Brevet FR2558561A1 — publié le 19850726

Régulateur pneumatique de pression La présente invention a pour objet un régulateur pneumatique de pression comprenant un corps pouvant être relié dsune part à une source de pression amont d'autre part à une utilisation en aval, comprenant un clapet pouvant obturer ou ouvrir un passage entre l'amont et l'aval, le clapet étant appliqué sur son siège par un ressort et déplaçable par action d'une tige solidaire d'une membrane disposée dans une chambre intérieure audit corps et séparant ladite chambre en un premier et un second compartiment, le premier compartiment étant en eonirnunieation avec la pression aval, et ledit second compartiment comprenant des moyens pour appliquer une force de commande sur la membrane de pression.Un tel régulateur est destiné notanviient à être interpose sur la canalisation pneumatique reliant une source d'air comprime à un récepteur tel qu'un Férin et à régler la pression en aval de l'appa- reil, donc à l'entrée du eeepteur, à une valeur doialée. Dans les régulateurs connus,. les moyens pour appliquer la force de commande sur la membrane sont constitués par un ressort associé a un moyen de réglage de sa force. Tant que la pression aval dans le premier compartiment n'équilibre pas la force appliquée par le ressort du deuxième compartiment le clapet reste ouvert. De tels régulateurs présentent plusieurs inconvénients - d'une part l'absence de linéarité de la relation entre la pression aval et la force du ressort, conduit à une absence de linéarité de la courbe caractéristique pression/débit du régulateur - d'autre part, la force à exercer, pour régler la force du ressort à sa valeur de consigne, est importante, ce qui rend l'appareil peu maniable. Le régulateur selon l'invention ne présente pas ces inconvénients car à la place du ressort réglable du second compartiment, le second compartiment est muni de moyens de réglage pour établir une pression pneumatique de valeur réglable. Selon une réalisation preférentielle de l'invention ne nécessi- tant pas une source spéciale d'air comprimé les moyens de réglage comportent d'une part une chambre dans laquelle se déplace un piston et qui sépare cette chambre en un espace supérieur en liaison pneumatique avec le second compartiment et un espace inférieur en liaison pneumatique avec l'extérieur et une cavité dont lZentrée est en liaison pneumatique avec l'espace amont et dont la sortie munie d'un obturateur est en liaison pneumatique avec l'espace supérieur lorsque obturateur est écarté de son siège, ledit piston étant repoussé par un ressort qui tend à augmenter l'espace inférieur et étant muni d'une tige creuse le traversant, ladite tige servant à soulever l'obturateur et assurant lorsqu'elle n'est pas en contact avec l'obturateur une liaison pneumatique entre espace itsfé- rieur et espace supérieur et d'autre part des moyens de commande pour régler la position de la tige par rapport au piston. La commande de la tige peut être faite manuellement ou par un moteur. Les figures 1 à 3 représentent en coupe axiale un régulateur de pression pneumatique selon l'invention dans trois phases de son fonctionnement. La figure 4 est une vue éclatée du régulateur de pression décrit en regard des figures 1 à 3. La figure 5 représente en coupe axiale un régulateur de pression pneumatique avec commande par moteur. Dans les figures, les références 10 à 30 désignent deux pièces moulées en plastique constituant, avec le couvercle 50, également en plastique moulé, l'ossature du dispositif de l'invention. La pièce 30 et le couvercle 50 sont assemblés par des vis telles que 31D et 51 et avec un joint d'étanchéité 52 entre les deux. La pièce 10 comporte un espace amont 1 muni d'un orifice 71 relié à la pression amont et un espace aval 2 muni doun orifice 12 relié à la pression aval. Ces orifices sont munis de brides de raccordement 13 et 11I, associés à des joints intérieurs 15 et 16 et extérieurs 17 et 18. Les brides en alliage d'aluminium, sont munies d'un filetage 13A, 14A. Le couvercle porte un clapet 53 mettant en communication lorsqu'il est ouvert, les espaces amont et aval 1 et 2 de l'appareil. Ce clapet comprend un piston coulissant de manière étanche grace à un joint 54 dans un cylindre 55 venu de moulage dans le couvercle. Un ressort 56 applique l'extrémité 53A du clapet sur son siège constitué par l'extrémité 19A d'un cylindre 19 venu de moulage avec la pièce 10 et s'étendant axialement d'une face à l'autre de cette pièce. Un petit orifice 57 est pratiqué dans la partie 53A du clapet. Entre la partie 10 et la partie 30 est disposée une membrane 31 rendue solidaire, par deux plaques circulaires 32 et 33 et un clips 34 d'une tige creuse 35 s'étendant de part et d'autre de la membrane. Cette tige s'étend au-dessus de la membrane jusqu'au contact du clapet 53A. La tige eoulisse de manière étanche dans un trou cylindrique de la pièce 10, grâce à une rondelle 37 et un joint 38. La membrane délimite de part et d'autre deux compartiments, le premier 31A en communication avec la pression aval par un conduit 20, le second 31B. Au-dessous de la membrane, la tige coulisse dans une cavité cylindrique 36, de manière étanche grâce à une rondelle 37' et un joint 38'. La cavité 36 est en communication avec l'extérieur par un conduit 39, venu de moulage, perpendiculaire à l'axe de l'appareil. La pièce 30 comporte à sa partie inférieure une cavité cylindrique 40 débouchant vers le bas, dont l'intérieur est lisse à la partie supérieure et fileté à la partie inférieure 40A. Dans la partie intérieurement lisse s'engage un manchon 41 à paroi extérieure lisse présentant une cavité axiale 42 le traversant d'une extrémité à l'autre. La partie inférieure de la cavité axiale 42 présente un redant servant de siège à un clapet comprenant un obturateur 43 muni d'un ressort 44 qui s'appuie contre le fond de la cavité 40. La partie supérieure du conduit est évasée de manier a permettre de créer une petite chambre 45 délimitée par un joint d'étanchéité oblong 46. Cette chambre communique avec la partie amont 11 de la pièce 10 par deux conduits 20A et 30A, venus de moulage dans les pièces 10 et 30 respectivement et se rejoignant au niveau d'un trou 31C de la membrane 31. Dans la partie filetée de la cavité 40 est vissé un manchon 60 présentant une cavité axiale 61 ayant trois parties de diamètre croissant de bas en haut 61A, 61B et 61C. Un joint d'étanchéité 60A est placé entre les pièces 60 et 41. Dans la chambre 61C de la cavité, s'engage un piston 63, comprenant une tête 63A et une tige 63B, creuse et filetée inférieurement. Le piston 63 divise cette chambre 61C en un espace supérieur 3 et un espace inférieur 4. Un orifice 64 de la tige 63B fait communiquer l'intérieur de la tige avec l'espace inférieur 4. Un joint 63C est disposé entre le manchon 60 et la tête 63A. L'espace inférieur 4 est en communication avec l'extérieur. L'espace supérieur 3 de la cavité 61 est en liaison pneumatique avec le compartiment 31B par des conduits 41A du manchon. Dans la partie 61B de la cavité est enfilé un puissant ressort 65 qui s'appuie d'une part sur le fond de la partie 61B de la cavité et d'autre part contre le piston 63. Dans la partie 61A de la cavité 61 s'engage un bouton de réglage 70 présentant une section intérieure carrée. Dans cette section est disposée une tige métallique 71 ; cette tige présente : - une partie 71A à section carrée, coopérant avec le bouton 70 pour son entrainement en rotation - une partie 71B, pouvant se visser dans la partie filetée de la tige 63B du piston 63, - une portion 71C, creuse, dont la partie supérieure peut venir en contact avec l'obturateur 43. Cette portion creuse est muni d'un perçage transversal 72 audessus de sa partie filetée. L'étanchéité entre la tige et le piston est assurée Par un joint 73 associé à une rondelle 74. Un ressort 75 est placé dans le bouton 70 et coopère avec un manchon de blocage 76 pour maintenir la tige 71 dans une position angulaire fixe, par enfoncement du bouton. Des crans 76A du manchon de blocage coopérent pour cela avec des crans 30B de la pièce 30. Des plaques latérales telle que 80 complètent le dispositif. L'une peut comprendre un insert métallique 81 auquel on branche un appareil de mesure de pression 82. Le fonctionnement est le suivant : - au repos, sans aucune pression amont le clapet 53 est sur son siège ; le ressort 65 est détendu au maximum, mais la tige 71 est dévissé, de telle sorte que l'obturateur 43 reste sur son siège, - lorsqu'on établit la pression amont P1 (figure 1), elle s'établit au-dessus de l'obturateur 43, le gaz passant par les canalisations 20A et 30A. - la pression de référence est alors amenée dans la chambre sous la membrane (figure 2). Pour cela, on tourne d'un angle donné le bouton 70, de manière à visser la tige 71 dans le manchon 63. L'obturateur 43 se soulève de son siège mettant en communication l'espace supérieur 4 et l'espace amont 1. La pression s'établit au-dessous de la membrane, le gaz passant autour de la tige 71C. Lorsque la pression dépasse la force du ressort 65, le piston 63 est repoussé en comprimant le ressort 65 jusqu'à ce que l'obturateur 43 retombe sur son siège. La pression de pilotage règne alors sous la membrane. On observe d'une part que la pression de pilotage est une fonction directe de l'angle de rotation du bouton qui peut donc ainsi être étalonné. Par ailleurs, comme la pression au-dessus du piston 63 équilibre la force du ressort 65, l'ajustement de la pression de pilotage par rotation du bouton se fait sans nécessiter un couple élevé. Pour diminuer la pression de pilotage, on tourne le bouton 70 dans le sens inverse si bien que l'extrémité de la tige 71C s'écarte du fond de l'obturateur 43 ; l'espace supérieur 3 est alors en communication avec l'espace inférieur 4 par l'intérieur de la tige 71C et les orifices 72 et 64. Comme l'espace inférieur 4 est en liaison avec l'extérieur la pression dans l'espace supérieur 3 baisse ce qui a pour effet de permettre un déplacement du piston 63 vers le haut jusqu'à ce que l'extrémité de la tige 71C vienne s'appliquer sur le fond de l'obturateur 43 interrompant toute communication entre les espaces 3 et 4. A ce moment la pression de pilotage est réglée à sa nouvelle valeur. La pression de pilotage étant établie sous la membrane, la régulation pneumatique se fait simplement et de la manière suivante. En cas d'rappel de pression en aval, la pression de pilotage sous la membrane dépassant la pression aval, la membrane se déplace vers le haut, entrarnant la tige 35 qui soulève le clapet 53, établissant la communication entre l'espace amont 1 et l'espace aval 2. Lorsque la pression aval atteint la valeur pilote, le clapet 53 se referme. En cas de surpression aval accidentelle (figure 3), la membrane descend, entratnant la tige 35 qui se sépare du clapet 53. La surpression aval est évacuée immédiatement par l'intérieur de la tige 35 et par le conduit 39. Le régulateur selon l'invention comporte un nombre limité de pie ces, ce qui permet une construction peu coûteuse, presque toutes les pièces étant en plastique moulé. Le montage par simple empilage est aise. Le nombre limité des pièces permet d'obtenir après montage, des cotes globales respectées, sans nécessiter, pour chacune des pièces des niveaux de tolérance trop élevés. L'utilisation d'une pression de référence sous la membrane, au lieu et place d'un ressort, permet d'équilibrer la membrane, de diminuer sa fragilité et d'en augmenter la sensibilité. Le régulateur pneumatique représenté à la figure 5 comporte les mêmes éléments que celui représenté aux figures 1 à 4 à lsexception de la commande par bouton remplacé par une commande automatique. Le manchon 60 vissé dans la partie filetée de la cavité 40 comporte une paroi externe définissant une cavité 83 fermée par une plaque 84 solidaire d'un moteur pas à pas 85. L'axe 86 du moteur 85 est solidaire d'une pièce 87 qui vient entourer la partie 71A de section carrée de la tige 71 en jouant le rôle du bouton 70 dans la réalisation des figures 1 à 4. Le moteur 85 est de préférence un moteur pas à pas et on peut pendant la durée d'un cycle lui faire prendre plusieurs positions correspondant par exemple aux pressions suivantes (1) Basse pression pour une sécurité de démarrage d'installation. (2) Forte presion pour déplacement d'une charge. (3) Forte pression pour déplacement dune charge plus faible. (4) Pression nulle pour sécurité en fin de cycle. Ce cycle qui peut être aisément réalisé avec le régulateur à commande automatique aurait nécessité quatre régulateurs à commande manuelle. Le moteur pas à pas peut être piloté par un calculateur ou un automate programmable. BEVENDICATIONS 1/ Régulateur pneumatique de pression comprenant un corps (10, 30) pouvant être relié d'une part à une source de pression amont (11) d'autre part à une utilisation en aval (12), comprenant un clapet (53) pouvant obturer ou ouvrir un passage entre 11 amont et l'aval, le clapet étant appliqué sur son siège par un ressort (56) et déplaçable par action dtune tige (35) solidaire d'une membrane (31) disposée dans une chambre intérieure audit corps et séparant ladite chambre en un premier (31A) et un second (3 lB) compartiment, le premier compartiment (31A) étant en communication avec la pression aval et ledit second compartiment (31B) comprenant des moyens de réglage pour appliquer un effort sur la membrane (31), caractérisé en ce que lesdits moyens (43, 63, 65) de réglage permettent d'établir une pression pneumatique de valeur réglable dans le second compartiment (313). 2/ Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de réglage (43, 63, 65) comportent d'une part une chambre (61C) dans laquelle se déplace un piston (63) et qui sépare cette chambre (61C) en un espace supérieur 3) en liaison pneumatique avec le second compartiment (31B) et un espace inférieur (4) en liaison pneumatique avec l'extérieur et une cavité (42) dont ltentree est en liaison pneumatique avec l'espace amont (1) et dont la sortie munie d'un obturateur (43) est en liaison pneumatique avec l'espace supérieur (3) lorsque obturateur (43) est écarté de son siège ledit piston (63) étant repoussé par un ressort (65) qui tend à augmenter l'espace inférieur (4) et étant muni d'une tige creuse (71C) le traversant, ladite tige (71C) servant à soulever l'obturateur (43) et assurant lorsqu'elle n'est pas en contact avec l'obturateur (43) une liaison pneumatique entre l'espace inférieur (4) et l'espace supérieur (3) et d'autre part des moyens de commande (70, 87) pour régler la position de la tige (71C) par rapport au piston (63). 3/ Régulateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande sont constitués par un bouton tournant (70). 4/ Régulateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande sont constitués par un moteur (87). 5/ Régulateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps est formé de deux parties moulées (10, 30) enserrant la membrane (31) et assemblées par vissage. 6/ Régulateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la liaison pneumatique entre la cavité (42) au-dessus de l'obturateur (43) et la pression amont est réalisée par deux conduits (20A, 30A) pratiqués respectivement à l'intérieur de la première (10) et de la seconde partie (30) du corps et convergeant vers un trou périphérique (31C) de la membrane (31). 7/ Régulateur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige (35) solidaire de la membrane (31) est creuse et coulisse à sa partie située sous la membrane (31) dans une cavité cylindrique (36) reliée à l'extérieur du corps par un conduit (39).