Brevet FR2554201A1 — publié le 19850503

On sait que dans bon nonbre d'applications pratiques, on se trouve en présence de deux enceintes distinctes qui, dans les conditions normales d'utilisation et de fonctionnement, doivent rester séparées l'une de l'autre, mais qu'il est nécessaire de mettre en communication dans le cas où la pression dans l'une d'elles viendrait à dépasser une limite déterminée, cet équilibre des pressions (ou des dépressions) étant de nature à éviter tout risque d'explosion ou d'implosion. En vue d'illustrer le propos qui précède par un exemple évidemment non limitatif, on peut citer le cas des dispositifs utilisés pour le transport de certains natériaux nucléaires, dans lesquels l'élément à transporter est disposé à l'intérieur d'un recipient intérieur rempli d'eau, lui-même noyé dans l'eau qui remplit une enveloppe extérieure de protection, les espaces intérieurs desdits récipient et enveloppe devant etre mis en communication au cas où la pression de l'eau du récipient interne ou de l'enveloppe extérieure s'eleverait au-dessus d'un seuil de sécurité. Dans les applications de ce genre, on a le plus souvent recours à la technique dite des disques de rupture'. Il s'agit en fait d'aménager dans la paroi qui sépare les deux enceintes, des zones d'affaiblissement, généralement à profil substantiellement circulaire, susceptibles de se déchirer sous l'effet de l'effort exercé par un excès de pression. De tels dispositifs présentent l'avantage d'assurer une ouverture brusque et définitive, permettant L'égalisation rapide et permanente des deux pressions. Par contre, lorsqu'on recherche une pression d'ouverture faible ou très faible, ils comportent des inconvénients aussi indiscutables, tenant à leur encombrement important par rapport à la section de passage et au fait que le seuil de fonctionnement, ctest-à-dire la pression d'éclatement, est très difficile à garantir en fonction du temps, de la nature des fluides en présence et des températures ; on notera au surplus que ces disques de rupture n'assurent généralement la protection que dans un seul sens, ce qui oblige à en doubler le nombre si l'on veut obtenir une sécurité totale quant à ltégalisation des pressions. C'est à ces irconvenients qu'entend remédier la présente invention, en permettant la realisation d'un clapet de sécurité susceptible de remplacer avec avantage les disques de rupture classiques et de répondre particulièrement bien aux divers desiderata de la pratique. Le clapet suivant l'invention comprend un corps creux à profil substantiellement cylindrique dont la paroi latérale est propre à se fixer de manière étanche dans une ouverture pratiquée dans la paroi séparant les deux enceintes considérées, tandis que chacune de ses faces d'extrémités est découpée d'une ouverture. A l'intérieur de ce corps est monté axialement un ressort de compression qui tend à appliquer élastiquement contre la partie annulaire des faces d'extrémités précitées deux poussoirs-a coulissement étanche, percés axialement d'une ouverture de section inférieure à celle de chacune des ouvertures desdites faces.L'ensemble est complété par un organe mobile d'actionnement formé par deux pistons axialement solidaires l'un de l'autre et montés à coulissement étanche à l'interieur des ouvertures ménagées dans les faces d'extrémités du corps. On conçoit qu'aussi longtemps que les pressions régnant dans les deux enceintes sont équivalentes, toute communication entre celles-ci est interdite par les pistons de l'organe mobile d'actionnement dont les déplacements axiaux dans un sens ou dans l'autre sont limités par portée contre la partie annulaire des poussoirs qui dépasse dans les ouvertures de coulissement des pistons précités.Par contre, lorsque la différence des pressions exerce sur l'un des poussoirs un effort supérieur à celui exercé par le ressort, le piston de l'organe mobile qui est tourné du côté de l'enceinte à plus forte pression déplace son poussoir à l'encontre du ressort sus-mentionné, si bien qu a un moment donné les deux pistons découvrent complètement les deux ouvertures d'extrémités et que le poussoir considéré ci-dessus reçoit alors la pression sur toute sa surface, ce qui a pour effet de l'amener brusquement a une position axiale telle qu'il permet le libre passage du fluide et la communication des enceintes. En vue d'éviter tout phénomène de battement et d'obtenir une mise en communication définitive des deux enceintes, il y a lieu de doter les poussoirs de moyens de verrouillage propres à les immobiliser en position ouverte. A cet effet, l'on peut faire comporter à la jupe cylindrique de chaque poussoir des découpes longitudinales qui déterminent des doigts et des entailles qui s'embottent les uns dans les autres ; chacun de ces doigts est creusé d'une rainure transversale et l'on comprend que lorsque les rainures des deux poussoirs viennent coTncider les unes avec les autres moyennant déplacement complet d'un poussoir en position d'ouverture, elles délimitent un logement annulaire propre à recevoir un jonc élastique d'immobilisation, convenablement agencé pour s'encliqueter dans ledit logement. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer Fig. 1 est une coupe axiale d'un clapet de sécurité établi conformément à l'invention, les pièces étant représentées à la position de fermeture pour laquelle ledit clapet isole les deux enceintes considérées. Fig. 2 et 3 reproduisent fig. 1 à plus petite échelle, les pièces étant représentées à deux phases différentes du processus d'ouverture. En fig. 1, la référence 1 désigne le corps cylindrique du clapet, fixé de manière étanche à l'intérieur d'une ouverture pratiquée dans la paroi P qui sépare les deux enceintes El et E2 dont on désire contrôler les pressions internes. L'une des extrémités ouvertes de ce corps 1 reçoit un obturateur 2 fixé en place de toute maniere appropriée et découpé d'une ouverture axiale 2a ; la face opposée du corps 1 présente une bride annulaire 3 qui determine une ouverture 3a, établie au même diamètre que ltouverture 2a précitée. A l'interieur des ouvertures 2a et 3a coulissent les pistons 4a, 4b d'un organe mobile d'actionnement formé par les deux pistons précités et une tige 4 qui les relie axialement l'un à l'autre. A l'intérieur du corps 1 sont montes à coulissement étanche deux poussoirs 5 et 6 qu'un ressort 7 maintient appliqués élastiquement contre l'obturateur 2, respectivement contre la bride annulaire 3. Chaque poussoir est découpé d'une ouverture 5a, 6a, dont le diamètre est inférieur à celui des ouvertures précitées 2a et 3a, de telle sorte que chacun desdits poussoirs laisse apparaitre une partie annulaire dans ces dernières ouvertures, partie annulaire qui forme appui pour le piston 4a ou 4b correspondant. On observera par ailleurs que la jupe cylindrique de chaque poussoir 5, 6 est découpée pour déterminer des doigts longitudinaux o, 6b séparés les uns des autres par des entailles correspondantes moyennant une orientation appropriée des deux poussoirs, on peut faire en sorte que les doigts Sb et 6b s'interpénètrent en assurant de ce fait le guidage du coulissement des deux poussoirs. Chacun des doigts longitudinaux 5b et 6b est creusé d'une rainure transversale 5c, 6c en arrière de laquelle est prévu un épaulement ou butée Sd, 6d. En avant de la rainure sus-mentionnée, chaque doigt présente une extrémité à profil bombé sur laquelle prend appui un jonc fendu 8 qui est destine à coopérer avec les rainures pour opérer le verrouillage des deux poussoirs 5 et 6, ainsi qu'on le verra ci-après. A la position illustrée en fig. 1, l'organe mobile d'actionnement 4 s'oppose à toute communication entre les enceintes El et E2 par suite de l'obturation étanche assuree par les pistons 4a et 4b a l'intérieur des ouvertures 2a et 3a. On notera qu'une légère augmentation de la pression dans l'une des deux enceintes ne modifie pas cette position, puisque le déplacement de l'organe 4 est interdit par butée des pistons 4a, 4b contre la partie des poussoirs 5, 6 qui est découverte dans les ouvertures 2a, 3a. Ce n'est que dans le cas où la différence des pressions regnant dans les deux enceintes exerce sur l'organe mobile 4 un effort superieur a celui exercé par le ressort 7 sur les poussoirs 5 et 6, qu'il y a modification de la situation. En fig. 2, on a supposé que la pression dans El de passait le seuil prévu, de telle sorte que le piston 4b repousse le poussoir 6 à l'encontre du ressort 7 qui se comprime. A un moment donné, les pistons 4a et 4b decouvrent complètement les ouvertures 2a et 3a, mais la communication entre les enceintes reste encore interdite par le poussoir 6. Des lors, la pression exerce sur toute la surface de ce poussoir 6, si bien que la resistance croissante du ressort 7 peut être surmontée et que ledit poussoir se déplace brusquement jusqu'en fin de course, c'est-à-dire jusqu'à compression totale du ressort précité (spires jointives), comme indiqué en fig. 3.Ce déplacement brusque a deux effets simultanés - d'une part le poussoir 6 se trouve alors disposé dans une chambre la a plus grand diametre de l'espace intérieur du corps 1, si bien que le fluide à l'état comprimé dans l'enceinte El peut traverser axialement le corps 1 et s'echapper dans l'enceinte E2 à travers l'ouverture 5a du poussoir 5 et l'ouverture 2a de l'obturateur 2, en assurant de la sorte l'équilibre des pression dans les deux enceintes ;; - d'autre part les rainures 6c des doigts longitudinaux 6b sont venues au niveau des rainures 5c en meme temps que les épaulements 6d ont repoussé axialement le jonc élastique 8, de sorte que ce dernier vient finalement se loger dans les deux jeux de rainures en coincidence, en opérant le verrouillage automatique des deux poussoirs 5 et 6 en position ouverte. Cette ouverture du clapet est en conséquence ainsi rendue définitive, étant toutefois observé qu'après démontage dudit clapet le jonc 8 est susceptible d'être retiré et les poussoirs 5 et 6 remis à l'étant initial en vue de la ré-utilisation du clapet. On conçoit au surplus que celui-ci fonctionne de manière absolument identique lorsque la différence de pression s' exerce sur le piston 4a de 11 organe mobile 4. I1 convient d'observer que l'encombrement du dispositif est réduit, ce qui facilite son implantation. Le mécanisme reste protégé du contact des fluides jusqu'au moment du fonctionnement, ce qui accroît la fiabilité. Le seuil de fonctionnement est susceptible d'être réglé de manière très précise moyennant un choix judicieux du ressort 7, étant noté qu'on peut obtenir un réglage précis en interposant des rondelles entre ce ressort et les poussoirs 5 et 6. I1 convient d'observer que l'une des deux enceintes séparées El ou E2 est susceptible d'être constituée par l'atmosphère envîronante. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précede n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1. Clapet de sécurité pour le contrôle des pressions régnant dans deux enceintes séparées par mise automatique en communication desdites enceintes dès que la différence de pression dépasse un certain seuil, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison un corps creux (1) propre à être fixé de manière étanche dans la paroi (P) qui sépare les deux enceintes (El, E2), les faces d'extrémités de ce corps étant découpes d'ouvertures (2a, 3a), un organe mobile d'actionnement (4) formé par deux pistons (4a, 4b) axialement solidaires l'un de l'autre et engagé à coulissement étanche dans les ouvertures d'extrémités (2a, 3a), deux poussoirs (5, 6) montés à coulissement étanche dans le corps (1) et découpés d'ouvertures (Sa, 6a) de diamètre inférieur à celui des ouvertures d'extrémités (2a, 3a) dudit corps afin de déterminer dans celles-ci un appui-annulaire pour les pistons (4a, 4b) de l'organe d'actionnement (4), des moyens élastiques (7) propres à maintenir les deux poussoirs (5, 6) appliques contre les faces d'extrémités du corps (1) tout en permettant leur coulissement sous l'effet d'un effort plus important exercé par l'organe d'actionnement (4), et des moyens (8) aptes å assurer le verrouillage automatique des deux poussoirs (5, 6) lorsque l'un de ceux-cl a été amene par l'organe d'actionnement (4) à une position pour laquelle il permet le passage du fluide à travers le corps (1). 2. Clapet suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage automatique des deux poussoirs (5, 6) comprennent un jonc élastique (8) agencé pour venir sous l'effet d'un épaulement (sud, 6d) se loger dans des rainures transversales (Se, 6c) pratiques dans des doigts longitudinaux (Sb, 6b) obtenus par découpage de la jupe de chaque poussoir et disposés en interpénétration les uns par rapport aux autres.