Brevet FR2685428A1 — publié le 19930625

ROBINET POUR GAZ COMPRIMES OU LIOUEFIES La présente invention concerne un robinet pour gaz comprimés ou liquéfiés comprenant un corps de robinet conçu pour être monté sur une bouteille de gaz et renfermant un organe de fermeture à l'intersection d'une conduite d'admission et d'une conduite de sortie, un moyen de manoeuvre de l'organe de fermeture et une soupape de sûreté. L'invention vise notamment des robinets pour bouteilles ou bonbonnes de gaz qui sont rechargeables par l'utilisateur lui-même dans une station de distribution de gaz Pour effectuer un remplissage correct d'une telle bouteille, dans le respect des règles de sécurité, il faut éviter de remplir complètement la bouteille afin de conserver au-dessus du gaz liquéfié une zone gazeuse pouvant faire tampon en cas d'exposition de la bouteille à une source de chaleur et éventuellement se libérer à travers une soupape de sûreté Malheureusement, ces règles ne sont pas toujours respectées, soit pour cause d'absence de moyens de contrôle du remplissage, soit par négligence de l'utilisateur de sorte que la soupape de sûreté fait office de sécurité unique. Il existe des robinets avec un moyen de contrôle rudimentaire du niveau de remplissage Ce moyen consiste simplement en un tube pénétrant à travers le robinet et pourvu, à l'extérieur, d'une vis ou autre moyen de fermeture C'est l'extrémité inférieure de ce tube qui doit, en principe, définir le niveau de remplissage maximal par le fait que, lorsque le niveau de gaz liquide_atteint le tube, le liquide déborde par le tube alors qu'auparavant c'était du gaz qui quittait la bouteille par le tube Par conséquent, le remplissage devrait être interrompu lorsque le gaz liquéfié commence à sortir par le tube de contrôle. Il est évident que ces dispositifs manquent de précision et représentent une source de pollution de l'atmosphère. Des dispositifs d'arrêt automatique du remplissage n'existent pas, jusqu'à présent, pour des robinets de bouteilles de gaz Par contre, dans d'autres domaines, par exemple les réservoirs à gaz pour voitures, des soupapes de5 niveau sont couramment utilisés pour arrêter automatiquement le remplissage dès que le niveau atteint un seuil déterminé Ces moyens de contrôle plus efficaces n'ont pu être utilisés dans les bouteilles de gaz, parce que le remplissage et la vidange de la bouteille doivent se10 faire à travers la même ouverture et que les soupapes de niveau connues ne permettent l'écoulement de gaz que dans une seule direction. Le but de la présente invention est de remédier à cette lacune par un nouveau robinet du genre décrit dans le préambule qui comporte une soupape de niveau permettant la vidange à gaz à travers la soupape de niveau. Pour atteindre cet objectif, le robinet proposé par la présente invention est caractérisé en ce que la conduite d'admission communique, du côté opposé à l'organe de fermeture avec un clapet bi-directionnel permettant aussi bien le remplissage que la vidange de la bouteille de gaz, comprenant un boîtier avec au moins une ouverture latérale obturable par un obturateur pourvu d'un orifice axial de passage de gaz et coulissant axialement dans le boîtier entre une position d'obstruction des ouvertures sous l'effet d'un ressort et une position d'ouverture contre l'action du ressort sous l'effet de la pression du gaz de remplissage, et une soupape actionnée par un moyen de détection du niveau de remplissage au fond du boîtier. Ladite soupape est, de préférence, une soupape à mouvement axial coopérant avec un siège du boîtier et se fermant automatiquement en fin de remplissage sous l'effet de la pression de remplissage lorsqu'elle est libérée par une came actionnée par le flotteur. Lorsque cette soupape n'est pas maintenue en position ouverte par le flotteur, elle est ouvrable par la pression du gaz si l'organe de fermeture du robinet est ouvert Le passage des gaz défini entre la soupape et le boîtier doit obligatoirement avoir une section supérieure à celle dudit orifice axial dans le piston.5 Pour éviter que du gaz liquide ne reste enfermé, de manière étanche, dans le clapet après le remplissage, le boîtier comporte, de préférence, un orifice latéral d'aération dont la section est inférieure à la section de l'orifice axial dans le piston.10 D'autres particularités de l'invention ressortiront d'un mode de réalisation avantageux, présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente schématiquement un robinet conformément à la présente invention en coupe verticale, en position fermé, et soupape de niveau ouverte; la figure 2 représente le même robinet partiellement en coupe suivant un plan de coupe perpendiculaire à celui de la figure 1 et la figure 3 représente une vue analogue à celle de la figure 1, avec la soupape de niveau fermée et la figure 4 une vue analogue à celle de la figure 1 en position de remplissage. Le robinet représenté sur les figures, comporte un corps métallique 10, par exemple en laiton, dont la partie inférieure est pourvue d'un pas de vis 12 permettant au robinet d'être vissé sur une bouteille ou bonbonne de gaz. Le robinet comporte, de façon connue, un organe de fermeture 14 avec une garniture d'étanchéité 16 à l'intersection d'un canal axial d'admission 18 communiquant avec l'intérieur de la bouteille et d'un canal radial de sortie 20 communiquant avec un raccord 22 pouvant être connecté sur un circuit d'utilisation L'organe de fermeture 14 est actionné manuellement à l'aide d'une manette ou d'un volant de manoeuvre Sur les figures, l'organe de fermeture 14 est en position fermée, sa garniture d'étanchéité 16 étant appliquée, de manière étanche, sur un siège prolongeant le canal d'admission 18. Autour du canal d'admission 18 se trouve un passage 24 assurant une communication entre l'intérieur de la bouteille et une soupape de sûreté 26, connue en soi. Cette soupape permet l'échappement des gaz en cas de surpression anormale du gaz à l'intérieur de la bouteille. A cet effet, le passage 24 doit obligatoirement être dans la zone gazeuse, c'est-à-dire que la bouteille ne peut pas être remplie jusqu'au corps 10 du robinet. Conformément à la présente invention, le canal d'admission 18 est relié, à l'intérieur de la bouteille, à un clapet bi-directionnel 30 permettant aussi bien le remplissage que la vidange de la bouteille de gaz Ce clapet 30 comporte un boîtier 32 avec deux ouvertures latérales 34 et 36 (voir figure 2) A l'intérieur de ce boîtier 32 se trouve une chambre cylindrique 38 contenant un piston 40 pouvant coulisser axialement et dont l'étanchéité par rapport au boîtier 32 est assurée par un joint annulaire 42 Ce piston 40 subit l'action d'un ressort 44 qui tend à maintenir le piston 40 dans la position de la figure 1, dans laquelle sa tête est maintenue, par l'intermédiaire d'un joint 46, de façon étanche contre le bord du boîtier 32 afin d'isoler les deux ouvertures 34, 36 du canal d'admission 18 La chambre 38 est en communication avec le canal d'admission 18 à travers un orifice axial 48 dans la tête du piston 40 Cette chambre 38 est également en communication avec l'intérieur de la bouteille à travers un orifice 50 dans la paroi latérale du boîtier 32 La partie inférieure du clapet 30 est constituée par la soupape de niveau proprement dite 52. Cette soupape 52 peut coulisser axialement entre une position d'ouverture libérant un passage des gaz entre le boîtier 32 et l'extérieur de la soupape 52 et une position de fermeture selon la figure 3 dans laquelle la soupape 52 est maintenue de façon étanche, par l'intermédiaire d'un joint 54 sur la partie inférieure du boîtier 32 formant le siège de cette soupape 52 L'extrémité inférieure du ressort 44 est repliée diamétralement au-dessus de la soupape 52 pour éviter que celle-ci ne soit propulsée par5 la pression du gaz à travers le ressort 44. La soupape 52 comporte un pied arrondi qui coopère avec une came 56 montée de façon pivotante entre deux bras 58 et du boîtier 32 Cette came 56 comporte un contour profilé approprié de manière à engendrer un mouvement axial de la came 56 par glissement de son pied sur ce contour profilé. Le pivotement de la came 56 est engendré par un flotteur 62 sous l'effet de la montée ou de la descente du niveau de gaz liquéfié dans la bouteille. On va maintenant décrire le fonctionnement du robinet tel que décrit cidessus Dans la position de la figure 1, le volant de manoeuvre maintient l'organe de fermeture 14 en positon fermée pour contenir le gaz à l'intérieur de la bouteille Lorsque la bouteille est vide, le flotteur 62 a suivi le niveau dans la bouteille et se trouve dans une position inférieure par rapport à celle de la figure 1 La soupape de niveau 52 se trouve toutefois toujours dans la position relevée de la figure 1, étant donné que la partie du contour profilé de la came 56 qui suit la descente du flotteur 62 est circulaire par rapport au centre de pivotement de la came 56 de sorte que celle-ci est maintenue en position lors du pivotement de la came 56 dans le sens des aiguilles d'une montre par rapport à la position de la figure 1. Pour le remplissage de la bouteille, le raccord 22 est connecté sur une source de gaz et l'organe de fermeture 14 est ouvert par le volant de manoeuvre Le gaz sous pression pénètre sous l'action d'une pompe à travers la conduite d'admission 18 et enfonce le piston 40 dans la position de la figure 4 contre l'action du ressort 44 jusqu'au fond de la chambre 38, libérant ainsi les deux ouvertures latérales 34 et 36 au passage du gaz dans la bouteille Le gaz pénètre également à travers l'orifice axial 48 du piston 40 et s'écoule autour de la soupape 52, en position ouverte, dans la bouteille. Etant donné que la surface du piston 40 dans la chambre 38 est plus élevée que la surface de sa tête en face de la conduite d'admission 18, il faut éviter une montée de la pression dans la chambre 38 qui risquerait de faire remonter le piston 40 et de fermer les deux ouvertures latérales 34 et 36 A cet effet, la section du passage d'écoulement de gaz autour de la soupape de niveau 52 doit être supérieure à la section de l'orifice 48 pour éviter de comprimer le gaz dans la chambre 38. Certes, il serait possible de remplir la bouteille sans les ouvertures latérales 34 et 36 étant donné que le gaz peut s'écouler autour de la soupape de niveau 52 maintenue en position ouverte La présence des ouvertures 34 et 36 permet toutefois d'augmenter considérablement le débit du gaz et de raccourcir le remplissage. Au fur et à mesure que la bouteille se remplit le flotteur 62 remonte et le contour profilé de la came 56 arrive au sommet de sa section circulaire comme représenté sur la figure 1 Lorsque le flotteur 62 pivote, par suite du remplissage, dans le sens contraire des aiguilles d'une montre au-delà de la position angulaire de la figure 1, la came commence à présenter une partie creuse à la soupape 52 et libère celle- ci à une descente sur le joint 54, ce qui se produit sous l'effet de la pression du gaz de remplissage Dès que la soupape 52 est fermée (voir figure 3) l'augmentation de la pression à l'intérieur de la chambre 38 fait remonter le piston 40 pour fermer le passage du gaz à travers les ouvertures 34 et 36. Si, en fermant maintenant le robinet par le volant de manoeuvre, la chambre 38 et la conduite d'admission 18 seraient remplies de gaz liquide qui serait hors du champs d'action de la soupape de sûreté 26 et présenterait donc un danger en cas de surchauffe Pour éviter cette situation, on a prévu un orifice 50 dans la paroi du boîtier 32 qui permet au gaz liquide de s'écouler dans la bouteille après la fermeture du robinet et permet ainsi à la soupape de sûreté 26 d'exercer ses fonctions jusqu'à l'intérieur de la5 chambre 38 et de la conduite d'admission 18 La section de cet orifice 50 doit être inférieure à la section de l'orifice axial 48 dans le piston 40 pour permettre, après la fermeture de la soupape de niveau 52 sous l'effet de la rotation de la came 56 d'accumuler une pression suffisante dans la chambre 38 pour faire coulisser le piston 40 dans la position de fermeture des ouvertures latérales 34 et 36. En vue de l'utilisation du gaz contenu dans la bouteille, il suffit d'ouvrir le robinet par son volant de manoeuvre Lorsque la bouteille est tout à fait pleine, et que la soupape de niveau 52 est fermée, c'est-à-dire que son pied se trouve dans le creux du contour profilé de la came 56, l'écoulement du gaz de la chambre 38 et de la conduite d'admission 18 y fait baisser la pression et permet à la pression du gaz dans la bouteille de soulever la soupape de niveau 52 en position ouverte Le gaz peut dès lors s'écouler autour de la soupape 52 et s'échapper à travers l'orifice axial 48 du piston 40 Dès que le niveau de gaz liquide dans la bouteille a baissé jusque dans la position de la figure 1 du flotteur 62 la soupape 52 est maintenue ouverte par la section circulaire du contour profilé de la came 56 et rien ne s'oppose à l'écoulement du gaz à travers le clapet 30 chaque fois que le robinet est ouvert. La particularité du robinet est par conséquent d'assurer l'arrêt automatique du remplissage sans faire appel à l'attention ou à une intervention de l'utilisateur, ceci grâce à une soupape bi-directionnelle permettant la vidange de la bouteille à travers la soupape de niveau, et dans le respect des règles de sécurité demandant que toute la zone gazeuse se trouve dans le champs d'action de la soupape de sûreté. a: REVENDICATIONS 1 Robinet pour gaz comprimés ou liquéfiés comprenant un corps de robinet ( 10) conçu pour être monté sur une bouteille de gaz et renfermant un organe de fermeture ( 14)5 à l'intersection d'une conduite d'admission ( 18) et d'une conduite de sortie ( 20), un moyen de manoeuvre de l'organe de fermeture et une soupape de sûreté ( 26), caractérisé en ce que la conduite d'admission ( 18) communique, du côté opposé à l'organe de fermeture ( 14), avec un clapet bi-10 directionnel ( 30) permettant aussi bien le remplissage que la vidange de la bouteille de gaz, comprenant un boîtier ( 32) avec au moins deux ouvertures latérales ( 34, 36) obturables par un obturateur ( 40) pourvu d'un orifice axial ( 48) de passage de gaz et coulissant axialement dans le boîtier ( 32) entre une position d'obstruction des ouvertures ( 34, 36) sous l'effet d'un ressort ( 44) et une position d'ouverture contre l'action du ressort ( 44) sous l'effet de la pression du gaz de remplissage et une soupape de niveau ( 52) actionnée par un moyen de détection du niveau de remplissage ( 62) au fond du boîtier ( 32). 2 Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit obturateur ( 40) est un piston cylindrique dont la partie supérieure comporte un joint ( 46) pouvant être appliqué de manière étanche sur la paroi du boîtier ( 32). 3 Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de détection du niveau est un flotteur. 4 Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite soupape de niveau ( 52) est une soupape à mouvement axial coopérant avec un siège du boîtier ( 32) et se fermant automatiquement, en fin de remplissage, sous l'effet de la pression du gaz de remplissage lorsqu'elle est libérée par une came ( 56) actionnée par le flotteur ( 62). Robinet selon la revendication 4, caractérisé en ce que la soupape de niveau ( 52), lorsqu'elle n'est pas maintenue en position ouverte par le flotteur ( 62) est ouvrable par la pression du gaz dans le réservoir lorsque l'organe de fermeture ( 14) est ouvert. 6 Robinet selon l'une quelconque des revendications 2 a 3, caractérisé par un passage des gaz défini entre ladite soupape de niveau ( 52) et le boîtier ( 32), la section de ce passage étant supérieure à celle de l'orifice axial ( 48) dans le piston ( 40). 7 Robinet selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par un orifice latéral ( 50) dans la paroi du boîtier ( 32) et dont la section est inférieure à celle dudit orifice axial ( 48) dans le piston ( 40).