Brevet FR2660394A1 — publié le 19911004

L'invention se rapporte à une valve d'alimentation d'une capacité puis de charge brutale de cette capacité. Notamment mais non exclusivement l'invention trouve une application avantageuse dans l'amélioration de l'écoulement d'un produit granuleux ou pulvérulent en sortie d'installation telles que des silos ou des trémies. Une telle valve de charge brutale, couramment dénommée canon à air comprend un corps présentant : - d'une part, une chambre d'alimentation de volume variable pourvue d'un orifice de remplissage et d'un passage vers la capacité et, - d'autre part, de volume également variable, une chambre de décharge de la capacité vers l'installation que la valve de décharge brutale equipe, laquelle chambre est à cet effet raccordée au moins à l'installation par un tronçon tubulaire qui, avec la chambre, forme un parcours de décharge. La chambre d'alimentation est constituee dans un cylindre entre le fond de ce cylindre et la face arrière d'un piston monté libre en translation dans le cylindre. La chambre de décharge est située à l'avant du piston. Dans une direction, le piston subit une poussée due à l'action de la pression régnant dans la chambre d'alimentation et notamment à l'action de la pression du gaz introduit dans la chambre d'alimentation en vue du remplissage progressif de la capacité. Pour contrôler la circulation du gaz dans le parcours de décharge, l'un des éléments du parcours porte un siège avec lequel coopère un organe d'obturation porté ou réalisé directement par le piston et son maintien en position d'obturation est assuré par la susdite pression agissant à l'arrière du piston. Dès que, dans la chambre d'alimentation, la pression correspondante est relachée, la pression du gaz présent dans la capacité agit sur au moins une partie de la face avant du piston et le fait ainsi revenir d'un coup sec vers le fond du cylindre degageant le passage dans le parcours. L'ouverture du parcours de décharge de la capacité peut éventuellement être maintenue jusqu'à réapparition de la pression dans la chambre d'alimentation en vue d'un nouveau remplissage de la capacité. Dans le but de relâcher la pression dans la chambre d'alimentation, celle-ci est généralement, par son orifice de remplissage, reliee à une source du gaz sous pression par l'intermédiaire d'un distributeur à plusieurs voies permettant notamment, et ce, à volonté, soit de fermer, soit de raccorder la chambre d'alimentation aussi bien à la source de gaz sous pression qu'à l'air libre. Pour assurer un bon guidage, on sait que la longueur sur laquelle s'opère le guidage doit être au moins égale à sa dimension transversale. A cet effet, initialement, le piston etait un corps cylindrique massif dont la portée extrême dans le cylindre s'opérait sur une longueur supérieure à son diamètre. De ce fait, l'inertie du piston était importante de même qu'était excessif l'encombrement de la valve. Pour limiter l'inertie, on connait des pistons cylindriques creux (US-A-4.771.802) mais dont les portées extrêmes dans le cylindre étaient encore distantes l'une de l'autre d'une longueur de l'ordre du diamètre et qui, de ce fait, conduisent toujours à une valve aussi encombrante. Pour remédier au moins partiellement à ce problème d'encombrement et d'inertie, est connue (EP-0134726) une valve dont le piston a sa portée dans le cylindre qui est d'une longueur trés inferieure à son diamètre, lequel piston est libre en translation mais sur une course également limitée et, de ce fait, afin par ce recul de faible amplitude du piston, de néanmoins creer un parcours de décharge de section suffisante pour limiter les pertes de charge, de réaliser autour du siège un conduit annulaire. A cet effet, dans cette réalisation connue, la conduite reliée à l'installation entre dans le corps de valve et à son extrémité qui présente le siege de l'obturateur porté par la face avant du piston. Le conduit annulaire est alors délimité par les pièces que sont la conduite de liaison à l'installation, le piston et le cylindre. I1 est en communication directe avec la capacité mais est séparé de la chambre d'alimentation par le piston. Pour créer le passage vers la capacité, le piston s'engage dans le cylindre avec jeu. Un piston à portée courte n'assure toutefois pas un guidage suffisant pour, avec un jeu normal, éviter tout coincement, aussi, un jeu important est nécessaire. Or, le jeu entre le piston et le cylindre doit par ailleurs être limité pour empêcher le retour de corps étrangers et notamment de produits pulvérulents issus de l'installation vers la chambre d'alimentation et pour assurer la fermeture rapide et le maintien de la fermeture du circuit de décharge par la pression dans la chambre d'alimentation. Dans le but de limiter le jeu, il est connu (FR-A-2.589.548) de reporter le guidage en translation du piston sur une piece autre que la portée du piston dans le cylindre. Cette valve connue qui comprend donc un piston à courte portée dans le cylindre et à faible recul, a son piston qui porte sur sa face arrière un coulisseau de faible section transversale et d'axe parallèle à l'axe du piston. Ce coulisseau coopere avec une coulisse de section complémentaire à celle du coulisseau et qui est solidarisé au fond du cylindre. Ces longueurs des coulisse et coulisseau et leurs positions respectives sont telles que, lorsque l'obturateur du piston est appuyé sur son siège, le coulisseau s'engage dans la coulisse sur une longueur qui est au moins égale à la dimension transversale du dit coulisseau ce qui garantit un excellent guidage du coulisseau et donc du piston dont il est solidaire. En outre, pour assurer le retour du piston, indépendamment du retour de la pression d'alimentation, le piston peut recevoir sur sa face arrière la poussée d'un organe élastique intercalé entre le fond du cylindre et la face arrière du piston et par exemple, cet organe élastique peut être formé d'un ressort hélicordal centré par une portée cylindrique solidaire du fond du cylindre. Afin de delimiter avec le cylindre et le piston, le conduit annulaire compensant le faible recul du piston, la conduite de liaison à l'installation penètre toujours profondément de sorte que le dit conduit annulaire est créé sensiblement autour de la partie interne de ce deuxième tronçon tubulaire entre le siège et le fond du corps. Cela donne au parcours de décharge un parcours tortueux engendrant une perte de charge réduisant l'énergie de la décharge . Cela tend également à augmenter l'encombrement de la valve puisque décale également les moyens situés à l'arrière du piston tels les moyens annexes de guidage et le ressort de rappel. Un des résultats que l'invention vise à obtenir est une valve du type précité qui est de faible encombrement et dont le piston a une faible inertie. Un autre resultat que l'invention vise à obtenir est une valve offrant des faibles pertes de charge. A cet effet, l'invention a pour objet une telle valve notamment caractérisée en ce que le conduit annulaire est sensiblement situé entièrement du côté du siege tourne vers le piston. Elle sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexe qui représente schématiquement - figure 1 : une installation pourvue d'une telle valve, - figure 2 : une valve vue en coupe. En se reportant au dessin, on voit que la valve 1 permet d'assurer alternativement l'alimentation d'une capacité 2 puis la décharge brutale de cette capacité 2 dans une installation 3 telle une trémie ou un silo pour améliorer l'écoulement des produits pulvérulents ou granuleux qu'il contient. La capacité peut être externe au corps de la valve ou être formée dans le corps de valve. Pour l'alimentation de la capacité 2, la valve est reliée à une source 4 de gaz sous pression. La valve 1 est pour son montage raccordée au moins à l'installation 3 et à la source 4 et si, elle est externe à la capacité 2, par des conduites distinctes 6, 7 et eventuellement 5 qui sont, soit, fixées à demeure par exemple par soudure, soit, de manière démontable par exemple aux moyens de brides 6a et 6b et éventuellement 5a et 5b ou de raccords à visser 7a. La valve 1 comprend un corps 8 abritant au moins - d'une part, une chambre d'alimentation 9 de volume variable dans laquelle débouchent tant la conduite 7 reliée à la source 4 qu'un passage 10 vers la capacité 2 et, - d'autre part, également de volume variable, une chambre ll de décharge de la capacite 2 vers l'installation dans laquelle chambre debouchent tant la capacite 2 que la conduite 6 de liaison à l'installation 3 qui, avec la chambre de charge réalisent le parcours de décharge. Dans un cylindre 12 logeant un piston 13 libre en translation, la chambre d'alimentation 9 est constituée par le volume réservé entre la face arrière 14 du piston 13 et le fond 15 du cylindre. La chambre de décharge 11 est quant à elle située à l'avant du piston 13. Dans une direction, le piston 13 subit une poussée P due à l'action de la pression régnant dans la chambre d'alimentation 9 et notamment l'action de la pression du gaz admis dans la chambre 9 en vue du remplissage progressif de la capacite 2. Pour contrôler la circulation du gaz dans le parcours de décharge 11, 6 et éventuellement 5, la conduite 6 de liaison à l'installation debouche dans la chambre par un siège d'obturateùr 16 avec lequel coopère un organe d'obturation 17 porté ou réalise directement par le piston 13 et dont la sollicitation vers la position d'obturation est assurée par la pression agissant à l'arrière du piston. Bien entendu, si la capacité 2 est indépendante du corps de valve, le parcours de décharge inclut la conduite 5 de liaison à la capacité. Des que, dans la chambre d'alimentation 9, la pression correspondante est relachee, la pression du gaz présent dans la capacité 2 agit sur au moins une partie 18 de la face avant 19 du piston 13 et fait revenir d'un coup sec le piston vers le fond du cylindre degageant ainsi le siège et ouvrant le parcours de décharge jusqu'à réapparition de la pression dans la chambre d'alimentation. Dans le but de relacher la pression dans la chambre d'alimentation 9, la conduite 7 d'alimentation est generalement reliée à la source 4 par l'intermédiaire d'un distributeur 20 à plusieurs voies permettant, notamment, soit de fermer, soit de raccorder la chambre aussi bien à la source 4 qu'à une conduite 21 de mise à l'air libre. De manière connue, le piston 13 a une portée d'étanchéité 22 dans le cylindre 12 qui est de longueur trés inférieure à son diamètre et de ce fait son guidage est reporte sur un coulisseau 23 solidaire de la face arrière 14 du piston 13, lequel coulisseau qui est de faible section transversale et d'axe parallèle celui du piston coopère avec une coulisse 24 de section complémentaire à celle du coulisseau et qui est solidarise au fond 15 du cylindre 12, le coulisseau et la coulisse étant positionnés de manière que, lorsque l'obturateur du piston ést appuye sur son siège, le coulisseau s'engage encore dans la coulisse sur une longueur qui est au moins égale à la dimension transversale du coulisseau. Ce piston a en outre un recul limité. Le fond 15 du cylindre 12 est formé par la face interne d'un couvercle amovible 26 fermant le corps et positionné par rapport à celui-ci par une portée de centrage 26a. En outre, peut être intercalé entre le fond 15 du cylindre 12 et la face arriere 14 du piston 13, un organe élastique 27 tel un ressort helicoldal centré par une portée cylindrique 38 solidaire du fond 15 du cylindre 12. Au lieu que le cylindre logeant la portée d'étanchéité du piston soit créé dans le corps de la valve, il est réalisé dans un manchon 28 d'axe parallèle a celui du cylindre mais solidaire du couvercle 26 et s'engageant dans le corps 8. De ce fait, le cylindre 12 et la coulisse 24 sont solidaires d'une même pièce ce qui permet d'éviter tout défaut de centrage lié à la démontabilité du couvercle et de sa coulisse. Afin, malgre le recul limité du piston de créer un parcours de déchar-ge de section suffisante pour limiter les pertes de charge, le corps de valve abrite un conduit annulaire 25 débouchant sensiblement autour du siège 16 lorsqu'il est ouvert et délimite par le piston 13 et le corps 8 de la valve. Selon une caractéristique de l'invention, le conduit annulaire est sensiblement situé entièrement du coté d'un plan contenant le siège qui est tourné vers le piston. A cet effet, par exemple dans le cas ou la capacité est séparée et débouche dans la chambre par l'orifice d'une conduite 5, par rapport aux différents points du pourtour de l'orifice 29 de raccordement de la chambre de charge 11 à cette conduite 5 de liaison à la capacité 2, au lieu que la conduite 6 de liaison à l'installation 3 pénètre profondément dans le corps 8 et porte le siège sensiblement dans un plan radial au piston comprenant le point A du dit pourtour qui est le plus proche du couvercle, le dit siège se situe sensiblement dans un plan radial au piston comprenant le point B de ce pourtour qui est le plus éloigné du couvercle de sorte que le conduit annulaire 25 n'est pratiquement délimité que par le corps de valve et le piston. Le piston a en outre une forme en cuvette dont la concavité est tourne vers le couvercle et dont le fond 30 porte l'organe d'obturation 17 tandis que l'entrée de la cuvette presente extérieurement la portée d'étanchéité dans le cylindre. La forme en cuvette a l'avantage de loger le coulisseau et une partie de la coulisse d'ou un gain en encombrement total de la valve. Par exemple, le piston aura une forme sensiblement tronconique. Le coulisseau et la coulisse sont de preference cylindriques. Le ressort 27 est avantageusement logé dans la coulisse et prend appui pour le couvercle sur un épaulement 31 du fond d'un alésage 32 prolongeant la coulisse et pour le piston sur l'extrémité du coulisseau, cet alésage prolongeant la coulisse assurant alors son centrage. Malgré un recul du piston limité par exemple à environ la moitié du diamètre des tronçons tubulaires du parcours de décharge, avec ce piston combiné au conduit annulaire situé en amont du siège, le parcours de charge est direct ce qui permet de reduire les pertes de charges. Entre le coulisseau et la coulisse, est avantageusement intercalée une bague 33 limitant le frottement telle une bague en tetrafluoroéthylène. REVENDICATIONS 1. Valve (1) permettant d'assurer alternativement l'alimentation d'une capacité (2) qu'elle soit intègre au corps de la valve ou externe à celle-ci, puis la décharge brutale de cette capacité (2) dans une installation (3), laquelle valve, pour l'alimentation de la capacité (2), est reliée à une source (4) de gaz sous pression généralement par l'intermédiaire d'un distributeur (20) à plusieurs voies, et pour son montage, est raccordée au moins à l'installation (3) et à la source (4) et si, elle est externe à la capacite (2), par des conduites distinctes (6, 7) et éventuellement (5) la dite valve (1) comprenant un corps (8) abritant - d'une part, une chambre d'alimentation (9) de volume variable dans laquelle débouchent tant la conduite (7) reliée à la source (4) qu'un passage (10) vers la capacité (2) et, - d'autre part, également de volume variable, une chambre (11) de décharge de la capacité (2) vers l'installation dans laquelle chambre debouchent tant la capacité (2) que la conduite (6) de liaison à l'installation (3) qui, avec la chambre de décharge, réalisent le parcours de décharge, la chambre d'alimentation (9) étant constituée dans un cylindre (12) logeant un piston (13) libre en translation par le volume réservé entre la face arrière (14) du piston (13) et le fond (15) du cylindre tandis que la chambre de charge (11) est quant à elle située à l'avant du piston (13), le piston (13) subit sur sa face arrière une poussee (P) due à l'action de la pression régnant dans la chambre d'alimentation (9), pour contrôler la circulation du gaz dans le parcours de décharge (Il, 6) et éventuellement (5), la conduite (6) de liaison à l'installation débouche dans la chambre par un siege d'obturateur (16) avec lequel coopère un organe d'obturation (17) porté ou réalisé directement par le piston (13) et dont la sollicitation vers la position d'obturation est assurée par la pression agissant à l'arrière du piston, le piston (13) a une portée d'étanchéité (22) dans le cylindre qui est de longueur tres inférieure à son diamètre et de ce fait son guidage est reporté sur un coulisseau (23) solidaire de la face arrière (14) du piston (13), lequel coulisseau qui est de faible section transversale et d'axe parallèle à celui du piston coopère avec une coulisse (24) de section complémentaire à celle du coulisseau et qui est solidarisé au fond (15) du cylindre (12), le coulisseau et la coulisse etant positionnes de maniere que, lorsque l'obturateur du piston est appuye sur son siège, le coulisseau s'engage dans la coulisse sur une longueur qui est au moins égale à la dimension transversale du coulisseau, dans laquelle valve - le piston a en outre un recul limité et - afin, malgré le recul limité du piston de créer un parcours de décharge de section suffisante pour limiter les pertes de charge, le corps de valve abrite un conduit annulaire (25) debouchant sensiblement autour du siège (16) lorsqu'il est ouvert et délimité par le piston (13) et le corps (8) de la valve, cette valve étant caractérisée en ce que le conduit annulaire est sensiblement situé entièrement du côté du siege tourné vers le piston. 2. Valve selon la revendication 1 caractérisée en ce que, dans le cas où la capacité est séparée et debouche dans la chambre par l'orifice d'une conduite (5), par rapport aux différents points du pourtour de l'orifice (29) de raccordement de la chambre de décharge (Il) à cette conduite (5) de liaison à la capacité (2), au lieu que la conduite (6) de liaison à l'installation (3) penètre profondément dans le corps (8) et porte le siège sensiblement dans un plan radial au piston comprenant le point (A) du dit pourtour qui est le plus proche du couvercle, le dit siège se situe sensiblement dans un plan radial au piston comprenant le point (B) de ce pourtour qui est le plus éloigne du couvercle. 3. Valve selon la revendication I ou 2 caractérisée en ce que le piston a une forme en cuvette dont la concavité est tourne vers le couvercle et dont le fond (30) porte l'organe d'obturation (17) tandis que l'entrée porte extérieurement la portée d'étanchéité dans le cylindre. 4. Valve selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que le piston a une forme sensiblement tronconique. 5. Valve selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 comprenant en outre, intercalé entre le fond (15) du cylindre (12) et la face arrière (14) du piston (13), un organe élastique (27) tel un ressort hélicordal centré par une portée cylindrique (38) solidaire du fond (15) du cylindre (12), caracterisee en ce que le ressort (27) est logé dans la coulisse et prend appui pour le couvercle sur un épaulement (31) du fond d'un alésage (32) prolongeant la coulisse et pour le piston sur l'extrémité du coulisseau, cet alésage prolongeant la coulisse assurant alors son centrage.