Brevet FR2648890A1 — publié le 19901228

Dispositif de protection contre une surpression La présente invention concerne un dispositif pour la protection d'un appareil contre une surpression, dispositif muni d'un clapet appliqué au moyen d'une force déterminée sur un orifice communiquant avec l'espace interne de l'appareil, le clapet étant situé de l'autre coté de l'orifice par rapport audit espace. Un tel dispositif est connu, notamment dans son utilisation pour des réservoirs de gaz sous pression qu'une pression excessive risquerait de détruire. La susdite force déterminée est obtenue par un ressort calibré. Il est appliqué dans la présente invention à un ap- pareil destiné à la réalisation de dépots chimiques en phase vapeur, notamment à un réacteur d'épitaxie. Dans ce cas, l'en- ceinte de l'apareil n'est pas normalement soumise à de hautes pressions, mais il se pose des problèmes particuliers. Des gaz très toxiques y sont utilisés, ce qui entraine la nécessité de prévoir des dispositifs de lavage et d'épuration en sortie, et des dépots solides s'y produisent. Ces dépots sont suscepti- bles de boucher les orifices de sortie de gaz et d'entrainer par conséquent une surpression dans le réacteur: de telles surpressions doivent être évitées absolument, uême si elles sont très faibles (la limite à ne pas dépasser est d'environ 0,1 bar) et même si elles sont de courte durée. Comme le débit de gaz dans le réacteur est d'environ 60 à 80 litres/minute, et que le volume intérieur du réacteur est d'environ un litre, une surpression de 0,1 bar peut être atteinte en un dixième de seconde si la sortie de gaz se bouche. Un dispositif de protection pour un tel appareil doit donc posséder les qualités suivantes: -il agit de façon fiable et reproductible même pour des surpressions faibles. -son action est très rapide. -sa pression de déclenchement est réglable. -le fait que le dispositif a agi peut être détecté facile- ment. -son étanchéité est parfaite et contrôlable. Toutes ces qualités sont obtenues dans le disposi- tif selon l'invention, du fait que ladite force déterminée est une force pneumatique indépendante de la pression qui règne dans l'espace à protéger. Dans un mode de réalisation avantageux, la force pneumatique provient du fait que le dispositif comporte un deuxième orifice sur lequel est aussi appliqué le clapet, que des moyens d'étanchéité empêchent les deux orifices de commu- niquer entre eux lorsque le clapet est appliqué, et que le deuxième orifice est relié à une enceinte à pression déter- minée, et les moyens d'étanchéité sont constitués par deux joints dont l'un entoure l'orifice communiquant avec l'espace à protéger, et l'autre entoure le deuxième orifice. La réalisation est simplifiée lorsque l'un des deux joints entoure complètement l'autre, et notamment lorsque le second joint entoure le premier et le deuxième orifice débou- che entre les deux joints. La surpression de déclenchement que l'on peut obte- nir est convenable pour un réacteur d'épitaxie lorsque la pression de l'enceinte à pression déterminée est comprise en- tre zéro et la pression atmosphérique. Cette pression est ajustable: ainsi la surpression de déclenchement est elle même ajustable. La détection du fait que le dispositif agit est ex- trêmement facile, avec un tel dispositif, puisqu'il suffit qu'un détecteur de pression soit connecté à l'espace dans lequel débouche le deuxième orifice: lorsque le dispositif agit, la pression remonte dans cet espace. La description qui va suivre, en regard de la figu- re unique décrivant un exemple non limitatif de réalisation de l'invention fera bien comprendre cette dernière. La figure unique est une coupe médiane dans un dis- positif selon l'invention, réalisé sous une forme cylindrique. Le clapet pourrait être appliqué directement sur la paroi externe d'un appareil à protéger. Néanmoins pour obtenir une meilleure commodité d'emploi, on a préféré réaliser un dispositif distinct. Ce dispositif comporte un corps cylindrique fait d'une embase 1 et d'un couvercle 3. Au centre de l'eabase est soudé un tube 9 destiné à être relié à l'espace à protéger; dans le cas présent il est relié à la tubulure de sortie des gaz d'un réacteur d'épitaxie. Au centre du couvercle 3 est soudé un tube 8 communiquant avec l'espace libre extérieur. Le couvercle est fixé à l'embase au moyens de boulons 11. Le dispositif est utilisé de préférence dans la po- sition représentée, c'est à dire avec le tube 9 tourné vers le haut. Le tube 9 débouche dans un volume 14 constitué par une cavité circulaire creusée dans la face inférieure de l'em- base (la face interne du dispositif), entourée par une autre cavité 13 annulaire, également creusée dans l'embase. Le cla- pet 2, constitué d'une plaque plane circulaire, est appliqué sur ces deux cavités à la fois. La nervure 15 située entre les deux cavités ne touche pas le clapet, de façon à laisser un passage étroit entre les cavités, lorsque le clapet est apli- qué. L'ensemble des deux cavités 13,14 en communication avec l'espace à protéger constitue ce qu'on a appelé jusqu'ici l'orifice communiquant avec l'espace interne de l'appareil'. Sur la face inférieure de l'embase, et à l'exté- rieur des deux cavités 13,14 sont réalisées deux gorges con- centriques recevant chacune un moyen d'étanchéité, à savoir un joint torique respestivement 4,5. En étant appliqué sur ces joints, le clapet délimite deux espaces concentriques: les moyens d'étanchéité empêchent les deux orifices de communiquer entre eux lorsque le clapet est appliqué. L'espace intérieur délimité par le joint 5 comprend l'orifice communiquant avec l'espace interne de l'appareil, cependant qu'entre les deux joints 4,5, le clapet est appliqué sur un deuxième orifice 7 muni d'un filetage pour y raccorder un tuyau communicant avec une enceinte à pression déterminée. Cette enceinte (non repré- sentée) est un réservoir de vide dont la pression est réglable os entre la pression atmosphérique et un vide primaire. L'aire comprise entre les deux joints 4,5 est à peu près égale au dixième de celle entourée par le joint interne 4. De ce fait la dépression entre les deux joints 4,5 applique le clapet contre son siège, cependant qu'une surpression dans le tube 9 et les volumes 13,14 tend à l'en écarter. L'aire comprise en- tre les deux joints 4,5 est à peu près égale au dixième de celle entourée par le joint interne 4 et la dépression dans le réservoir de vide est habituellement fixée à la moitié de la pression atmosphérique: ainsi les forces exercées par la pres- sion et la dépression sur chacune des aires sont à peu près égales entre elles lorsque la surpression dans le tube 9 est égale à 0,05 bar. Alors le clapet se détache de l'embase 1, et tombe sous l'effet de son propre poids; il est retenu par des têtes de boulons 10, de façon à laisser un passage libre entre le clapet et le couvercle 3, pour l'évacuation du gaz en sur- pression par le tube 8. Le rôle de la subdivision de l'orifice communiquant avec le réacteur en deux cavités 13,14 est le suivant: dans la cavité extérieure 13 débouche un orifice 12 muni d'un filetage pour y raccorder un tuyau relié à une source de gaz. Par cet orifice est amené un très faible débit d'un gaz dit de balaya- ge, par exemple de l'azote, qui passe entre la nervure 15 et le clapet 2 pour aller ensuite vers le réacteur par le tube 9, de façon à empêcher les gaz contenus dans l'enceinte du réac- teur de pénétrer dans le dispositif et d'y déposer des salis- sures. Afin d'attirer l'attention d'un opérateur condui- sant le réacteur si une surpression s'est produite, un capteur de pression est connecté à l'espace qui, lorsque le clapet est appliqué, est délimité entre les deux joints d'étanchéité 4 et , espace dans lequel débouche le deuxième orifice 7. Le cap- teur est relié à cet espace, par exemple via un autre orifice (non représenté) identique à l'orifice 7 et situé ailleurs dans l'anneau délimité entre les joints 4, 5. Lorsque le cla- pet descend, cet espace est ouvert sur l'extérieur, et la dé- pression ne peut y persister. Ce capteur actionne une alarme. On remarquera que l'étanchéité du dispositif est assurée du fait que s'il y avait une fuite via le joint 5, le gaz fuirait vers le réservoir de vide, et non vers l'exté- rieur. En outre, le vide dans ce réservoir est de préférence statique, c'est à dire qu'après un pompage initial, on décon- necte la pompe et le vide se maintient du fait que l'espace compris entre les joints 4 et 5 est clos. Dès lors, s'il y avait une fuite via le joint 5, cela détruirait le vide et le système se déclencherait, en donnant par conséquent l'alarme. REVENDICATIONS: 1.. Dispositif de protection d'un appareil contre une surpression, muni d'un clapet appliqué au moyen d'une force déterminée sur un orifice communiquant avec l'espace interne de l'appareil, le clapet étant situé de l'autre coté de l'ori- fice par rapport audit espace, caractérisé en ce que ladite force déterminée est une force pneumatique indépendante de la pression qui règne dans l'espace à protéger. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la force pneumatique provient du fait que le dispositif comporte un deuxième orifice sur lequel est aussi appliqué le clapet, que des moyens d'étanchéité empêchent les deux orifi- ces de communiquer entre eux lorsque le clapet est appliqué, et que le deuxième orifice est relié à une enceinte à pression déterminée. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité sont constitués par deux joints dont l'un entoure l'orifice communiquant avec l'espace a pro- téger, et l'autre entoure le deuxième orifice. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'un des deux'joints entoure complètement l'autre. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le second joint entoure le premier et le deuxième ori- fice débouche entre les deux joints. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 5, caractérisé en ce que la pression de la susdite enceinte à pression déterminée est comprise entre zéro et la pression atmosphérique. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 5, caractérisé en ce que la pression de la susdite enceinte à pression déterminée est ajustable. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendica- tions 2 à 5, caractérisé en ce qu'un capteur de pression est connecté à l'espace délimité par des moyens d'étanchéité lors- que le clapet est appliqué, dans lequel débouche le deuxième orifice.