Brevet FR2542412A1 — publié le 19840914

La présente invention se rapporte à un dispositif de protection à l'égard d'une élévation dangereuse de tempé- rature pour installations à circuit de fluide. L'intérêt du dispositif est de pouvoir être con- necté entre deux tuyauteries étanches et de rester lui-même étanche avec l'atmosphère extérieure quelle que soit la température Il n'y a donc pas déperdition de pression vers l'extérieur même lorsqu'une élévation de température a com- mandé l'ouverture du dispositif. Le dispositif est particulièrement mais non exclu- sivement conçu pour des fluides gazeux pouvant atteindre des températures cryogéniques. Conformément à l'invention le dispositif de pro- tection se caractérise en ce qu'il constitue un dispositif clapet disposé entre deux tuyauteries étanches et en ce qu'il comprend un siège recevant un clapet et un moyen de butée sur lequel viennent se placer des bagues fusibles, la fusion de ces bagues déterminant le déplacement dudit moyen de butée et l'ouverture du clapet qui met en commu- nication les deux tuyauteries, le clapet restant lui-même étanche avec l'atmosphère extérieure quelle que soit la température. Là matière ou l'alliage utilisé pour les bagues fusibles peut être modifié de façon à avoir un point de fusion différent afin de permettre des utilisations diffé- rentes (par exemple ouvertures successives de différents dispositifs selon que la température continue d'augmenter). Suivant un exemple non limitatif d'application de l'invention le dispositif est appliqué à la commande de vannes, de vérins ou autres systèmes à commande par fluide gazeux sous pression à partir d'une température déterminée. D'une manière générale mais non restrictive l'in- vention vise les installations à circuit de fluide, proté- gées à l'égard d'une élévation dangereuse de température et comprenant au moins un dispositif clapet comme ci-dessus défini. D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif clapet selon une forme de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue en coupe d'une variante; la figure 2 A représente à plus grande échelle une portion de la vue précédente; la figure 3 est un schéma d'une installation utilisant des dispositifs clapets selon l'invention; et la figure 4 est une vue agrandie et en coupe partielle d'une partie du schéma de la figure 3. Dans la forme de réalisation représentée à la figure 1 un dispositif selon l'invention comprend princi- palement trois pièces: un corps ( 1) recevant deux tuyauteries (A) et (B); un siège ( 2) recevant un clapet ( 3); et un moyen de butée ou plaque ( 4) sur lequel viennent se placer des cales ou bagues fusibles ( 5). Une vis de pression ( 6) est prévue pour plaquer le clapet ( 3) contre lé corps ( 1) à l'encontre d'un ressort ( 7) disposé de l'autre côté du clapet dans un alésage ( 8) en communication avec la tuyauterie ou orifice d'alimenta- tion (A) Un contre-écrou ( 9) permet un blocage correct de la vis de pression ( 6) vissée dans la plaque ( 4) pour at- teindre le clapet ( 3) en la traversant et en traversant le siège ( 2) par un alésage ( 10). Au moins trois vis de fixation disposées à 1200 ( 11) retiennent la plaque ( 4) en la traversant et en se vissant dans le siège ( 2) avec interposition d'un joint ( 12) entre la plaque et le siège Les bagues fusibles ( 5) sont traversées par les vis de fixation ( 11) et sont com- prises entre les têtes de ces vis et la plaque ( 4). Un autre joint ( 13) est interposé entre le corps ( 1) et le siège ( 2) une chambre ( 14) étant ménagée entre ces deux pièces pour recevoir le clapet et dans laquelle débouchent l'alésage ( 8) l'alésage ( 10) et un canal ( 15) auquel est relié la tuyauterie ou orifice de sortie (B). Le débouché de l'alésage ( 8) dans la chambre ( 14) comme le débouché de l'alésage ( 10) dans cette même chambre présente chacun une lèvre circulaire; ( 8 A 1 nour l'alésage ( 8) et ( 10 A) pour l'alésage ( 10) entre lesquelles se déplace le clapet ( 3). Le dispositif selon l'invention disposé de préfé- rence verticalement la plaque ( 4) vers le bas fonctionne de la façon suivante: A température ambiante la connection A-B est im- possible La vis de pression ( 6) exerce une force sur le clapet qui se transmet au ressort ( 7) et qui vient plaquer le clapet ( 3) sur le corps ( 1). A une température supérieure au point de fusion de l'alliage dont les bagues fusibles ( 5) sont constituées, celles-ci fondent et leur fonction de retenue et de serrage de la plaque ( 4) est annulée. Le ressort ( 7) (aidé ici par la gravité) pousse le clapet ( 3) qui reposait initialement sur le corps ( 1) vers la lèvre circulaire ( 1 OA), permettant ainsi la commu- nication entre (A) et (B) par la chambre ( 14) et assurant en même temps par le contact du clapet ( 3) avec la lèvre circulaire ( 10 A) l'étanchéité avec l'extérieur Dans son déplacement, le clapet entraîne la vis de pression ( 6) et la plaque ( 4) qui vient se placer contre les têtes des vis de fixation ( 11). Dans la variante des figures 2 et 2 A l'étanchéité avec l'extérieur est encore améliorée du fait de la présence d'un joint ( 16) disposé entre une portion lisse ( 6 A) de la vis de pression ( 6) et l'alésage ( 4). La figure 3 est un exemple d'installation de circuit de sécurité utilisant un ou plusieurs dispositifs clapets (Dl- D 2 D 3 >) à ouverture automatique commandée par fusion de bagues selon l'invention Elle s'applique à la protection d'un réservoir ( 17) équipé d'une soupape ( 18) à membrane ( 18 A) et à pilote principal ( 19) monté avec une alimenta- tion interne (F 1) (une alimentation externe F 2 peut tout aussi bien être prévue) Ce pilote est taré à une pression Po. Outre les dispositifs clapets, l'originalité de l'installation réside dans-un pilote de sécurité ( 20) dé- bouchant sur le carter supérieur de la soupape Il permet à celle-ci d'échapper pour un tarage Pl inférieur à Po, lorsque la température vient à augmenter anormalement, le pilote ( 20) étant alimenté par les dispositifs clapets La plus grande partie de la capacité du réservoir peut ainsi être vidée par la soupape ( 18) qui s'ouvre et celà avant qu'une température élevée ait eu le temps de rendre l'ins- tallation dangereuse. L'alimentation (A) des dispositifs clapets peut être faite à partir du réservoir à protéger; dans ce cas le tarage Pl doit être inférieur à la pression qui règne dans le réservoir Il est possible également de les alimenter par un réseau annexe d'air ou d'azote à condition de dis- poser dans ce réseau d'une pression supérieure à Pl, soit constante et le réservoir se vide complètement, soit deve- nant inférieure à Pl lorsque le système de protection s'est ouvert la soupape se refermant par la suite et la pression dans le réservoir se stabilisant à Pl comme dans le premier cas o l'alimentation est faite à partir du réservoir. Les dispositifs clapets peuvent être disposés en parallèle de façon à protéger plusieurs zones environnant le réservoir à protéger Dans ce cas la détection d'une température élevée dans une des zones commande l'ouverture de la soupape C'est ainsi que des circuits de sécurité (représentés en pointillés) sont montés en parallèle sur un circuit de sécurité principal (représenté en trait plein) Les alliages utilisés pour les bagues fusibles peuvent être différents d'un dispositif à l'autre de façon à avoir des points de fusion différents pour ces dispositifs. Suivant une variante non représentée les disposi- tifs clapets sont montés en série, en "cascade"; l'ouverture d'un dispositif clapet commande dans ce cas l'alimentation du suivant et ainsi de suite jusqu'au pilote de sécurité ( 20) si la température continue à augmenter. Un moyen de réglage d'échappement ( 21) peut éventuellement être prévu à la sortie du pilote de sécurité ( 20) de manière à permettre de régler par voie de conséquence l'échappement principal de la soupape ( 18) Ce moyen de ré- glage peut comporter un pointeau ( 22) (Fig 4). Enfin, en fonction du type de pilote de sécurité ( 20) choisi un bouchon obturateur ( 23) peut être prévu en un point du circuit de fluide de ce pilote (Fig 4) afin d'éviter le passage du fluide d'alimentation sous la mem- brane de ce pilote. Il est bien entendu, enfin, que la présente inven- tion n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter des équivalences dans ses éléments constitutifs sans pour autant, sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Dispositif de protection d'une installation à circuit de fluide à l'égard d'une élévation dangereuse de température caractérisé en ce qu'il constitue un dispositif clapet disposé entre deux tuyauteries étanches (A) et (B) et en ce qu'il comprend un siège ( 2) recevant un clapet ( 3) et un moyen de butée ( 4) sur lequel viennent se placer des cales fusibles ( 5), la fusion de ces cales déterminant le déplacement dudit moyen ( 4) et l'ouverture du clapet qui met en communication les deux tuyauteries (A) et (B), le clapet ( 3) restant lui-même étanche avec l'atmosphère exté- rieure quelle que soit la température. 2 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'au moins trois vis de fixation ( 11) vissées dans le siège ( 2) retiennent le moyen de butée ( 4), les cales fusibles ( 5) étant comprises entre les têtes de ces vis et le moyen de butée ( 4). 3 Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 et 2 caractérisé en ce que les cales fusibles ( 5) peuvent avoir un point de fusion différent selon les utili- sations. 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3 caractérisé en ce qu'il comprend un corps ( 1) recevant les deux tuyauteries (A) et (B) et en ce qu'une vis de pression est prévue pour normalement plaquer le clapet ( 3) contre ledit corps ( 1) à l'encontre d'un ressort, ladite vis de pression traversant le moyen de butée ( 4) qui est une plaque. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'un contre-écrou ( 9) permet un blocage correct de la vis de pression ( 6) vissée dans la plaque ( 4). 6 Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 5 caractérisé en ce qu'un joint ( 16) peut être disposé entre une portion lisse ( 6 A) de la vis de pression ( 6) et un alésage ( 10) du siège ( 2) pour améliorer encore l'étanchéité. 7 Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6 caractérisé en ce qu'un joint ( 13) est inter- posé entre la plaque ( 4) et le siège ( 2). 8 Dispositif selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 7 caractérisé en ce que les tuyauteries étan- ches (A) et (B) entre lesquelles le dispositif clapet est disposé sont parcourues par un fluide gazeux pouvant attein- dre des températures cryogéniques. 9 Installation à circuit de fluide protégée à l'égard d'une élévation dangereuse de température caracté- risée en ce qu'elle comprend au moins un dispositif clapet selon l'une quelconque des revendications 1 à 8. Installation selon la revendication 9 compre- nant une soupape ( 18) à pilote principal ( 19) taré à une pression Po caractérisée en ce qu'elle comprend, outre un ou plusieurs dispositifs clapets (Dl; D 2; D 3) à ouver- ture automatique commandée par fusion de cales, un pilote de sécurité ( 20) débouchant sur le carter supérieur de la soupape ( 18) permettant à celle-ci d'échapper pour un tarage Pl inférieur à Po lorsque la température vient à augmenter anormalement,-le pilote ( 20) étant alimenté par les dispo- sitifs clapets. 11 Installation selon l'une quelconque des revendi- cations 9 et 10 caractérisée en ce que l'alimentation (A) des dispositifs clapets peut être faite à partir d'un ré- servoir ( 17) à protéger et comportant ladite soupape ( 18), le tarage Pl étant dans ce cas inférieur à la pression ré- gnant dans le réservoir. 12 Installation selon l'une quelconque des revendi- cations 9 et 10 caractérisée en ce que l'alimentation (A) des dispositifs clapets peut être faite à partir d'un ré- seau annexe (d'air ou d'azote) ce réseau étant à une pres- sion supérieure à Pi, soit constante, soit devenant infé- rieure à Pl lorsque le dispositif de protection s'est ouvert. 13 Installation selon l'une quelconque des revendi- cations 9 à 12 caractérisée en ce que les dispositifs clapets sont disposés en parallèle de façon à protéger plu- sieurs zones. 14 Installation selon l'une quelconque des revendi- cations 9 à 12 caractérisée en ce que les dispositifs clapets sont montés en série, en cascade. Installation selon l'une quelconque des revendi- cations 9 à 14 caractérisée en ce qu'un moyen de réglage d'échappement ( 21) peut être prévu à la sortie du pilote de sécurité ( 21).