Brevet FR2676263A1 — publié le 19921113

SOUPAPE D'ARRET POUR FLUIDE SOUS HAUTE PRESSION La présente invention concerne des canalisations de fluide sous haute pression et plus particulièrement une soupape interposée dans une conduite de fluide sous haute pression entre la source de fluide sous pression et des conduites de distribution en aval. Pour transporter un fluide sous haute pression d'une source vers un point d'utilisation ou pour le traiter, il est souhaitable, d'un point de vue économique, d'utiliser des conduites de distribution pouvant contenir l'écoulement du fluide sous pression mais ne pouvant supporter les pressions engendrées dans le cas d'un mauvais fonctionnement de l'équipement ou dans le cas de la fermeture par mégarde d'une soupape dans la partie terminale aval de la conduite ou des conduites de distribution Ce mauvais fonctionnement ou cette fermeture par mégarde d'une soupape entraîne la rupture de la conduite de distribution et crée une situation dangereuse pour l'équipement ou le personnel. Cette invention réalise une soupape d'arrêt destinée à être placée dans des canalisations de fluide entre la source de fluide sous haute pression et une conduite ou des conduites de distribution en aval. -Dans les situations industrielles telles que décrites ci-dessus, c'est une pratique courante d'installer une soupape ou des soupapes de surpression dans les conduites de fluide qui, dans le cas d'une augmentation de la pression au-dessus d'un niveau de sécurité prédéterminé, s'ouvrent pour laisser échapper le fluide Cependant, cela n'est pas souhaitable lorsque le fluide sous haute pression est toxique ou constitue un bien précieux ou peut être inacceptable du point de vue de l'environnement. Cette invention surmonte les insuffisances de l'art antérieur en réalisant un dispositif de soupape qui est interposé dans une canalisation de fluide entre la source et sa connexion à une conduite de distribution pour qu'en cas d'arrêt de l'écoulement en aval, cette soupape empêche immédiatement le fluide d'entrer dans la conduite de distribution en réponse à une montée de la pression du fluide au- dessus d'une valeur prédéterminée. L'invention est illustrée dans les dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation latérale de la soupape; la figure 2 est une vue de dessus de la fig 1; la figure 3 est une vue en coupe transversale verticale, partiellement en élévation, à une échelle agrandie, sensiblement selon la ligne 3 3 de la fig. 2; et la figure 4 est une vue en coupe transversale horizontale, sensiblement selon la ligne 4 4 de la fig 3. Le numéro de référence 10 désigne la soupape, dans son ensemble, comprenant un corps 12 et une tige 14, pouvant flamber sous la pression du fluide, supportée normalement par des moyens 16 formant cage Le corps de la soupape est alésé longitudinalement pour former un orifice d'entrée 18 raccordé axialement à une source de fluide sous une pression supérieure à la pression atmosphérique, indiquée par les lignes à tirets 19 Le corps de la soupape est fraisé à son extrémité opposée, comme en 20, pour recevoir par vissage un chapeau 22 de s O soupape Le corps de la soupape est en autre muni d'un orifice de sortie 24 pour être raccordé axialement à une conduite de distribution 25 Les orifices d'entrée et de sortie définissent un passage 26 de fluide à travers le corps 12 Le passage 26 est élargi, à l'intersection des orifices 18 et 24, pour former une chambre 28 et assurer qu'un volume adéquat de fluide s'écoule à travers le corps de la soupape en travers de la position de la soupape, comme décrit ci-après. Le chapeau de la soupape a une partie terminale formant tête 30 et une partie formant queue 31 de diamètre réduit qui entre dans le logement cylindrique du corps Le chapeau est alésé longitudinalement, comme en 32, et fraisé à son extrémité intérieure, comme en 34 et 36, pour former un siège annulaire 38 de soupape, orienté vers l'amont, à la limite intérieure du logement cylindrique 36 La queue du chapeau est munie d'une pluralité d'alésages transversaux 40 (fig. 4) dans la région de son logement cylindrique 24 et forme une partie du passage 26 de fluide. Une soupape 42, ayant une partie tige allongée 44 reçue de façon coulissante par l'alésage 32 du chapeau, comprend une tête 46 de soupape qui repose sur le siège 38 de la soupape et s'en dégage lorsque la tige de la soupape se déplace longitudinalement par rapport au chapeau La tête 46 de la soupape comprend un siège de soupape contenant un joint torique 47 pour assurer une garniture étanche au fluide La tige est réduite en diamètre, comme en 44 ', de façon adjacente à la tête 46 de la soupape pour maintenir un volume d'écoulement du passage de fluide. Une pluralité de Joints toriques 48 assurent un contact étanche entre la queue du chapeau et le corps de la soupape et entre la tige 44 de la soupape et l'alésage 32 du chapeau Un Jonc à ergots 50, entourant la partie terminale extérieure de la tige de la soupape, empêche l'insertion totale de la tige de la soupape dans le chapeau 22. Le moyen formant cage 16 de la tige comprend une plaque supérieure 52 maintenue en étant espacée axialement et parallèlement par rapport à la tête 30 du chapeau par une pluralité de supports 54 dépassant à travers des alésages coopérants dans la plaque supérieure 52 et vissés dans la tête 30 du chapeau en étant espacés de façon égale radialement et circonférentiellement Un nombre équivalent de manchons 56 entourent respectivement les supports 54 et un écrou 58 pour support est vissé sur l'extrémité du support respectif qui est opposée à la tête 30 du chapeau La plaque supérieure 52 est alésée en son centre et filetée pour recevoir un écrou 60 de support de tige. Les extrémités se faisant face de l'écrou 60 de support de tige et de la tige 44 de la soupape sont percées coaxialement pour former des cavités 62 recevant respectivement des pièces rapportées 64 de guidage de tige destinées à loger la partie terminale respective de la tige 14 Chacun des supports 54 est percé axialement depuis son extrémité opposée au chapeau de la soupape pour recevoir des tiges de réserve 14 ' qui sont maintenues à l'intérieur du support respectif par des écrous borgnes ou des couvercles 66. Une paire de soupapes d'évacuation classiques 68 et 70 sont raccordées respectivement au corps de la soupape sur le côté aval et amont du siège 38 de la soupape pour les raisons expliquées ci-après. Lors du fonctionnement, la vanne assemblée de la manière décrite cidessus est interposée dans les conduites de fluide 19 et 25 Dans le cas d'une interruption de l'écoulement dans la conduite de distribution aval 25, la montée en pression du fluide dans le passage 26 de la soupape agit sur la région de la tige 44 rapportant à l'atmosphère et entraîne une force axiale à laquelle résiste la tige 14 Lorsque la force axiale atteint le point de flambage de la tige, comme déterminé par la loi d Euler, le mouvement longitudinal de fermeture de soupape de la tige 44 de la soupape dans le chapeau fait flamber la tige 14 et interrompt l'écoulement du fluide à travers le passage 26. Afin de corriger un mauvais fonctionnement ou un problème dans la conduite de distribution aval 25, la soupape d'évacuation 68 peut être ouverte pour laisser échapper le fluide sous haute pression contenu par la soupape 10 et sa conduite de distribution 25 Une fois le problème corrigé, la pression du fluide en amont contre la tête 46 de la soupape est arrêtée et l'autre soupape d'évacuation 70 est ouverte pour relâcher la pression du fluide dans l'extrémité amont du passage de fluide de la soupape Ensuite, la soupape 42 peut être manuellement remise en place en déplaçant sa tige 44 dans une direction amont pour dégager la tête de la soupape Le jonc à ergots 50 interrompt le mouvement amont de la tige de la soupape On enlève la tige endommagée 14 en retirant l'écrou 60 de support de tige et l'on prend une nouvelle tige 14 ' de l'un des supports 54 que l'on insère entre l'écrou 60 de support de tige et la tige de la soupape Ensuite, le fluide amont peut être libéré et continuer son écoulement à travers le passage 26. REVEND I CATIONS 1 Soupape d'arrêt pour une conduite d'écoulement de fluide sous haute pression, caractérisée par un corps ( 12) de soupape ayant un orifice d'entrée ( 18) et un orifice de sortie ( 24) formant un passage ( 26 > de fluide placé dans la conduite d'écoulement ( 19), un siège ( 38 ') de soupape coupant le passage ( 26) du fluide, un moyen à soupape normalement ouverte ( 42) supporté de façon mobile par ledit corps ( 12) pour se déplacer vers ledit siège ( 38) de soupape et fermant le passage ( 26) de fluide, et un moyen à tige ( 14), pouvant flamber axialement, pour solliciter normalement ledit moyen à soupape ( 42) vers une position d'ouverture du passage de fluide et pour dégager ledit moyen à soupape pour qu'il s'applique sur ledit siège ( 38) de soupape en réponse à une valeur prédéterminée de pression du fluide dans le passage de fluide. 2 Soupape d'arrêt selon la revendication 1, dans laque lle ledit moyen & soupape ( 42) est caractérisé par une tête ( 46) de soupape destinée à s'appliquer sur ledit siège ( 38) de soupape et une tige ( 44) de soupape supportée de façon coulissante par ledit corps ( 12) et ayant une partie terminale dépassant à l'extérieur du corps. 3 Soupape d'arrêt selon la revendication 2, dans Laque l Le ledit moyen à tige est caractérisé par un moyen formant cage ( 16) comprenant une plaque supérieure ( 52) fixée audit corps ( 12) axialement à l'extérieur de la partie terminale, dépassant à l'extérieur, de ladite tige ( 44) de soupape et une tige ( 14) en forme de barre allongée s'étendant axialement entre ladite partie terminale de la tige de soupape et ladite plaque supérieure. 4 Soupape d'arrêt selon la revendication 3, dans Laque lle ledit moyen formant cage de tige est en outre caractérisé par une pluralité de moyens de support ( 54) entourant ladite tige ( 14) de façon espacée radialement pour relier ladite plaque supérieure ( 52) audit corps ( 12) de soupape. Soupape d'arrêt selon la revendication 4, caractérisée en outre par des moyens ( 68, 70) à soupape d'évacuation de la pression du fluide reliés audit corps ( 12) et communiquant avec le passage ( 26) de fluide sur le coté amont et aval dudit siège ( 38) de soupape, respectivement.