Brevet FR2589547A1 — publié le 19870507

La présente invention concerne un clapet de sécurité et d'arrêt automatique pour la limitation et la prévention des fuites sur les tuyauteries fragiles de transmission de pression. Le domaine d'application de cette invention est la prévention des dégâts par projection de fluide sous pression, ou des incendies lorsque ce fluide est inflammable. D'une manière générale, la pression à surveiller - pression d'un collecteur ou d'une capacité - est transmise à l'organe de contrôle (manomètre, manostat, régulateur de pression) par l'intermédiaire d'un tuyau de faible diamètre et de longueur relativement importante, qui demeure un élément fragile aux efforts mécaniques, et qui en cas de rupture peut provoquer la projection, voir la pulvérisation du fluide sous pression. Si ce fluide est inflammable, il y a risque d'incendie. Généralement au départ du tuyau fragile - sur le collecteur ou la capacité sous pression il est installé un robinet d'arrêt. Si une fuite se -produit, il est nécessaire d'intervenir manuellement pour fermer le robinet.Or la tendance actuelle étant de supprimer la surveillance permanente des installations, c'est-à-dire qu'il n'y a plus de personnel spécialement affecté, lorsque la fuite apparait elle peut se prolonger dangeureusement. L'invention en objet se propose;;se substituer au robinet "manuel" un clapet de sécurité qui va limiter la fuite à une valeur déterminée suffisamment faible pour éviter qu'il y ait projection. Si la fuite s'amplifie et devient supérieure à cette valeur déterminée, le clapet se ferme automatiquement et arrête totalement la fuite. Le dispoitif de sécurité destiné à limiter et prévenir les fuites sur les tuyauteries fragiles de transmission de pression, est caractériser en ce qu'il est constitué d'un piston plongeur coulissant dans un cylindre, d'un clapet associé au dit piston, situé sur sa partie arrière et d'un ressort antagoniste, de telle sorte que l'introduction du piston dans le cylindre vienne appliquer le clapet sur son siège, et ainsi assurer l'interruption du passage du fluide. Selon une autre caractéristique de l'invention, la surface d'étanchéité du clapet est supérieure à celle du piston plongeur. La tête du piston plongeur présente un conduit qui met en communication, lorsque le piston est au repos, c'est-à-dire le clapet est grand ouvert sous l'effort du ressort antagoniste, la face de travail du piston et sa partie postérieure.Au piston plongeur est associé un second piston placé sur l'arrière du clapet et d'un diamètre supérieur, qui coulisse lui même dans un second cylindre. Un robinet trois voies peut être introduit entre la conduite d'entrée et celle de sortie du dispositif pour permettre lors de la première mise sous pression un passage direct. Les dessins annexes illustrent l'invention La figure 1 A représente la tuyauterie de transmission de pression avec son robinet manuel (a) selon la technique. La figure 1 B représente la transmission de pression équipée du dispositif de sécurité (b) selon l'invention. La figure 2 représente le principe de la limitation de débit par l'utilisation d'un piston plongeur. La figure 3 représente une application directe de la caracté ristique du piston plongeur. La figure 4 représente en coupe le dispositif de sécurité. La figure 5 représente le piston et son clapet en position fermée Les figures 6 A - 6 B - 6 C illustrent les différentes positions du robinet trois voies. Figure 6 A Position du boisseauvpour une fonction sécurité en service Figure 6 B Position du boisseau pour un isolement de la tuyauterie aval Figure 6 C Position du boisseau pour un passage direct En référence à la figure 2, le principe de fonctionnement du dispositif en objet est basé sur la propriété d'un piston plongeur (1) qui fait que lorsque la pression Po en amont augmente à (Po +du), le piston (1) se déplace d'une distance "x" et autorise un débit de passage dont la valeur est fonction de 3 paramètres : la caractéristique du ressort antagoniste (9), le jeu (j 1) du piston dans son cylindre (2) et la viscosité du fluide. On constate donc que ce débit de passage est déterminé par construction pour un fluide donné. Ce débit va permettre la mise en pression de la canalisation aval (12) en éliminant les coups de bélier". Si une fuite s'établit sur la tuyauterie aval supérieure au débit de passage, le piston (1) se déplace dans son cylindre (2) jusqu'à ce que le clapet (3) qui lui est associé vienne en contact avec son siège (4) et donc assurer la fermeture totale. En référence à la figure 3 cette caractéristique du piston "plongeur" peut être appliquée directement aux contrôles de niveaux, le jeu (j 1) et le ressort (9) sont choisis pour que le passage au piston permette au niveau (N 1) de la monture (M) de suivre les variations de niveau (N 2) de la capacité (C). Si la rupture du tube de niveau (M) se produit, la fuite devient supérieure au débit admissible au piston (1) dans son cylindre. En référence à la figure 4 correspondante au cas général, où la pression est ransmise à un manomètre, la variation de pression (P) en amont du dispositif peut être importante et se produire en un temps très court. Dans ce cas le débit étant limité par le piston (1) et le temps de passage étant très court, il est possible d'obtenir la fermeture du clapet avant la mise sous pression de la tuyauterie aval. Pour remédier à cet inconvénient et éviter toute fermeture intempestive il a été associé au piston plongeur (1) un second piston (5) dont le but est de retarder la fermeture du clapet et d'asservir la fermeture du clapet à un volume de passage de fluide.Ainsi il est possible de résumer les caractéristiques obtenues par l'ensemble des deux pistons (1) et (5), du ressort (9) et du clapèt (3) de la manière suivante - Un débit de passage'maximum prédéterminé qui évite les coups de bélier dans la tuyauterie aval et les projections de fluide en cas de fuite. - Un volume de passage minimum quelquesoit la rapidité de l'élévation de pression, donc élimine les risques de fer metureintempestive du clapet. - Une étanchéité totale si la fuite est supérieure au débit de passage au piston (1). La figure 4 représente en coupe l'ensemble du dispositif tel qu'il pourrait être réalisé. Les matériaux,les dimensions et les jeux dépendent des pressions d'utilisation et de la viscosité des fluides véhiculés. Le piston plongeur (1) coulisse dans un cylindre (2) avec un jeu (j 1). A ce piston (1) est associé un clapet (3) situé sur sa partie arrière. La surface d'étanchéité du clapet est snpérieure à celle du piston (1). Un second piston (5) est associé solidaire ou non au piston plongeur(l) à l'arrière du clapet (3) et de diamètre supérieur et de diamètre supérieur, il coulisse lui-même dans un cylindre (6) avec un jeu (j 5). Le cylindre (2) et le cylindre (6) font respectivement partie des deux demi-corps (7) et (8) du dispositif.Le piston plongeur (1) est maintenu, lorsque la pression est établie dans une position définie, qui est la position "normale de repos" sous l'action du ressort antagoniste (9). Sous l'effet du passage de fluide le piston plongeur (1) se déplace à l'intérieur du cylindre (2). La sécurité d'arrêt intervient lorsque le clapet (3) vient en contact avec son siège (4) qui est situé à la base du cylindre (2). Le piston plongeur (1) possède sur sa face de travail, qui est la partie située à l'intérieur du cylindre (2) une conduite (13) qui a pour but de mettre en communication, lorsque le piston est au repos - position représentée figure 4 - la face de travail du piston et sa partie postérieure. En référence à la figure 5, le dispositif est représenté en position fermée. Le piston (1) vient appliquer son clapet (3) sur son siège (4) et assurer l'étanchéité. En référence à la figure 4 et la figure 6, un robinet trois voies est incorporé entre la conduite d'entrée (11) et de sortie (12). La conduite d'entrée (11) permet de diriger le fluide soit vers le piston plongeur (1) soit directement vers la conduite de sortie (12). Selon la figure 6 A, le fluide passe de l'orifice d'entrée (11) à celui de sortie (12) au travers le piston (1) et son cylindre (2), Selon la figure 6 B, l'orifice de sortie (12) et la canalisation aval sont isolées. Selon la figure 6 C, l'orifice d'entrée (11) et celui de sortie (12) sont en communication directe. REVENDICATIONS 1- Dispositif de sécurité destiné à limiter et prévenir les fuites sur les tuyauteries fragiles de transmission de pression ou de niveau, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un ressort antagoniste (9), d'un piston plongeur (1) coulissant dans un cylindre (2) et d'un clapet (3) associé au piston plongeur (1) et situé sur la partie arrière de ce dernier de telle sorte que l'introduction du piston (1) dans le cylindre (2) vienne appliquer le clapet (3) sur son siège (4) lui même associé au cylindre (2) du demi-corps (7). 2- Pour les transmissions de pressions de forte amplitude, le dispositif selon la revendication 1 est caractérise en ce qu'un second piston (5) associé au piston plongeur (1) placé sur l'arrière du clapet (3) d'un diamètre supérieur au piston plongeur (1) et au clapet (3) coulisse lui-même dans le cylindre (6) du demi-corps (8). 3- Dispositif selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface d'étanchéité du clapet (3) est supérieure à celle du piston plongeur (1) 4- Dispositif selon la revendication 1, 2 et 3 caractérisé en ce qu'il comporte en outre un robinet 3 voies (10), disposé entre la conduite d'entrée (11) et celle de sortie (12). Selon la position du boisseau (10) le fluide circule de (11) vers (12) soit au travers le piston plongeur (1) et son cylindre (2) soit directement. 5- Dispositif selon les revendications 1, 2 et 3 caractérisé par une fente ou un conduit (13) réalisé sur la tête du piston plongeur(1) et qui met en communication directe, lorsque le piston est au repos c'est-à-dire ouvert sous l'action du ressort antagoniste (9) - la face de travail du piston et sa partie postérieure.