Brevet FR2558921A1 — publié le 19850802

Dispositif en vue d'éviter une surpression dans le logement des dispositifs d'arrêt. L'invention concerne un dispositif en vue d'éviter une surpression dans le logement de dispositifs d'arrêt soumis à des pressions v a r i ab 1 e s , dispositif dans lequel une chambre disposée à l'extérieur du logement comporte deux passages mutuellement opposés dont les ouvertures d'entrée dans la chambre sont entourées par des surfaces d'étanchéité et qui sont reliés chacun5 via une conduite de pression, à l'une ou l'autre des tubulures raccordées au dispositif d'arrêt tandis que, dans la chambre et transversalement à l'axe des passages, débouche une autre conduite de pression qui communique avec l'espace intérieur du logement du dispositif d'arrêt. De tels dispositifs servent à éviter des élévations de pression intolérablement élevées qui peuvent se produire dans des vannes d'arrêt à deux. sièges à l'état fermé suite à un échauffement du milieu enfermé dans le logement de la vanne. Dans un dispositif connu (brevet de la République Fédérale d'Allemagne 26 51 986), les éléments d'étanchéité destinés à fermer les ouvertures de la chambre sont reliés de manière étanche au gaz et chaque fois à l'intervention d'un soufflet, à une pièce centrale située entre eux. Outre les soufflets, on prévoit au moins un ressort sur lequel les éléments d'étanchéité prennent mutuellement appui. Dans ce dispositif, les deux ouvertures des conduites de pression sont étanchées par les éléments d'étanchéité subissant ainsi la pression d'une des conduites de pression et des ressorts.Le joint côté pression n'est soulevé à l'écart de son siège avec formation d'une fente de passage que lorsqu'il se crée, dans le logement du dispositif d'arret, une surpression dépassant une pression différentielle prédéterminée, cette surpression agissant sur le soufflet via la conduite de pression supplémentaire. Le soufflet est comprimé et ainsi, l'élément d'étanchéité s'ouvre en direction du côté de la pression supérieure, tandis que le logemment du dispositif d'arrêt est débarrassé de la surpression. En fait, ce dispositif connu s'est, en principe, imposé lors de sa mise en service, mais il peut encore être amélioré en quelques points. C'est ainsi que, par suite des soufflets utilisés, le dispositif connu a-un domaine d'utilisation limité. De plus, la compensation de pression n'a lieu que temporairement et'uniquement après avoir dépassé une valeur de surpression prédéterminée. L'objet à la base de l'invention est d'améliorer le dispositif de ce type de telle sorte qu'il puisse se produire une compensation de pression constante entre chaque conduite de pression et le logement du dispositif d'arrêt, le corps d'étanchéité étant pressé avec une force pouvant être contrôlée. En même temps, les frais de construction du dispositif sont réduits et le domaine d'utilisation est élargi. Suivant l'invention, on réalise cet objet du fait que la chambre est réalisée sous forme d'un cylindre comportant un étranglement et dans lequel peut se déplacer un piston sans tige pouvant être sollicité de part et d'autre et comportant, sur ses deux faces frontales, des surfaces d'appui qui coopèrent avec les surfaces d'étanchéité des passages, tandis que l'ouverture d'entrée d'un passage a un plus grand diamètre que celui de l'ouverture d'entrée de l'autre passage. On décrira ci-après-d'autres formes de réalisation avantageuses de l'invention. Sur la paroi frontale du cylindre qui comporte l'ouverture d'entrée de plus grand diamètre, le piston prend appui sur des ressorts. Sur les deux parois frontales du cylindre, le piston prend appui sur des ressorts, les ressorts qui viennent s'appliquer sur la paroi frontale comportant l'ouverture d'entrée de plus grand diamètre du passage, ayant une plus haute force élastique. A l'intervention de ce dispositif, il existe constamment une communication entre le côté conducteur de pression et l'espace intérieur du logement du dispositif d'arrêt, si bien qu'une surpression ne peut guère s'établir dans le logement. De préférence, le piston utilisé est pressé sur son siège du côté sans pression par la pression du milieu. De la sorte, on peut contrôler et calculer les pressions d'application. Les ressorts dont il est fait mention ci-dessus servent, en cas de faibles différences de pression, à assurer encore une position dEfi- nie du piston. Les forces des ressorts n'interviennent pas comme grandeur déterminante dans le calcul de la force d'application. Dans le dispositif lui-même, on n'utilise que des éléments de construction simples, si bien que ce dispositif est peu susceptible de tomber en dérangement. Un exemple de réalisation de l'invention est illustré dans l'unique dessin annexé et il sera décrit ci-après de manière plus dé-taillée. Ce dessin est une coupe longitudinale d'une sécurite selon l'invention contre la surpression. Le dispositif d'arrêt illustré 1 est une vanne d'arrêt constituée d'un logement 2 sur les c8tés duquel sont raccordées des tubulures 3, 4. Les plaques 6 de cette vanne sont amenées en position d'ouverture ou de fermeture à l'aide d'une broche 5. A l'extérieur du logement 2 du dispositif d'arrêt 1, est prévue une chambre qui est formée par un logement 7. Le logement 7 peut être fermé par un couvercle 24 constituant une des parois frontales 8, 9 de la chambre. Les deux parois frontales 8, 9 sont chacune traversées par un passage 10, 11 et elles comportent chacune une surface d'étanchéité 12, 13 entourant les ouvertures d'entrée de chacun des passages 10, 11. A l'intervention de conduites de pression 14, 15, les passages 10, 11 sont reliés aux tubulures 3, 4 du dispositif d'arrêt 1. Dans la paroi latérale 16 de la chambre, débouche une autre conduite de pression 17 conduisant a l'espace intérieur du logement 2 du dispositif d'arrêt 1. L'espace intérieur de la chambre est réalisé sous forme d'un cylindre 18 dans lequel peut se déplacer un piston sans tige 19. U n j e u est maintenu entre le diamètre extérieur D1 du piston 19 et le diamètre intérieur du cylindre 18. De la sorte, le guidage du piston 19 dans le cylindre 18 constitue une zone d'étranglement. Sur ses faces frontales, le piston 19 comporte des surfaces d'appui 20, 21 qui correspondent aux surfaces d'étanchéité opposées 12, 13 des parois frontales 8, 9 et qui coopèrent avec ces dernières pour former un joint étanche. La longueur du piston 19 est un peu plus faible que celle du cylindre 18 si bien que, suivant la position du piston 19, il existe entre les surfaces d'étanchéité 12, 13 et les surfaces d'appui 2 0 , 2 1 , une fente s a l'une ou l'autre des parois frontales 8, 9. Les ouvertures d'entrée des deux passages 10, 11 adaptés dans les parois frontales 8, 9 ont des diamètres différents. En conséquence, les diamètres moyens des surfaces d'étanchéité circulaires 12, 13 sont également différents (D > d). La face frontale du piston 19 dont la surface d'appui 21 a le plus grand diamètre, peut prendre appui sur la paroi frontale 9 à l'intervention de ressorts 22, par exemple, des ressorts hélicoldaux. Ces ressorts 22 servent à amener et maintenir le piston 19 dans une position définie à l'intérieur du cylindre 18. Sur la face frontale du piston 19 ayant la plus petite surface d'appui 20, on peut également prévoir des ressorts 23. La force élastique de ces ressorts supplémentaires 23 est plus faible que celle des ressorts 22 sur la face opposée du piston 19. Lorsqu'il n'y a pas de pression , par suite des forces élastiques existantes, le piston 19 prend, à l'intérieur du cylindre 18, la position illustrée dans le dessin, c'est-à-dire que le piston 19 est pressé avec sa surface d'appui 20 sur la surface d'étanchéité 12 ayant le plus petit diamètre d. De la sorte, via le passage 11, les conduites depression 15, 17 et la zone d'étranglement du piston 19, une communication est établie entre l'espace intérieur du logement 2 et la tubulure 3 du dispositif d'arrêt 1. Le piston 19 prend la même position lorsque le dispositif d'arrêt 1 est fermé et que la pression du système est appliquée du côté de la tubulurede pression 3. Dans ce cas, une communication est établie entre le logement 2 du dispositif d'arrêt 1 et le côté conducteur de pression, si bien que l'on a (1) P2 = P1 > P La force d'étanchéité avec laquelle le piston 19 est pressé contre la surface d'étanchéité 12, résulte de la pression P2 du système, multipliée par la surface entourée par la plus petite surface d'étanchéité 12 7r (2) F = P2 . d2 . Si l'on prévoit des ressorts 22, 23, comme force d'étanchéité, vient alors s'ajouter la force des ressorts 22 diminuée de la force des ressorts 23. Si, alors que le dispositif d'arrêt 1 est fermé, la pression du système d'alimentation est appliquer du coté de la tubulure 4, cette pression agit alors, par la conduite d e- p r e s s i o n lt,sur la face du piston 19 qui est entourée par la surface d'appui 20, produisant ainsi une force de pression (3) F = P . d rT Cette force de pression est supérieure à la force élastique des ressorts 22, si bien que le piston 1 9 s ' é c a r t e de la surface d'étanchéité 12.Par suite de la zone d'étranglement existant entre le piston 19 et le cylindre 18, la pression ne s'évanouit pas immédiatemept. Ce n'est plutôt qu'après l'écartement du piston 19 que, par suite de la surface active qui est à présent plus grande, la force de pression efficace augmente brusquement et que le piston 19 e s t pressé contre la surface d'étanchéité 13 avec une force 2 (4) F = P . D1 . 4 en surmontant la force élastique des ressorts 22. De la sorte, à l'intervention des conduites de pression 14, 17, du passage 10 et de la zone d'étranglement située entre le piston 19 et le cylindre 18, une communication est établie entre l'espace intérieur du logement 2 et la tubulure 4 d u côté du dispositif d'arrêt qui est sollicité par la pression. On a alors (5) P = P1 > P2 Lorsque, plus tard, un équilibre de pression est établi dans tout le cylindre 18, la force de pression qui est le produit de la pression du système et de la surface entourée par la surface d'appui 21, déduction faite de la force élastique des ressorts 22, est suffisante pour exercer une pression d'étanchéité suffisante du piston 19 sur les surfaces d'étanchéité 13 de la paroi frontale. Les diamètres d, D des surfaces d'étanchéité 12, 13 entourant les ouvertures d'entrée des passages 10, 11 doivent être choisis en fonction de la force élastique des ressorts 22, 23 et de la pression du système de telle sorte que la force d'étanchéité agissant sur le piston 19 soit toujours suffisante pour que le piston 19 assure une étanchéité en direction du côté sans pression. REVENDICATIONS 1. Dispositif en vue d'éviter une surpression dans le logement (2) de dispositifs d'arrêt (1) subissant une sollicitation variable par pression, dispositif dans lequel une chambre disposée à l'extérieur du logement (2) comporte deux passages mutuellement opposés (10, 11) dont les ouvertures d'entrée dans la chambre sont entourées par des surfaces d'étanchéité (12, 13) et qui sont reliés chacun, via une conduite depression (14, 15), à l'une ou l'autre des tubulures (3, 4) raccordées au dispositif d'arrêt (1) tandis que, dans la chambre et transversalement à l'axe des passages (10, 11), débouche une autre conduite de pression (17) qui communique avec l'espace intérieur du logement (2) du dispositif d'arrêt (1), caractérisé en ce que la chambre est réalisée sous forme d'un cylindre (18) comportant un étranglement et dans lequel peut se déplacer un piston sans tige (19) pouvant être sollicité de part et d'autre et comportant, sur ses deux faces frontales, des surfaces d'appui (20, 21) qui coopèrent avec les surfaces d'étanchéité (12, 13) des passages (10, 11), tandis que l'ouverture d'entrée d'un passage (12) a un plus grand diamètre que celui de l'ouverture d'entrée de l'autre passage (10). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, sur la paroi frontale (9) du cylindre (18) qui comporte l'ouverture d'entrée de plus grand diamètre, le piston (19) prend appui sur des ressorts (22). 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, sur les deux parois frontales (8, 9) du cylindre (18), le piston (19) prend appui sur des ressorts (22, 23), les ressorts qui viennent s'appliquer sur la paroi frontale (9) comportant l'ouverture d'entrée de plus grand diamètre du passage (11), ayant une plus grande force élastique.