Brevet FR2582749A1 — publié le 19861205

Après la purge de la pression dans une installation pneumatique les vérins quille comporte peuvent avoir quitté leur position initiale;une remise en pression brutale provoque alors un déplacement trop rapide de ces vérins qui viennent heurter violemment leur butée de iin de course.Pour éviter ce phénomène en protégeant & le fois le personnel et les organes mécaniques, il existe différents dispositife de mise sous pression progressive appelas démarreurs";à la mise sous pression par l'ouverture du sectionneur,le débit traverse une restriction du démarreur en direotion de l'installation qui se remplit progressivement; les vérins déplacés regagnent leur position initisle & vitesse lente.Suivant les dispositifs cette vitesse de remplissage est réglable ou non.Lorequ'un certain niveau ou seuil de pression est établi dans l'installation,le démarreur s'ouvre au plein débit et la mise en marche peut avoir lieu.Ces dispositifs ne différent principalement entre eux que par la technique,eou- vent complexe ,par laquelle s'établit le plein débit.Dans la plupart des appareils connus le seuil de plein débit est déterminé à la construction;; s'il est bas,le temps de remplissage sera d'autant plus court mais certains vérins chargée ne bén6- ficier@nt pas de la montée lente de la pression;s'il est élevé au contraire,tous les vérins pourront ètre protégés mais au d4- triment d'un temps d'attente plus long avant d'effectuer la mise en marche.Tous les dispositifs connus sont destinés à la protection de la totalité du volume d'une installation alors que, fréquemment dans lee installations importantes,seuls certains vérins seraient & protéger ettavantageusement de facon individuelle en fonction de leurs caractéristiques propres. Ces mêmes dispositifs ne délivrent un signal dê fin de mise en pression ,autorisant par exemple la mise en marche,que par l'appoint de composants annexes qui viennent en augmenter le coût.Enfin,leur montage nécessite l'emploi de raccords pour tuyauteries. Le but de la présente invention est d'offrir des appareils très compacts et peu onéreux, se présentant sous iorme-de raccords qu'ils remplacent,permettant selon les modales de ré- gler la vitesse de remplissage et le seuil d'ouverture i plein débit.Suivant la techmique de l'invention,le raccord-démarreur peut être utilisé pour la protection de l'ensemble d'une installation ou seulement certains vérins quelle comporte;il délivre en fin de remplissage un signal maintenu,pneumatique ou électrique,sans l'appoint d'appareil annexe. Sui@ant l'invention,le raccord-démarreur reçoit à son entre la pression de service issue de la sortie d'un sectionneur et dirige le fluide à sa sortie vers l'installation ou vers l'entrée d'un distributeur.Ilcomporte un organe mobil@ d'une seule pièce se déplacant suivant son axe longitudinal et dont 1' extrémité formant soupape vient,au repos et pendant le remplissage de l'installation,obturer un siège contrôlant le plein passage du débit de son entrée à sa sortîe.L'application de cette eoupape sur son siège est assurée,en l'absence de pression à li entrée,par un ressort de compression entre le corps de l'appareil et l'organe mobile l'arriv@e de la pression à l'entrée,oelle-ci est dirigée vers la sortie de l'appareil à travers une restriotion de débit établie en dérivation de la soupape,oe débit réduit remplissant progressivement l'installation.Dès son apparition z l'entrée la pression de service s'exerce d'une part sur la ee- tion offerte par la soupape sur son siège en une force qui tend à l'ouvrir, et d'autre part sur une section formant piston à 1' autre extrémité de l'organe mobile,au moins aussi grande que la section de la soupape,en une force qui s'oppose & l'ouverture de la soupape et qui s'ajoute à la force du ressort.L'organe mobile comporte une section formant piston intermédiaire entre la soupape et le piston & son autre extrèmité,dont la section lui est inférieure.Catte grande section de piston est directement soumise à la pression du fluide en aval de la soupape et par conséquent & la pression croissante qti s'y établit par le débit réduit;;l'ouverture de la soupape par déplacement de l'organe mobile a lieu quand la pression aval s'exercant sur le piston intermédiaire produit une iorce supérieure au total des iorces du ressort et de celle de la pression amont s'exercant sur le piston d'extrèmité.Ce seuil de pression aval déterminant 1' ouverture de la soupape dépend du rapport entre les diamètres de la soupape et des deux pistons,ainsi que de la force du ressort de rappel en fermeture de l'organe mobile;ces diamètres étant définis par construction,le sauil d'ouvertute peut ètre corrigé par un réglage de la force du ressort,et pouvoir varier par exemple de 50 à 80% de la p@ession d'entrée. Â la disparition de la pression i l'entrée de l'ap- pareil,le débit s'écoulant à l'atmosphère de sa sortie i son entr@e,continue à exercer sur le piston intermédiaire de l'organe mobile une pression qui pour maintenir en ouverture la soupape,doit équilibrer la force du ressort de rappel.Dans les modèles de raccords-démarreurs dont le seuil d'ouverture à plein débit est non-règlable,la force fixe donnée au ressort est la plus faible possible et Juste suffisante pour vaincre les iric tions de coulissement de l'organe mobile et assurer au repos une fermeture étanche de la soupape sur son siège;;dans ces con ditionstau moment de le purge,le vidage de l'installation se fait dans sa presque totalité au travera de la soupape ouverte, une faible pression résiduelle achevsnt rapidement de se purger par le limiteur de débit.Dans les modèles de raccords-démarreurs dont le seuil d'ouverture à plein débit doit pouvoir être augren- té par rapport à la valeur de base qui lui est donnée par cons- tructiontoette élévation se fait par un accroissement de la for- ce du ressort à@l'aide d'une vis;;la purge s'effectue comme dans les modèles & seuil fixe,mais pour éviter une trop longue attente qui résulterait de la purge d'une plus forte pression résiduelle à travers le limiteur de débit,un clapet libre s'ouvrant dons le sens sortie vers entre est disposé en dérivation de la soupape. La chambre comprise entre le piston intermédiaire et le piston d'extrémité de l'organe mobile est ouverte à l'atmos@@ phère par un évent et,en position de fermeture de la soupape,sur un orifice débouchant à l'extérieur de l'appareil et apte à être raccordé â une tuyauterie.La position de cet oriiice dans la paroi de la chambre du piston intermédiaire est telle,que la sou- pape s'étant ouverte et le joint de ce piston l'ayant alors d4- passé,il recoive la pression traversant l'appareil pour être utilisé comme signal de fin de mise en pression.Après une purge,la soupape s'étant refermée,cet orifice est à l'atmosphère par l'é vent. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention eeront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation et en ee référant aux dessins annexés. b Pig I est une représentation @hématique du princi- pe du raccord-démarreur selon l'invention et de son implantation entre la sortie d'un sectionneur 40 et ine installation pneumatique dane laquelle figure deux distributeurs 50 et 60 commandant respectivement les vérins 5I et 6I.Le raccord-démarreur I est relié par son entre 26 à la sortie du sectionneur 40 et par Sa sortie 27 au commun d'alimentation des distributeiro 50 et 60. A l'arrivée de la pression,celle-ci ne peut traverser le raccord démarreur qu'au travers d'un limiteur de débit 5 contrôlant le passage d'un canal 6 établi en dérivation d'une soupape II norsalement fermée sur son siège IIa.Ba soupape II est constituée par l'extrèmité d'un organe mobile I0 d'une seule pièce,apte à se déplacer suivant son axe longitudinal.Elle est appliquée sur son siège lia par la force d'un ressort I5 de rappel transmettant sa force à l'organe mobile par appui sur le fond 20 fermant le corps I de l'appareil.A la force du ressort I5 s'ajoute celle de la pression à l'entrée conduite dans la chambre 2I,par un canal 22,dans laquelle évolue une section de piston I4 constitué par l'extrémité de l'organe mobile opposée à la soupape II et plus grande qu'elle.Une section intermédiaire de l'organe mobile I0 formant un piston 12 délimite le eylindre dans lequel il coulisse de facon étanche en deux chambres 23 et 24.La chambre 23 est ouver te sur la sortie 27 de l'appareil, on aval de la soupape II.La chambre 24,délimitée par l'espace compris entre les pistons I2 et I4,est ouverte à l'atmosphère par un évent I6.La pression qui s'é lève dans l'installation et dans la chambre 23 par le débit r4- duit traversant le limiteur 5,s'exerce sur la face du piston I2 et tend à repousser l'organe mobile I0 en@ouverture de la soupape II.Cette ouverture a lieu quand la force appliquée sur le piston I2 devient supérieure aux force réunies du ressort I5 et de la pression amont s'exercant sur le piston I4.La soupape II s'étant ouverte,la pression de service à l'entrée de l'appareil,plus élevée que la pression aval ayant provoqué son ouverture,la maintient ouverte de manière irréé@rsible.Un orifice 28 est pratiqué dans la paroi du cylindre du piston I2 de telle sorte que la soupape II étant fermée,il se trouve dans la ohambre 24 ouverte à l'atmosphè re par l'évant I6 et que la soupape étant ouvert@,il soit isolé de l'atmosphère par le piston I2 et recoive la pression du fluide traversant l'appareil dans la chambre 23;ce signal de pression indiquant la fin de la mise en pression. A la disparition de la pression de service à l'entrée 26, provoquée par une action en purge du sectionneur 20,l@ fluide admis dans l'installation s'échappe à rebours à travers le rao- cord-démar@eur de sa sortie 27 & son entrée 26;;cette pression d'échappement continue à agir sur la section du piston I2 pour maintenir ouvert le plein passage de ce débit à travers la soupape II-IIa,jusqu'à ce que la force qu'elle engendre devienne inférieure à celle du ressort I5.A ce maent l'organe mobile I0 est repoussé en fermeture de la soupape II et la faible pression résiduelle en aval achève de e'écouler à travers le limiteur 5. Si on appelle/: PE la pression à l'entrée 26 PS la pression à la sortie 27 SII la section de la soupape II-IIa SI4 la section du piston 14 SI2 la section du piston I2 et FR la force du ressort 15, l'ouverture de la soupape II au plein débit aura lieu à l'équilibre des forces suivant le formules PE(SI4-SII) + FR = PS(SI2-SII) La refermeture de la soupape II à la purge aura lieu à l'équilibre des forces suivant la formules PS(SI2-SI4) = FR La Pig 2 est une vue en coupe d'une réalisation d'un raccord-démarreur suivant l'invention.Les orifice d'entrée 26 et de sortie 27 sont équipés d'une cartouche de raccordement de tuyauterie dite "instantané".Un accessoire tubulsire 33 présentant à une extrémité un embout lisse peut s'engager dansl'un ou l'autre de ces orifices et permet par son autre extrémité de fixer l'appareil & un composant pneumatique fixe tel un sectionneur ou un distributeur dans lequel il se visse.La pression à l'entrée 26 est conduite dans la chambre 21 du piston I4 par un canal 22 traversant axialement et de part en part l'organe mobile IO.Le piston I4 est formé par l'extrémité male de l'organe mobile et s'engage à à conlissement étanche dans la chambre 21 pratiquée dans le bouchon 20 obtutant l'appareil.Le ressort I5 est contenu dans le canal 22 et prend appui d'une. part sur un rétrécissement de ce canal et d'autre part sur le bouchon 20 en fond du logement 2I.Par le vissage du bouchon 20 dans le corps I de l'appareil,la force du ressort 15 peut être règlée pour modi- fier le seuil d'ouverture de la soupape II.L'organe mobile I0 occupe une position axialement perpendiculaire aux orifices d' d'entrée et de oortie.Une vis 5 Constituant le limiteur de débit de remplissage,commande un passage 6 conduisant le fluide de l'entrée 26 à la chambre 23;elle comporte sur une génératrice un méplat ou une rainure dont la profondeur eet croissante sur sa longueur.La vie 5 est coaxiale à l'orifice d'entrée 26 et se visse à l'aide d'un outil introduit dans cet orifice après coupurede l'air et débranchement de la tuyauterie ou de l'accessoire 33 ;;cette disposition évitant tout déréglage par des personnes non compétentes.Un clapet 32 anti-retour est établi en dérivation de la soupape II-IIa et s'oppose au passage du fluide dans le sens entrée vers sortie et s'ouvre en sens inverse.L'orifice 28@ de prise du signal pneumatique de fin de aise en pression eet pourvu d'un filetage externe permettent le vissage d'un raccord. La Fig 3 est une vue en coupe d'une réalisation conforme à l'invention.Elle se différencie de l'appareil précédemment décrit b l'aide de la Fig 2,principalement par le fait que la chambre 21 estbpratiquée dans l'organe mobile par un XlargiBee- ment du canal 22;;dans cette chambre 2I pénètre à coulissement étanche le piston I4 contitué par le prolongement interne d'une vis I9 qui traveree le bouchon 20 et sur laquelle s'appuie le ressort I5 dont elle permet le règlage.Le bouchon 20,percé de l'évent I6,naintient en poeition un raccord 28aorientable on rotation autour de la partie cylindrique de l'appareil contenant l'organe mobile I0,raccord qui conduit à l'extérieur le signal de fin de mise en pression. La Fig 4 est une vue en coupe d'une ré@lisation conforme à l'invention.Elle se différencie de l'appareil précédemment décrit suivant la Fig 3,par son bouchon 20 qui contient un microcontacteur électrique 29 dont le poussoir est actionné par l'or- gene mobile I0 quand la soupape II-IIa est ouverte. La Fig 5 est une vue en coupe d'un raccord-démarreur conforme à l'invention.Le corps de l'appareil est constitué do deux parties I et la s'assemblant de fanon étanche;La partie I contient l'orifice d'entrée 26 à filetage externe,le ressort I5, l'organe mobile I0 et l'orifice 28 d'émission de signal.La partie la contient l'orifice de sortie 27 équipée d'une cartouche à rac- cordement instantané,le siège de soupape IIa et la vis 5 de rè- glage du débit de remplissage.Ientrée 26,le ressort I5, l'organe mobile I0,la vis 5,le siège IIa et la sortie 27 sont sur un même axe longitudinal.Le canal 22 traversant l'organe mobile I0 axiale- ment et de part en part permet le passage du plein débit du fluide et son diamètre est celui du passage nominal de l'appareil*Un ressort I5 s'appuie d'une part sur un épaulement de la chambre 21 directement en liaison avec l'orifice d'entrée 26 et d'autre part sur un épaulement du canal 22.L'organe mobile est appliqué par la bordure de l'extrè@ité du canal 22 formant soupape II sur une rondelle de caoutchouc portée pae la partie Ia du corps et formant le siège IIa.La vis 5 coaxiale au siège IIa permet le passage réglable du fluide à débit réduit du canal 22 & le chambre 23.Des canaux 27a pratiquée à la périhérie du siè- ge IIa relient la chambre 23 à la sortie 27.La chambre 24 est & BR Les Fig 6 et 7 sont des vues en coupe de deux raccords- démarreur conformes à l'invention et plus particulièrement des tinés à ee visser par leur orifice de sortie 27 sur l'entrée d'alimentation d'un distributeur pneumatique.Ils @@différencient du modèle précédemment décrit suivant la Fig 5 par le fait que leurs orifices d'entrée et de sortie sont dans des directions axialem@ent orthogonales,que le limiteur de débit 5 est un ajutage calibré st qu'ils ne comportent aucun règlage de la force de leur ressort 15. Dans la réalisation illustrée par la Fig 6,la partie I du corps de l'appareil oontient l'entrée 26 équipée d'une cartouche à raccordement instantané,le ressort I3,l'organe mobile IO; La parti. la constituant la sotie 27 est une vis creuse autour de laquelle s'oriente la partie I qui lui est axialement perpendiculaire;;cette vis creuse se fixe dans un orifice appnoprié d'un composant pneumatique récepteur.Des canaux 27a périphériques à la rondelle de caoutchouc contituant le siège tIa conduisent le plein débit du fluide de la chambre 23 a l'orifice de sortie 27. Dans la réalisation illustrée par la Pig 7,la partie I du corps contient l'orifice de sortie 27,dont le filetage externe permet de fixer l'appareil sur un composant récepteur,la restriction calibrée 5,le siège IIa,l'organe mobile I0 et le ressort I5 qui s'appuie sur le fond du bonchon Ia fermant l'appareil.Un élément Ib orientable de facon étanche en rotation autour du bouchen Ia contient l'erifice d'entrée 26 équipé d'une cartouche à raccordement instantané et en liaison directe,par des trous dans la paroi du bouchen Ia,avec la chambre 2I. Bien entendu, l'invention n'est pas limitative et l'homme de l'art pourra y apporter des modifications sans sortir pour cela du domaine de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S I- Raccord-démarreur pour la mise en pression progressive des installations pneumatiques,se montant entre la vanne de sectionnement et l'installation,caractèrisé en ce qu'il se pré@ente sous la forme d d'un élément permettant le raccordementde deux tuyauteries l'une à l'autre ou d'une tuyauterie à un composant pneumatique;qu'il comporte une entrée(26) et une sortie(27),le plein passage du fluide s'établissant de l'une à l'autre par l'intermédiaire d'une soupape(II) obturant au repos son siège(IIa). La soupape(II) est formée par une extrèmité d'un organe mobile(I0) apte & se déplacer suivant son axe longitud@nal,d'une seule pièce située dans sa totalité d'un m*se coté du siège(IIa) et contamment eollicité en fermeture de ladite soupape(II) par un ressort(I5).Ledit organe mobile(I0) présente sur sa longueur deux sections différentes de piston soumises aux pressions du fluide .L'appareil comprend également un moyen de remplir progresw vivement l'installation raccordée à sa sortie(27)dès l'apparition de la pression à son entrée(26);;les moyens de piloter en ouver- ture la soupape(II)quand un niveau de pression prédéterminé par construction ou par réglage est atteint en avaltet de délivrer un signal pneumatique ou électrique à cet inetantpet le moyen de permettre la purge de l'installation & la disparition de la pres@ sion à son entrée(26). 2- Raccord-démarreur suivant la revendication I,caractèrisé en ce que lesdits moyene de pilotage en ouverture de la soupape (II?eomprennentsun piston(I4)constitué par l'extrémité mftle de l'organe mobile(I0)opposée à la soupape(II)coulissant de façon étanche par un joint dans une chambre cylindrique(2I) pratiquée dans le fond(20)de l'appareil et dont le diamètre est égal ou plus grand que le diamètre de passage de la soupape(II-IIa)::un piston(I2)solidaire de l'organe mobile(I0),situé entre la soupa p-(II) et le piston(I4)et dont le diamètre est plus grand que ce- lui du piston(I4).Le piston sépare le cylindre dans lequel il coulisse de façon étanche par un joint en deux chambres(23) et(24) La chambre (23)compriee entre la eoupape(II)et ledit piston(I2) est ouverte sur la sortie(27).La chAmbre(24) comprise entre ledit piston(I2) et le piston(I4)dont les faces inactives sont vis-à-vis, est en liaison & l'atmosphère par un évent(I6).La chambre(2I) du piston(I4) est en liaison avec l'orifice d'entrée(26). 3- Raccord-démarreur suivant la revendication 2,caractèrisé en ce que l'organe mobile(I0) comporte son extrémité oppo- sée à la soupape(II) une chambre(2I) cylindrique dans laquelle pénètre à coulissement étanche par un joint,un embout porté par le fond(20) et constituant le piston(I4) 4- Raccord-démarreur suivant la revendication 2,caractèrisé en ce que la liaison entre l'entrée(26) de l'appareil et la chambre(2I)du piston(I4) est assurée par un canal(22) pratiqué dans l'axe de l'organe mobile(I0)et la traversant de part en part. 5- Raccord-démarreur suivant les revendication. I et 4, caractérisé en ce que ledit canal (22)contient le reesort(I5) de rappel en fermeture de la soupape(II). 6- Raccord-démarreur suivant les revendication 1,2 et 5 caractérisé en ce que le moyen de régler le niveau de pression en aval déterminant l'ouverture de la soupape(II) est constitué par le fond(20)sur lequel prend appui le ressort(i5) et apte à se visser manuellement à volonté dans le corps(Z) de l'appareil. 7- Raccord-démarreur suivant les revendications I,3 et 5, caractérisé en ce que le moyen de régler le niveau de pression en aval déterminant l'ouverture de la eoupape(II)eet contitué par une vis (I9) dont l'embout interne forme le pinton(I4) a'en- gageant dans la chambre(2I)de l'organe mobile(I0) et sur lequel s'appuie le ressort(I5);ladite vis (I9) est apte à se visser manuellement de l'extérieur dans le fond(20) . 8- Raccord-démarre@r suivant les revendications I,2 et 4, caractérisé en ce que le canal (22) traversant de part en part l'organe mobile(I0) est d'un diamètre suffisant pour @onduire le fluide à plein débit.Une extrèmité de l'organe mobile(I0) constitue par la bordure circulaire du canal(22) la soupape (II) s'appu@ant sur un joint plat du caoutchouc forment le siège(IIa); l'autre extrèmité de l'organe mobile(I0) censtitue le piston(I4) qui coulisse dans sa chambre(2I) en liaison directe avec l'entrée (26)de l'appareil. 9- Raccord-démarreur suivant les revendications I et 2, caractérisé en ce que la paroi du cylindre dans lequel @@ulisse le piston(I2) est percée d'un trou(28) débouchant ê l'extérieur par un orifice(28a)raccordable à une tuyauterie.La position de ce trou(28) est telle que la soupape(II) étant fermée,l'orifice(28a) est à l'atmosphère à travers la chambre(24) par l'évent(I6) et que la soupape (II) étant ouverte l'orifice(28a)eat ouvert sur la chambre(23) sous pression,le joint du piston(I2)ayant dépassé le trou(28). IO- Raccord-démarreur suivant les revendications I et 2, caractérisé en ce que le fond (20) de l'appareil contiens un contacteur électrique dont le poussoir axialement parallèle à l'or- gane mobile(I0) pénètre dans la chambre(24) et se trouve actionné par la face hors-pression du piston (I2) quand la soupap@(II) est ouverte. II- Raccor@-démarreur suivant la revendication I,caractèrisé en ce qu'une vis(5) coaxiale à l'un ou l'autre des orifices (26)ou (27) et accessible en rotation & à l' aide d'un outil par -cet orifice,contrôle le passage du débit réduit dans un canal(6) reliant ces deux orifices et que cette vis(5) comporte sur au moins une génératrice une rainure ou un méplat dont la profondeur radiale est progressivement croissante. I2- Raccord-démarreur suivant la revendication I,caractè- risé en ce qu'il comporte un clapet unidirectionnel(32) établi en dérivation de la soupape(II-IIa),assurant le passage du fluide dans le sens de la sortie(27) vers l'entr@e(26) et l'interdisant en sens contraire. I3- Raccord-démarreur suivant la revendication I,caractè- risé en ce que ses orifices (26) et/ou (27) sont équipés de cartouches dites"à raccordement instantané" dans lesquelles pénètrent soit des tuyauteries,soit l'embout cylindrique d'un accèssoire tubulaire(33) qui présentre à son autre extrèmité un filetage mâle se Tissant dans l'orifice d'un composant pneumatique.