Brevet FR2689607A1 — publié le 19931008

DISPOSITIF DE SECURITE AUTOMATIQUE POUR INSTALLATIONS INDUSTRIELLES OU DOMESTIQUES DE GAZ L'invention concerne un dispositif de sécurité automatique pour installations industrielles ou domestiques de gaz. Les installations de gaz doivent être rapidement isolées en cas de fuite sur une canalisation car l'augmentation de la concentration en gaz dans l'atmosphère conduit rapidement à une asphyxie des personnes ou à une explosion entraînant des dommages matériels importants. A cet effet, on connaît des robinets à fermeture rapide dits "coup de poing" conçus pour permettre la coupure instantanée du gaz dans les bâtiments d'habitation et les établissements recevant du public. La fermeture de ces robinets connus s'obtient par simple appui sur un bouton poussoir, mais la réouverture de ce robinet nécessite cependant l'usage d'une clef spéciale par une personne dûment habilitée à cet effet. Ces robinets connus présentent ainsi l'inconvénient, selon lequel la fermeture et le retour à la position d'ouverture n'est pas obtenu automatiquement sans intervention humaine. L'invention a pour but de pallier cet inconvénient en créant un dispositif de sécurité automatique ne nécessitant aucune intervention humaine, apte à couper instantanément le débit dès que ce débit dépasse une valeur prédéterminée et apte à revenir à sa position d'origine lorsque l'égalité des pressions amont et aval est rétablie. L'invention a pour objet un dispositif de sécurité automatique pour installations industrielles ou domestiques de gaz, comportant un corps apte à être rendu indissociable d'une canalisation de gaz en matériau rigide, caractérisée en ce que le corps présente un logement pour un ensemble obturateur, ledit ensemble obturateur étant muni d'un moyen de retenue en position ouverte de manière à : se déplacer dans le sens de circulation du gaz en cas de dépassement d'une valeur prédéterminée du débit de gaz être maintenu en position fermée sur un siège solidaire du corps par la force exercée par la pression relative du gaz; et être rappelé en position ouverte par ledit moyen de retenue en l'absence de pression relative de gaz. Le dispositif selon l'invention permet en particulier d'éviter les accidents, dans la mesure où la création d'une fuite importante supérieure au débit prédéterminé entraîne automatiquement la fermeture du dispositif et écarte ainsi tout risque d'accident, d'asphyxie ou d'explosion. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - l'ensemble obturateur comporte un moyen de retenue constitué au moins partiellement en un matériau présentant une élasticité importante, du type élastomère ou analogue, et un clapet d'obturation apte à coopérer avec le siège - le moyen de retenue comporte un anneau, sensiblement torique, de forme adaptée à la forme d'une gorge de logement solidaire du corps et au moins deux bras réunis entre eux par un anneau de fixation ; - le clapet d'obturation présente une forme coopérante à celle de l'anneau de fixation, pour être maintenu par l'anneau de fixation sensiblement suivant l'axe de révolution de l'anneau sensiblement torique - le moyen de retenue comporte trois bras de section droite sensiblement rectangulaire et présentant un profil de courbure sensiblement sphérique ; - le clapet d'obturation présente, du côté opposé à une surface présentant un profil de forme aérodynamique, une forme évidée, de manière à réduire la masse du clapet d'obturation ; - le corps est rendu indissociable de la canalisation en matériau rigide par écrasement d'une bague déformable engagée sur une extrémité de forme adaptée, par exemple présentant des cannelures, de la canalisation rigide de manière à assurer l'étanchéité externe de la canalisation - l'écrasement de la bague est obtenu au moyen d'un écrou en deux parties rendues solidaires 1 l'une de l'autre par un moyen de solidarisation tel qu'une goupille de cisaillement - la partie radialement extérieure de l'écrou est apte à tourner librement après écrasement complet de la bague et rupture du moyen de solidarisation - dans la position d'écrasement de la bague la partie radialement extérieure de l'écrou présente une forme à recouvrement de la partie radialement intérieure de manière à empêcher toute introduction d'un outil susceptible de manoeuvrer la partie radialement intérieure L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va être donnée à titre d'exemple non limitatif au regard des dessins annexés dans lesquels La figure 1 représente schématiquement en coupe un dispositif selon 1 invention, selon un assemblage de deux demi-vues schématiques en coupe radiale, accolées, représentant le dispositif selon l'invention dans deux positions différentes. La figure 2 représente schématiquement un ensemble obturateur du dispositif selon l'invention, selon un assemblage de deux demi-vues schématiques en coupe radiale accolées selon les lignes repérées Il-Il de la figure 3. La figure 3 représente une vue schématique de dessus selon le sens de la flèche III de la figure 2. La figure 4 représente une vue de dessus d'un moyen de retenue d'un dispositif selon l'invention. La figure 5 représente une vue schématique en coupe selon la ligne repérée V-V de la figure 4. La figure 6 représente schématiquement un clapet d'obturation d'un dispositif selon l'invention selon un assemblage de deux demi-vues schématiques accolées, avec une demi-vue schématique de gauche en coupe radiale. En référence à la figure 1, un dispositif de sécurité selon l'invention est représenté à gauche dans une position A et à droite dans une position B. Le dispositif selon l'invention, est rendu solidaire d'une canalisation de gaz en matériau rigide par exemple constituée en métal de manière à y être assemblée de façon indissociable, par exemple par soudage, brasage, vissage, ou un moyen analogue. Dans l'exemple représenté, selon l'invention, le dispositif est assemblé à un about cannelé 1 par l'intermédiaire d'une bague 2 en matériau élastomère, par exemple du nitrile de dureté insuffisante. La bague 2 est écrasée par vissage d'un écrou en deux parties 3, 4 rendues solidaires par au moins une goupille de cisaillement 5 par exemple en acier. La partie radialement intérieure 3 de l'écrou en deux parties comporte un rebord 6 de diamètre supérieur au diamètre extérieur de l'about 1. Dans la position A correspondant à la demi-vue de gauche, la bague 2 engagée sur l'about cannelé 1 est en position libre, l'écrou en deux parties 3 et 4 rendues solidaires est engagé par le filetage 7 sur le taraudage 8 solidaire du corps 9 du dispositif, de préférence directement usiné dans le corps 9 du dispositif selon l'invention. Dans la position B correspondant à la demi-vue de droite, la partie radialement extérieure est vissée à l'aide d'un outil prenant appui sur sa périphérie jusqu'à rupture des goupilles de cisaillement 5. Dans cette position B, la bague 2 écrasée par l'appui du rebord 6 exerce à son tour un effet de compression sur les cannelures de l'about 1 qui empêche toute extraction manuelle de cet about tout en asurant l'étanchéité externe de la canalisation. De plus, après rupture de la ou des goupille(s) de cisaillement 5, il n'est plus possible de démonter le dispositif selon l'invention même avec l'aide d'un outil la partie radialement extérieure 4, tournant alors librement autour de la partie radialement intérieure 3, présente de préférence à cet effet une forme à recouvrement, de manière à empêcher toute introduction d'un outil susceptible de manoeuvrer la partie radialement intérieure 3. Dans l'exemple représenté, la face supérieure 10 de la partie radialement extérieure 4 est sensiblement au même niveau que la face supérieure 11 de la partie radialement intérieure 3. Selon l'invention, le dispositif comporte un corps 9 réalisé de préférence en métal par exemple en acier ou en laiton. Le corps 9 est usiné intérieurement et extérieurement pour permettre son raccordement à une canalisation ou une installation de gaz. Le corps 9 comporte un logement 12 pour un ensemble obturateur 13 en une ou plusieurs parties qui sera décrit ci-dessous. De préférence, le logement 12 est réalisé par usinage d'une gorge annulaire directement dans le corps 9, de forme apte à retenir un anneau 14 sensiblement torique solidaire de l'ensemble obturateur 13. Dans la position A, l'ensemble obturateur est représenté en position ouverte de manière à ce que le gaz dont le sens de passage est représenté par la flèche G et les traits interrompus correspondants, puisse circuler librement dans l'installation. Dans la position B, l'ensemble obturateur 13 est représenté en position fermée et empêche le passage de tout débit notable de gaz, de préférence empêche toute fuite supérieure à 5 l/h (1,39cm3/s) de gaz à une pression relative de 20mbar. Le fonctionnement du dispositif est le suivant en dessous d'une valeur de débit prédéterminée, par exemple de l'ordre de 1,2 m3/h (333cm3/s), de gaz à basse pression (environ 20mbar relatif), la vitesse du gaz est faible et n'exercée pas de force importante sur l'ensemble obturateur 13 ; au-dessus de cette valeur prédéterminée, par exemple en cas de rupture d'une canalisation souple située en aval du dispositif, l'ensemble obturateur 13, se déplace dans le sens de circulation G du gaz jusqu'à être plaqué sur son siège 15 solidaire du corps 9 ; l'ensemble obturateur 13 est ensuite maintenu en position sur son siège 15 par la force exercée par la pression relative du gaz sur sa surface extérieure ; si l'alimentation en gaz est coupée des fuites minimes de gaz font chuter la pression du gaz jusqu'à équilibre avec la pression atmosphérique ou la pression du gaz régnant du côté du siège 15 opposé à l'ensemble obturateur 13 ; à à l'équilibre des pressions, l'ensemble obturateur 13 qui est selon l'invention muni d'un moyen de retenue en position ouverte est rappelé en position ouverte par ledit moyen de retenue dans un intervalle de temps prédéterminé, de préférence inférieur à une minute. En référence à la figure 2, l'ensemble obturateur 13 est de préférence réalisé en deux parties : un moyen de retenue 16 apte à exercer une force de retour élastique vers la position ouverte et un clapet d'obturation 17 apte à coopérer avec son siège 15 solidaire du corps 9 du dispositif selon l'invention. Le moyen de retenue 16, réalisé de préférence par moulage d'un matériau élastomère, comporte un anneau 14 sensiblement torique et au moins deux bras 18 (trois bras dans l'exemple représenté) réunis entre eux sensiblement au niveau de l'axe de révolution de l'anneau 14, par un anneau de fixation 19 et fixés à leurs extrémités opposées à l'anneau 14. Les trois bras 18 sont disposés sensiblement à 1200 et présentent des longueurs égales, de manière à assurer le centrage de l'anneau de fixation 19 au cours des déplacements résultant de l'ouverture ou de la fermeture de l'ensemble obturateur 13. L'anneau de fixation 19 présente une forme et un diamètre adaptés au maintien du clapet d'obturation 17 suivant l'axe de révolution de l'anneau 14 : le clapet d'obturation 17 comporte, à cet effet, une forme coopérante, avantageusement une gorge annulaire 21. En référence aux figures 4 et 5, où les éléments repérés par des chiffres identiques à ceux des figures 1 à 3 désignent des éléments identiques ou similaires, les bras 18 disposés à 1204 présentent une section droite sensiblement rectangulaire et un profil de courbure sensiblement sphérique. La hauteur de l'anneau 19 est sensiblement supérieure à l'épaisseur des bras 18, de préférence supérieure à une fois et demie l'épaisseur des bras, de manière à ce que l'anneau 19 soit sensiblement indéformable lors du déplacement et de la déformation des bras 18. Lors du déplacement de l'anneau 19, les bras 18 en matériau élastomère présentant une élasticité importante, ont tendance à revenir CL à leur position d'équilibre en provoquant ainsi l'ouverture de l'ensemble obturateur 13. L'anneau sensiblement torique 14 présente avantageusement un contour intérieur 14a, sensiblement cylindrique de révolution, de manière à minimiser la perte de charge due à l'ensemble obturateur 13 par exemple selon des lignes de circulation sensiblement parallèles aux génératrices du cylindre 14a. En référence à la figure 6, le clapet d'obturation 17 présente une partie supérieure 22 sensiblement cylindrique de diamètre correspondant au diamètre intérieur de l'anneau 19, une partie élargie 23 sensiblement conique apte à élargir l'anneau 19 lors de l'insertion par déformation élastique de l'anneau de fixation 19 autour de la gorge annulaire 21. La partie inférieure de la gorge 21 présente un rebord 24 de diamètre correspondant ou légèrement supérieur au diamètre extérieur de l'anneau 19. Le rebord 24 est limité par une forme sensiblement cylindrique 25, à laquelle se raccorde une surface 26 présentant un profil de forme aérodynamique adaptée à l'écoulement de gaz. Dans l'exemple représenté, la forme 26 est sensiblement conique et se raccorde en arrondi à une surface sensiblement cylindrique 27. Le diamètre de la surface sensiblement cylindrique 27 est inférieur au diamètre du contour 14a sensiblement cylindrique de révolution, de manière à minimiser les pertes de charge tout en empêchant tout coincement du clapet obturateur 17 à l'intérieur de l'anneau 14. Le clapet d'obturation 17 présente avantageusement du côté opposé à la surface 26 une forme évidée 28 de manière à réduire la masse du clapet d'obturation 17 et les effets dynamiques de battement résultant de l'application d'une masse trop importante à des bras élastiques 18 de faible section droite. Le clapet d'obturation 17 présente de préférence une surface d'appui 29 annulaire de largeur réduite apte à s'appliquer sur le siège 15 pour réduire le débit de gaz à des valeurs inférieures à 5 l/h (1,39cm3/s). L'invention décrite en référence à un mode de réalisation particulier n'y est nullement limitée, mais englobe au contraire toute modification de forme et variante d'exécution dans le cadre et dans l'esprit de l'invention. Le clapet d'obturation 17 présente une forme sensiblement de révolution et est maintenu sensiblement suivant l'axe de symétrie du dispositif décrit. Un clapet d'obturation peut, selon l'invention, être articulé directement sur un anneau sensiblement torique 14 par un bras unique. Dans ce cas, le moyen de retenue est distinct de l'anneau torique 14 et peut comporter un moyen élastique, du type ressort, par exemple un ressort conique travaillant soit en allongement, soit en compression. REVENDICATIONS 1. Dispositif de sécurité automatique pour installations industrielles ou domestiques de gaz, comportant un corps (9) apte à être rendu indissociable d'une canalisation de gaz en matériau rigide, caractérisée en ce que le corps (9) présente un logement (12) pour un ensemble obturateur (13), ledit ensemble obturateur (13) étant muni d'un moyen de retenue (16) en position ouverte de manière à : se déplacer dans le sens de circulation (G) du gaz en cas de dépassement d'une valeur prédéterminée du débit de gaz ; être maintenu en position fermée sur un siège (15) solidaire du corps (9) par la force exercée par la pression relative du gaz, et être rappelé en position ouverte par ledit moyen de retenue (16) en l'absence de pression relative de gaz. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble obturateur (13) comporte un moyen de retenue (16) constitué au moins partiellement en un matériau présentant une élasticité importante, du type élastomère ou analogue, et un clapet d'obturation (17) apte à coopérer avec le siège (15). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de retenue (16) comporte un anneau (14), sensiblement torique, de forme adaptée à la forme d'une gorge de logement (12) solidaire du corps (9) et au moins deux bras (18) réunis entre eux par un anneau de fixation (19). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le clapet d'obturation (17) présente une forme coopérante à celle de l'anneau de fixation (19), pour être maintenu par l'anneau de fixation (19) sensiblement suivant l'axe de révolution de l'anneau sensiblement torique (14). 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de retenue (16) comporte trois bras (18) de section droite sensiblement rectangulaire et présentant un profil de courbure sensiblement sphérique. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le clapet d'obturation, présente du côté opposé à une surface (26) présentant un profil de forme aérodynamique, une forme évidée (28), de manière à réduire la masse du clapet d'obturation (17). 7. Dispositif selon l'une des revendication 1 à 6, caractérisé en ce que le corps (9) est rendu indissociable de la canalisation en matériau rigide par écrasement d'une bague (2) déformable engagée sur une extrémité (1) de forme adaptée, par exemple présentant des cannelures, de la canalisation rigide, de manière à assurer l'étanchéité externe de la canalisation. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'écrasement de la bague (2) est obtenu au moyen d'un écrou en deux parties (3, 4) rendues solidaires l'une de l'autre par un moyen de solidarisation tel qu'une goupille de cisaillement (5). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la partie radialement extérieure (4) de l'écrou est apte à tourner librement après écrasement complet de la bague (2) et rupture du moyen de solidarisation (5). 10. Dispositif selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce que dans la position (B) d'écrasement de la bague (2) la partie radialement extérieure (4) de l'écrou présente une forme à recouvrement de la partie radialement intérieure (3) de manière à empêcher toute introduction d'un outil susceptible de manoeuvrer la partie radialement intérieure (3).