Brevet FR2539435A3 — publié le 19840720

FR 2539435 A3 19840720 FR 8400451 A 19840110 DISPOSITIF A SOUPAPE DE SECURITE UTILISABLE PLUS PARTI CULIEREMENT SUR LES CHAUDIERES DE PRODUCTION DE VAPEUR POUR DES APPAREILS A USAGE DOMESTIQUE. La présente invention concerne un dispositif à soupape de sécurité utilisable sur des chaudières permettant de produire de la vapeur. Elle a trait plus particulièrement à une soupape permettant d'assurer le contrôle et la sécurité de l'ouverture permettant d'introduire l'eau dans une chaudière de production de vapeur pour appareils à usage domestique, tels que par exemple les fers à repasser, les appareils de nettoyage nécessitant de la vapeur, les lave-vaisselle.. On utilise de plus en plus pour la production rapide de vapeur des chaudières électriques qui sont structurellement indépendantes des appareils utilisant la vapeur produite. Il est également bien connu que pour assurer la sécurité lors de l'utilisation, la chaudière est en général équipée d'une soupape limitant la pression (ou soupape de pression maximum), en général du type à ressort mais, qu'en revanche, aucun dispositif de sécurité n'est prévu pour contrôler l'ouverture permettant l'admission d'eau à l'intérieur du corps de la chaudière. En fait, à ce jour, l'admission d'eau dans la chaudière est laissée à l'initiative de l'utilisateur, ce dernier remplissant ladite chaudière lorsque la quantité de vapeur délivrée est considérée comme étant insuffisante ou est nulle. Etant donné qulaucunvdispositif ne permet d'indiquer l'existence d'une pression de vapeur résiduelle à l'intérieur de la chaudière ou la présence d'air sous pression, il peut arriver que, durant l'ouverture de la chaudière pour remplissage avec de l'eau, il se produise un jet plus ou moins violent d'eau et de vapeur à température élevée qui s'échappe de cette dernière ce qui, incontestablement, crée une situation dangereuse. La présente invention vise à résoudre ce problème et concerne donc un dispositif à soupape permettant d'assurer la sécurité et le contrôle de l'ouverture de llori- fice de remplissage d'eau d'une chaudière ou tout autre dispositif permettant de produire la vapeur et ce, de manière à surmonter définitivement les inconvénients mentionnés ci-dessus qui existaient pour les dispositifs de l'art antérieur. D'une manière générale, le dispositif conforme à l'invention permettant de résoudre les problèmes précités comporte une soupape de limitation de pression et se caractérise en ce qu'il comprend - un siège de soupape formé dans l'ouverture d'admission d'eau, - un obturateur pour ledit siège de soupape présentant une tige dépassant à l'extérieur de la chaudière, - un bouton monté rotatif sur la chaudière et comportant une première came permettant d'agir sur la tige pour ouvrir le siège de soupape et supprimer l'action des ressorts qui assurent la fermeture, - une soupape d'évacuation d'air présentant un obturateur comportant également une tige qui dépasse à llex- térieur de la chaudière, - une seconde came permettant d'agir sur la tige de la soupape d'évacuation d'air afin de l'ouvrir, cette seconde came étant fixée au bouton et, - un élément de blocage du bouton, élément qui peut être dégagé (pour débloquer le bouton) de manière automatique sous l'action d'un dispositif sensible à la pression de vapeur à l'intérieur de la chaudière. Avantageusement et selon un mode préférentiel de réalisation, l'élément de blocage escamotable du bouton est constitué par une tige coulissante à l'intérieur d'un orifice prévu dans la paroi de la chaudière, une extrémité de cette tige étant susceptible de venir s'encastrer dans un bloc fixé au bouton et l'autre extrémité étant soumise à l'action d'un système sensible à la pression de vapeur. D'autres caractéristiques et avantages apportés par l'invention ressortiront cependant plus clairément de la suite de la description dans laquelle un mode de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention sera décrit plus en détail, mode de réalisation donné à ti-tre d'exemple illustratif mais non limitatif et qui est illustré par les schémas annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'ensemble, partiellement éclatée, d'une chaudière de production de vapeur équipée d'un dispositif à soupape de contrôle et de sécurité réalisé conformément à l'invention - la figure 2 est une coupe schématique montrant en détail la structure d'un dispositif de sécurité et de contrôle conforme à l'invention - la figure 3 est une vue en plan de la figure 2 - la figure 4 est une coupe montrant plus particulièrement la soupape d'évacuation d'air utilisée dans le dispositif selon - 1 'invention. Si l'on se reporte aux schémas annexés, la chaudière permettant de produire la vapeur, chaudière désignée par la référence générale (1), est utilisable pour-tous les appareils domestiques faisant appel à de la vapeur tels que par exemple les fers à repasser. Une telle chaudière comporte une source de chaleur constituée, par exemple, par une ou plusieurs résistances électriques (2), de tout type conventionnel, disposées de préférence à la partie inferieure (33 de la chaudière, ces résistances (2) présentant des portions (3a) qui sortent à l'extérieur afin de permettre la liaison avec une source de puissance non représentée. La chaudière (l) présente une ouverture (5) dans sa partie supérieure afin de permettre l'introduction de l'eau. Avantageusement, la partie supérieure de la chaudière comporte une zone (6) en creux dans laquelle débouche l'ouverture (5), cette zone (6) ayant des dimensions (profondeur et largeur) telles qu'elle puisse former une chambre réservoir (7) pour l'eau qui doit être introduite à l'intérieur de la chaudière. A l'intérieur de l'ouverture (5) précité, estdisposée, de manière étanche et résistant à la pression, la partie inférieure (8a) d'un support rigide (8) de forme sensiblement tubulaire. Ce support rigide s'étend principalement à l'intérieur de la chambre-réservoir (7). Sur le côté de ce support (8), est prévu une ouverture (9) permettant le passage de l'eau depuis la chambre réservoir jusqu'à l'intérieur de la chaudière (1) au travers de l'ouverture (5). Le support rigide (8) supporte un ensemble constituant la soupape de sécurité proprement dite. Cette soupape est constituée par une tige (10), guidée axialement sur le support rigide (8) et à l'extrémité de laquelle est disposé un disque obturateur (11) susceptible de s'appliquer contre un siège de soupape (12) formé à la partie inférieure (8a) du support en correspondance avec l'ouverte turé (5). La tige (10) présente une partie supérieure (10a) qui dépasse du support (8) et sur laquelle est prévue une partie annulaire (13), ou tout autre épaulement similaire, contre laquelle la partie supérieure dun ressort (14) vient s'appuyer. L'autre extrémité du ressort (14) prend appui sur le support rigide (8). Ce ressort (14) maintient le disque obturateur (21) dans une position telle qu'il reste maintenu fermé en appui contre le siège de soupape (12), la pression de vapeur à l'intérieur de la chaudière favorisant également cet appui. Dans cette position, le conduit permettant de faire communiquer la chambre-réservoir (7) et la chaudière (1) est maintenu fermé et le liquide ne peut pas s'écouler. Un conduit axial (15) est également prévu sur la longueur de la tige (10), ce conduit traversant également le disque obturateur (ll).Un siège de soupape (16) est prévu à la base du conduit (15). Une bille obturatrice (17) est disposée à l'intérieur du conduit et vient s'appliquer contre le siège de soupape (16), son maintien contre ce siège étant obtenu par l'intermédiaire d'un ressort (18) convenablement taré. Le conduit (15) communique avec l'extérieur au moyen d'un orifice radial (19) formé dans la partie supérieure (10a) de la tige (10). Lorsque la pression à l'intérieur de la chaudière (1) atteint une valeur supérieure à une valeur prédéterminée pour laquelle le ressort (18) a été calibré, la bille (17) est repoussée et est éloignée du siège de soupape (16) et la surpression peut être supprimée par échappement au travers du conduit axial (15) et de l'orifice radial (19). La bille (17), le siège de soupape (l6#, le ressort (18) et les conduits (15-19) constituent par suite une soupape limitatrice de pression du type à ressorts. Afin de déplacer le disque obturateur (11) dans une position telle que le siège de soupape (12) soit ouvert, un bouton, désigné par la référence générale (20), et comportant un disque (21) et une poignée (22) est utilisé. Le disque (21) est fixé à la partie supérieure d'un axe (23) monté rotatif sur le support rigide (8) et disposé parallèlement à la tige (10) du disque obturateur (11). La longueur de l'axe (23) et le diamètre du disque (21) sont tels que le disque recouvre la tige (10). Le disque (21) comporte une partie en relief (24) sur sa face en regard de la tige (10). Cette partie en relief s'étend selon un arc circulaire de longueur prédéterminée et forme une came pouvant agir sur la partie supérieure libre de la tige (10). L'action de cet élément sera mieux comprise grâce à la description qui suit. Le disque (21) comporte également sur sa face en regard de la tige (10) un bloc (25) dans lequel est réalisé un évidement (26) dans lequel peut s'encastrer un axe (27). L'axe (27) est actionné par un ensemble, désigné par la référence générale (28), qui est sensible à la pression à l'intérieur de la chaudière (1). Selon un mode de réalisation préférentiel, donné à titre non limitatif, le dispositif (21) comporte une enveloppe (29) à base d'un matériau déformable et qui est fixé, de manière étanche et résistante à la pression, à la paroi interne de la chaudière dans une position telle qu'il entoure un orifice (30) prévu dans la paroi. L'axe (27) constitue la tige du disque (31) disposé à l'intérieur de l'enveloppe (29). Cet axe est guidé et peut coulisser de manière étanche à l'intérieur de l'orifice (30).Un ressort calibré (32) est disposé également à l'intérieur de l'enveloppe (29) et agit sur le disque (31) de telle sorte qu'il tende à désaccoupler la tige (27) du bloc (25) mentionné précédemment. Aussi longtemps que la pression de vapeur à llinté- rieur de la chaudière (1) est supérieure à une valeur minimum prédéterminée (par exemple supérieure à 1,2 atmosphère absolue), l'axe (27) est engagé à l'intérieur de l'évidement (26) du bloc (25) de telle sorte que le disque (21) ne peut pas être entraîné en rotation autour de l'axe (23). Par suite, la came (24) ne peut pas être amenée en contact avec l'extrémité de la tige (10) et le disque obturateur (11) reste dans la position fermée par rapport au siège de soupape (12). Lorsque la pression de vapeur à l'intérieur de la chaudière (1) tombe à un niveau inférieur à une valeur prédéterminée, l'action du ressort (32) sur le disque (31) devient prédominante et, par suite, l'axe (27) est dégagé de l'évidement du bloc (25). Le disque (21) peut alors être tourné et la came (24) peut ainsi venir en contact avec la tige (10) et la- comprimer vers le bas contre le ressort (14). Le disque obturateur (11) est par suite, amené dans une position ouverte par rapport au siège de soupape (11) et la chaudière (1) peut être remplie de liquide par l'intermédiaire du réservoir (7). Par ailleurs, le dispositif selon l'invention comporte également avantageusement un ensemble, désigné par la référence générale (34) (illustré plus particulièrement par la figure 4), jouant le rôle de soupape d'évacuation d'air. Cet ensemble (34) est motté dans une ouverture (33), de manière étanche et résistante à la pression, ouverture également disposée en-dessous du disque {21) et prévue sur la même paroi de la chaudière (1) que celle comportant le dispositif sensible à la pression (28) et les soupapes (11) et (12). Selon ce mode de réalisation, donné à titre indicatif m#ais non limitatif, la soupape (34) comporte un bloc (35) qui est monté de manière étanche dans l'ouverture (33) qui présente un orifice axial (36). Un siège de soupape (37) est formé à l'extrémité de l'orifice, (36) du côté situé à l'intérieur de la chaudière (1).Un disque obturateur (38) appuie contre le siège de soupape (37), ce disque étant monté à l'extrémité d'une tige (39) qui est montée coulissante dans l'orifice -236) et dépasse extérieurement du bloc (35). Un ressort (40) qui, d'une part, s'appuie à l'une de ses extrémités contre une couronne (41), ou toute autre surface d'appui similaire, prévu sur la tige (39) et, d'autre part, par son autre extrémité contre le bloc (34), permet de maintenir l'obturateur (38) dans sa position permettant de fermer le siège de soupape (37), l'action de ce ressort étant par ailleurs amplifiée par la pression de vapeur à l'intrieur de la chaudière (1). Le disque (21) comporte en outre une autre partie en relief (42) formant came sur sa face en regard de la soupape (34) et est susceptible de venir s'appuyer contre l'extrémité libre supérieure de la tige (39) de ladite soupape (34). La came (42) se présente également sous la forme d'un arc circulaire ayant une longueur prédéterminée en fonction du temps pendant lequel la soupape (34) doit rester ouverte afin d'être sûr de l'évacuation totale de l'air sous pression que peut contenir la chaudière (1). Les positions angulaires des cames (24) et (42) sur la face inférieure du disque (21) par rapport au bloc (25) sont choisies en fonction d'une séquence opératoire précise qui sera décrite ci-après. En fonctionnement normal de la chaudière (l),l'obtu- rateur (11) est maintenu dans sa position lui permettant de s'appuyer contre le siège de soupape (24) et ce, à -la fois grâce à l'action du ressort t14) et de la pression exercée sur lui par la vapeur produite graduellement dans la chaudière. Dans ces conditions, -l'orifice de communication permettant l'écoulement du liquide entre le réservoir (7) et la chaudière (1) est coupé. De plus, les cames (24-42) sont espacées angulairement par rapport aux tiges (10) et (39) lorsque l'axe (27) est engagé dans l'évidement (26) du bloc (25). Cet engagement est maintenu grâce à 1E pression de la vapeur dans la chaudière (1) et évite toute rotation du disque (21). Lorsque la chaudière (1) ne produit plus de vapeur (du fait que l'eau qu'elle contenait initialement a été consommée) et seulement lorsque la pression de vapeur à l'intérieur de ladite chaudière (1) est tombée endessous d'un niveau prédéterminé, l'action du ressort (32) sur le disque (31) devient prédominante et permet de désolidariser le bloc (25) de l'axe (27). Le disque (21) peut alors être tourné autour de son axe (23). Par suite de cette rotation, la came (42) vient tout d'abord en contact avec la tige (39) de la soupape (34), contact qui se continue sur toute la longueur de ladite came (42). Pendant ce temps, la came (24) reste angulairement espacée de l'axe (10).Lorsque la came (42) cesse d'agir sur la tige (39) de la soupape (34), et seulement à ce moment là, c'est-à-dire seulement lorsque la pression d'air à l'intérieur de la chaudière (1) est tombée à un niveau correspondant à la pression ambiante, alors la came (24) vient en contact avec la tige (10) pour provoquer l'ouverture du siège de soupape (12). Il est alors possible de déverser de l'eau à l'intérieur de la chaudière (1). Un tel dispositif présente de très nombreux avantages et notamment un degré élevé de sécurité ainsi que le fait de pouvoir contrôler l'ouverture du conduit d'introduction d'eau à l'intérieur de la chaudière, cela étant obtenu grâce aux différentes fonctions remplies par les diverses soupapes utilisées et du fait de leur interdépendanc#e. Un autre avantage apporté par l'invention réside dans le fait que la commande des soupapes du dispositif conforme à l'invention est obtenue au moyen d'un seul bouton qui peut être facilement actionné par l'utilisateur. REVENDICATIONS 1/ Dispositif à soupape permettant d'assurer le contrôle et la sécurité de l'ouverture permettant d'introduire l'eau dans une chaudière de production de vapeur notamment pour appareils à usage domestique, le dispositif comportant une soupape de limitation de pression, caractérisé par le fait qu'il comprend - un siège de soupape (12) formé dans l'ouverture d'admission d'eau (5), - un obturateur (11) pour ledit siège de soupape (12), présentant une tige (10) dépassant à l'extéri~ur de la chaudière (1), un bouton (20), monté rotatif sur la chaudière (1) et comportant une première came (24) permettant d'agir sur la tige (10) pour ouvrir le siège de soupape (12) et supprimer l'action des ressorts (14) qui assurent la fermeture, - une soupape d'évacuation d'air (34) présentant un obturateur (38) comportant également une tige (39) qui dépasse à l'extérieur de la chaudière (1), - une seconde came (42) permettant d'agir sur latige (39) de la soupape d'évacuation d'air (34) afin de l'ouvrir, cette seconde came (42) étant fixée au bouton (20) et, - un élément de blocage (27) du bouton, élément qui peut être dégaqé (pour débloquer le bouton) de manière automatique sous l'action d'un dispositif (28) sensible à la pression de vapeur à l'intérieur de la chaudière (1). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'élément de blocage escamotable du. bouton (20) comporte une tige (27) coulissante à l'intérieur d'un orifice (30) prévu dans la paroi de la chaudière, une extrémité de cette tige étant susceptible de venir s'encastrer dans un bloc (25) fixé au bouton (20) et l'autre extrémité étant soumise à l'action d'un système (28) sensible à la pression de vapeur. 3/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un siège de soupape (16) formé dans le disque obturateur (11) et disposé dans l'ouverture (5) d'amenée d'eau à l'intérieur de la chaudière (1), ce siège de soupape (16) étant en communication fluide par un de ses côtés avec la chaudière (1) et par l'autre côté avec l'extérieur de la chaudière par l'intermédiaire de conduits (15-19) formés dans la tige (10) de l'obturateur (11) ainsi qu'un obturateur (17) pour le siège de soupape (16), obturateur qui est maintenu dans sa position fermée par l'intermédiaire dlun ressort calibré (18), le siège de soupape (16), l'obturateur (17) et le ressort calibré (18) formant une soupape limitatrice de pression.