Brevet FR2654177A1 — publié le 19910510

La présente invention est relative aux détendeurs de gaz destinés à être montés sur les circuits d'alimentation d'appareils domestiques et industriels. On connaît déjà un détendeur de gaz formé d'un corps subdivisé par une membrane manométrique, en une chambre de réception d'un ressort de régulation et en une chambre de régulation Dans la chambre de régulation débouchent, outre un raccord de sortie, un raccord d'entrée muni d'un clapet déplacé par l'intermédiaire d'un mécanisme en fonction du dé- placement de la membrane Celle-ci est soumise aux forces an- tagonistes du ressort de régulation logé dans la chambre de réception et de la pression régnant dans la chambre de régu- lation Le clapet est déplacé sous l'effet du déplacement de la membrane, d'une position de fermeture o le clapet est ap- pliqué sur un siège principal, quand la pression régnant dans la chambre de régulation dépasse un seuil haute pression prescrit, à une position de sécurité o le clapet est appli- qué sur un siège secondaire, de préférence du type à clapet amont, quand cette pression est inférieure à un seuil basse pression prescrit, en passant par une plage intermédiaire d'ouverture correspondant au fonctionnement en régulation du détendeur. Si la pression dans la chambre de régulation dé- passe le seuil haute pression prescrit, en raison d'une sur- pression en amont et/ou d'une défaillance du détendeur, les appareils alimentés en aval subissent une pression trop 2 2654177 forte qui peut les endommager L'invention pallie cet incon- vénient. Suivant l'invention, le mécanisme comprend des moyens de désolidarisation de la membrane et du clapet, quand ladite pression dépasse un troisième seuil de déclenchement supérieur au seuil haute pression et des moyens de rappel du clapet destinés à le ramener sur le siège secondaire dès qu'il est désolidarisé de la membrane. Dès qu'une pression supérieure au seuil haute pres- sion prescrit règne dans la chambre de régulation, le clapet est appliqué sur le siège secondaire, de sorte que, si la dé- faillance est due, comme c'est le plus souvent le cas, à une mauvaise coopération du clapet avec le siège principal, le passage du gaz est interrompu d'une manière sûre, la coopéra- tion du clapet et du siège secondaire étant, en outre, assu- rée vis à vis d'une surpression, car elle est du type à cla- pet amont. Les moyens de désolidarisation peuvent comprendre notamment deux éléments solidaires respectivement de la mem- brane et du clapet ayant des organes conjugués coopérant après un déplacement relatif donné des deux éléments, ce dé- placement étant obtenu par une butée limitant le mouvement de l'un des éléments L'un des éléments peut être une tige et l'autre un tube extérieur concentrique à la tige et leurs organes comprennent des parties obliques entre lesquelles est logée une bille Lorsque les parties obliques viennent en re- gard l'une de l'autre, la bille est déplacée latéralement et déverrouille ainsi l'un des éléments, ce qui libère le méca- nisme de toute solidarisation avec la membrane et permet au clapet de venir sur le siège secondaire. Suivant un mode de réalisation particulièrement avantageux, un tube intermédiaire, disposé entre la tige et le tube extérieur et muni d'un passage pour la bille, est so- lidarisé au clapet par la bille avant que le clapet soit dé- solidarisé de la membrane, est mobile par rapport au tube ex- 3 2654177 térieur et est rappelé par un ressort de compensation dont l'une des extrémités s'applique sur le tube intermédiaire et dont l'autre extrémité s'applique sur le tube extérieur, de manière à compenser la course de la membrane au-delà du seuil haute pression quand la pression s'abaisse à nouveau La fonction de régulation peut être ainsi assurée au mieux tant qu'aucun déclenchement n'a eu lieu. Suivant un mode de réalisation préféré, la butée est constituée par le siège principal du clapet. Les moyens de rappel du clapet destinés à le rame- ner sur le siège secondaire peuvent comprendre un ressort de rappel dont l'une des extrémités est appliquée sur un élément solidaire de la membrane et dont l'autre extrémité est appli- quée sur un élément solidaire du clapet. Suivant une variante, un joint d'étanchéité est prévu entre le tube extérieur et le tube intermédiaire Sui- vant un autre mode de réalisation, dans lequel le détendeur comprend un évent débouchant dans la chambre de réception, un orifice est ménagé dans la membrane et une soupape d'ouverture de l'orifice est déplacée avec le mécanisme et est montée de manière à s'écarter de l'orifice quand la pres- sion dépasse un quatrième seuil intermédiaire entre le seuil haute pression et le troisième seuil de déclenchement On a ainsi, au-delà de ce quatrième seuil intermédiaire, un échap- pement à l'atmosphère du gaz avant que ne se produise le dé- clenchement, en sorte que, si cet échappement est suffisant, il ne se produit pas de déclenchement interrompant définiti- vement le fonctionnement de l'appareil, sauf à le réarmer. Suivant un mode de réalisation, un tube auxiliaire est interposé entre le tube extérieur et le tube intermé- diaire, la soupape d'ouverture de l'orifice étant prévue entre le tube extérieur et le tube auxiliaire et le joint d'étanchéité étant prévu entre le tube auxiliaire et le tube intermédiaire. 4 2654177 Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple: la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un premier mode de réalisation du détendeur suivant l'invention, la figure 2 est une vue partielle en coupe illus- trant le joint d'étanchéité compris entre le tube extérieur et le tube intermédiaire, la figure 3 est une vue semblable à la figure 2 il- lustrant la soupape, la figure 4 est une vue, semblable à la figure 1, d'un autre mode de réalisation en position de fermeture, la figure 5 est une vue analogue à la figure 4, en position d'ouverture de la soupape, juste au-delà du qua- trième seuil intermédiaire, la figure 6 est une vue analogue à la figure 4, en position de déclenchement, et la figure 7 est une vue, analogue à la figure 3, de ce mode de réalisation. Le détendeur de gaz, représenté à la figure 1, com- prend un corps 1 en un matériau étanche, subdivisé par une membrane souple 2 en une chambre 3 de réception d'un ressort de régulation 4 et en une chambre 5 o débouchent un raccord 6 d'entrée et un raccord 7 de sortie Le raccord d'entrée 6 définit un siège principal 8 et un siège secondaire 9 entre lesquels peut se déplacer un clapet 10 relié avec guidage 11 à un mécanisme comprenant une tringle 12, un axe d'articulation 13, un levier 14 et une coupelle 15 Du fond de la coupelle, est issue une tige 16 sur laquelle est ména- gée une gorge périphérique 17 dans laquelle sont logées des billes 18 Une butée 19 est issue du corps 1 et est en regard de l'extrémité libre de la tige 16, à une certaine distance de celle-ci. De la membrane 2, s'étend dans la chambre de récep- tion 3 un tube extérieur 20 ayant une partie cylindrique is- sue directement de la membrane, suivie d'une partie conique 2654177 21 et d'une autre partie cylindrique 22, en contact avec les billes 18 Un tube intermédiaire 23 comportant un rebord su- périeur 24 et un rebord inférieur 25 est interposé entre le tube extérieur 22 et la tige 16 et comporte, en regard de la gorge 17, des passages 26 pour les billes 18 L'une des ex- trémités d'un ressort de compensation 27, qui s'étend dans la chambre de réception 3, est appliquée sur la membrane 2, tan- dis que l'autre extrémité est appliquée sur la face infé- rieure du rebord supérieur 24 L'une des extrémités d'un res- sort de rappel 28 logé dans la coupelle 15 s'applique sur la face inférieure du rebord inférieur 25, tandis que l'autre extrémité s'applique au fond de la coupelle. On voit, à la figure 2, qu'un joint d'étanchéité 29 est prévu entre le tube intermédiaire 23 et le tube extérieur 20. On voit, à la figure 3, qu'une soupape est ménagée entre le tube intermédiaire 23 et le tube extérieur 20, la voie de passage du gaz comprenant, outre la soupape, un ori- fice 30 ménagé dans le tube extérieur 20 et qu'on peut donc considérer comme étant ménagé dans la membrane 2, puisque le tube 20 en est solidaire. Lorsque la pression dans la chambre 5 devient infé- rieure à un seuil basse pression prescrit, la membrane 2 s'abaisse Le mécanisme 11 à 22 applique le clapet 10 sur le siège 9. Lorsque la pression, dans la chambre 5, dépasse un seuil dit de haute pression, le clapet 10 qui était en une position intermédiaire entre les sièges 8 et 9 s'applique sur le siège 8 Si, malgré tout, la pression continue à s'élever dans la chambre 5, jusqu'à dépasser un quatrième seuil dit seuil intermédiaire, le ressort 27 se comprime et la membrane 2 s'écarte du rebord inférieur 25 Du gaz peut passer entre le tube intermédiaire 23 et le tube extérieur 20 et s'échapper à l'extérieur, par un évent 31 a, en passant par la chambre de réception 3 Si, néanmoins, la pression continue à 6 2654177 croître, compte tenu du fait que la soupape et/ou l'évent ne peut évacuer qu'un débit limité, la membrane 2, et donc le tube extérieur 20, continuent à s'élever jusqu'à ce que la partie conique 21 vienne en regard des billes 18 Les billes 18 s'écartent en sortant de la gorge 17 La tige 16 tombe, sous l'effet de la gravité, ou mieux, sous l'effet de la force du ressort 28, et manoeuvre, par le mécanisme compre- nant le levier 14, l'axe d'articulation 13 et la tringle 12, le clapet 10 pour l'appliquer sur le siège secondaire 9. Comme, le plus souvent, la défaillance du détendeur est due à une mauvaise application du clapet 10 sur le siège 8, le pas- sage du gaz est maintenant interrompu d'une manière sûre et fiable, jusqu'à ce que l'on réarme D'autre part, une sur- pression en amont tend à éloigner le clapet 10 du siège prin- cipal 8, tandis que cette surpression tend à appliquer le clapet 10 sur le siège secondaire 9, de sorte que la sécurité est plus grande lorsque la fermeture est assurée par la co- opération du clapet 10 et du siège 9. A la figure 4, on reconnaît les mêmes éléments qu'à la figure 1, si ce n'est que le tube extérieur est remplacé par l'ensemble d'un nouveau tube extérieur 31 et d'un tube intermédiaire Ce tube intermédiaire comprend une première partie cylindrique 32 terminée par un rebord supérieur 34 et par un rebord inférieur 33 Du rebord supérieur 34, part une partie conique 35 qui se prolonge par une partie cylindrique 36 qui vient en regard des billes 18 Le tube extérieur 31 est issu de la membrane 2 Sa longueur est inférieure à la partie cylindrique 32 du tube auxiliaire Le tube extérieur 31 est compris entre les rebords 34 et 33 A la figure 4, le rebord 33 est en appui sur le rebord 25. A la figure 5, la pression dans la chambre 5 a aug- menté au-delà du quatrième seuil intermédiaire La membrane 2 s'est soulevée Le tube extérieur 31 vient en butée sur le rebord supérieur 34 en dégageant un passage entre le rebord 33 et la membrane 2, de sorte que le gaz peut s'échapper en 7 2654177 passant par le passage 30 dans la chambre 3 et, de là, à l'évent 31 a Cette position est illustrée plus particulière- ment à la figure 7. A la figure 6, la pression dans la chambre 5 a aug- menté encore davantage La membrane 2 a continué son mouve- ment d'ascension Le tube extérieur 31 a repoussé vers le haut le rebord 34 du tube auxiliaire, de sorte que celui-ci a été également repoussé vers le haut et que c'est maintenant sa partie conique 35 qui est en regard des billes 18 Celles- ci sont sorties de la gorge de la tige 16, laquelle s'abaisse, notamment sous l'action du ressort 28 et, tout comme dans le mode de réalisation représenté à la figure 4, applique le clapet 10 sur le siège 9. 8 2654177 REVENDICATIONS 1 Détendeur de gaz formé d'un corps ( 1) subdivisé par une membrane ( 2) en une chambre de réception ( 3) d'un ressort de régulation ( 4) et en une chambre de régulation ( 5) o débouche, outre un raccord de sortie ( 7), un raccord d'entrée ( 6) muni d'un clapet ( 10) déplacé, par l'inter-mé- diaire d'un mécanisme ( 11 à 22) en fonction du déplacement de la membrane ( 2), laquelle est soumise aux forces antagonistes du ressort de régulation ( 4) et de la pression régnant dans la chambre de régulation ( 5), d'une position de fermeture o le clapet ( 10) est appliqué sur un siège principal ( 8), quand ladite pression dépasse un seuil haute pression prescrit, à une position de sécurité o le clapet ( 10) est appliqué sur un siège secondaire ( 9), de préférence du type à clapet amont, quand ladite pression est inférieure à un seuil basse pression prescrit, en passant par une plage intermédiaire d'ouverture, caractérisé en ce que le mécanisme comprend des moyens de désolidarisation ( 17, 18, 22) de la membrane ( 2) et du clapet ( 10), quand ladite pression dépasse un troisième seuil de déclenchement supérieur au seuil haute pression, et des moyens de rappel du clapet ( 28) destinés à le ramener sur le siège secondaire ( 9) dès qu'il est désolidarisé de la mem- brane ( 2). 2 Détendeur suivant la revendication 1, caracté- risé en ce que les moyens de désolidarisation comprennent deux éléments ( 16, 22) solidaires respectivement du clapet ( 2) et de la membrane ( 10) et ayant des organes 9 2654177 conjugués ( 17, 21) coopérant après un déplacement relatif donné des deux éléments obtenus par une butée ( 19) limitant le mouvement de l'un des éléments. 3 Détendeur suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que l'un des éléments est une tige ( 16), l'autre un tube extérieur ( 22) concentrique à la tige ( 16) et leurs organes comprennent des parties obliques ( 17, 21) entre les- quelles est logée une bille ( 18). 4 Détendeur suivant la revendication 3, caracté- risé par un tube intermédiaire ( 23) disposé entre la tige ( 16) et le tube extérieur ( 22), muni d'un passage ( 26) pour la bille ( 16), solidarisé au clapet ( 10) par la bille ( 16) avant que le clapet soit désolidarisé de la membrane ( 2), mo- bile par rapport au tube extérieur ( 22) et rappelé par un ressort de compensation ( 27), dont l'une des extrémités est appliquée sur le tube intermédiaire ( 23) et dont l'autre ex- trémité est appliquée sur le tube extérieur ( 22), de manière à compenser, quand la pression s'abaisse à nouveau, la course de la membrane au-delà du seuil haute pression. 5 Détendeur suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la butée est constituée par le siège principal ( 8). 6 Dispositif suivant la revendication 4 ou 5, ca- ractérisé en ce que les moyens de rappel du clapet ( 10) des- tinés à le ramener sur le siège secondaire ( 9) comprennent un ressort de rappel ( 28), dont l'une des extrémités est appli- quée sur le tube intermédiaire ( 23) et dont l'autre extrémité est appliquée sur un élément ( 14) solidaire du clapet. 7 Dispositif suivant la revendication 4, 5 ou 6, caractérisé par un joint d'étanchéité ( 29), entre le tube ex- térieur ( 20) et le tube intermédiaire ( 23). 8 Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 7, comprenant un évent ( 31 a) débouchant dans la chambre de réception ( 3), caractérisé par un passage ( 30) ménagé dans la membrane ( 2) et par une soupape d'ouverture du passage qui 2654177 est déplacée, avec le mécanisme, et qui est montée de manière à s'écarter du passage quand la pression dépasse un quatrième seuil intermédiaire entre le seuil haute pression et le troi- sième seuil de déclenchement. 9 Détendeur suivant la revendication 7 ou 8, ca- ractérisé par un tube auxiliaire ( 32) interposé entre le tube extérieur ( 31) et le tube intermédiaire ( 23), la soupape d'ouverture du passage étant prévue entre le tube extérieur ( 31) et le tube auxiliaire ( 32) et le joint d'étanchéité ( 29) étant prévu entre le tube auxiliaire ( 32) et le tube intermé- diaire ( 23).