Brevet FR2547639A1 — publié le 19841221

L'invention se rapporte à un piston de valve d'alimentation d'une capacité puis de décharge brutale de cette capacité. Elle se rapporte également à la valve de décharge brutale pourvue de ce piston. Elle trouve plus particulièrement mais non exclusivement application dans l'amélioration de l'écoulement d'un produit granuleux ou pulvérulent en sortie d'installations telles que des silos ou des trémies. Elle assure alors cette amélioration de l'écoulement par 10 élimination des paquets stagnants dans des angles morts et/ou par destructions, tant de la couche adhérant aux parois que du pont ou de la voute formée par le produit devant l'orifice de sortie. Une telle valve de décharge brutale, quelquefois dénommée 15 canon à air, comprend, d'une part, une chambre d'alimentation pourvue d'un orifice de remplissage et d'un orifice de communication avec la capacité et, d'autre part, un parcours de décharge vers l'installation à laquelle la valve de décharge brutale s'applique. La chambre d'alimentation est constituée à l'arrière d'un cylindre dans lequel est logé un piston libre en translation subissant, dans une direction, une poussée due à l'action d'une pression et notamment à celle du gaz introduit dans la chambre d'alimentation en vue du remplissage de la capacité. Pour contrôler la circulation du gaz dans le parcours de décharge, celuici est scindé en deux tronçons par un siège avec lequel coopère un organe d'obturation que porte ou réalise directement le piston et dont la mise en place est assurée par la susdite pression poussant le piston. Dès que, dans la chambre d'alimentation, la pression correspondante est relâchée, la pression du gaz présent dans la capacité agit sur le piston dans une direction opposée à celle de la poussée précitée et fait revenir d'un coup sec le piston qui ouvre alors violemment la tubulure de décharge de la capaci5 té jusqu'à réapparition de la pression d'alimentation pour un nouveau remplissage de la capacité. Dans le but de relâcher la dite pression d'alimentation, l'orifice de remplissage est généralement relié à la source du 2 2547639 gaz sous pression par l'intermédiaire d'un distributeur à plusieurs voies permettant notamment, et ce, à volonté, soit de fermer, soit de raccorder cet orifice aussi bien à la source de pression qu'à l'air libre. Outre qu'elles sont complexes, donc très coûteuses, les premières valves de ce type à être apparues sur le marché, (US-A-3 942 684) présentaient des inconvénients dont un majeur qui résultait de la perte de charge subie par le gaz lorsque, pour la décharge, il devait, au droit du siège de l'obturateur, 10 franchir un passage de section relativement faible. Le gaz mettait alors plus de temps pour s'écouler et cela réduisait donc considérablement la soudaineté de la décharge. L'autre inconvénient de ce type de valve était lié au poids et donc à l'inertie mais aussi à l'encombrement du piston 15 et de sa chambre du fait que ce piston devait être suffisamment long, et notamment de longueur supérieure à son diamètre, pour assurer son guidage dans le cylindre aussi parfaitement que demandé pour éviter tout coincement malgré le fait que son ajustement à l'intérieur du dit cylindre soit pratiquement sans 20 jeu pour, entre la chambre d'alimentation et l'avant du piston, établir l'étanchéité nécessaire à la garantie du renvoi de l'obturateur sur son siège. Plus récemment, afin de rémédier au premier de ces inconvénients et donc d'éviter une perte de charge, est apparue une 2.5 nouvelle valve de décharge brutale (FR-A-2 429 952) gardant un parcours de décharge de section pratiquement constante y compris au travers du siège. Dans cette valve, le cylindre a une longueur au moins égale au double du diamètre du parcours de décharge dont l'un 30 des tronçons est raccordé à l'avant du cylindre alors que l'autre tronçon est piqué radialement et vers l'avant du cylindre de manière que son orifice de raccordement au cylindre soit obturé par le piston lorsque celui-ci est à l'avant, mais soit largement ouvert lorsque le piston est à l'arrière. L'orifice de raccordement au cylindre réalisait alors directement le siège de l'obturateur que formait la surface latérale du piston. Pour son guidage, comme évoqué plus haut, mais aussi pour former l'obturateur de ce siège, le piston devait toujours avoir une longueur supérieure au diamètre de cet orifice de décharge ce qui conduisait également à un piston et à un cylindre qui étaient longs et donc lourds d'o pour le piston une certaine 5 inertie et une commande demandant un parcours important mais aussi, tant pour le piston que pour le cylindre un coût matière et un encombrement qui étaient élevés. Pour, compte tenu de ce poids, limiter les dégâts dus aux chocs du piston en fin de course, au moins l'une de ses,0 extrémités est garnie d'une butée en matière relativement souple qui, malheureusement, se détériore rapidement et interdit généralement tout usage dans des installations travaillant à des hautes températures qui, par conduction, chaufferaient la valve au point d'en détériorer la butée, comme c'est par exemple le cas en cimenterie. Un résultat que l'invention vise à obtenir est un piston de valve de décharge brutale qui, tout en évitant les pertes de charge et tout coincement du-piston, ne présente qu'une longueur très faible et donc un poids, une inertie et un encombrement réduits. A cet effet, elle a pour objet un piston du type précité notamment caractérisé en ce qu'il se présente sous la forme d'une plaque pourvue, d'une part, d'une courte collerette périphérique dont la face externe n'assure qu'un relatif guidage en s'engageant dans le cylindre avec un jeu suffisamment important pour réserver au gaz amené par l'orifice d'alimentation un passage suffisant pour lui permettre de gagner la capacité et, d'autre part, d'une collerette médiane dont le bord réalise une portée de forme complémentaire à celle du siège avec lequel elle 30 coopère pour fermer le parcours de décharge. Elle a également pour objet la valve de décharge brutale. pourvue d'un tel piston. L'invention sera bien comprise à l'aide de la-description ci-après faite, à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ciannexé qui représente schématiquement: figure l: le piston vu en coupe avec en trait fin une représentation partielle de la chambre d'alimentation et du siège prévu sur le parcours de décharge, figure 2: une valve pourvue d'un tel piston. En se reportant au dessin, on voit que la valve comprend: une chambre d'alimentation 1 pourvue d'un orifice de remplissage 2 et d'un passage 3 vers une capacité 4 et, N en deux tronçons 5, 6, un parcours de décharge vers l'installation 7 à laquelle la valve s'applique. Dans la chambre d'alimentation 1 est logé un piston libre 8 subissant, dans le sens de la fléche F une poussée due à l'action de la pression du gaz introduit dans la chambre 1 en vue du remplissage de la capacité 4. Pour contrôler la circulation du gaz dans le parcours de décharge 5, 6, celui-ci passe par un siège 9 coopérant avec un obturateur directement réalisé par le piston 8. Le premier tronçon 5 du parcours de décharge s'étend de la capacité 4 au siège 9, alors que le deuxième tronçon 6 de ce parcours de décharge s'étend du siège-9 à l'installation 7 et forme la tubulure de décharge proprement dite. La mise en place de l'obturateur est assurée automatiquement par la susdite pression poussant le piston 8 o Dès que dans la chambre 1 la pression d'alimentation est relâchée, la pression du gaz présent dans la capacité 4 agit également, mais dans le sens opposé à la fléche F, sur le piston 8 qu'elle fait revenir d'un coup sec. Ce piston 8 ouvre alors violemment le siège 9 de la tubul 5 ure de décharge 6. Dans le but de relâcher la dite pression d'alimentation, l'orifice de remplissage 2 est relié à une source 10 du gaz sous pression, grâce à une conduite en deux tronçons 11, 12 passant par une vanne à trois voies 13 permettant de fermer ou de '0 raccorder cet orifice 2 et ce aussi bien à la source 10 qu'à l'air libre. La chambre d'alimentation 1 est formée par un logement délimité par le piston 8 à l'extrémité d'un cylindre 14 qui, à cette extrémité, est, à cet effet, pourvu d'un fond 15 traversé par l'orifice de remplissage 2. Ce cylindre porte par ailleurs, d'une part, une bride 16 de raccordement avec la capacité 4 de l'un ( 5) des tronçons 5, 6 du parcours de décharge et, d'autre part, un élément tubulaire 17 limitant le déplacement du piston 8 vers l'avant alors que son entrée réalise le siège 9 de l'obturateur 8. Cet élément tubulaire 17 abrite l'autre tronçon 6 du parcours de décharge et, à cet effet, porte à son extrémité externe une bride 18 de raccordement avec l'installation 7. Cet élément tubulaire 17 pénètre dans le cylindre 14 d'une part, en réservant entre lui et le cylindre un conduit annulaire de section égale à la section interne de l'élément tubulaire et donc à la section du tronçon 6 du parcours de décharge qu'il 10 abrite et, d'autre part, sur une profondeur telle que, après recul du piston, entre l'obturateur 8 et le siège 9 subsiste à la périphérie du siège, un passage en forme de surface latérale de cylindre dont l'étendue est égale à celle de la section interne de l'élément tubulaire 17 et donc à la section du tron15 çon 6 du parcours de décharge qu'il abrite. L'autre tronçon 5 du parcours de décharge se raccorde évidemment par un orifice 19 de même section vers l'avant du cylindre et ce par exemple au moyen d'une conduite 20 perpendiculaire à l'axe du cylindre 14 Selon une caractéristique de l'invention, cette conduite est raccordée entre les petite 25 et grande 26 bases d'une partie tronconique 27 par laquelle le cylindre est raccordé sur la périphérie de l'élément tubulaire 17, laquelle conicité est telle qu'elle assure la constance de la section de passage entre 25 la conduite 20 et le passage annulaire réservé entre l'élément tubulaire 17 et le cylindre 14. Selon une caractéristique de l'invention, le piston 8 se présente sous la forme d'une plaque 21 pourvue: d'une part, d'une courte collerette périphérique 22 dont 30 la face externe n'assure qu'un relatif guidage en s'engageant dans le cylindre avec un jeu suffisamment important pour réserver au gaz amené par l'orifice d'alimentation un passage 3 suffisant pour lui permettre de gagner la capacité 4 et, d'autre part, d'une collerette médiane 23 dont le bord 35 réalise une portée 24 de forme complémentaire à celle du siège 9 avec lequel elle coopère pour fermer le parcours de décharge. La collerette périphérique 22 est suffisamment fine et courte pour, en position de décharge, ne pas embréver la section de passage. Dans un mode préféré de réalisation, pour assurer leur auto-centrage, le siège 9 et la portée 24 de la collerette médiane sont coniques. Ainsi réalisé le piston permet d'assurer une étanchéité métal sur métal autorisant l'emploi de la valve dans des installations travaillant à haute température et/ou en atmosphère agressive. Toute la partie de la surface du piston située à la péri10 phérie de l'élément tubulaire a évidemment une surface amplement suffisante à assurer instantanément le retour du piston contre le fond du cylindre dès que la pression d'alimentation disparaît. L'effet de chicane produit par la collerette périphérique évite quant à lui toute fuite du courant du décharge par remontée vers la chambre d'alimentation dont de plus l'orifice d'entrée 2 est relativement fermé par l'application du piston sur le fond du cylindre. Grâce à ces simples courtes collerettes, le piston est 20 très léger et peu encombrant et, pour sa commande, ne nécessite que de faibles déplacements. REVENDICATIONS 1 Piston ( 8) de valve d'alimentation en gaz d'une capacité ( 4) puis de décharge brutale de cette capacité vers une installation ( 7), laquelle valve comprend un cylindre ( 14) à l'arrière duquel le piston délimite une chambre d'alimentation ( 1) pourvue d'un orifice ( 2) de remplissage et d'un passage ( 3) vers la capacité ( 4) et à l'avant duquel cylindre, sont raccordés les deux tronçons ( 5, 6) du parcours de décharge dans l'installation ( 7) du gaz venant de la capacité ( 4) en passant par un siège ( 9) coopérant avec une portée ( 24) du piston ( 8) qui réalise quant à lui un obturateur dont la mise en place est 10 assurée par la pression du gaz introduit dans la chambre d'alimentation, qui agit sur la face arrière du piston en contrariant l'action de la pression du gaz présent dans la capacité, agissant quant à elle sur la partie de la face avant du piston qui n'est pas recouverte par le siège ( 9) pour, dès la chute de la pression dans la chambre d'alimentation, repousser brutalement le piston vers l'arrière et vider la capacité dans l'installation, lequel piston ( 8) est CARACTERISE en ce qu'il se présente sous la forme d'une plaque ( 21) pourvue: d'une part, d'une courte collerette périphérique ( 22) 20 dont la face externe n'assure qu'un relatif guidage en s'engageant dans le cylindre avec un jeu suffisamment important pour réserver au gaz amené par l'orifice d'alimentation un passage ( 3) suffisant pour lui permettre de gagner la capacité ( 4) et, d'autre part, d'une collerette médiane ( 23) dont le bord 25 ( 24) réalise une portée de forme complémentaire à celle du siège ( 9) avec lequel elle coopère pour fermer le parcours de décharge. 2 Piston selon la revendication 1 caractérisé en ce que le siège ( 9) et la portée ( 24) de la collerette médiane sont 30 coniques. 3 Valve d'alimentation en gaz d'une capacité ( 4) puis de décharge brutale de cette capacité ( 4) vers une installation ( 7) et notamment une telle valve comprenant un cylindre ( 14) à l'arrière duquel le piston délimite une chambre d'alimentation ( 1) pourvue d'un orifice ( 2) de remplissage et d'un passage ( 3) vers la capacité ( 4) et à l'avant duquel cylindre sont raccordés les deux tronçons ( 5, 6) du parcours de décharge dans l'installation ( 7) du gaz venant de la capacité ( 4) en passant 5 par un siège ( 9) coopérant avec une portée ( 24) du piston ( 8) qui réalise ainsi un obturateur dont la mise en place est assurée par la pression du gaz introduit dans la chambre d'alimentation qui agit sur la face arrière du piston en contrariant l'action de la pression du gaz présent dans la 10 capacité, agissant quant à elle sur la partie de la face avant du piston qui n'est pas recouverte par le siège pour, dès la chute de la pression dans la chambre d'alimentation, repousser brutalement le piston vers l'arrière et vider, dans l'installation, le gaz emmagasiné dans la capacité, cette valve étant CARACTERISEE en ce qu'elle comprend un piston selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2. 4 Valve selon la revendication 3 au cylindre de laquelle sont raccordés les deux tronçons ( 5, 6) du parcours de décharge qui sont reliés l'un avec la capacité ( 4) et l'autre à l'installation ( 7), ce dernier consistant en un élément tubulaire ( 17) 20 pénétrant dans le cylindre pour y limiter le déplacement du piston ( 8) vers l'avant et pour que son entrée réalise le siège ( 9) de l'obturateur ( 8), dans laquelle valve: le dit élément tubulaire ( 17) pénètre dans le cylindre 25 ( 14), d'une part, en réservant entre lui et le cylindre un conduit annulaire de section égale à la section interne de l'élément tubulaire et donc à la section du tronçon ( 6) de parcours qu'il abrite et, d'autre part, sur une profondeur telle que, après recul du piston, entre l'obturateur ( 8) et le siège 30 ( 9) subsiste à la périphérie du siège un passage en forme de surface latérale de cylindre dont l'étendue est égale à celle de la section interne de l'élément tubulaire ( 17) et donc à la section du tronçon ( 6) de parcours de décharge qu'il abrite, l'autre tronçon ( 5) du parcours de décharge se raccorde 35 vers l'avant du cylindre par un orifice ( 19) de même section que la section interne de l'élément tubulaire ( 17), cette valve étant CARACTERISEE en ce que la conduite est raccordée entre les petite et grande bases d'une partie tronconique par laquelle le cylindre est raccordé à l'élément tubulaire ( 17) et en ce que cette partie tronconique à une conicité telle qu'elle assure la constance de la section de passage entre la conduite ( 20) et le passage annulaire réservé entre l'élément tubulaire ( 17) et le cylindre ( 14).