Brevet FR2654176A1 — publié le 19910510

La présente invention est relative aux détendeurs de gaz utilisés pour la fourniture de gaz détendus aux indus- tries ou aux particuliers. On connait déjà un détendeur de gaz comprenant un corps en un matériau imperméable aux gaz, qui est subdivisé par une membrane manométrique en une première chambre et en une seconde chambre La première chambre est munie d'un conduit de sortie du gaz et d'un conduit d'entrée ayant un clapet La seconde chambre est munie d'un évent débouchant à l'extérieur Un ressort de régulation y est monté de manière à repousser la membrane vers la première chambre, à l'encontre des forces de pression antagonistes qui règnent dans cette première chambre L'agencement est tel que le dé- placement de la membrane, quand la différence entre la pres- sion régnant dans la première chambre et celle régnant dans la seconde chambre devient inférieure à un premier seuil donné, entraîne la fermeture du conduit d'entrée par le cla- pet S'il se produit une rupture de la canalisation en aval, la pression dans la première chambre baisse Dès que le pre- mier seuil est franchi, le clapet s'applique sur son siège et ferme le conduit d'entrée Lorsque la membrane est crevée ac- cidentellement, le gaz, notamment quand la déchirure est im- portante, pénètre dans la seconde chambre et s'y accumule parce que le débit qui sort par l'évent est limité Les 2 2654176 pressions, tant dans la première chambre que dans la seconde chambre, augmentent jusqu'à la pression maximum d'admission. Il n'y a plus de détente du gaz Les appareils utilisateurs en aval reçoivent donc du gaz sous une pression trop forte qui les détériore. L'invention pallie cet inconvénient par un déten- deur qui, lorsqu'il se produit une crevaison de membrane, in- terrompt le débit de gaz fourni par le détendeur. Suivant l'invention, il est prévu des moyens à ac- tionnement brusque d'augmentation de la perte de charge dans l'évent, quand la pression dans la seconde chambre dépasse un second seuil donné. D'un seul coup, dès que la pression dans la seconde chambre dépasse le second seuil donné, les pressions du gaz dans les première et seconde chambres deviennent égales En raison de la force du ressort de régulation appliquée sur la membrane, celle-ci se déplace vers la première chambre Ce déplacement provoque la fermeture du clapet Le détendeur de gaz ne débite plus. Suivant une variante, les moyens à actionnement brusque d'augmentation de la perte de charge dans l'évent comprennent des moyens de fermeture de l'évent Suivant une autre variante, ces moyens à actionnement brusque d'augmen- tation de la perte de charge de l'évent comprennent seulement des moyens de diminution de la section transversale de l'évent, par exemple au moins au cinquième de sa valeur ini- tiale et, de préférence, au dixième de celle-ci, de sorte qu'une fois que le détendeur ne débite plus, le gaz accumulé dans les chambres et dans la canalisation en aval peut s'échapper peu à peu à l'atmosphère. Les moyens à actionnement brusque d'augmentation de la perte de charge dans l'évent comprennent, avantageusement, une partie mobile déplacée sous l'action des forces dues à la pression régnant dans la seconde chambre quand le second seuil est dépassé et destinée à coopérer avec une partie 3 2654176 fixe Suivant une variante, la partie mobile et la partie fixe portent, respectivement, des aimants qui s'attirent lorsque le déplacement les a suffisamment rapprochés Suivant une autre variante, la partie mobile est un élément à déclic tel qu'une lame à déclic ayant deux positions stables, l'une dans laquelle l'évent est ouvert et l'autre dans laquelle il est fermé ou, du moins, fermé pour les neuf-dixièmes Il est avantageux de disposer les aimants de manière à ce qu'ils soient hors de contact du gaz, pour empêcher toutes les conséquences dues à un effet électrostatique. Il est avantageux de monter un ressort de rappel de manière qu'il s'oppose à l'action des moyens d'augmentation de la perte de charge dans l'évent, tant que la pression ré- gnant dans la seconde chambre reste inférieure au second seuil donné Même si l'on renverse le détendeur, la partie mobile ne peut venir, sous l'effet de la force de gravité, suffi-samment près de la partie fixe pour provoquer le dé- clen-chement des moyens d'augmentation de la perte de charge, parce que le ressort maintient la partie mobile à distance de la partie fixe Ce n'est que lorsque les forces de pression bien plus importantes l'emportent de beaucoup sur la force appliquée par le ressort de rappel à la partie mobile que celle-ci se rapproche suffisamment de la partie fixe et pro- voque le déclenchement. Pour prévenir les effets d'un choc sur le déten- deur, un amortisseur, notamment un amortisseur à fluide, est monté de manière à s'opposer temporairement à l'action des moyens d'augmentation de la perte de charge dans l'évent La compression de l'air de l'amortisseur retarde le déplacement de la partie mobile vers la partie fixe et, comme les forces qui auraient tendance à provoquer ce déplacement sont tempo- raires, puisque dues à un choc unique ou à une vibration, la partie mobile reste éloignée de la partie fixe, le ressort de rappel contribuant également à rappeler la partie mobile De préférence, l'amortisseur définit un intervalle étroit de 4 2654176 passage de l'air, cet intervalle a une section variable, qui augmente au fur et à mesure que l'on tend vers la position o les moyens d'augmentation de la perte de charge entrent en action. Les détendeurs de gaz de ce genre comprennent, en général, un mécanisme de réarmement destiné à écarter le cla- pet de son siège après qu'il y a été appliqué, parce que la pression dans la première chambre est devenue inférieure au premier seuil donné, ou parce qu'une surpression s'est pro- duite dans cette chambre Avantageusement, les moyens à ac- tionnement brusque d'augmentation de la perte de charge dans l'évent sont montés de manière à bloquer le mécanisme de ré- armement quand lesdits moyens à actionnement brusque ont agi. Il n'est ainsi plus possible de réarmer le détendeur si la membrane est crevée. On peut également monter ce mécanisme de réarmement de manière à empêcher lesdits moyens à actionnement brusque d'augmentation de la perte de charge dans l'évent d'agir tant que le mécanisme est en position de réarmement Lorsque l'on rétablit le débit dans le détendeur, le clapet s'écarte de son siège et, par là-même, provoque le déplacement de la mem- brane vers la seconde chambre, avec compression du ressort de régulation qui s'y trouve, et surtout augmentation de la pression qui y règne, ce qui peut provoquer le déclenchement intempestif, dû à ce phénomène transitoire, des moyens à ac- tionnement brusque d'augmentation de la perte de charge dans l'évent Le mécanisme de réarmement s'y oppose. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la figure 1 est un schéma en coupe d'un détendeur suivant l'invention; les figures 2 et 3 sont des vues en coupe de la partie de l'évent de ce détendeur, alors que les moyens à ac- tionnement brusque d'augmentation de la perte de charge dans l'évent sont en position de repos à la figure 2, et en posi- tion déclenchée à la figure 3; la figure 4 est une vue en coupe d'une variante de réalisation de l'évent; la figure 5 illustre une autre variante; la figure 6 représente schématiquement un mode de réalisation, illustrant la coopération du mécanisme de réar- mement et des moyens à actionnement brusque d'augmentation de la perte de charge dans l'évent, et la figure 7 illustre une autre variante. Le détendeur de gaz représenté à la figure 1 com- prend un corps 1 étanche, subdivisé par une membrane 2 en une première chambre 3 et en une seconde chambre 4 La première chambre est munie d'un conduit d'entrée 5 à clapet 6 suscep- tible de s'appliquer sur un siège 7, ainsi que d'un conduit de sortie 8 Un ressort de régulation 9, logé dans la seconde chambre 4, tend à repousser la membrane 2 vers la première chambre 3 Un mécanisme à levier 10 relie la membrane 2 au clapet 6, en sorte que le déplacement de la membrane 2 vers la première chambre 3 tend à rapprocher le clapet 6 de son siège 7 Lorsque la différence entre la pression dans la pre- mière chambre 3 et celle dans la seconde chambre 4 devient inférieure à un premier seuil donné, le clapet 6 ferme le conduit 5. Un évent 11 met la seconde chambre 4 en communica- tion avec l'extérieur Un mécanisme de réarmement 12 clas- sique permet, par une came 13 repoussant un tourillon 14, d'écarter, par l'intermédiaire du mécanisme de commande 10, le clapet 6 de son siège 7 A la figure 1, une tige 15 fai- sant partie de moyens à actionnement brusque d'augmentation de la perte de charge dans l'évent, qui seront décrits ulté- rieurement, sert de butée à une rampe du mécanisme de réarme- ment 12, en l'empêchant de passer en position de réarmement si la tige 15 est sortie. 6 2654176 L'évent représenté aux figures 2 et 3 est constitué d'un raccord 17 issu du corps 1 et sur lequel est vissé un tube taraudé 18 ayant un épaulement 19 Sur la face annulaire frontale libre du raccord 17 est posée une coupelle 20 munie de plusieurs trous 21 et d'un orifice 22 Sur la face du fond de la coupelle 20, qui est la plus éloignée du raccord 17, est fixé un aimant annulaire 23 Cette même face est en contact avec un ressort de rappel 24 dont l'autre extrémité s'appuie sur la face interne de l'épaulement 19 Le tube 18 comporte une partie saillante 25 tournée vers l'aimant 23 et portant, en face de celle-ci, un aimant 26 annulaire La dis- tance entre l'aimant 23 et l'aimant 26 est telle, à la figure 2, qu'ils ne s'attirent pas La tige 15 est issue de la cou- pelle 20 et passe dans le tube 18, pour déboucher à l'extérieur. A la figure 3, une crevaison C de membrane s'est produite La pression dans la chambre 4 a dépassé un second seuil donné Sous l'effet de la pression du gaz, la coupelle mobile 20 s'est déplacée par rapport au tube 18 fixe Lorsque la distance entre les aimants 23 et 26 est devenue suffisam- ment petite, ceux-ci se sont attirés brusquement l'un l'autre Les trous 21 ne débouchent plus vers l'extérieur par l'intermédiaire du tube 18 Les pression dans les deux chambres 3, 4 deviennent sensiblement égales. Dès cet instant, la membrane 2 (figure 1) s'abaisse sous l'effet du ressort 9 Le mécanisme de commande 10 amène le clapet 6 sur le siège 7 Le détendeur cesse de débiter. A la figure 4, le tube 18 se prolonge par un coude 27 et les deux aimants 23, 26 sont logés dans un prolongement 28, en dehors du tube 27 définissant le trajet du gaz vers l'extérieur L'aimant 23 est relié par une tige 29 à la cou- pelle 20 De l'air est emprisonné dans l'espace 30 compris entre les deux aimants 23 et 26, mais peut s'échapper par l'intervalle étroit 31 entre l'aimant 23 et la face inté- rieure du prolongement 28 L'intervalle étroit 31 a une sec- 7 2654176 tion variable, qui augmente au fur et à mesure que la cou- pelle 20 se déplace vers la partie saillante 25 Si le déten- deur est renversé, la coupelle 20 est empêchée de se rappro- cher de la partie saillante 25, par le ressort 24, en dépit de la force de la gravité Ce n'est que lorsque la pression dans la seconde chambre 4 l'emporte de beaucoup sur la force du ressort 24 que le déclenchement peut avoir lieu. S'il se produit un choc ou une vibration faisant que la coupelle 20 a tendance à être projetée brusquement vers la partie saillante 25, la chambre 30 qui constitue un amortisseur à fluide s'oppose temporairement à ce mouvement tant que l'air n'en est pas sorti par l'intervalle 23 Les moyens à actionnement brusque d'augmentation de la perte de charge, constitués notamment par les deux aimants 23 et 26 ne se déclenchent donc pas sous le moindre choc Mais, quand la pression dans la seconde chambre 4 applique à la coupelle 20 des forces permanentes, l'air contenu dans la chambre 30 sort par l'intervalle 23 et les aimants 23, 26 peuvent se rappro- cher l'un de l'autre, d'autant plus vite que la section de l'intervalle étroit 31 augmente. A la figure 5, les aimants ont été remplacés par une lame à déclic 32 pouvant prendre une position de repos, représentée en traits pleins et une position de déclenchement représentée en traits mixtes, la lame comportant des trous 33 permettant le passage du gaz. A la figure 6, on a représenté schématiquement, de la même façon qu'à la figure 1, une variante du détendeur suivant l'invention Dans ce cas, la rampe 16 empêche la tige de sortir quand le mécanisme 12 de réarmement est en posi- tion de réarmement, c'est-à-dire quand le clapet 6 est écarté du siège 7, lors du rétablissement du débit du détendeur Les moyens à actionnement brusque d'augmentation de la perte de charge dans l'évent sont ainsi bloqués même si, sous l'effet d'un phénomène transitoire, la pression dans la seconde chambre 4 devient trop grande. 8 2654176 La figure 7 illustre un mode de réalisation parti- culièrement simple à fabriquer Deux lames 35, 36 sont mon- tées basculantes dans des cavités du tube 18 et articulées sur un tourillon 37 solidaire en déplacement de la coupelle 20 Un ressort de traction 34 est accroché par ses deux ex- trémités aux lames 35, 36 La position en traits mixtes des lames 35, 36 correspondant à la position de déclenchement. 9 2654176 REVENDICATIONS 1 Détendeur de gaz, comprenant un corps ( 1) subdi- visé par une membrane ( 2) en une première chambre ( 3) qui est munie d'un conduit de sortie ( 8) et d'un conduit d'entrée ( 5) ayant un clapet ( 6) et en une seconde chambre ( 4) qui est mu- nie d'un évent ( 11) et dans laquelle un ressort de régulation ( 9) est monté de manière à repousser la membrane ( 2) vers la première chambre ( 3), à l'encontre des forces de pression an- tagonistes qui y règnent, l'agencement étant tel que le dé- placement de la membrane ( 2), quand la différence entre la pression régnant dans la première chambre ( 3) et celle ré- gnant dans la seconde ( 4) devient inférieure à un premier seuil donné, entraîne la fermeture du conduit d'entrée ( 5) par le clapet ( 6), caractérisé par des moyens à actionnement brusque d'augmentation de la perte de charge ( 23, 26) dans l'évent ( 11), quand la pression dans la seconde chambre ( 4) dépasse un second seuil donné. 2 Détendeur de gaz suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que les moyens à actionnement brusque d'augmentation de la perte de charge dans l'évent comprennent des moyens de fermeture de l'évent. 3 Détendeur de gaz suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce que les moyens à actionnement brusque d'augmentation de la perte de charge dans l'évent comprennent des moyens de diminution de la section transversale de l'évent. 2654176 4 Détendeur de gaz suivant l'une des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens à actionnement brusque d'augmentation de la perte de charge dans l'évent comprennent une partie mobile ( 20) déplacée sous l'action des forces dues à la pression régnant dans la seconde chambre ( 4) quand le second seuil est dépassé et destinée à coopérer avec une partie fixe. Détendeur de gaz suivant la revendication 4, ca- ractérisé en ce que la partie mobile ( 20) et la partie fixe ( 18) portent, respectivement, des aimants ( 23, 26) qui s'attirent. 6 Détendeur de gaz suivant la revendication 4, ca- ractérisé en ce que la partie mobile est un élément à déclic ( 32). 7 Détendeur de gaz suivant la revendication 6, ca- ractérisé en ce que l'élément à déclic est constitué de deux lames ( 35, 36) auxquelles sont accrochées respectivement les extrémités d'un ressort ( 34). 8 Détendeur de gaz suivant la revendication 5, ca- ractérisé en ce que les aimants ( 23, 26) sont disposés de ma- nière à être hors de contact du gaz. 9 Détendeur de gaz suivant l'une des revendica- tions 1 ou 3 à 8, caractérisé en ce que les moyens à action- nement brusque d'augmentation de la perte de charge dans l'évent sont tels qu'ils diminuent la section transversale de l'évent au moins au cinquième de sa valeur initiale. Détendeur de gaz suivant l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé par un ressort ( 24) monté de manière à s'opposer à l'action des moyens à actionnement brusque d'augmentation de la perte de charge dans l'évent, tant que la pression régnant dans la seconde chambre ( 4) est inférieure au second seuil donné. 11 Détendeur de gaz suivant l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé par un amortisseur ( 30) monté il 2654176 de manière à s'opposer temporairement à l'action des moyens à actionnement brusque d'augmentation de la perte de charge. 12 Détendeur de gaz suivant l'une des revendica- tions précédentes, comprenant un mécanisme de réarmement ( 12) destiné à écarter le clapet ( 6) de son siège ( 7), caractérisé en ce que les moyens à actionnement brusque ( 15) sont montés de manière à bloquer le mécanisme de réarmement ( 12) quand lesdits moyens ont agi. 13 Détendeur de gaz suivant l'une des revendica- tions précédentes, comprenant un mécanisme de réarmement ( 12) destiné à écarter le clapet ( 6 > de son siège ( 7), caractérisé en ce que le mécanisme de réarmement ( 12) est monté de ma- nière à empêcher lesdits moyens d'agir, tant que le mécanisme est en position de réarmement.