Brevet FR2625787A1 — publié le 19890713

La présente invention concerne un dispositif formant en particulier détendeur pour la régulation automatique de la pression aval d'un fluide gazeux, du type à deux étages de réglage successifs respectivement de pré-détente et de détente disposés en série dans la voie d'écoulement traversant le dispositif. Dans les dispositifs détendeur de ce type, l'étage de détente comprend une soupape de détente disposée en amont de la sortie du fluide gazeux et comprenant un organe obturateur mobile coopérant avec au moins un siège d'étanchéité pour fermer le passage du fluide gazeux de la soupape notamment lors d'une diminution anormale de pression aval du fluide gazeux et commandé, par l'intermédiaire d'un levier pivotant, par une membrane de détente étanche et souple délimitant deux chambres inférieure et supérieure respectivement de pression et d'échappement et chargée par un ressort de tarage situé dans la chambre d'échappement. Cependant, cés dispositifs détendeur connus ont pour inconvénient d'autoriser toute remise en marche intempestive de celui-ci à partir de la position de fermeture de l'organe obturateur. La présente invention a pour but d'éliminer cet inconvénient en proposant un dispositif formant dé tendeur pour la régulation automatique de la pression aval d'un fluide gazeux, tel que défini dans le préambule de la revendication 1, et caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de verrouillage ou de blocage automatique du levier pivotant en une position correspondant à la position de fermeture de l'organe obturateur lors de la diminution anormale de pression aval du fluide gazeux, maintenant ainsi l'organe obturateur en appui contre le siège d'étanchéité. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de verrouillage est situé dans la chambre de pression et comprend un verrou d'une branche du levier pivotant située dans la chambre de pression et immobilisé en position inactive dans un support fixe par un organe de blocage à l'encontre de l'action de rappel d'un organe élastique, l'organe de blocage étant déblocable par la branche du levier pivotant lors de la fermeture du passage du fluide gazeux pour amener le verrou à une position active de verrouillage du levier pivotant sous l'action de l'organe élastique. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'organe de blocage est constitué par une lame élastique solidaire du verrou et comprenant un ergot de maintien du verrou à sa position inactive se logeant dans un évidement correspondant du support fixe. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, la lame élastique se termine à son extrémité libre par une languette de déblocage située sous la branche du levier pivotant. Selon toujours une caractéristique de l'invention, le dispositif comprend un organe extérieur de commande manuelle pour ramener le verrou à sa position inactive immobilisée dans le support fixe, ce bouton-poussoir faisant également office d'organe d'ouverture de la soupape de détente lors de la mise en service du détendeur. Avantageusement, l'organe de commande est un bouton-poussoir dont l'extrémité libre interne agit sur une partie correspondante du verrou. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue de dessus du dispositif détendeur selon l'invention - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 - la figure 3 est une vue agrandie de la partie cerclée III de la figure 2 - la figure 4 est une vue partielle de dessus suivant la flèche IV de la figure 2 ; - la figure 5 est une vue partielle en coupe suivant la ligne V-V de la figure 4 ; et - la figure 6 est une vue en perspective d'un verrou utilisé dans le dispositif détendeur conforme à l'invention. En se reportant aux figures, le dispositif formant détendeur comprend un corps d'enveloppe ou carter étanche 1 pourvu de tubulures de raccordement respectivemnt d'entrée 2 et de sortie 3 par lesquelles la voie d'écoulement de fluide gazeux, traversant le dispositif, communique ou débouche à l'extérieur, le dispositif pouvant être inséré dans une conduite d'amenée du fluide gazeux, entre une source d'alimentation sous pression du fluide et un appareil d'utilisation ou de consommation. Les tubulures 2 et 3 sont chacune munies d'un écrou de raccord 4, 5 du type imperdable. Le corps 1 présente une partie supérieure formant cuvette 6 renfermant la membrane de régulation associée au second étage de réglage ou étage de détente et un bottier 7 disposé latéralement à la partie formant cuvette 6 et contenant la membrane de régulation associée au premier étage de réglage ou étage de pré-détente.Le bottier 7 et la partie formant cuvette 6 sont disposés de façon que les axes longitudinaux des chambres respectivement des premier et second étages soient orthogonaux. La tubulure d'entrée 2 contient un filtre 8 et communique par une cavité 9 avec la soupape amont ou de pré-détente (non représentée) du premier étage. Comme cela est connu, cette soupape comprend un organe obturateur mobile à garniture de joint d'étanchéité pouvant venir en appui contre un siège de soupape solidaire du carter pour obturer le passage de fluide vers un espace partiel communiquant, à travers un passage 10, avec une cavité 11 du carter 1 dans laquelle est montée la soupape aval ou de détente désignée d'une façon générale par la référence 12. L'étage de pré-détente, ne faisant pas partie de l'objet de la présente invention, n'a pas à être décrit plus en détail.La soupape de détente 12 comprend un collet 13 de la tige de soupape 14 formant organe obturateur mobile et dont les faces opposées forment deux surfaces de portées étanches à joints-annulaires d'étanchéité 12a et 12b susceptibles de coopérer respectivement avec deux sièges d'étanchéité correspondants 15 et 16 situés respectivement de part et d'autre des faces opposées portant les joints 12a et 12b pour fermer alternativement le passage 11 du fluide gazeux de la soupape délimité par ces deux sièges d'étanchéité respectivement en aval du siège d'étanchéité 15 et en amont du siège d'étanchéité 16, respectivement fin de course de l'organe obturateur dans l'un ou l'autre sens.Les sièges d'étanchéité 15 et 16 sont portés respectivement par deux pièces 17a et 17b solidaires du carter 1 et formant également palier de support et de guidage pour la tige 14 de l'organe obturateur 13 qui est montée longitudinalement coulissante dans une douille-palier 18 coaxialement solidaire de la pièce 17b et sensiblement coaxiale au passage aval 19 du siège 16. Ce passage 19 communique par l'intermédiaire d'un passage 2Q pratiqué dans la pièce 17b avec la tubulure de sortie 3. La pièce 17a est montée dans le carter 1 coaxialement à la pièce 17b, les deux pièces étant séparées l'une de l'autre par un joint annulaire d'étanchéité 17c extérieurement en appui contre une paroi du carter 1. L'extrémité libre 14a de la tige de l'organe obturateur 13 dépasse dans un espace 21 dont l'ouverture extrême est obturée par un bouchon 22. L'extrémité libre 14a est accouplée à une membrane 23, appelée membrane de détente, par l'intermédiaire d'un levier pivotant 24 relié par une articulation à rotule 25 au carter 1. Ainsi, l'extrémité de la branche 24a du levier coudé est reliée mobilement à l'extrémité 14a de la tige de l'organe obturateur 13 tandis que l'autre branche -24b du levier-coudé est reliée mobilement par son extrémité libre à une tige 26 coaxialement solidaire de la membrane de détente 23. L'extrémité de la branche 24b du levier coudé est librement engagée dans un trou transversal 26a prévu dans l'extrémité inférieure de la tige 26. La branche 24b du levier coudé 24, qui est extérieure à la chambre 21, est située à l'intérieur de la cuvette 6 contenant la membrane de détente 23. La cuvette 6 est recouverte par un couvercle supérieur 27 fixé à la cuvette 6. Cette dernière et le couvercle 27 délimitent ainsi une chambre divisée en deux espaces partiels 28, 29 par la membrane étanche et souple 23. Cette membrane est fixée à son pourtour externe à la zone circulaire de jonction de la cuvette 6 et du couvercle 27. La membrane 23 est chargée par un ressort de tarage 30 logé dans l'espace partiel 29. Le ressort 30, sensiblement coaxial à la membrane 23, a l'une de ses spires extrêmes prenant appui contre le fond d'une coupelle de butée 31 fixée en permanence à la membrane 23 et son autre spire extrême opposée en appui contre un écrou extérieurement fileté 32 vissé dans la partie cylindrique supérieure du couvercle 27. L'écrou 32 permet de régler la force ou précontrainte initiale du ressort 30. L'espace partiel 28 forme une chambre de pression et communique constamment avec la tubulure de sortie 3 par l'intermédiaire d'au moins un conduit ou tube 33 dont une extrémité pénètre dans la tubulure 3 sensiblement parallèlement à l'axe de celle-ci de façon à former un ajutage de Venturi. La chambre 29 définie par le couvercle 27 et la membrane 23 communiquent en permanence avec l'extérieur par l'intermédiaire d'un alésage 34 débouchant dans une tubulure d'évent 35 contenant à sa sortie un filtre (non représenté). La membrane de détente 23 est reliée à une soupape de sûreté ou de décharge 36 à ressort de rappel 37 en position de fermeture, pour actionner celle-ci à l'ouverture en vue de la mise à l'échappement de la chambre de pression 28. Cette soupape de sûreté a son siège d'étanchéité 36a, de forme annulaire et coaxiale à l'axe de la tige 26, intégralement réalisée avec la membrane 23. Le siège 36a, la membrane 23 et la coupelle 31 définissent un orifice central de passage de fiuide gazeux en cas d'accroissement anormal de la pression aval, le siège 36a étant normalement maintenu en appui contre l'organe obturateur 26b de la soupape 36. La tige 26 et l'organe obturateur 26b sont réalisés en une seule pièce.La tige 26 traversant l'orifice central porte, à son extrémité située à l'intérieur de la chambre 29, une rondelle d'appui 38 d'une extrémité du ressort de rappel 37 entourant coaxialement ladite tige, lequel ressort s'appuie par son extrémité opposée contre la coupelle 31. Un écrou 39 est vissé à la partie filetée supérieure de la tige 26 au-dessus de la rondelle d'appui 38 pour relier la force de tarage du ressort de rappel 37. Un bouchon 40 ferme l'orifice extrême supérieur du couvercle 27. Le dispositif dé tendeur comprend également un système de commande manuelle 47 d'ouverture de la soupape de détente 12 et du type à bouton-poussoir. Ce système, déjà connu en soi, agit sur l'extrémité de la branche 24b du levier coudé 24 de façon à soulever celui-ci suivant la flèche F, ce qui entraîne un soulèvement léger de la face d'obturation 12b de la soupape de détente de son siège 16. Selon l'invention, le dispositif détendeur comprend un dispositif 41 de verrouillage ou de blocage automatique du levier pivotant 24 en une position correspondant à la position de fermeture de l'organe obturateur 13 de la soupape de détente 12 lors d'une diminution anormale de pression aval du fluide gazeux, comme il sera expliqué ultérieurement, pour ainsi maintenir l'organe obturateur 13 en appui contre le siège d'étanchéité 16. Le dispositif de verrouillage 41 est situé dans la chambre de pression 28 et comprend un support 42 sensiblement en forme de dôme solidaire à l'aide de pattes de fixation latérale 42a et de vis de fixation (non représentées) du fond 28a de la chambre de pression 28. A l'intérieur du support 41 est disposé un verrou 43 de la branche 24b du levier pivotant 24 et pouvant être déplacé entre une position inactive immobilisée dans le support 41 et une position active de verrouillage de la branche 24b. Pour cela, le verrou 43 est constitué de deux parties latérales espacées 43a, 43b entre lesquelles est disposé un-organe de blocage 44 du verrou 43 à sa position inactive immobilisée dans le support 41. L'organe de blocage 44 est constitué par une lame métallique élastique solidaire à l'une de ses extrémités du verrou 43 par l'intermédiaire par exemple d'un rivet 45, son autre extrémité libre opposée formant languette de déblocage 44a faisant saillie d'entre les parties latérales 43a, 43b du verrou 43 sous la branche 24b qui est, lors du fonctionnement normal du dispositif détendeur, inclinée vers le haut par rapport à la surface formant fond 28a de la chambre de pression 28 par exemple d'un angle d'environ 7 degrés. La lame élastique 44 comprend de plus un ergot 44b faisant saillie vers la paroi supérieure du support 42 et susceptible de s'engager dans une ouverture correspondante 42a pratiquée à travers cette paroi supérieure pour bloquer le verrou 43 à sa position inactive dans le support 42.Les deux parties latérales 43a et 43b du verrou 43 se terminent respectivement par deux doigts de-verrouillage 43al et 43bl venant en appui sur la branche 24b du levier pivotant 24 à la position active de verrouillage du verrou 43. Un ressort hélicoïdal de rappel 46 est disposé dans le support 42 entre la paroi formant fond 42b du support et le verrou 43. Plus précisément, une partie du ressort 46 opposée à celle en appui contre la paroi 42b pénètre dans un alésage correspondant 43c pratiqué dans le verrou 43 s'ouvrant entre les parties latérales 43a et 43b et est latéralement en appui contre deux rebords internes en forme d'arc de cylindre 43d terminant l'alésage 43c.A la position inactive immobilisée du verrou 43 dans le support 42, le ressort 46 se trouve ainsi précontraint entre la paroi 42b et le verrou 43 qui est bloqué à cette position par l'ergot 44b engagé dans l'ouverture 42a. Le verrou 43 présente des angles extérieurement arrondis pour assurer son guidage dans le support 42. Avantageusement, le dispositif détendeur comprend de plus un organe formant bouton-poussoir 47 manuellement manoeuvrable de l'extérieur pour ramener le verrou 43 de la position active de verrouillage à la position inactive immobilisée dans le support 42 et qui sert également à soulever le levier 24 pour ouvrir la soupape de détente lors de la mise en service du détendeur. Le bouton-poussoir 47 a son axe longitudinal coaxial à l'axe longitudinal du support 42 (le verrou 43 et le ressort de rappel 46 ayant leurs axes longitudinaux coaxiaux à celui du support 42) et comporte une extrémité libre 48 située dans la chambre de pression 28 et susceptible de venir en appui contre une partie correspondante du verrou 43 lors du déplacement vers la gauche par rapport à la figure 4 du bouton-poussoir 47 pour ramener le verrou 43 à sa position inactive.Cette extrémité 48 comporte une paroi supérieure 48a inclinée vers le fond 28a pour soulever la branche 24b lors de son déplacement axial vers la gauche par rapport à la figure 4. Le bouton poussoir 47 est retenu dans le détendeur par une bague annulaire de retenue 49 disposée dans une gorge annulaire correspondante de l'axe 50 du bouton-poussoir. Il est à noter que le bouton-poussoir 47 est ramené'à sa position inactive vers la droite par rapport à la figure 4 par l'intermédiaire d'un ressort de rappel approprié, non représenté, et pouvant être en appui entre le carter 1 et la tête 47a du bouton-poussoir accessible de l'extérieur. L'axe longitudinal du support 42 du verrou 43 est perpendiculaire au plan vertical de symétrie P du levier pivotant 24 et coupe ce plan en un point situé entre l'articulation à rotule 25 et l'extrémité de la branche 24b du levier 24 mécaniquement liée à la tige 26. Le fonctionnement du dispositif de verrouillage automatique conforme à l'invention résulte déjà en partie de la description qui en a été faite ci-dessus et va être maintenant expliqué en détail. Dans la position hors service du dispositif, la soupape de pré-détente est ouverte tandis que la soupape de détente i2 obture le passage 19 par la face d'obturation à joint d'étanchéité 12b du collet en appui contre son siège d'étanchéité correspondant 16. Le fluide gazeux sous pression arrive au détendeur, traverse le filtre 8 et la soupape de pré-détente, parvient dans la chambre de pré-détente et arrive dans l'espace 10. En appuyant sur le bouton-poussoir 47 de façon à déplacer vers la gauche par rapport à la figure 4 l'axe de commande 50, on amène la paroi 48a de l'extrémité 48 de cet axe en contact avec la branche 24b du levier coudé 24 de façon à soulever celui-ci suivant la flèche F, ce qui entrasse un soulèvement léger de la face d'obturation 12b de la soupape de détente 12 de son siège 16.Le fluide gazeux qui se trouve dans l'espace 10 s'écoule alors à travers le passage 11 de ia soupape 12 et s'engage à travers le tue de Venturi 33 dans la chambre de pression 28 où il exerce une pression sur la membrane de détente 23. Cette dernière se soulève et provoque l'application de la face d'obturation 12a à son siège d'étanchéité 15 par l'intermédiaire du levier pivotant 24. La soupape de détente 12 est donc à nouveau fermée. A partir de cet instant, le détendeur est en service. Dès qu'il y a appel de débit, la pression dans la chambre 28 diminue, la membrane de détente 23 s'abaisse entrarnant le levier pivotant 24 qui déplace l'organe obturateur mobile 13 de la soupape de détente vers la droite et ouvre ainsi le passage à travers cette dernière jusqu'à ce que le débit demandé soit assuré. La diminution de pression à la suite de l'appel de fluide gazeux provoque la diminution de pression dans la chambre de pression de la membrane de pré-détente, ce qui entraîne l'ouverture de la soupape de pré-détente. Il est à noter que la pression sous la membrane de détente 23 est répartie de telle façon que s'il y a un changement de débit, la pression aval reste toujours stable, et ceci grâce au tube 33 qui sert d'ajutage de Venturi. Pendant le fonctionnement normal du détendeur en service, le verrou 43 est en position inactive immobilisée dans le support 42. En cas d'une diminution anormale de pression aval du fluide gazeux, il se produit une chute de pression dans la chambre de pression 28 et, sous l'effet du ressort 30, l'ensemble constitué par la tige 26, la membrane 23, le ressort 37 et la coupelle 31 descend entraînant le pivotement du levier 24 jusqu'à ce que l'organe obturateur 13 de la soupape de -détente 12 vienne en appui contre le siège d'étanchéité 16. La soupape de détente 12 est alors en position de fermeture rendant ainsi impossible le passage du fluide gazeux. Lors du pivotement du levier 24, la branche 24b vient s'appuyer sur la languette 44a de la lame élastique 44 pour dégager l'ergot de maintien 44b de l'ouverture 42a, autorisant ainsi, sous l'action du ressort de rappel 46, le verrou 43 à se déplacer vers la droite par rapport à la figure 4 à sa position active de verrouillage ou de blocage par les doigts 43al, 43bl de la branche 24b et donc du levier 24. A la position de verrouillage du verrou 43, les doigts 43al et 43bl en appui sur la branche 24b empêchent celle-ci de se soulever, maintenant ainsi l'organe obturateur 13 de la soupape de détente 12 en appui contre le siège 16. A la position de verrouillage, la branche 24b est sensiblement parallèle au fond 28a de la chambre 28. Le déverrouillage du verrou 43 s'accomplit en actionnant manuellement le bouton-poussoir 47 qui agit par son extrémité 48 sur le verrou 43 en le poussant vers la gauche par rapport à la figure 4 à l'encontre de l'action de rappel du ressort 46 jusqu'à ce que l'ergot 44b vienne de nouveau s'engager dans l'ouverture 42a, bloquant ainsi le verrou 43 à la position inactive de retenue dans le support 42. Il est à noter que extrémité 48 du bouton-poussoir 47 est décalée par rapport à l'axe de la lame de déblocage 44a afin d'autoriser à cette dernière un débattement vertical de la position de blocage à la position de déblocage et réciproquement.De plus, afin d'empêcher un déplacement latéral de la branche 24b du levier pivotant 24 par les doigts du verrou 43 lors de l'opération de verrouillage, la partie coudée du levier 24 est disposée entre deux montants 51 solidaires du fond 28a de la chambre de pression 28 et espacés l'un de l'autre d'une distance sensiblement égale au diamètre de la tige 24. Le dispositif de verrouillage conforme à l'invention, qui est en fait un dispositif antiréarmement, permet donc d'empêcher toute remise en marche intempestive du dispositif détendeur à partir de la position de fermeture de la soupape de détente lors d'une diminution anormale de la pression aval du fluide gazeux, peut être désactivé par une action extérieure lors du réarmement du dispositif détendeur et est d'un encombrement extrêmement réduit. De plus, le dispositif de verrouillage est conçu de façon à ne pas introduire de frottement entre la tige pivotante 24 et donc la soupape de détente et les différents éléments constituant ce dispositif. En d'autres termes, le dispositif de verrouillage de l'invention ne gêne en aucun cas le focntionnement normal du dispositif détendeur en service. L'encombrement du dispositif détendeur est davantage réduit puisque l'organe 47 servant à ouvrir la soupape de détente 12 lors de la mise en service du détendeur est lui-même utilisé pour ramener le verrou 43 en position inactive. La matière constituant le support 42 et le verrou peut être du Delrin (marque déposée) tandis que la lame 44 est en acier. REVENDICATIONS 1. Dispositif formant en particulier détendeur pour la régulation automatique de la pression aval d'un fluide gazeux, du type à deux étages de réglage successifs respectivement de pré-détente et de détente disposés en série dans la voie d'écoulement traversant-le dispositif, l'étage de détente comprenant une soupape de détente en amont de la sortie du fluide gazeux comportant un organe obturateur mobile coopérant avec au moins un siège d'étanchéité pour fermer le passage du fluide gazeux de la soupape notamment lors d'une diminution anormale de pression aval du fluide gazeux et commandé, par l'intermédiaire d'un levier pivotant, par une membrane de détente étanche et souple et délimitant deux chambres inférieure et supérieure respectivement de pression et d'échappement et chargée par un ressort de tarage situé dans la chambre d'échappement, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de verrouillage ou de blocage automatique (41) du levier pivotant (24) en une position correspondant à la position de fermeture de l'organe obturateur (13) de la soupape de détente (12) lors de la diminution anormale de pression aval du fluide gazeux, maintenant ainsi l'organe obturateur en appui contre le siège d'étanchéité (16). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce quelle dispositif de verrouillage précité est situé dans la chambre de pression (28) et comprend un verrou (43) d'une branche (24b) du levier pivotant située dans la chambre de pression (28) immobilisé en position inactive dans un support fixe (42) par un organe de blocage (44) à l'encontre de l'action de rappel d'un organe élastique (46), l'organe de blocage (44) est déblocable par la branche (24b) du levier pivotant (24) lors de la fermeture du passage du fluide gazeux pour amener le verrou (43) à une position active de verrouillage du levier pivotant (24) sous l'action de l'organe élastique (46). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de blocage (44) est une lame élastique solidaire à l'une de ses extrémités du verrou (43) et comprenant un ergot (44b) de maintien du verrou (43) à sa position inactive se logeant dans une ouverture correspondante (42a) du support fixe (42). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la lame élastique (44) se termine à son extrémité opposée à l'extrémité solidaire du verrou (43) par une languette de déblocage (44a) située sous la branche (24b) du levier pivotant (24). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le verrou (43) est constitué de deux parties latérales espacées (43a, 43b) entre lesquelles est disposé l'organe de blocage (44) et se terminant respectivement par deux doigts de verrouillage (43al, 43bl) venant en appui sur la branche (24b) du levier pivotant (24) à la position active du verrou (43). 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un organe extérieur de commande manuelle pour ramener le verrou (43) à sa position inactive immobilisée dans le support fixe (42). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'organe de commande est un bouton-poussoir (47) dont l'extrémité libre interne (48) agit sur une partie correspondante du verrou (43), le bouton-poussoir (47) faisant également office d'organe d'ouverture de la soupape de détente lors de la mise en service du détendeur. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les axes longitudinaux du support fixe (42) et du bouton-poussoir (47) sont coaxiaux et perpendiculaires au plan vertical de symétrie (P) du levier pivotant (24). 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'axe longitudinal du support (42) du verrou (43) coupe le plan vertical (P) en un point situé entre l'axe de rotation du levier pivotant (24) et le point de liaison mécanique de la branche (24b) à la membrane de détente (23). 10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le support (42) du verrou (43) est solidaire du fond (28a) de la chambre de pression (28).