Brevet FR2657679A1 — publié le 19910802

CARTOUCHE DE SECURITE POUR GAZ COMPRIME OU LIQUEFIE La présente invention concerne une c rtolic-ne d-e sécurité pour gaz comprimé ou liquéfié comprenant un corps avec un canal d'admission et un canal de sortie à travers une tubulure de raccord, une chambre essentiellement cylindrique à l'intersection du canal d'admission et du canal de sortie dans le prolongement axial de ce dernier, un élément de manoeuvre coulissant axialement dans ladite chambre et comprenant un organe de fermeture sollicité de manière étanche sur un siège sous l'action d'un ressort de fermeture, ainsi qu'une -soupape soumise à l'action d'un ressort calibré pour contenir une pression résiduelle. Il existe des robinets, p ex pour bouteilles de gaz, avec des soupapes intégrées, destinées à contenir une certaine pression résiduelle dans la bouteille pour éviter de les vider complètement et prévenir ainsi la pénétration d'impuretés dans la bouteille On connait également des moyens pour neutraliser cette soupape de pression résiduelle afin de permettre le remplissage de la bouteille à contresens à travers cette soupape. Il peut toutefois arriver que la soupape de pression résiduelle se ferme trop tôt, c à d avant que la pression ne tombe au niveau de la pression résiduelle à laquelle la soupape doit normalement se fermer Cela peut notamment arriver lorsque la soupape est précédée d'un passage étranglé de réduction de pression et que les gaz ont tendance à former des dépôts rétrécissants ou bouchant ce passage Cette situation est souvent contrôlée en déconnectant la conduite d'utilisation et en y branchant un manomètre, tout en neutralisant la soupape de pression résiduelle Or, cette vérification est liée au danger que l'opérateur risque d'oublier de fermer le robinet principal avant d'enlever le manomètre, ce qui peut avoir des conséquences graves si les gaz sont toxiques O Du nocifs. Le but de la presente invention est de prévoir une cartouche de sécurité du genre décrit dans le préambule qui permet la deconnexion du circuit d'utilisation sans risque d'échappement de gaz. Pour atteindre cet objectif, la présente invention propose une cartouche de sécurité du genre décrit dans la préambule qui, dans son mode de réalisation préféré, est essentiellement caractérisée en ce que ledit élément de manoeuvre est conçu sous forme de soupape de retenue et constitué d'un piston sensiblement cylindrique avec une base élargie formant l'organe de fermeture et une partie frontale pourvue d'un joint périphérique et logé en position ouverte et en position fermée de la soupape de retenue, de manière étanche, dans une portion rétrécie de ladite chambre, en ce que ledit élément est déplaçable de la position de fermeture vers la position d'ouverture de la soupape de retenue contre l'action du ressort de fermeture par la connexion sur ladite tubulure d'un premier type de raccord et en ce qu'il est déplaçable au-delà de ladite position d'ouverture vers une position de remplissage et de court- circuit de la soupape de pression résiduelle, dans laquelle ledit élément et son joint périphérique se trouvent dans une portion élargie de ladite chambre, par la connexion, sur la tubulure, d'un second type de raccord. A cet effet, l'élément de manoeuvre peut comporter, du côté opposé à l'organe de fermeture, une tête pénétrant, en position fermée de la soupape de retenue, dans le canal de sortie à travers un étranglement divergeant vers le canal de sortie. La têle de l'élément de manoeuvre peut comporzer, er outre, uan passage ax ial pour les gaz quittant la cartouche et, au moins, un passage diamétral pour les gaz pénétrant à travers la cartouche. Le premier type de raccord comporte, de preférence, une extrémité arrondie se trouvant, en position de connexion, en appui sur la partie divergente dudit étranglement, ainsi qu'un joint périphérique coopérant avec la surface intérieure de la tubulure de raccord. Autrement dit, la mise en place de ce premier type de raccord, qui est celui d'un circuit d'utilisation déplace automatiquement l'élément de manoeuvre en position d'ouverture contre l'action du ressort de fermeture, de manière à laisser passer les gaz dans le- circuit d'utilisation sous le contrôle de la soupape de pression résiduelle. Le second type de raccord comporte, de préférence, une extrémité arrondie se trouvant en position de connexion, en appui sur la partie divergente de l'étranglement, cette extrémité arrondie étant en plus, prolongée par une pointe susceptible de pénétrer à travers l'étranglement pour déplacer l'élément de manoeuvre Autrement dit, la mise en place de ce second type de raccord, qui peut être un raccord pour le remplissage d'une bouteille par circulation du gaz à contresens, ou le raccord d'un manomètre pour mesurer la pression dans la bouteille, provoque le déplacement de l'élément de manoeuvre au-delà de la position d'ouverture contre l'action du ressort de fermeture, pour libérer la communication entre le canal d'admission et le canal de sortie en créant un passage autour de l'élément de manoeuvre dans la portion élargie de la chambre. La soupape de pression residuelie peut être montée de manière coulissante à l'intérieur de l'élément de manoeuvre et être sollicité par son ressort calibré sur un siège entourant un passage étrangle en aval de l'organe de fermeture et en amont de la soupape. Selon un mode de réalisation avantageux, le ressort de fermeture prend appui, du côté opposé à l'organe de fermeture, sur un piston vissé, de manière étanche, dans le corps de la cartouche et destiné à être dévissé pour permettre le coulissement de l'élément de manoeuvre de la position d'ouverture vers la position de remplissage. D'autres particularités et caractéristiques ressortiront de la description détaillée d'un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 montre une vue en coupe axiale d'une cartouche selon la présente invention en position fermée; la figure 2 montre une vue analogue de la cartouche en position ouverte et la figure 3 montre une-vue analogue de la cartouche en position de remplissage. La description de la constitution de la cartouche de sécurité se référera simultanément aux trois figures. La cartouche est constituée d'un corps 10 prévu en aval d'un robinet principal de fermeture entre une source de gaz, p ex une bouteille de gaz et un circuit d'utilisation Le corps 10 comporte un canal d'admission 12 en communication avec la source de gaz et-une tubulure de raccord 14 avec un canal de sortie 16 pouvant être connecté sur un circuit d'utilisation. A l'intersection du canai d'admission 12 et du canai de sortie 16 se trouve, dans le prolongement axial de ce dernier une chambre 18 de forme sensiblement cylindrique mais de section variable pour des raisons décrites plus en détail par la suite Dans cette chambre 18 se trouve un élément de manoeuvre 20 dont le déplacement axial définit lès différentes fonctions de la cartouche. L'élément de manoeuvre 20 comporte une base élargie 22 qui forme l'organe de fermeture A cet effet, ur joint 24, p ex un joint torique est prévu autour de la base 22 pour coopérer, en position de fermeture, avec un siège 26 prévue dans la paroi de la chambre 18 au niveau de la pénétration du canal 12 dans cette chambre. La majeure partie de l'élément de manoeuvre 20 est formée par un piston creux 28 de forme cylindrique dont le diamètre extérieur correspond sensiblement au diamètre intérieur de la portion la plus étroite 18 a de la chambre 18, cette portion 18 a se trouvant du côté du canal de sortie 16, alors qu'une portion plus large 18 b s'étend du niveau du canal d'admission 12 jusqu'à la portion rétrécie 18 a pour définir avec l'élément de manoeuvre 20 un espace cylindrique annulaire 30. La partie frontale de l'élément de manoeuvre 20, du côté du canal de sortie 16 est constituée par une tête cylindrique 32 de section inférieure à celle de la partie cylindrique 28 L'extrémité 34 de cette tête 32 peut, en outre, conçue sous forme de pastille d'étanchéité Entre la chambre 18 et Elle canal 16 se trouve un étranglement 36 qui diverge vers le canal de sortie 16, alors que son bord intérieur peut être diamétral La section d'ouverture de cet étranglement est légèrement supérieure à la section de la tête 32 -.71 - "'I' ' o, pour permettre a celie-cl, comme le montre la figure q, de pouvoir péne-rer dans la partie civargente de étranglement 85 La tête 32 comporte un ou plusieurs passages 38 traversant diamétralement la tête au niveau de l'aisselle avec la partie cylindrique 28. Dans la partie centrale de l'élément de manoeuvre 20 se trouve une cavité 40 sensiblement cylindrique Cette cavité 40 est ouverte à travers la tête 32 par un passage axial 42 Du côté opposé, cette cavité 40 communique à travers un passage étranglé et calibré 44 et faisant fonction de détendeur, avec un canal 46 percé diamétralement dans l'élément de manoeuvre 20 entre sa partie cylindrique centrale 28 et sa base 22. Dans la cavité 40 se trouve une soupape de retenue. 48 avec une pastille d'étanchéité 50 qui est sollicitée par un ressort 54 en direction d'un siège 52 autour du passage étranglé 44 de réglage de débit. La soupape 48 n'est pas montée de manière étanche dans la cavité 40 de façon à laisser subsister un ou plusieurs passages latéraux 55 En outre, un ou plusieurs orifices 56 sont prévus dans la paroi latérale de la soupape 48. Un joint circulaire 58-, p ex un joint torique assure l'étanchéité de l'élément de manoeuvre 20 par rapport à la portion 18 a la plus étroite de la chambre 18. L'élément de manoeuvre 20 est sollicité en direction de fermeture par un ressort 60 prenant appui sur un piston 62 vissé dans le corps 10 du côté opposé au canal 16 et dont l'étanchéité par rapport au corps 10 est assurée par plusieurs joints 64, 66 La tête 66 du piston 62 est conçue de manière à pouvoir être manoeuvrée, par une clef ou un tournevis pour déplacer le piston 62 entre deux positions extrêmes illustrées respectivement sur les figures l et 3 et décerminées, de préférence, par des butées. on va maintenant décrire, en réferences successives aux figures l à 3, le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus. Sur la figure 1 la cartouche se trouve en position fermée, l'organe de fermeture 22 de l'élément 20 étant appliqué de manière étanche, sur son siège 26 sous l'action du ressort 60, alors que la tête 32 de l'élément 20 pénètre à travers l'étranglement 36 dans le canal 16. L'ouverture de la cartouche représentée sur la figure 2, est réalisée en introduisant dans le canal de sortie 16 un raccord 70 d'une conduite d'un circuit d'utilisation La mise en place de ce raccord 70 enfonce la tête 32 à travers l'étranglement 36 et déplace l'élément de manoeuvre 20 contre l'action du ressort 60 pour soulever le joint 24 de son siège 26 et ouvrir ainsi, à cet endroit, le passage au gaz sous pression dans le canal 12 Il est à noter que le raccord 70 est pourvu d'un joint 72 disposé de manière à assurer l'étanchéité avec le canal 16 avant que l'extrémité ne touche la tête 32 L'extrémité du raccord 70 peut être arrondie afin d'assurer une certaine étanchéité par appui sur l'étranglement 36 sans se bloquer sur celui-ci. Dans cette position d'ouverture selon la figure 2, l'élément de manoeuvre 20 assure toujours l'étanchéité par rapport au corps 10 grâce à son joint 58 qui se trouve encore dans la portion rétrécie 18 a de la chambre 18 Par contre, le gaz sous pression peut pénétrer à travers le passage étranglé 44 et, lorsque sa pression dépasse le seuil de la pression résiduelle, il est en mesure de soulever la soupape 48 de son siège -52 contre i action du ressort 54 pour s'échapper par le passage 55, Golt directement, soit par l'orifice 55 a travers je passage axial 42 et le raccord 70 dans le circuit d'utilisation. L'extraction du raccord 70 du canal 16 libère la tête 32 et l'élément de manoeuvre 20 de sorte que le joint 24 est automatiquement appliqué sur son siege 26 sous l'action du ressort 60 sans fuite de gaz, étant donné que la fermeture est réalisée au niveau du joint 24 avant le dégagement du joint 72 du canal 16. Pour manoeuvrer l'élément 20 de la position de la figure 1 vers la position de la figure 3 il faut d'abord dévisser complètement le piston 62 Ensuite on introduit dans le canal 16 un second type de raccord 74 qui ressemble au raccord 70, mais qui comporte, en outre, une pointe 76 pouvant pénétrer à travers l'étranglement 36 pour déplacer l'élément de manoeuvre contre l'action du ressort 60 vers la position de la figure 3. Dans cette position, la soupape de pression résiduelle 48 est courtcircuitée, car le joint 58 de l'élément de manoeuvre 20 se trouve dans la portion élargie 18 b de la chambre 18 o il n'exerce plus de fonction d'étanchéité Il y a donc une communication directe entre le canal 12 et le raccord 74 à travers l'espace 30 autour de l'élément de manoeuvre 20 et les passages 38 et 42 Il est, par conséquent, possible de remplir la bouteille à l'aide du raccord 74 par circulation du gaz à contresens entre le canal 16 et le canal 12 Le raccord 74 peut également être celui d'un manomètre pour mesurer la pression de gaz dans la bouteille. Lorsqu'on enlève le raccord 74, la cartouche se ferme-automatiquement, sans fuite de gaz, sous l'action du ressort 6 û qui est suffisamment puissant pour déplacer l'elément de manoeuvre 20 de la position, de la figure 3 vers la position de fermeture de la figure 1. Il est à noter que le raccord 74 peut comporter un joint, non représenté, analogue au joint 72 Par ailleurs, les deux raccords 70 et 74 comportent des moyens, non représentés, pour les solidariser avec la tubulure de raccord 14. 1 O REVENDICATIONS 1 Cartouche de sécurité pour gaz comprime ou liquéfié comprenant un corps ( 10) avec un canai d'admission ( 12) et un canal de sortie ( 16) à travers une tubulure de raccord ( 14), une chambre ( 18) essentiellement cylindrique à l'intersection du canai d'admission ( 12) et du canal de sortie ( 16), dans le prolongement axial de ce dernier, -un élément de manoeuvre ( 20) coulissant axialement dans ladite chambre ( 18) et comprenant un organe de fermeture ( 22) sollicité, de manière étanche, sur un siège ( 26) sous l'action d'un ressort de fermeture ( 60), ainsi qu'une soupape ( 38) soumise à l'action d'un ressort calibré ( 54) pour contenir une pression résiduelle, caractérisée en ce que ledit élément de manoeuvre ( 20) est conçu sous forme de soupape de retenue et constitué d'un piston sensiblement cylindrique ( 28) avec une base élargie ( 22) formant l'organe de fermeture et une partie frontale pourvue d'un joint périphérique ( 58) et logé, en position ouverte et en position fermée de la soupape de retenue, de manière étanche, dans une portion rétrécie ( 18 a) de ladite chambre ( 18), en ce que ledit élément ( 20) est-déplaçable de la position de fermeture vers la position d'ouverture de la soupape de retenue contre l'action du ressort de fermeture ( 60) par la connexion sur ladite tubulure d'un premier type de raccord ( 70) et en ce qu'il est déplaçable au-delà de ladite position d'ouverture vers une position de remplissage et de court-circuit de la soupape ( 48) de pression résiduelle, dans laquelle ledit élément ( 20) et son joint périphérique ( 58) se trouvent dans une portion élargie ( 18 b) de ladite chambre ( 18), par la connexion sur ladite tubulure de raccord ( 14) d'un second type de raccord ( 74). Al 2 Cartouche selon la revendication A, caractérisee en ce que led t eiemen de manoeuvre ( 20) comporte, du cote oppose à l'organe de fermeture ( 22), une tete, peneétrant en position fermee de la cartouche, dans le canal de sortie ( 16) a travers un etranglement ( 36) divergeant vers le canal de sortie ( 16). 3 Cartouche selon la revendication 2, caractérisée en ce que ladite tête ( 32) de l'élément de manoeuvre ( 20) comporte un passage axial ( 42) pour les gaz quittant la cartouche et, au moins, un passage diamétral ( 38) pour les gaz pénétrant à travers la cartouche. 4 Cartouche selon la revendication 1, caractérisee en ce que ledit premier type de raccord ( 70) comporte. une extrémité arrondie se trouvant, en position de connexion, en appui sur la partie divergente dudit étranglement ( 36), ainsi qu'un joint périphérique ( 72) coopérant avec la surface intérieure de la tubulure de raccord ( 14). 5 Cartouche selon la revendication 1, caractérisée en ce que le second type de raccord ( 74) comporte une extrémité arrondie se trouvant, en position de connexion, en appui sur 1 a partie divergente dudit étranglement ( 36) et en ce que ladite extrémité arrondie est prolongée par une pointe ( 76) susceptible de pénétrer à travers ledit étranglement ( 36) pour déplacer l'élément de manoeuvre ( 20). 6 Cartouche selon la revendication 1, caractérisée en ce que la soupape de pression résiduelle ( 48) est montée de manière coulissante à l'intérieur de l'élément de manoeuvre ( 20) et est sollicitée par son ressort calibré ( 54) sur un siège ( 52) entourant un passage étranglé ( 44) en aval de l'organe de fermeture ( 22). 7 Cartouche selon ia revendication 1, carat Or see eri ce que le ressort de fermeture ( 50; prend appui, du côte opposé à l'organe de fermeture ( 22), sur un piston ( 62) vissé, de manière étanche, dans le corps de la cartouche et destiné à être dévissé pour permettre ie coulissement de l'élément de manoeuvre ( 20) au-delà de la position d'ouverture vers la position de remplissage.