Brevet FR2652869A1 — publié le 19910412

La présente invention concerne un robinet à soupape de pression résiduelle pour le remplissage et la vidange d'un réservoir. gaz et, en particulier, d'un réservoir pour gaz de haute pureté. On connaît déjà des réservoirs à gaz de haute pureté utilisés, par exemple, pour la fabrication de fibres optiques ou de semi-conducteurs et, en particulier, pour le dopage de ces derniers qui sont équipés d'une soupape dite "de pression résiduelle" ayant pour but de fermer automatiquement le réservoir pendant sa vidange lorsque la pression dans le réservoir a atteint une valeur minimale prédéterminée qui est la pression résiduelle et qui est supérieure a la pression environnante. De cette manière, la pénétration dans le réservoir d'impuretés provenant de l'atmosphère environnante est rendue impossible. Pour remplir à nouveau le réservoir à gaz, la soupape de pression résiduelle précitée doit évidemment être ouverte, ce qui peut être réalisé soit manuellement, soit également automatiquement grace à la pression du gaz d'alimentation. Les commandes manuelles déjà connues de la soupape de pression résiduelle ont pour inconvénient qu'elles peuvent être laissées ouvertes par inadvertance après l'achèvement de l'opération de remplissage, si 1 bien que le réservoir peut se vider en cas de prélèvement ultérieur de gaz jusqu'à la pression environnante, avec les risques précités qui en résultent de pénétration d'impuretés provenant de l'atmosphère environnante. C'est pourquoi les soupapes de pression résiduelle à fonctionnement automatique sont particulièrement avantageuses. Les robinets déjà connus fonctionnant avec des soupapes de pression résiduelle à action automatique et conformes à l'état actuel de la technique présentent toutefois l'inconvénient d'avoir une disposition compliquée et donc coûteuse et/ou d'être fort encombrants; d'autre part, la conversion depuis le fonctionnement normal avec prélèvement de gaz à l'opération de remplissage ou à la vidange résiduelle du réservoir à gaz jusqu'au vide presque complet, appelée ci-après en abrégé "vidange sous vide", implique souvent des manipulations gênantes. Un autre phénomène désagréable et nocif au cours du remplissage est le tremblement de la soupape de pression résiduelle. Pour éviter ces inconvénients propres à l'état actuel de la technique, la présente invention a donc pour objet de proposer un robinet du type pr6cité présentant une disposition extrêmement simple et un encombrement réduit et dont la conversion depuis le fonctionnement à prélèvement de gaz au remplissage ou à la vidange sous vide est très facile à réaliser. Pour atteindre ce résultat, la présente invention prévoit un robinet à soupape de pression résiduelle pour remplir et vider un réservoir à gaz et, en particulier, un réservoir à gaz de haute pureté, dans lequel la soupape de pression résiduelle a la forme d'un piston et vient correspondre axialement avec un corps fileté de fermeture du robinet, avec un ressort à pression déterminant la pression résiduelle qui est disposé 1 axialement entre la soupape de pression résiduelle en forme de piston et le corps fileté de fermeture si bien que, pour fermer un orifice d'entrée de gaz du reservoir à gaz dans le corps de soupape, la soupape de pression résiduelle est pressée par le ressort,lorsque la pression résiduelle est atteinte, contre un siège à l'orifice d'entrée, caractérisé en ce que pour remplir et pour vider le réservoir de gaz sous vide il est prévu une première garniture pouvant être vissée dans le corps de vanne du robinet avec des zones d'étanchéité à un premier endroit du corps de vanne du robinet et que, pour le fonctionnement normal avec prélèvement de gaz, il est prévu une deuxième garniture de raccordement pouvant être vissée dans le corps de vanne avec des zones d'étanchéité à un deuxième endroit du corps de vanne du robinet tandis que ce deuxième endroit se trouve en aval du premier endroit précité et en ce que l'enceinte intérieure du corps de vanne entre le premier et le deuxième endroit précité est connectée par un canal de by-pass avec l'enceinte existant entre la partie inférieure du corps fileté de fermeture et la partie supérieure de la soupape de pression résiduelle. Un exemple de réalisation de la présente invention est représenté par les figures, dans lesquelles les pièces identiques sont pourvues des mêmes numéros de référence en vue de la description détaillée ci-après. Ces figures représentent respectivement: La figure 1, le robinet de la présente invention avec une première garniture de raccordement pour le remplissage ou la vidange sous vide du réservoir de gaz; La figure 2, le robinet suivant figure 1 pourvu toutefois d'une deuxième garniture de raccordement pour le fonctionnement normal avec prélèvement de gaz et avec la soupape de pression résiduelle en position fermée. La figure 1 représente le robinet 4 de la présente invention constitué essentiellement d'un corps de vanne 6, d'une soupape de pression résiduelle 8, d'un corps fileté de fermeture 10 ainsi que, dans le cas de cette figure 1, d'une garniture de raccordement 12 pour le remplissage ou pour la vidange sous vide d'un réservoir de gaz, non représenté, qui est par exemple une bonbonne de gaz. Une conduite de gaz, sous forme d'un alésage 14 dans le corps de vanne 6, part du réservoir de gaz non représenté vers l'intérieur du corps de vanne. L'orifice d'entrée 16 vers l'intérieur du corps de vanne 6 peut tre fermé ou ouvert à l'aide de la soupape de pression résiduelle 8. A cet effet, la soupape de pression résiduelle 8 propre à la présente invention se présente essentiellement sous forme d'un piston qui peut se déplacer axialement dans un alésage 18 du corps de vanne 6; l'étanchéité au gaz entre la soupape 8 et l'alésage 18 est assurée ici au moyen d'un joint torique 20. Entre le corps fileté de fermeture 10 et la soupape 8 est prévu un ressort à pression 22 qui est dimensionné de façon à ce que, en position d'ouverture du corps fileté de fermeture 10, la soupape de pression résiduelle 8 soit pressée contre l'orifice d'entrée 16 si la pression résiduelle dans le récipient de gaz non représenté atteint une valeur minimale prédéterminée. Au cours de cette opération correspondant à l'objectif principal de la soupape de pression résiduelle, un joint 24 sur la partie inférieure de la soupape est pressé contre le siège 26 de l'orifice d'entrée de gaz 16. Conformément à la présente invention, la soupape de pression résiduelle 8 en forme de piston est également utilisée pour interrompre un prélèvement normal de gaz provenant du réservoir de gaz non représenté, et cela en déplaçant vers le bas le corps filet6 de fermeture dans le sens axial, par exemple à l'aide d'un carré intérieur 28, jusqu'a ce qu'il vienne mécaniquement au contact du piston de la soupape de pression résiduelle 8 et pousse ensuite celle-ci à l'encontre de la pression du gaz sortant de l'orifice 16 contre le siège 26 de l'orifice d'entrée de gaz 16. Un aspect de la présente invention est relatif à la disposition de la garniture de raccordement 12, qui sert au remplissage du réservoir de gaz ainsi qu'à sa vidange sous vide. Les éléments essentiels de cette garniture de raccordement 12 sont un joint 34, constitué par exemple d'un joint torique situé à un premier endroit dans le corps de vanne 6 entre ce dernier et la garniture de raccordement 12, ainsi qu'une broche ou un boulon 36 avec une pointe conique 36a qui est poussée axialement par un ressort 42. Ce boulon est guida et maintenu à l'intérieur de la garniture de raccordement par quatre nervures 38, tandis que les interstices entre ces nervures constituent des orifices de passage pour le gaz. L'opération suivante se déroule au cours d'une vidange sous vide: Le corps fileté de fermeture 10 est ouvert, la soupape de pression residuelle 8 est fermée sous l'effet du ressort 22 (non représenté). Si la garniture de raccordement 12 est alors vissée sur le corps de vanne 6, la pointe 36a du boulon 36 vient en contact avec un rétrécissement conique correspondant 8a du bord inférieur de la soupape de pression residuelle 8. Si l'on continue a visser la garniture 12, la soupape de pression résiduelle 8 est soulevée de son siège 26 sous l'effet du puissant ressort 42 et contre le ressort plus faible 22 et l'orifice de l'alésage 14 est dégagé. Si le vide est alors appliqué au raccordement de gaz 40 de la garniture de raccordement 12, par exemple à l'aide d'une pompe à vide, le récipient peut être vidé jusqu'à ce 1 que l'on atteigne un vide choisi à volonté. Ceci est d'une importance particulière pour les opérations de remplissage qui sont effectuées au moyen de la même garniture de raccordement 12. Dans ce cas également, la position mutuelle du boulon 36 et de la soupape de pression résiduelle 8 se présente comme à la figure 1 parce que l'orifice 40 est soumis à la pression. Le boulon 36 joue alors le rôle qui lui est attribué, à savoir d'empêcher le tremblement de la soupape de pression résiduelle 8 au cours de l'opération de remplissage, phénomène qui s'accompagne de bruits gênants et, surtout, d'une usure prématurée de cette soupape. Lorsque le remplissage du récipient est termine, la soupape est refermée en faisant tourner le corps fileté de fermeture. Au cours de cette opération de fermeture, le boulon 36 est déplacé vers la droite par suite du déplacement vertical de la soupape de pression résiduelle 8 depuis la position représentée à la figure 1. Lorsque la soupape est fermée, la garniture de raccordement 12 peut être dévissée du corps de vanne 6. Pour le fonctionnement normal avec prélèvement de gaz, la garniture de raccordement 12 de la figure 1 est remplacée par la garniture de raccordement 50 de la figure 2. Dans cette deuxième garniture de raccordement 50, l'étanchéité entre celle-ci et le corps de vanne 6 se trouve à un endroit 52 situé en aval de l'endroit 34 de la garniture 12. Par suite de cet abaissement de la zone d'étanchéité, un canal de by-pass 54 entre l'enceinte entre le corps de fermeture fileté 10 et la soupape de pression résiduelle 8 avec l'intérieur du corps de vanne 6 laissant passer le gaz devient fonctionnel. Grâce à cette disposition, les fluctuations de pression de gaz entre le corps 10 et le piston de la soupape de pression résiduelle 8 se trouvent empêchées. En effet, des fluctuations de pression de ce genre entre 1 le corps 10 et la soupape de pression résiduelle 8,qui pourraient se produire en cas de déplacement axial mutuel de ces pièces, pourraient fausser le fonctionnement du ressort de pression résiduelle 22 d'une manière incontrôlable. REVENDICATIONS 1. Robinet avec soupape de pression résiduelle pour le remplissage et la vidange d'un récipient de gaz et, en particulier, d'un réservoir à gaz de haute pureté, dans lequel la soupape de pression résiduelle (8) a la forme d'un piston et correspond axialement avec un corps o fileté de fermeture (10) du robinet (4), avec un ressort à pression (22) déterminant la pression résiduelle qui est disposé axialement entre la soupape de pression r6siduelle (8) en forme de piston et le corps fileté de fermeture (10) si bien que, pour fermer un orifice d'entrée du gaz (16) du récipient de gaz dans le corps de vanne (6), la soupape de pression résiduelle (8) est pressée par le ressort (22) lorsque la pression résiduelle est atteinte contre un siège (26) de l'orifice d'entrée (16), caractérisé en ce quepour remplir et pour vider sous vide le récipient, une première garniture de raccordement (12) est prévue pour pouvoir se visser dans le corps de vanne (6) du robinet (4) avec des zones d'étanchéité à un premier endroit (34) du corps de vanne (6) du robinet (4), en ce que pour le fonctionnement normal avec prélèvement de gaz, une deuxième garniture de raccordement (50) est prévue de manière à pouvoir se visser dans le corps de vanne (6) avec des zones d'étanchéité à un deuxième endroit (52) du corps de vanne (6) du robinet (4) tandis que ce deuxième endroit (52) se trouve en aval du premier endroit précité (34) et que l'enceinte intérieure du corps de vanne (6), entre le premier endroit (34) et le deuxième endroit (52) précité, est connectée par un canal de by-pass (54) avec l'enceinte entre la partie inférieure du corps fileté de fermeture (10) et la partie supérieure de la soupape de pression résiduelle (8). 2. Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première garniture (12) présente un boulon (36) poussé par un ressort, qui coopère par sa pointe conique (36a) avec le bord inférieur oblique correspondant de la soupape de pression résiduelle (8) de façon à ce que le boulon (36) maintienne la soupape de pression résiduelle ouverte.