Brevet FR2583107A1 — publié le 19861212

La présente invention a pour objet un système d'échappe- ment de sécurité pour moteur à combustion interne, com- prenant un boitier de réception d'un empilage pare-flamme, et des moyens de montage de cet empilage dans ce boitier. Un tel système est utilisé en ambiance déflagrante, par exemple au voisinage des puits de forage pétroliers. On connait déjà un tel système, dans lequel l'empilage, la formé de rondelles alésées d'épaisseur et d'écartement ap- propriés, sert à l'évacuation vers l'extérieur et au la- minage des gaz de combustion du moteur a combustion interne afin d'éteindre les particules carboniques incandescentes qu'ils contiennent. Cet empilage finit donc par se colmater et doit alors être remplacé avant que le colmatage n'em- pache l'évacuation normale des gaz de combustion. Dans le système connu, le remplacement de l'empilage col- maté par un empilage propre impose l'arrêt du moteur au moins pendant le temps nécessaire au démontage de l'empi- lage colmaté et au montage de l'empilage propre. Or cet arrêt nécessaire du moteur est un inconvénient, en particulier sur les plates-formes de forage de pétrole o il est particulièrement coûteux. La présente invention pallie cet inconvénient. A cet effet, la présente invention concerne un système d'échappement de sécurité pour moteur à combustion interne du type décrit ci-dessus, caractérisé par le fait qu'il comprend un autre boîtier de réception d'un autre empilage pare-flamme, d'autres moyens de montage de cet autre empilage dans cet autre bottier, un dispositif d'ai- guillage des gaz du moteur vers l'un ou l'autre des deux boîtiers, et des moyens de commande du dispositif d'aiguil- lage agencés pour coopérer avec les moyens de montage et emp cher l'aiguillage des gaz vers un bottier dont l'em- pilage est incorrectement monté. Avec le système de l'inventionlorsque l'empilage du bol- tier vers lequel sont aiguillés les gaz de combustion est colmaté, la commande de l'aiguillage de ces gaz vers l'au- tre bottier n'est passible que si ce bottier est lui-même correctement équipé d'un empilage. La commande de l'aiguil- lage et le remplacement de l'empilage colmaté sont donc effectués sans arrêt du moteur et en toute sécurité, c'est- à-dire sans riqque de mettre les gaz de combustion en com- munication directe avec l'atmosphère comburante. Dans la forme de réalisation préférée, les moyens de com- mande comprennent des moyens de verrouillage sur chacun des bottiers, commandés par les moyens de montage respectifs des empilages. Avantageusement, les moyens de commande comprennent des moyens de verrouillage sur les moyens de montage. Avantageusement encore, les moyens de verrouillage sur les moyens de montage sont agencés pour verrouiller les moyens de montage sur leurs bottiers respectifs. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de la forme de réalisation préférée du système de l'invention, en référence aux dessins annexeés, sur les- quels, - la figure 1 représente une vue en coupe partielle du système de l'invention, - la figure 2 représente une vue, en coupe selon le plan IIII, d'un détail du système de la figure 1, et - la figure 3 représente une vue d'une variante de réaliss- tion du dispositif d'aiguillage du système de la figure 1. Le système d'échappement antidéflagrant qui va être décrit est raccordé à la sortie d'évacuation des gaz de combus- tion d'un moteur à combustion interne, non représenté. En se référant à la figure 1, ce système comprend un dis- positif d'aiguillage I des gaz de combustion, dont l'entrée 11 est raccordée au moteur. Le dispositif d'aiguillage 1 comprend, dans le prolonge- ment de l'entrée 11, un corps 12 creux, cylindrique et de révolution, pourvu de deux ouvertures latérales 13 et 14 symétriques par rapport à l'axe 15 du corps 12. Un man- chon 16 s'adapte sans Jeu à l'intérieur du corps 12, o il peut tourner sur lui-même sous l'action d'un arbre 17, dont il est solidaire et qui s'étend le long de l'axe 15. Le manchon 16 est ouvert à son extrémité axial-e 19 en re- gard de l'entrée 11, et il comporte une unique ouverture latérale 18. Une paroi 20 obture l'extrémité du manchon 16 opposée à l'extrémité 19 de manière à former, pour les gaz, un guide sans discontinuité depuis l'ouverture axiale 19 jusqu'à l'ouverture latérale 18. L'ouverture latérale 18 est de forme et de disposition telles qu'elle peut coinci- der exactement avec l'ouverture 13 du corps 12, comme cela est représenté en traits pleins sur la figure 1, ou, après rotation de 180 de l'arbre 17,avec l'ouverture 14, comme cela est représenté en traits mixtes sur la figure 1. Deux conduits symétriques 23 et 24 relient chaque ouverture 13 et 14 à deux bottiers 33 et 34 respectivement. Les bol- tiers 33 et 34, identiques, sont disposes symétriquement par rapport à un manchon 7 auquel ils sont fixés et dans lequel peut tourner l'arbre 17. Le bottier 33 est garni, de manière classique, d'un empi- lage 35 pare-flamme, formé de rondelles alésées d'épaisseur et d'écartement appropriés. L'empilage 35 est disposé pour se trouver sur le trajet des gaz de combustion à l'intérieur du bottier 33, entre le conduit 23 et une sortie dont le bottier 33 est pourvu, sortie non visible sur la figure mais identique à la sortie 36 dont le bottier 34 est pourvu. L'empilage 35 est solidaire d'un couvercle métallique 37 qui ferme une ouverture pratiquée dans une paroi du boI- tier 33, perpendiculaire à l'axe 15, pour permettre le rem- placement de l'empilage 35 lorsqu'il est colmaté. Le cou- vercle 37 et l'empilage 35 sont maintenus en place par un étrier 32 à trois bras, dont seulement deux, 38 et 39, sont visibles sur la figure 1. Chacun de ces bras 38 et 39, comme le bras non visible, est prévu pour coopérer de ma- nière classique, avec respectivement trois saillies soli- daires du bottier 33, dont seulement deux 4B et 49, sont visibles sur la figure 1. Ces trois saillies sont pourvues de pattes perpendiculaires à l'axe 15, telles 58 et 59, sur lesquelles les bras 38, 39 et le bras non visible vien- nent s'appuyer. L'étrier 32 et le couvercle 37 sont reliés par une douille de serrage 42, dont le serrage, ou le des- serrage, entraînent l'écartement, ou le rapprochement, de l'étrier 32 et du couvercle 37. Un contre-écrou 43, dont le pas est inverse, permet le contre blocage de la douille 42. Comme le montre la figure 1, la patte 59, qui est la plus proche de l'arbre 17,comporte un trou ou logement 55, pa- rallèle à l'axe 15, à l'intérieur duquel est librement mo- bile en translation, entre deux positions extr mesjpar exemple déterminées par un ergot de butée non représenté, un taquet cylindrique 52 dont la hauteur est égale à celle de la patte 59. Dans une des positions extrêmes, le taquet 52 est entièrement logé dans le trou 55 de la patte 59. Dans l'autre position extrême, le taquet 52 fait saillie hors de la patte 59, vers le haut de la figure, sous l'ac- tion de moyens de verrouillage dont il sera question ci- après; cette position n'est atteinte par le taquet que lorsque le bras 39 n'est pas en appui sur la patte 59. Le bottier 34 est agence comme le bottier 33. Il est ainsi garni d'un empilage 63 solidaire d'un couvercle 47 mainte- nu en place à l'aide d'un étrier 62 dont les bras tels que 68 et 69 coopèrent avec des saillies 78 et 79 solidaires du bottier 34 sous l'action d'une douille 72 et d'un contre- écrou 53. La saillie 79, la plus proche de l'arbre 17,compor- ts, comme la saillie 49,une patte horizontale 54, pourvue d'un logement 57 et d'un taquet 56. La partie inférieure, sur la figure 1, de l'arbre 17 est solidaire d'un bras 25, qui lui est perpendiculaire et por- te une tige 26, parallèle à l'axe 15, pourvue à une extré- mité d'une poignée 28 et à l'autre extrémité d'une dent de verrouillage 29, mobile en translation axiale et soumise vers le haut, sur la figure 1, à la force exercée par un ressort de compression 27. L'ensemble est agencé de manière telle que, dans la posi- tion représentée sur la figure 1, o l'ouverture 13 du corps 12 du dispositif d'aiguillage I coincide avec l'ou- verture 18, la dent 29 vient fermer une cavité 30, conte- nant le contre-écrou 43, de façon à en interdire l'accès. La partie inférieure, sur la figure 1, de l'arbre 17 est également solidaire d'un plateau de verrouillage 44 com- prenant un ergot de verrouillage 45 mobile en translation dans un logement, dans une direction parallèle à celle de l'axe 15, et soumis à la forcedirigée vers l'étrier 62, exercée par un ressort de compression 46. L'ensemble est agencé pour que, dans la position repré- sentée sur la figure 1, le piateau 44 vienne affleurer la partie inférieure, sur la figure 1, de la patte 54, l'er- got 45 étant repoussé contre son ressort 46 dans son loge- ment à cause du taquet 56 qui lui interdit de s'introduire dans le logement 57 de la patte 54. En référence à la figure 2, l'arbre 17 est solidaire d'un manchon 64, pourvu de deux trous cylindriques 65 et 66 perpendiculaires à l'axe 15 et symétriques par rapport a celui-ci. Une tige 74, pourvue à une extrémité d'une poignée 77, et mobile en translation perpendiculairement à l'axe 15, sur un support 75 solidaire des bottiers 33 et 34 et du manchon 7, est soumise à la force exercée par un ressort de compression 76. L'ensemble est agencé pour que, dans la position représentée sur la figure 1, l'extrémité 73 de la tige 74, opposée à la poignée 77, s'engage dans le trou cylindrique 66. Le système qui vient d'être décrit fonctionne de la manière suivante. Avant utilisation, la poignée 77 étant tirée pour libérer le manchon 64 et l'arbre 17, le bras 25 est placé dans une position quelconque dégageant l'accès au contre-écrou 43 de l'étrier 32. On garnit alors le bottier 33 d'un empilage propre, on présente l'ensemble formé par le couvercle 37 et l'étrier 32, et pour le maintenir en place, après avoir engagé, en faisant pivoter légèrement l'étrier 32> chacun des bras tels que 38 et 39 dans chacune des saillies cor- respondantes telles que 48 et 49, on serre la douille 42 et on la bloque par le contre-écrou 43. L'étrier 32 s'écarte du couvercle 37 Jusqu'à ce que,les bras tels que 38 et 39 s'ap- puyant fermement sur les pattes telles que 58 et 59,1e couver- cle 37 ferme hermétiquement la boitier'33. Ultérieurement, on procèdera de manière rigoureusement ana- logue pour garnir le bottier 34 d'un empilage propre et pour le maintenir en place à l'aide du couvercle 47 et de l'étrier 62. On place ensuite, à l'aide de la poignée 28 tirée vers le bas, sur la figure 1, le bras 25 dans la position repré- sentée sur la figure 1, oa il est verrouillé par l'engage- ment de la dent 29 dans la cavité 30 lorsque la poignée 28 est relachée, ce qui a également pour effet d'interdire l'ac- cès au contre-écrou 43, et donc de le verrouiller sur le boîtier 33. Simultanément, l'extrémité 73 de la tige 74 s'engage dans le trou cylindrique 66. Le système peut alors être mis en service normalement. Les gaz de combustion admis à l'entrée 11 sont aiguillés par le dispositif d'aiguillage 1 vers le boîtier 33, o ils doivent traverser l'empilage 35 avant d'être admis à l'air libre par la sortie du bottier 33. Lorsque, après un certain temps d'utilisation, l'empilage , colmaté, doit être changé, on libère l'arbre 17 en tirant la poignée 77 et la poignée 28. On déplace la poi- gnée 28 pour que l'arbre 17 tourne de 1800 . La dent 29 vient s'engager dans la cavité 40 correspondante de l'é- trier 62, comme cela est représenté en traits mixtes sur la figure, et simultanément, l'extrémité 73 de la tige 74 s'engage dans le trou cylindrique 65. L'ouverture 18 coin- cide maintenant avec l'ouverture 14 et c'est le boîtier 34, garni de son empilage propre, qui est en seruice. Le pla- teau 44 est en regard de la patte 59. On peut alors procéder au changement de l'empilage 35 col- maté, en dévissant le contre-écrou 43 pour libérer l'ensemble formé par le couvercle 37 et l'étrier 32. La rotation du bras 25 a entraîné le plateau 44 sous la patte 59, et l'ergot 45 soUS le taquet 52. Tant que le bras 39 est en appui contre la patte 59, le taquet 52 ne peut être dégagé de son logement 55. Dès que l'étrier 32 est enlevé, et avec lui par conséquent le bras 39, l'ergot 45, sous l'action de son ressort, peut repousser le taquet 52 hors de son logement et venir à son tour s'engager dans le logement du taquet 52 pour verrouiller le plateau 44 sur le boîtier 33. Dans cette situation, il est impossible, même en tirant simultanément sur les poignées 77 et 28, de libérer le le- vier 17 solidaire du plateau 44 immobilisé. Le montage d'un empilage propre, ou le remontage de l'em- pilage 35 nettoyé, libère ou déverrouille le plateau 44, car le bras 39 de l'étrier 32 repousse dans l'autre sens le taquet 52 dans son logement, celui-ci repoussant à son tour l'ergot 45 hors du logement du taquet 52. Lorsque l'empilage du boitier 34 est colmaté, on peut alors aiguiller les gaz de combustion vers le bottier 33, et ain- si de suite. Le système de l'invention permet donc de procéder au rem- placement, et même au nettoyage, d'un empilage colmaté, sans arrêter le moteur, et ceci en toute sécurité gràce à la combinaison des caractéristiques suivantes: - impossibilité d'accès au eantre-eala 43 o'ere-à-dire ver- rouillage de ce contre-écrou 437et donc impouaibilité de di- montage de l'empilage 35 en service à cause de l'engagement de le dent 29 de la tige 26 dans la cavité 30 de l'étrier 32; - impossibilité de manoeuvrer l'aiguillage vers le bottier 34 hi ce bottier n'est pas garni d'un empilage 63, à cau- se de l'engagement de l'ergot 45 dans le trou 57 qui sert de logement au taquet 56; - impossibilité de laisser le dispositif d'aiguillage trop longtemps dans une position intermédiaire à cause de l'é- touffement inévitable du moteur à combustion interne si l'ouverture 18 est occultée, même partiellement, pendant un temps trop long; - nécessité de manoeuvrer la poignée 77 en même temps que la poignée 28 pour effectuer toute commande de i'aiguil- lags. Ainsi, avec le système de l'invention, il est impossible, même suite à une fausse manoeuvre, de mettre les gaz de combustion en communication directe avec l'atmosphère am- biante, sans passage par un empilage pare-flamme. Naturellement, la portée de la présente demande n'est pas limitée à la description qui vient d' tre faite, de la for- me de réalisation préférée du système de l'invention. En particulier, on peut prévoir que la dent de verrouilla- ge 29 coopère avec une cavité située, par exemple, sur cha- cun des étriers 32 et 62 pour permettre le verrouillage du dispositif d'aiguillage I dans chacune des deux positions de fonctionnement, sans que sait empêché l'accès aux contre- écrous 43 ou 53. De même, on peut supprimer le dispositif comprenant le cy- lindre 64, la tige 74 et la poignée 77 sans sortir du cadre de l'invention. Le dispositif d'aiguillage I de la figure I commandé par la rotation de l'arbre 17, peut s'adapter à toutes autres appli- cations directionnelles dans le cas d'une machine expulsant ou aspirant un fluide, par exemple un gaz ou même de l'air. Enfin, ce dispositif d'aiguillage 1 peut être de tout autre type, et en particulier du type représenté sur la figure 3 o les gaz admis par une entrée 111 sont aiguillés vers une sortie 123 ou une sortie 124 d'un corps 112 à l'aide d'un clapet 120 articulé le long d'un axe 121 perpendicualire à l'axe 15 et au plan de la figure, le clapet 120 venant ob- turer la sortie 124, comme cela est représenté en traits pleins sur la figure 3, ou la sortie 123, comme cela est représenté en traits mixtes. La commande du clapet 120 à partir du pivotement du levier 17 est alors réalisée à l'aide d'une tringlerie non représentée car classique. REVENDICATIONS 1.- Système d'échappement de sécurité pour moteur à combus- tion interne, comprenant un bottier (33) de réception d'un empilage (35) pare-flamme, et des moyens (32,43) de monta- ge de cet empilage (35) dans ce bottier (33) caractérisé par le fait qu'il comprend un autre bottier (34) de récep- tion d'un autre empilage (63) pare-flamme, d'autres moyens (62, 53) de montage de cet autre empilage (63) dans cet autre bottier (34), un dispositif (1) d'aiguillage des gaz du moteur vers l'un ou l'autre des deux boaitiers (33; 34), et des moyens de commande (17, 25) du dispositif d'ai- guillage (1) agencés pour coopérer avec les moyens de mon- tage (32; 62) et empêcher l'aiguillage des gaz vers un bottier (33; 34) dont l'empilage (35; 63) est incorrecte- ment monté. 2.- Système d'échappement selon la revendication 1, dans lequel les dits moyens de commande (17,25) comprennent des moyens (44,45; 55,59; 57,54) de verrouillage sur chacun des bottiers (33,34) commandés par les moyens (32; 62) de mon- tage respectifs des empilages. 3.- Système d'échappement selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel les dits moyens de commande (17,25) com- prennent des moyens (26,29) de verrouillage sur les moyens de montage (32). 4.- Système d'échappement selon la revendication 3, dans rou a(6,29) lequel les dits moyens de verrouillage ur es moyens de montage sont agencés pour verrouiller les moyens de monta- ge (43;53) sur leurs bottiers respectifs (33.34) 5.- Système selon l'une des revendications 2 à 4, dans le- quel les moyens de commande (17,25) du dispositif d'ai- guillage (1) comprennent un arbre (17) solidaire d'un plateau de verrouillage (44), les moyens de verrouillage sur chacun des bottiers (33;34) comprennent en outre un er- got (45) mobile sous l'action d'un ressort (46), monté sur le plateau (44), et les moyens de montage (32;62) re- poussent l'ergot (45) hors d'un logement (55; 57) du bot- tier (33;34) correspondent. 6.- Système selon la revendication 5, dans lequel les moyens de montage (32,43; 62,53) de chaque bottier '(33;,34) comprennent un étrier (32;62) pourvu d'au moins un bras (39;69) venant en appui sur au moins une saillie (49; 79) de chaque bottier (33;34); pourvue d'un taquet (52;56) re- poussé par le bras (39;69), ce taquet repoussant l'ergot (45) hors du logement (55;57). 7.- Système selon l'une des revendications 4 à.6, dans le- quel les moyens de commande (17,25) comprennent un bras (25) a deux positions correspondant à l'aiguillage des gaz vers l'un ou l'autre bottier (33;34), les moyens de ver- rouillage sur les moyens de montage comprennent une dent de verrouillage (29) montée sur le bras (25), les moyens de montage (32;62) de chaque bottier (33;34) comprennent un contre-écrou (43; 53) contenu dans une cavité (30; 40) fermée par la dent (29).