Brevet FR2716730A1 — publié le 19950901

DISPOSITIF REDUCTEUR-REGULATEUR DE PRESSION D'UN FLUIDE. L'invention est relative à un dispositif réducteur-régulateur de pression d'un fluide du genre de ceux qui comprennent un corps muni d'un siège situé entre un orifice d'entrée et un orifice de sortie, et un obturateur pouvant s'appliquer contre le siège pour couper le passage du fluide, I'application de l'obturateur contre le siège étant commandée par un servomoteur sensible à la pression du fluide en aval du dispositif, des moyens élastiques de rappel étant en outre prévus pour écarter l'obturateur de son siège lorsque l'action du servomoteur est insuffisante ou inexistante. Un tel dispositif est utilisé, en particulier, sur des circuits d'eau, d'air, de gaz, pour alimenter divers appareils ou installations. La pression de fluide régulée, en aval du dispositif, est utilisée pour le fonctionnement du servomoteur : si cette pression aval devient trop forte, le servomoteur commande la fermeture de l'obturateur ce qui entraîne une baisse de cette pression aval ; inversement, si la pression aval devient trop faible, le servomoteur commande une ouverture plus forte de l'obturateur afin de faire remonter la pression aval. Les dispositifs connus à ce jour fonctionnent de manière satisfaisante, mais des accidents peuvent se produire sur la canalisation aval ou sur le branchement pour l'alimentation du servomoteur. En particulier, une rupture de la canalisation aval ou du branchement peut conduire à une chute de pression dans ce servomoteur et à une ouverture complète du dispositif conduisant à un débit très important de fluide pouvant causer une perte excessive, et une destruction partielle ou totale des installations situées en aval du dispositif, ou à une inondation dans le cas de liquides, etc. L'invention a pour but, surtout, de fournir un dispositif réducteur-régulateur du genre défini précédemment, qui ne présente plus, ou à un degré moindre, les inconvénients exposés ci-dessus et qui permette d'éviter des conséquences trop fâcheuses en cas d'incident ou d'accident sur la canalisation aval ou sur l'alimentation du servomoteur. L'invention vise en outre à fournir un tel dispositif réducteur- régulateur d'un prix de revient réduit, d'une construction robuste et d'une mise en oeuvre simple. Selon l'invention, un dispositif réducteur-régulateur de pression d'un fluide, du genre défini précédemment, est caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens réglables de limitation de la course d'ouverture de l'obturateur de façon que le débit de fluide à travers le dispositif ne prenne pas une valeur excessive, en cas de mise hors service du servomoteur. Avantageusement, les moyens de limitation sont réglés pour que la course maximale d'ouverture de l'obturateur corresponde à un débit de fluide, en cas de mise hors service du servomoteur, au maximum égale à 150 %, et de préférence de l'ordre de 125 % du débit nominal de consommation lorsque le servomoteur fonctionne normalement. Généralement, l'obturateur est monté mobile en translation suivant une direction orthogonale au plan moyen du siège, l'obturateur étant porté par une tige coulissante à laquelle est lié un piston faisant partie du servomoteur, ce piston délimitant une chambre, prévue dans le corps du dispositif, propre à recevoir du fluide à la pression aval, le piston agissant, sous l'effet de la pression, dans le sens qui applique l'obturateur contre le siège, 1' extrémité de la tige éloignée de l'obturateur étant équipée de moyens de retenue soumis à l'action d'au moins un ressort de rappel dans le sens de l'ouverture de l'obturateur; dans un tel mode de réalisation, les moyens de limitation réglables comprennent avantageusement un organe de butée situé dans l'alignement de la tige et porté de manière réglable par une pièce liée au corps du dispositif. La position des moyens de retenue suivant la direction de l'axe de la tige est de préférence réglable pour permettre d'ajuster la pression régulée par le dispositif. La pièce portant l'organe de butée est avantageusement constituée par une plaque reliée au corps de clapet par au moins une tige servant de guide à un ressort de rappel pour les susdits moyens de retenue. De préférence, une enveloppe cylindrique est prévue pour entourer ce ou ces ressorts de rappel et constituer un volume fermé compris entre la plaque et le corps de clapet. Avantageusement, L'organe de butée est constituée par une vis engagée dans un trou taraudé de ladite plaque, la position axiale de la vis étant réglable par rotation ; des moyens de blocage de la vis en position réglée sont prévus, ces moyens de blocage étant avantageusement constitués par un contre-écrou. De préférence, l'organe de butée, en particulier constitué par une vis, comporte à son extrémité destinée à coopérer avec la tige, un élément amortisseur. Cet élément amortisseur peut être constitué par un bloc de matière élastomère, ou par un ressort. L'extrémité supérieure de la vis est accessible du côté de la plaque opposée à la tige ; cette extrémité supérieure est avantageusement recouverte par un capuchon démontable, des moyens de plombage de ce capuchon étant prévus pour empêcher toute intervention non apparente, sur le réglage de la vis, par une personne non autorisée. L'invention consiste, mises à part les dispositions exposées cidessus, en un certain nombre d'autres dispositions dont il sera plus explicitement question ci-après à propos d'un exemple de réalisation décrit avec référence au dessin ci-annexé, mais qui n'est nullement limitatif. La figure unique de ce dessin est une vue en coupe verticale axiale d'un dispositif réducteur-régulateur de pression d'un fluide selon 1' invention. En se reportant à la figure du dessin, on peut voir un dispositif 1 réducteur-régulateur de pression d'un fluide comprenant un corps 2 muni d'un siège 3 situé entre un orifice d'entrée 4 et un orifice de sortie 5. Au niveau de l'entrée et de la sortie, des brides sont prévues pour permettre de relier le corps 2 à une canalisation d'entrée 6 située en amont et une canalisation de sortie 7 située en aval. La circulation du fluide a lieu selon le sens de la flèche F, orientée de la gauche vers la droite dans l'exemple du dessin. Le dispositif 1 comprend en outre un obturateur 8 monté mobile en translation suivant une direction orthogonale au plan moyen du siège 3. L'obturateur 8 peut coulisser dans un logement situé dans une extension 9 en deux parties 9a, 9b liée au corps 2, d'axe orthogonal à la direction F. L'obturateur 8 est muni d'une rondelle d'étanchéité 10, par exemple en matière élastomère armée, destinée à venir en contact avec le siège 3 pour couper tout passage au fluide. L'obturateur 8 est porté par l'extrémité inférieure d'une tige coulissante 11 s'étendant vers le haut au-delà de l'extrémité supérieure de la partie 9a de l'extension. Un piston 12 est lié de manière démontable à une zone de la tige 11 située au-dessus de l'obturateur 8. Le piston coulisse de manière étanche dans un alésage cylindrique 13 prévu dans la partie 9b de l'extension. La face inférieure du piston 12 est soumise à la pression atmosphérique grâce à un orifice de communication e avec l'extérieur. L'ensemble du piston 12 et de l'alésage cylindrique 13 forme un servomoteur S. La face supérieure du piston 12 délimite une chambre 14 de volume variable, fermée en partie haute par un disque 15 comportant un alésage central traversé en coulissement, de manière étanche, par la tige 11. La partie haute de la chambre 14 communique avec l'extérieur par un orifice 16 permettant de raccorder la chambre 14 à un branchement 17 relié à la canalisation de sortie en un point 18 situé en aval du corps 2. La distance entre le point de branchement 18 et le corps 2 est choisie suffisamment importante pour limiter les fluctuations de la pression recueillie par le branchement 17. Le disque 15 est surmonté d'une sorte de bol comportant une enveloppe cylindrique 19 centrée sur un fond 20, fixé à l'extension 9. Le fond 20 comporte un trou central traversé en coulissement par la tige 1 1 dont l'extrémité supérieure, filetée, est munie d'un écrou 21 servant de butée unilatérale à un moyen de retenue constitué par une plaquette 22 comportant un trou central traversé en coulissement par la tige 11. La plaquette 22 comporte en outre plusieurs trous, régulièrement répartis, par exemple trois trous distants angulairement de 1200, traversés librement en coulissement par des tiges cylindriques parallèles 23 fixées, à leur extrémité inférieure, sur le fond 20. Un ressort de compression en hélice 24 est engagé autour de chacune des tiges 23 dans la zone comprise entre le fond 20 et la plaquette 22. Les ressorts 23 ont ainsi tendance à écarter la plaquette 22 du fond 20 cette plaquette 22, par action contre l'écrou 21, entraîne la tige 11 dans le sens qui éloigne l'obturateur 8 du siège 3, et donc dans le sens de l'ouverture du dispositif 1. La partie supérieure de la tige 1 1 est filetée sur une longueur suffisante pour permettre d'ajuster la compression des ressorts 24 en déplaçant axialement la plaquette 22 par un vissage ou un dévissage de l'écrou 21. Le dispositif 1 comporte des moyens réglables L de limitation de la course d'ouverture de l'obturateur 8 de façon que le débit de fluide à travers le dispositif 1 ne prenne pas une valeur excessive en cas de mise hors service du servomoteur comprenant le piston 12. Une telle mise hors service peut se produire, en particulier, en cas de rupture de la canalisation aval 7 ou de la canalisation de branchement 17 de telle sorte que la pression dans la chambre 14 devient insuffisante ; les ressorts 24 commandent alors le déplacement du clapet 8 dans le sens de l'ouverture. Avantageusement, les moyens de limitation L réglables comprennent un organe de butée constitué par une vis 25 située dans l'alignement de la tige 11, et portée de manière réglable par une plaque 26 fixée sur l'extrémité supérieure ouverte de l'enveloppe 19. La plaque 26 comporte un trou central taraudé dans lequel est engagée la vis 25. Cette vis comporte une tête 27, par exemple hexagonale, accessible du côté de la plaque 26 opposé à la tige 11. Par action sur la tête 27 il est possible de faire tourner la vis 25 et de régler avec précision sa position axiale. Un moyen de blocage constitué par un contre-écrou 28 est prévu du côté de la plaque 26 opposé à la tige 11 pour arrêter la vis 25 dans une position réglée. Le réglage est avantageusement effectué pour limiter le débit au plus à 150 % et de préférence égal ou inférieur à 125 % de la valeur nominale de consommation. L'extrémité de la vis 25 destinée à coopérer avec l'extrémité supérieure de la tige 1 1 pour limiter le déplacement de cette dernière, est munie d'un élément amortisseur 29 avantageusement constitué par un bloc en matière élastomère. En variante, l'élément amortisseur 29 peut être constitué par un ressort. Des trous sont prévus dans la plaque 26 pour être traversés par les extrémités 30, de plus faible diamètre, des tiges 23. Un épaulement 31, situé à la base de l'extrémité 30 de plus faible diamètre, sert de butée axiale à la plaque 26. La partie de l'extrémité 30 qui fait saillie au-delà de la plaque 26 est filetée de manière à recevoir un écrou de blocage. Un capuchon 32 est prévu pour recouvrir la tête 27 de la vis 25 et empêcher l'accès à cette tête lorsque le capuchon 32 est en place. Ce capuchon 32 est fixé, par exemple, par vissage sur un épaulement fileté de la plaque 26, le capuchon 32 comportant un taraudage sur sa paroi interne à son extrémité inférieure. Un moyen de plombage 33 est prévu et comprend, par exemple, un fil métallique 33a traversant deux trous prévus dans le capuchon 32, ce fil étant replié de manière qu'au moins une branche soit immobilisée relativement au corps du dispositif 1, par exemple en traversant une oreille prévue sur la plaque 26. La boucle formée par le fil est fermée à l'aide d'un cachet de plomb 33b. Le démontage du capuchon 32 n'est possible qu'après avoir brisé le cachet 33b ou le fil 33a. Il est possible de savoir immédiatement si le capuchon 32 a été démonté en vue d'une modification de ce réglage, par une personne non autorisée, s'il apparaît que le plombage a été brisé. Ceci étant, le fonctionnement du dispositif réducteur-régulateur de pression de l'invention est le suivant. En fonctionnement normal, c'est-à-dire en l'absence de toute fuite ou de toute rupture en aval du corps 2 du dispositif, et sur le branchement 17, la pression aval est transmise à la chambre 14 du servomoteur S. Si la pression en aval est inférieure à une limite déterminée, dépendant du réglage de compression des ressorts 24, la force exercée par ces ressorts est supérieure à la force de la pression aval exercée sur le piston 12. Dans ces conditions, la plaquette 22 va se soulever en entraînant la tioe 11 et l'obturateur 8 qui s'écarte de son siège 3. L'ouverture de passage offerte au fluide arrivant par la canalisation d'entrée 6 augmente, ce qui réduit la perte de charge à travers le régulateur et permet à la pression aval d'augmenter. Si cette pression aval devient trop forte, la force exercée sur le piston 12 devient supérieure à la force antagoniste des ressorts 24 et l'obturateur 8 est appliqué contre son siège 3. Le fluide sous pression n'est plus admis en aval, et cette pression aval va baisser. On peut assurer ainsi une régulation de la pression aval à une valeur prédéterminée correspondant au réglage des ressorts 24. En cas d'incident ou d'accident, tel qu'une fuite ou une rupture en aval soit sur la canalisation 7 soit sur le branchement 17, soit sur tout appareil ou machine branchée en aval du corps 2, la pression aval va chuter. La poussée exercée sur le piston 12 va donc baisser également et la force du ressort 24 va devenir prépondérante et provoquer la levée de la tige 1 1 et de l'obturateur 8. Grâce au moyens de limitation L de l'invention, la course de la tige 1 1 est limitée et l'ouverture de l'obturateur 8 sera également limitée. On évite ainsi une perte de fluide excessive ou l'inondation de l'installation en cas d'accident sur la canalisation aval, telle que rupture de conduite ou perte de régulation. Le réglage des moyens de limitation L, par action sur la vis 25, a lieu avantageusement sur site lorsque l'installation est réalisée. Ce réglage est prévu, de préférence, pour limiter le débit à une valeur maximale de 150 % et de préférence inférieure ou égale à 125 % de la valeur nominale de consommation, lorsque le servomoteur S fonctionne. Le système amortisseur 39 permet de limiter les chocs éventuels de la tige 1 1 contre la vis 25 dans le cas d'oscillations au voisinage du débit maxi. Le plombage 33 réalisé après réglage permet d'isoler les pièces telles que la vis 25. REVENDICATIONS 1. Dispositif réducteur-régulateur de pression d'un fluide comprenant un corps (2) muni d'un siège (3) situé entre un orifice d'entrée (4) et un orifice de sortie (5), et un obturateur (8) pouvant s'appliquer contre le siège pour couper le passage du fluide, l'application de l'obturateur (8) contre le siège (3) étant commandée par un servomoteur (S) sensible à la pression du fluide en aval du dispositif, des moyens élastiques de rappel (24) étant en outre prévus pour écarter l'obturateur de son siège lorsque l'action du servomoteur (S) est insuffisante ou inexistante, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens réglables (L) de limitation de la course d'ouverture de l'obturateur (8), de façon que le débit de fluide à travers le dispositif ne prenne pas une valeur excessive, en cas de mise hors service du servomoteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens de limitation (L) sont réglés pour que la course maximale d'ouverture de l'obturateur corresponde à un débit de fluide, en cas de mise hors service du servomoteur, au maximum égal à 150 % du débit nominal de consommation lorsque le servomoteur fonctionne. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les moyens de limitation (L) sont réglés pour que la course maximale d'ouverture de l'obturateur corresponde à un débit de fluide, en cas de mise hors service du servomoteur, au maximum égal à 125 % du débit nominal de consommation lorsque le servomoteur fonctionne. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'obturateur (8) est monté mobile en translation suivant une direction orthogonale au plan moyen du siège (3), l'obturateur étant porté par une tige coulissante (11) à laquelle est lié un piston (12) faisant partie du servomoteur (S), ce piston (12) délimitant une chambre (14), prévue dans le corps du dispositif, propre à recevoir du fluide à la pression aval, le piston agissant, sous l'effet de la pression, dans le sens qui applique l'obturateur contre le siège, l'extrémité de la tige (11) éloignée de l'obturateur étant équipée de moyens de retenue (22) soumis à l'action d'au moins un ressort de rappel (24) dans le sens de l'ouverture de l'obturateur, caractérisé par le fait que les moyens de limitation réglables (L) comprennent un organe de butée (25) situé dans l'alignement de la tige (11) et porté de manière réglable par une pièce liée (26) au corps (2) du dispositif. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la pièce (26) portant l'organe de butée (25) est constituée par une plaque (26) reliée au corps de clapet par au moins une tige (23) servant de guide à un ressort de rappel (24) pour les susdits moyens de retenue. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'organe de butée est constitué par une vis (25) engagée dans un trou taraudé de ladite plaque (26), la position axiale de la vis (25) étant réglable par rotation. 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que l'organe de butée (25) comporte, à son extrémité destinée à coopérer avec la tige (11), un élément amortisseur (29). 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par le fait que l'élément amortisseur (29) est constitué par un bloc en matière élastomère. 9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'extrémité supérieure (27) de la vis est accessible du côté de la plaque (26) opposée à la tige (11) et que cette extrémité supérieure est recouverte par un capuchon démontable (32), des moyens de plombage (33) de ce capuchon étant prévus.