Brevet FR2669707A1 — publié le 19920529

La présente invention concerne un obturateur automatique de sécurité pour un orifice de soufflage d'un gaz comprime. Il existe encore dans de nombreux locaux industriels des appareils, appelés soufflettes, qui servent à chasser pneumatiquement des particules métalliques, des copeaux d'usinage, des débris hors d'une zone de travail. Ces soufflettes se présentent le plus souvent sous la forme d'une buse avec une poignée de maintien et un levier de commande d'une vanne d'alimentation, l'ensemble étant disposé à l'extrémité d'un conduit flexible connecté au réseau d'air comprimé. En général, la pression d'alimentation de ces soufflettes est de six bars si bien que lorsque 1' ori- fice de soufflage est bouché, il s'établit instantanément en amont de l'orifice une pression égale à la pression d'alimentation. Il existe une prescription, à laquelle I convient de satisfaire, qui fixe la pression maximale d'utilisation à deux bars. Cette pression est généralement respectée en fonctionnement car il existe une perte de charge en amont de la buse qui organise une détente de l'air comprime. En revanche, si l'orifice de soufflage est bouché, c'est la pression de six bars qui règne dans la buse et notamment au niveau de l'orifice ;la pression "d'utilisation" n'est alors plus conforme à la norme. L'invention entend pallier cet inconvénient en proposant un dispositif qui interdit l'établissement de la pression du réseau à l'extrémité de la soufflette lorsque l'orifice de soufflage est bouché ou, à tout le moins, qui la fait disparaître. A cet effet, l'invention a donc pour objet un obturateur automatique de sécurité du conduit d'alimentation d'un orifice de sortie dans llatmosphère d'un fluide sous pression, qui comporte un équipage mobile coulissant dans un corps dans lequel est ménagé le conduit entre une première position d'obturation du conduit et une seconde position d'ouverture de ce conduit, cet équipage mobile possédant une première face d'extrémité exposée à la pression totale du fluide sous pression et une seconde face d'extrémité, de surface plus importante que celle de la première face, exposée à la pression statique du fluide sous pression régnant dans le conduit à proximité de l'orifice de sortie. Grâce à ces moyens, comme la pression totale (statique et dynamique) est nettement supérieure à la pression statique, le débit de fluide maintient l'obturateur dans sa seconde position. Si l'orifice est bouché, la pression statique augmente rapidement et déplace immédiatement llobtu- rateur vers sa position d'obturation. La pression qui règne au niveau de l'orifice est très inférieure à celle du réseau qui y régnerait sans les moyens de l'invention. L'équipage mobile comporte un clapet qui, dans la première position, porte sur un siège ménagé dans le corps autour du conduit et une tige d'actionnement du clapet qui coopère par l'une de ses extrémités avec le clapet et par l'autre de ses extrémités avec un piston formant paroi mobile d'une chambre du corps en communication permanente avec la portion de conduit en aval du siège. De manière avantageuse, le clapet, la tige et le piston sont coaxiaux en une seule pièce, comportant un évidement axial ouvert du côté opposé à l'extrémité formant clapet et communiquant avec le conduit d'alimentation par des orifices radiaux du côté du clapet, cet évidement constituant le tronçon terminal de ce conduit en communication permanente avec la chambre de coulissement du piston. Si l'obturateur comporte un ressort disposé entre le corps et l'équipage mobile tendant à appliquer cet équipage mobile contre le siège, en choisissant correctement la force de ce ressort on peut disposer d'un appareil extrêmement sensible et réagissant très rapidement. Enfin, dans un autre mode de réalisation, l'équipage mobile comporte un tiroir monté à coulissement dans le corps, dont une extrémité est équipée du piston et dont l'autre extrémité coulisse dans le canal d'alimentation et en constitue l'obturateur mobile dont la section est soumise en permanence à la pression totale du fluide. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description donnée ci-après de plusieurs exemples de réalisation. Il sera fait référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un premier mode de réalisation de llinvention l'obturateur étant dans sa position d'ouverture du conduit d'alimentation. - la figure 2 est l'illustration également en coupe schématique d'un second mode de réalisation de llinvention, l'obturateur étant dans sa position de fermeture du conduit. - les figures 3 et 4 sont des vues en coupe d'une réalisation industrielle de l'invention dans les deux états de l'obturateur. Aux deux premières figures, la référence 1 représente un corps dans lequel est ménagé un conduit d'alimentation 2 d'un orifice 3 de sortie dans l'atmosphère (ou à la pression atmosphérique) d'un fluide sous pression. Ce conduit 2 est partagé en deux tronçons 2a et 2b par un obturateur 4 qui, selon sa position les isole l'un de l'autre ou les connecte. Dans le cas de la figure 1, cet obturateur comporte un clapet 5 qui coopère avec un siège 6 au travers duquel le conduit 2a débouche dans le conduit 2b. Le clapet 5 est attelé à une tige 7 de commande qui elle-même est attelée à un piston 8 formant la paroi mobile d'une chambre 9 ménagée dans le corps 1. Cette chambre 9 est en communication permanente avec le tronçon aval 2b du conduit 2 au moyen d'un conduit 10 qui débouche dans le conduit 2a perpendiculairement à celui-ci et au voisinage de l'orifice 3. L'espace situé à l'arrière du piston 8 est relié à l'atmosphère extérieure. A la figure 2 le mode de réalisation de l'obturateur est différent. Il comporte ici un tiroir 11 monté à coulissement étanche dans un alésage '2 du corps auquel aboutit axialement le tronçon de conduit 2a et duquel est perpendiculairement issu le tronçon de conduit 2b. Le tiroir 11 est, à l'une de ses extrémités, équipé du piston 8 qui délimite la chambre 9 reliée en permanance au tronçon 2b par le conduit 10. A son autre extrémité ce tiroir 11 présenteune face frontale face 13 qui est exposée à la pression totale du fluide circulant dans le tronçon de conduit 2a. Cette extrémité est également creusée d'un canal interne 14 qui établit la liaison du tronçon 2a avec le tronçon 2b lorsque le tiroir est repoussé vers le haut de la figure. Comme représenté, ce canal interne 14 est décalé par rapport au débouché du tronçon 2b dans l'alésage, si bien que les tronçons 2a et 2b sont isolés l'un de l'autre. Le fonctionnement du dispositif représenté est semblable quel que soit son mode de réalisation. Ainsi, lorsqu'un fluide sous pression est admis dans le tronçon de conduit 2a et que l'orifice 3 est découvert, l'effort résultant de la somme des pressions statique et dynamique exercées sur, soit la surface amont 5a du clapet 5 soit sur l'extrémité frontale 13 du tiroir 11 , est supérieur à l'effort opposé que l'équipage mobile 4 reçoit sur la face 8a de son piston 8. En effet cet effort ne résulte que de la pression statique du fluide circulant dans le tronçon 2b voire d'une pression moindre car l'écoulement principal peut engendrer une dépression dans le canal 10 et la chambre 9. La communication entre les tronçons 2a et 2b est donc établie et le fluide sous pression s'écoule par l'orifice 3. On aura prévu si nécessaire, le long du conduit 2, et de préférence du tronçon 2b une perte de charge permettant une détente du gaz atteignant l'orifice 3. Si, comme dans la figure 2, l'orifice 3 vient à hêtre intempestivement bouché, la pression dans le tronçon 2b s'élève brusquement et s'établit brutalement devant le piston 8, sur une surface nettement plus importante que celle utile des clapet 5 et tiroir 11. L'équipage mobile change immédiatement de position et les tronçons de conduit 2a et 2b sont isolés l'un de l'autre. La pression qui règne dans le fluide piégé par l'obturation de l'orifice 3 donc le conduit 2b est très nettement inférieure à la pression d'alimentation et dépendra bien entendu de la dimension de la face exposée du piston et de son rapport avec la surface de la section de passage du fluide entre les tronçons 2a et 2b du conduit 2.Etant donné que la pression dans le conduit 10 et la chambre 9 est équivalente à la pression statique du fluide qui est très faible dans le tronçon 2b, l'essentiel de l'énergie étant sous forme de vitesse de l'écoulement, il peut se produire un déclenchement de l'obturateur pour une valeur de surpression également très faible. Dans le cas de la figure 2, comme la coupure entre les tronçons 2a et 2b peut intervenir avant la fin de la course du tiroir, on peut très précisément définir la valeur de cette partie de course après fermeture pour offrir au fluide le volume nécessaire pour l'établissement d'une pression donnée lorsque l'orifice 3 est bouché. Bien entendu le fluide peut être liquide ou gazeux. L'exemple de réalisation représenté aux figures 3 et 4 concerne un embout de soufflette d'air comprimé dans lequel les éléments déjà décrits en regard de la figure 1 portent les mêmes références. On remarquera que l'équipage mobile 4 est ici en une seule pièce avec à l'une de ses extrémités le clapet 5 et au voisinage de son autre extrémité le piston 8. Le tronçon 2b du conduit d'alimentation de l'orifice 3 comporte en aval du siège 6 une partie ménagée sous forme d'une chambre axiale 15 dans le corps 1 et une partie 16 ménagée axialement à l'intérieur de l'équipage mobile 4, communiquant en permanence avec la chambre 15 par des orifices radiaux 17 derrière le clapet 5. Le canal 10 des figures précédentes est ici constitué par des rainures radiales 18 réalisées sur la face d'extrémité aval de la pièce 4, de sorte que lorsque celle-ci est en appui sur le couvercle la du corps qui ferme la chambre 9 et qui comporte l'orifice 3 (figure 3), il existe une communication permanente entre cette chambre 9 et le canal 16. Ce canal 10 comporte en plus l'espace entre l'équipage 4 et le couvercle la lorsque le clapet est dans sa position de fermeture du conduit 2 (figure 4). L'étanchéité du coulissement de l'équipage mobile dans le corps est assurée au niveau de la tige par un joint torique 19 et au niveau du piston, par un joint à lèvre 20. Le dispositif enfin comporte un ressort 21 qui tend à appliquer le clapet 5 sur le siège 6, pour constituer une assistance à l'obturation du conduit. Les orifices 17 constituent de préférence un étranglement de la section de passage de l'air comprimé et la perte de charge à leur niveau assure une détente de l'air comprimé dans le conduit aval. Les tests réalisés avec cet embout de soufflette ont révélé qu'en présence d'une pression de six bars dans le tronçon 2a en amont du siège 6, l'obturation de l'orifice 3 conduit à une pression de 0,5 bars du fluide piégé dans le tronçon 2b. L'orifice 3 peut être prolongé par une tubulure de longueur et de forme appropriées. Par ailleurs, le ressort 21 n'est pas strictement nécessaire au fonctionnement du dispositif. Dans certains cas même, notamment pour des pressions d'alimentation en-dessous de 4 bars, il est préférable de le supprimer. REVENDICATIONS 1. Obturateur automatique de sécurité du conduit (2) d'alimentation d'un orifice (3) de sortie dans l'atmosphère d'un fluide sous pression, caractérisé en ce qu'il comporte un équipage mobile (4) coulissant dans un corps (1) dans lequel est ménagé le conduit entre une première position d'obturation du conduit et une seconde position d'ouverture de ce conduit, cet équipage mobile (4) possèdant une première face d'extrémité (5a, 13) exposée à la pression totale du fluide sous pression et une seconde face (8a) d'extrémité, de surface plus importante que celle de la première face (5a, 13) exposée à la pression régnant dans le conduit (2) à proximité de l'orifice de sortie (3). 2. Obturateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipage mobile (4) comporte un clapet (5) qui, dans la permière position, porte sur un siège (6) ménagé dans le corps autour du conduit (2) et une tige (7) d'actionnement du clapet (5) qui coopère par l'une de ses extrémités avec le clapet (5) et par l'autre de ses extrémités avec un piston (8) formant paroi mobile d'une chambre (9) du corps en communication (10) permanente avec la portion (2b) du conduit en aval du siège (6). 3. Obturateur selon la revendication 2 caractérisé en ce que le clapet (5), la tige (7) et le piston (8) sont coaxiaux en une seule pièce comportant un évidement axial (16) ouvert du côté opposé à l'extrémité formant clapet (5) et communiquant avec le conduit (2) d'alimentation par des orifices radiaux (17) du côté du clapet (5), cet évidement (16) constituant le tronçon terminal (2b) de ce conduit (2) en communication permanente avec la chambre (9) de coulissement du piston (8). 4. Obturateur selon la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comporte un ressort (21) disposé entre le corps (1) et l'équipage mobile (4) tendant à appliquer cet équipage mobile contre le siège (6). 5. Obturateur selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'équipage mobile (4) comporte un tiroir (11) monté à coulissement dans le corps (1), dont une extrémité est équipée du piston (8) et dont l'autre extrémité (13) coulisse dans le canal d'alimentation (2) et en constitue l'obturateur mobile dont la section (13) est soumise en permanence à la pression totale du fluide.