Brevet FR2539523A1 — publié le 19840720

Procede pour detendre un fluidé et de tendeurs. La presente invention a pour objet un procédé pour réduire la pression d'un fluide comprimé et des dispositifs détendeurs. Le secteur technique est celui de la construction des déten- deurs de pression. Les détendeurs connus comportent généralement une membrane déformable qui actionne une soupape mobile qui coopère avec un siège fixe. Les détendeurs connus comportent des pièces mécaniques usinées avec précision et des ressorts d'ou un prix de revient élevé. Lorsqu'ils sont utilisés pour détendre un fluide chargé d'impuretés, ils sont rapidement usés et inutilisables. De plus, la perte de charge des détendeurs à soupape mobile varie avec le débit. Un objectif de la présente invention est de procurer des détendeurs d'une conception nouvelle qui peuvent être fabriqués économiquement d'une seule pièce, qui peuvent véhiculer des fluides chargés de particules sans s'user trop rapidmeent et qui ne comportent aucun ressort de rappel. Un autre objectif de la présente invention est de procurer des détendeurs dont la perte de charge reste constante dans une large plage de débits. Ces objectifs sont atteints par les moyens définis dans les revendications annexées. Un procédé selon l'invention pour détendre un fluide comprimé, consiste à faire passer celui-ci à travers un orifice percé dans un diaphragme mobile, qui est placé entre deux manchons déformables longitudinalement, qui sont alignés bout à bout entre deux butees fixes, le manchon amont ayant une section inférieure à la section du manchon aval et à disposer en face dudit orifice et. à l'amont de celui-ci une soupape fixe ayant un diamètre supérieur à celui dudit orifice avec lequel elle coopère.- Un détendeur selon l'invention pour détendre un fluide comprimé d'une première pression (PI? à une deuxième pression (p2) inférieure à la première comporte - un soufflet amont ayant une section interne Si;; - un soufflet aval ayant une section S2 supérieure à la section SI du soufflet amont, lesquels soufflets sont déformables lon gitudinalement et sont juxtaposés et alignés, leurs extrémités externes étant fixes; - un diaphragme percé d'un petit orifice qui est intercalé entre les extrémités juxtaposées des deux soufflets;; - et une soupape ayant une section supérieure à celle dudit orifice, laquelle soupape est fixe et est placée en face et en amont dudit orifice avec lequel elle coopère pour maintenir à l'aval de l'orifice une pression p2pl. S2 L'invention a pour résultat de nouveaux détendeurs qui permettent d'obtenir une perte de charge constante pratiquement indépendante du débit dans une large plage de débits, ce qui est important dans certaines applications, en particulier dans l'exploitation des réseaux de distribution d'eau. Un avantage des détendeurs selon 1 invention est que le corps du détendeur peut être moulé d'une seule pièce en élastomère d'ou un faible prix de revient et une bonne résistance à la corrosion et à l'a- brasion. De plus, les soufflets en élastomère sont peu rigides et peu- - vent supporter des déformations longitudinales élastiques importantes sans risque de déformation permanente. I1 en résulte que la pression aval qui dépend très peu des forces élastiques, ne risque pas de varier dans le temps. De plus, les détendeurs selon l'invention peuvent offrirune section de passage importante et intervenir- efficacement sur des réseaux ou les variations de débit-peuvent être très fortes. Les -détendeurs selon l'invention ont une très faible inertie et peuvent corriger des variations de pression très rapides. Les mouvements axiaux du diaphragme qui régulent le passage du fluide entre la soupape et le diaphragme et la chute de la pression sont commandes uniquement par l'équilibre des poussées du fluide sur le diaphragme sans faire intervenir aucun ressort de rappel. I1 n'y a donc aucun risque de modification du réglage du au vieillissement d'un ressort. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent, sans aucun caractère limitatif, un exemple de réaîisation d'un détendeur selon l'invention. La figure I est une coupe axiale. La figure 2 est une coupe transversale selon II-II de la figure 1. Les figures I et 2 représentent' un détendeur d'axe x xi, qui peut être utilisé pour détendre à une pression p2, n'importe quel fluide comprimé à une press-ion pl supérieure à p2. Un domaine d'application particulièrement intéressant est celui de laréduction de pression de l'eau car un détendeur selon l'invention ne comporte aucune pièce mécanique en mouvement et il résiste bien à la corrosion et à des eaux chargées de particules. L'eau circule selon la flèche de la droite vers la gauche. Le détendeur comporte à ses deux extrémités, deux raccords rigides 1 et 2 qui peuvent être des raccords métalfiques ou en matière plastique comportant des organes de fixation sur deux tubes fixes d'arrivée et de départ du fluide non représentés. Par exemple, les raccords I et 2 sont des raccords filetés comme représenté, mais lé filetage pourrait être remplace par des collets battus, des brides, des queues cane lées ou tout autre organe. de fixation équivalent. Le corps du détendeur est constitué par un manchon eylindri- que amont 3 muni d'ondulations,de sorte qu'il forme un soufflet déformable longitudinalement et par un manchon cylindrique aval 4'également formé d'un soufflet ondulé. Le soufflet amont 3 a un diamètre interne maximum Di auquel correspond une section transversale Si. Le soufflet aval 4 a un diamètre interne maximum' t2 auquel correspond- une section transversale S2. Les deux soufflets 3 et 4 sont juxtaposés bout à bout en alignement, l'axe x xl étant commun aux deux. Le fluide à détendre arrive dans le soufflet amont 3 avec une pression pl. Un diaphragme 5 percé d'un petit orifice 6 de section s est placé entre les extrémités juxtaposées des deux soufflets. L'extrémité externe 3a du soufflet 3, c'est-à-dire l'ex trémité opposée au diaphragme 5, est fixee de façon étanche? par tout moyen sur le raccord 2. Dans l'exemple préférentiel représenté, les soufflets 3, 4 et le diaphragme 5 sont moulés d'une seule pièce en un élastomère par exemple en butadiène. Dans cet exemple, les extrémités externes- 3a et 4a du corps déformable sont pincées respectivement contre les raccords 1 et 2 par des écrous la, 2a qui sont fixés sur le corps fileté des raccords I et 2, mais ce mode de fixation peut être rempla- cé par n'importe quel moyen de fixation équivalent. On voit donc que les extrémités externes 3a, 4a - des- souf- flets sont fixes et comme les soufflets sont déformables longitudinalement, le diaphragme 5 peut se déplacer axialement. Le diaphragme 5 est soumis à l'amont à une poussee pl.(SI-s) qui tend à allonger le soufflet 3 vers l'aval. il est soumis à l'aval a une poussée p2(S2-s) qui tend à allonger le soufflet 4 vers l'amont. Le détendeur comporte, en outre, une soupage oudapet 8 qui est placée en amont du diaphragme 5 et qui coopère avec l'orifice 6 comme avec un siège' qu' elle obture lorsque le diaphragme se déplace vers l'amont et est appliqué contre la soupape 8 qui est fixe. La soupape 8 est portée par exemple par une tige axiale 7 qui traverse l'orifice 6. Les deux extrémités de la tige 7 pénètrent respectivement dans les raccords 1 et 2 et portent des rayons ou bras radiaux 9 et 10 qui relient la tige aux deux raccords. On voit sur la figure 2 que les rayons 9 ou 10 ménagent entre eux des vides pour le passage du fluide Bien entendu, la soupape 8 peut être maintenue fixe par tout autre moyen équivalent. Le fonctionnement est le suivant. Lorsqu'on connecte le détendeur sur une arrivée de fluide à une pression pl, le diaphragme 5 qui était appuyé au repos contre la soupape 8 est repoussé vers l'aval par la déformation du soufflet 3. Le fluide passe à travers l'orifice 6. La pression å l'aval augmente. Lorsque la pression aval atteint une valeur p2 telle que p2.(S2-s) devient supérieure à pl(SI-s), le diaphragme 5 est repoussé vers l'amont et le siège 6 est appliqué contre la soupape fixe 8. Le détendeur se ferme jusqu'à ce que la pression aval redevienne inférieure à la valeur d'équilibre. Le détendeur maintient donc -automatiquement à l'aval une pression p2 telle que p2(S2-s) = pl(Sl-s) ou p2 =-p.l S2 su Si s est S2-s- petit, le rapport- de détente est sensiblement égal au rapport entre les sections transversales du soufflet amont et du soufflet aval. Le calcul qui précède ne rient pas compte des forces axiales élastiques de rappel qui prennent naissance dans les deux soufflets lorsque. ceux-ci se déforment. Dans le cas de soufflets en élastomère ayant une faible rigidite, les forces élastiques sont peu importantes. Les soufflets peuvent être constitues également par des tubes métalliques ondulés et, dans ce cas, les forces élastiques peuvent être plus importantes. On peut régler la plage de débit en déplaçant axialement la soupape 8 par rapport au diaphragme. La soupape 8 peut être vissée sur une tige 7 filetée, ce qui permet de la déplacer légèrement avant la mise en service du détendeur. En variante, la tige 7 portant la soupape peut être filetée à ses extrémités. La figure 1 représente un mode de réalisation dans lequel les bras radiaux 9 et 10 portant la tige 7 sont vissés dans des filetages internes des raccords I et 2, ce qui permet de déplacer axialement la tige 7 et la soupape 8 par rapport au diaphragme. Quel que soit le débit, la pression aval p2. est maintenue automatiquement à une valeur sensiblement égale å à' pl.s2.-Les deten- deurs selon 1 invention introduisent donc une perte de charge sensiblement constante, dans une large plage de débit. Les variations de débit sont compensées par les variatipns de la section de passage entre le diaphragme et la soupape. Dans ce qui précède, on a décrit un détendeur dont le corps est formé de deux soufflets ondulés, de section différente, pouvant se déformer longitudinalement. Cet exemple est préférentiel mais non limitatif. Il est précisé.que le corps du détendeur pourrait être com posé-par deux manchons de section différente, de n'importe quelle forme pourvu qu'ils puissent se déformer axialement sous l'effet de la pression. Par exemple, les deux manchons pourraient être des manchons déformables télescopiquement. En variante, on peut équiper un détendeur selon l'invention d'un ressort qui est coaxial et externe à l'un des soufflets, qui exerce un effort sur le diaphragme et qui permet dtajuster le taux de détente. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé pour détendre un fluide comprimé, caractérisé en ce que l'on fait passer ledit fluide à travers un orifice (6), percé dans un diaphragme mobile (5), qui est placé entre deux manchons (3, 4) déformables longitudinalement, qui sont alignés bout à bout entre deux butées fixes (1, 2), le manchon amont (3) ayant une section (SI) inférieure à la section (S2) du manchon aval (4) et on dispose en face dudit orifice (6) et' à l'amont de celui-ci une soupape fixe (8) ayant un diamètre supérieur à celui dudit orifice (6) avec lequel elle coopère. 2. Dispositif pour détendre un fluide comprimé d'une première pression (pl) à une deuxième pression (p2) inférieure à la première, caractériséen ce qu'il comporte - un soufflet amont ayant une section interne Si; - un soufflet aval ayant une section interne S2 supérieure à la section Si du soufflet amont, lesquels soufflets sont déformables longitudinalement et sont juxtaposés et alignés, leurs extrémités externes étant fixes; - un diaphragme percé d'un petit orifice qui est intercalé entre les extrémités juxtaposées des deux soufflets et une soupape ayant une section supérieure à celle dudit orifice, laquelle soupape est fixe et est placée en face et en amont dudit orifice avec lequel elle coopère pour maintenir à l'aval de l'orifice une pression Si pl.S2. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite soupape est montée sur une tige qui est fixée sur une extrémité au moins du corps du détendeur. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite tige traverse ledit orifice et les deux extrémités de la tige sont fixées par des rayons sur deux raccords d'extrémité sur chacun desquels l'extrémité externe de l'un desdits soufflets est fixée. 5. Dispositif selon l'une quelconque des- revendications 2 à 4, caractérisé en ce que lesdits soufflets et ledit diaphragme sont moç les d'une seule pièce en élastomère. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un ressort coaxial et externe à l'un desdits manchon >