille entraine une ouverture de la fente, le cadre auxiliaire cons- tituant ainsi un dispositif de régulation et de tarage de la soupape. Selon une caractéristique de l'invention, la soupape comporte en outre un organe constitué d'un doigt plon- geur apte à se déplacer au droit de la fente et perpen- diculairement au plan médian de la membrane, ce doigt étant repoussé par un organe ressort dans une position écartée et dégagée par rapport au débattement maximum de la membrane formant la soupape, le doigt étant apte à être repoussé sous une pression manuelle pour venir porter contre les bords adjacents de la fente parcourant la membrane pour provoquer une déformation artificielle indépendante de la déformation spontanée de la membrane sous l'effet d'une différence de pression, afin de per- mettre de provoquer l'équilibrage des pressions entre les deux faces de la membrane. L'invention concerne encore un procédé en vue de l'équi- librage des deux pressions régnant dans deux milieux voisins, de telle façon que les pressions des deux milieux ne puissent varier au-delà d'une limite maxi- male, et le procédé est caractérisé en ce que l'on interpose entre les deux milieux une membrane en maté- riau souple élastiquement déformable, traversée par une fente linéaire, ladite membrane étant immobilisée à l'intérieur d'un cadre de préférence circulaire, et tel que la fente soit en position diamétrale à 1 ' intérieur dudit cadre, la membrane obturant le passage entre les deux milieux et la déformation de la membrane sous l'influence d'une différence de pression 2526512. 1 excédant un certain seuil entre les deux milieux provo- quant l'ouverture de la fente et la fermeture dès que la différence de pression est redescendue en-dessous du seuil préréglé. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description qui suit et se referrant aux dessins annexés. la figure 1 est une vue schérmntique en plan d'une sou- pape selon l'invention. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale selon la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe de la soupape déformée sous l'effet d'une légère différence de pression infé- rieure au seuil de fonctionnement. La figure 4 est une vue en coupe de la soupape déformée sous l'effet d'une différence de pression excédant le seuil de fonctionnement. La figure 5 est une vue en coupe verticale d'une variante plus développée d'une soupape selon l'invention. Selon l'ensemble des figures on voit que la soupape est essentiellement constituée d'une membrane ( 1) ou feuil- le en matériau élastoplastique, par exemple élastomère tel que caoutchouc naturel ou synthétique, silicone, et cette feuille est insérée dans un cadre de telle façon que ces deux faces 2 2 ' soient immobilisées et pincées entre les-deux éléments jumelés 3 et 4, constituant un cadre de préférence circulaire bloquant le périmètre circulaire de la membrane 1. Cette membrane comporte une fente 5 disposée selon un diamètre du cadre circulaire 3, 4. Ä 6512 l Ainsi qu'on le voit sur la figure 3, une surpression du côté de la face 2 de la membrane 1 entraine une incurva- tion de cette dernière vers la face 2 ' en dépression; dans un premier temps la déformation de la membrane reste insuffisante pour entraîner le décolement des deux lèvres 6 et 6 ' de la fente 5. Cortlue on le voit sur la figure 4, une surpression plus importante exercée sur la face 2 de la membrane 1, entraine une déformation plus forte de la membrane, telle que les lèvres 6 et 6 ' arriventà seséparer et l'air ou le fluide gazeux situé du côté de la face 2 de la membrane s'échap- pe alors selon la flèche Fl en direction de l'espace situé du côté de la face opposée 2 '. Dès lors,la pression du côté de la face 2, par suite de l'échappement d'une partie de l'air ou du gaz,tombe, tandis que la pression du côté de la face 2 ' est accrue de sorte que la dépression entre les deux côtés de la mem- brane est ramenée à une valeur inférieure à la valeur précédente, ce qui provoque par conséquent le mouvement de rétraction et de refermeture sur elle-même de la fente dont les deux lèvres 6 et 6 ' viennent alors à nouveau en contact en occultant par conséquent le passage de sorte que les deux milieux 7 et 7 ' correspondant aux espaces situés en regard de chaque face 2 et 2 ' de la membrane sont à nouveau isolés. On comprend que le mouvement peut être effectué dans les deux sens et ainsi la soupape joue son rôle de régu- lateur double effet en assurant l'isolement des deux milieux 7 et 7 ' l'un par rapport à l'autre tant que la dif- férence de pression entre les deux milieux n'excède pas une valeur déterminée Pour des différences de pression inférieures au seuil préréglé, la membrane se déforme et les deux lèvres s'écartent en partie en formant un V, 1 rais elles restent conjuguées l'une à l'autre en mainte- nant occulté le passage; lorsque la différence de pression excède la valeur prévue,la déformation de la membrane se traduit par une solution de continuité entre les deux lèvres 6 et 6 ' laissant le passage à l'air en diminuant ainsi la différence de pression entre les deux côtés de la membrane, cette différence de pression est ramenée automatiquement à la valeur voulue pour laquel- le le passage reste occulté. Lorsque l'on veut, par exemple après la fermeture étanche du conteneur ou avant l'ouverture de ce dernier,équili- brer exactement les pressions, il est possible d'agir sur le poussoir 8 (Figure 5), qui est normalement repous- sé en position inactive grâce au ressort 9, et le doigt plongeoir entraine une déformation provo- quée de la membrane en ouvrant largement la fente et en permettant par conséquent l'équilibrage des pressions entre les deux milieux 7 et 7 ',ce qui permet d'amener le conte- neur à la pression adéquate lors de l'ouverture et/ou de la fermeture. Selon un développement de l'invention, on peut régler de façon précise le tarage de la soupape, c'est-à-dire la valeur de-la différence de pression pour laquelle la soupape doit s'ouvrir en ramenant la différence de pres- sion entre les deux milieux exactement en dessous du seuil préréglé. Selon une première variante, on peut tarer la soupape en utilisant -une membrane 1 d'épaisseur appropriée en effet suivant la différence d'épaisseur de chaque mem- brane on obtient des comportements, notamment des rési- liences ou des taux d'élasticité différents tels que la membrane réagira de façon plus ou moins élastique ou souple à une différence de pression. On peut également tarer le jeu de la soupape en utili- sant des membranes de matériaux différents équipant un 1 même corps de soupape. Selon une autre variante on utilise à l'intérieur du cadre principal 3, 4 un cadre réducteur auxiliaire co- axial et intérieur au cadre 3, 4 ret ce cadre 3 ', 4 ' est mis en place en prenant appui sur la structure du cadre principal ou sur le corps de la soupape Il permet d'a- juster le diamètre du cercle constitué par la partie libre de la membrane soumise à l'influence de la différence de pression. On comprend que pour une partie active de large diamètre la membrane subira de façon assez souple et élastique l'in- fluence de la différence de pression ce qui abaisse le seuil de différence de pression, la membrane étant alors mise en action et équilibrant les pressions pour une dif- férence de pression assez faible. Si l'on met en place un cercle cadre réducteur à l'in- térieur du cadre principal, par exemple le cadre 3 ', 4 ', on réduit l'espace libre et opérationnel de la membrane, ce qui réduit la surface soumise à la différence de pres- sion et l'élasticité de l'ensemble, de sorte que la ré- ponse de la membrane à une différence de pression sera moins souple. on peut également utiliser des cadres en forme de couronnes et de largeurs différentes. Avec un diamètre libre plus réduit, la membrane verra son élasticité également réduite et réagira en ouvrant le passage entre les lèvres 6 et 6 ' pour des différences de pression entre ces deux faces beaucoup plus élevées. Ceci permet de réaliser une soupape standard constituée d'un corps de soupape 10 formant manchon à l'intérieur * 2526512 1 duquel viendra prendre place la membrane 1 maintenue par les couronnes formant cadre 3, 4. Et il est possible de modifier les caractéristiques de tarage de la soupape en modifiant simplement soit la mem- brane ou les dimensions des couronnes formant cadre 3 ou 4, ou encore par adjonction de cadres intérieurs réduc- teurs 3 ' 4 '. Le corps de soupape comporte un chapeau 11 vissé extérieu- rement sur le manchon 10 et ouvert en son centre. Le passage central sur le chapeau 1 11 pouvant recevoir le poussoir 8 comme on le voit sur la figure 5. Et le manchon 10 formant corps de soupape est inséréravec interposition de joints d'étanchéité 12,dans une lumière de format correspondant pratiquée dans la paroi d'un conte- neur, la paroi du conteneur étant emprisonnée entre le cha- peau ( 11) (ou le rebord ( 13), voir la Figure 5) et une bague de maintien ( 14) vissée sur la paroi externe du manchon ( 10). La soupape selon l'invention, grace à l'utilisation de ré- sines élastomères appropriées, par exemple de silicone, sera opérationnelle dans des gammes de températures très larges, permettra l'utilisation pour équiper des conteneurs, conditionnements ou emballages devant voyager dans des condi- tions extrêmes, par exemple dans des soutes d'avion,exposés à un séjour dans une pression réduite et à très basse tem- pérature, entre des séjours dans des conditions normales-; la soupape pourra également permettre l'équipement de conte- neursou emballages devant séjourner ou traverser des régions tropicales à température élevée et saturées en humidité. La soupape assure la protection étanche du conteneur en s'opposant à la pénétration de l'air atmosphérique ou de Ill 1 J'atmosphère ambiante à l'intérieur du conteneur tout en évitant les écarts de pression qui mettraient en péril la capacité de résistance du conteneur - Les échanges gazeux entre le conteneur et le milieu exté- rieur étant réduits à la quantité d'air ou de gaz rigoureu- sement nécessaires pour ramener la différence de pression juste en dessous du seuil maximum, les échanges sont stric- tement limités en quantité et on maintient ainsi en perma- nence l'atmosphère interne du conteneur à l'abri des sources d'agression atmosphériques extérieures. -. " - -2526512 1 2 REVENDICATIONS 1 Soupape du type double effet ante à être interposée entre deux milieux qui sont susceptibles de variations de pression relatives, la soupape assurant l'isolation des deux milieux l'un par rapport à l'autre en dessous d'une différence de pression relative correspondant à un seuil déterminé, la soupape assurant au contraire la communica- tion entre les deux milieux au-delà d'une différence de pression excédant ledit seuil, pour ramener cette dif- férence à la valeur préréglée correspondant à ce seuil, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'une feuille( 1) en matériau élastiquement déformable, pourvu d'une fente ( 5), chaque face ( 2, 2 ') de la feuille ( 1) étant en communication avec un des deux milieux ( 7, 7 '), la déformation de la feuille ( 1) sous l'effet de la dif- férence de pression entre les deux faces, au-delà d'une certaine valeur, entrainant l'ouverture de la fente ( 5) et la mise en communication des deux milieux ( 7, 7 '), jusqu'à ce que la différence de pression soit ramenée en- dessous du seuil maximal tolérable et déterminé, seuil pour lequel la déformation de la feuille est insuffisante pour provoquer l'ouverture de la fente. 2 Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que la feuille ( 1) est réalisée à partir d'une résine élastoplastique. 3 Soupape selon l'une des revendications 1 ou 2, carac- térisée en ce que la fente ( 5) estréalisée sous forme liné- aire et elle suit dans l'épaisseur de la feuille un plan perpandiculaire aux deux parois ( 2, 2 ') paralleles de 1. cette dernière. 4 Soupape selon l'une des revendications 1 à 3, caracté- risée en ce que l'épaisseur de la feuille ( 1) est comprise entre 2 mm et 7 mm. 5 Soupape selon l'une des revendications 1 à 4,caracté- risé en ce que la feuille souple ( 1) en matériau élasto- p Iastique est emprisonnée sur chaque face entre deux élé- ments constituant un cadre fixe ( 3, 4). 6 Soupape selon la revendication 5, caractérisée en ce que le cadre ( 3, 4) immobilisant sur ses deux faces la feuille élastoplastique est de forme générale circulaire. 7 Soupape selon la revendication 6, carac- térisée en ce que la fente ( 5) court dans un diamètre à l'intérieur du cadre circulaire ( 3, 4). 8 Soupape selon l'une des revendications 1 à 7, carac- térisée en ce qu'elle est constituée d'une feuille ( 1) en matière élastoplastique pourvue d'une fente ( 5) située dans un plan perpandiculaire par rapport aux faces ( 2, 2 ') parallèles de la feuille ( 1), cette dernière étant emprison- née à l'intérieur d'un cadre circulaire principal ( 3, 4), la fente ( 5) suivant une ligne diamétrale à l'intérieur du cadre, et le cadre est associé sur chaque face à au moins un cadre auxiliaire ( 3 ', 4 ') intérieur et coaxial au cadre principal, de diamètre inférieur au cadre prin- cipal et apte à être positionné de façon amovible à l'intérieur du cadre principal ( 3, 4) en immobilisant la feuille ( 1) élastoplastique selon un pourtour circulaire de diamètre inférieur à celui du diamètre du cadre princi- pal, le cadre auxiliaire ( 3 ', 4 ') jouant le rôle de ré- ducteur permettant d'ajuster la dimension de cercles de la feuille ( 1) élastoplastique restant opérationnelle à l'intérieur dudit cadre auxiliaire ( 3 ', 4 ') et en mofifiant les caractéristiques du comportement de la feuille et en 1 modifiant la valeur de la pression différentielle au-delà de laquelle la déformation de la feuille entraine une ouver- ture-de la fente ( 5), la cadre auxiliaire constituant ainsi un dispositif de régulation et de tarage de la soupape. 9 Soupape selon l'une des revendications 1 à 8, caracté- risée en ce qu'elle comporte en outre un organe constitué d'un doigt plongeur ( 8) apte à se déplacer au droit de la fente ( 5) et perpendiculairement au plan médian de la mem- brane ( 4), ce doigt ( 8) étant repoussé par un organe res- sort ( 9) dans une position écartée et dégagée par rapport au débattement maximum de la membrane ( 1) formant la sou- pape, le doigt ( 8) étant apte à être repoussé sous une pression manuelle pour venir porter contre les bords ad- jacents de la fente ( 5) parcourant la membrane ( 1) pour provoquer une déformation artificielle indépendante de la déformation spontanée de la membrane ( 1) sous l'effet d'une différence de pression, afin de permettre de provoquer l'é- quilibrage des pressions entre les deux faces ( 2, 2 ') de la membrane. 10 Procédé en vue de l'équiibrage des deux pressions ré- gnant dans deux milieux voisins, de telle façon que les pressions des deux milieux ne puissent varier au-delà d'une limite maximale, caractérisé en ce que l'on interpose entre les deux milieux une meibrane(l) en matériau souple élastiquement déformable, traversée par une fente linéaire ( 5), ladite membrane ( 1) étant immobilisée à l'intérieur d'un cadre ( 3, 4) de préférence circulaire, et tel que la fente soit en position diamétrale à l'intérieur dudit cadre, la mem- brane obturant le passage entre les deux milieux ( 7, 7 ') et la déformation de la membrane ( 1) sous l'influence d'une différence de pression excédant un certain seuil entre les deux milieux provoquant l'ouverture de la fente et la fer- meture dès que la différence de pression est redescendue en-dessous du seuil préréglé.