Brevet FR2741137A1 — publié le 19970516

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine de la distribution de fluides gazeux, plus particulièrement la sécurité en cas de rupture de canalisation ou de conduit de distribution ou d'une augmentation brutale et importante du débit d'écoulement, et a pour objet un dispositif de blocage automatique en cas de surdébit, pour une canalisation ou un conduit de distribution ou de transport de fluide(s) gazeux. II existe actuellement déjà de nombreux types de dispositifs ou de système de sécurité interrompant l'écoulement d'un fluide gazeux dans une canalisation en cas de rupture ou de surdébit. Toutefois, ces dispositifs et systèmes existants sont généralement de structure relativement complexe et peu fiables dans le temps. En outre, leur seuil de déclenchement est souvent fluctuant et dépendant de la pression du réseau de distribution. La présente invention a notamment pour but de pallier ces différents inconvénients. A cet effet, elle a pour objet un dispositif de blocage pour une canalisation ou un conduit, en cas de surdébit du flux de fluide(s) gazeux transporté(s), caractérisé en ce qu'il se présente au moins partiellement sous la forme d'un insert destiné à être monté dans ladite canalisation ou dans ledit conduit et compose essentiellement, d'une part, par un corps de forme tubulaire comportant une portion avant ou amont obturé et une portion arrière ou aval pourvue d'un passage central ouvert, le flux gazeux traversant la partie de canalisation ou de conduit comprenant ledit dispositif en s'écoulant d'abord entre la face externe de la portion avant et la face interne de la canalisation ou du conduit et ensuite à travers le passage central de la portion arrière et, d'autre part, par un élément de blocage logé au repos, en cas d'écoulement normal, dans la portion avant et pouvant être déplacé en vue d'assurer le blocage du passage central de la partie arrière, le déplacement dudit élément de blocage étant déclenché par la dépression induite par une chute brutale de la pression côté aval du dispositif et par le surdébit résultant du flux gazeux. L'invention sera mieux comprise grâce à la description ciaprès, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques dans lesquels: la figure I est une vue en élévation latérale et partiellement en coupe d'un dispositif de blocage selon l'invention monté dans une canalisation ou un conduit, et la figure 2 représente différentes courbes illustrant la relation entre le diamètre de la perforation de la paroi obturatrice de la portion avant et le débit de déclenchement pour différentes pressions de fluide gazeux dans la canalisation. Conformément à l'invention, le dispositif de blocage se présente avantageusement au moins partiellement sous la forme d'un insert I destiné à être monté dans une canalisation et dans un conduit de distribution ou de transport de fluide gazeux et est essentiellement composé, d'une part, par un corps 1' de forme tubulaire comportant une portion 3 avant ou amont obturé et une portion 5 arrière ou aval pourvue d'un passage central 5' ouvert, le flux gazeux 6 traversant la partie de canalisation 2 ou de conduit comprenant ledit dispositif 1 en s'écoulant d'abord entre la face externe de la portion avant 3 et la face interne de la canalisation 2 ou du conduit et ensuite à travers le passage central 5' de la portion arrière 5 et, d'autre part, par un élément de blocage 7 logé au repos, en cas d'écoulement normal, dans la portion avant 3 et pouvant être déplacé en vue d'assurer le blocage du passage central 5' de la partie arrière 5, le déplacement dudit élément de blocage 7 étant déclenché par la dépression induite par une chute brutale de la pression côté aval du dispositif et par le surdébit résultant du flux gazeux 6. Comme le montre la figure 1 des dessins annexés, ledit dispositif de blocage est plus précisément constitué, d'une part, par un corps tubulaire 1' comprenant une portion avant 3 dont l'ouverture dirigée en direction amont du flux gazeux est obturée et autorisant le passage du flux gazeux 6 entre sa face externe et la face interne de la canalisation ou du conduit concerné(e) 2, une portion arrière tubulaire 5 ouverte, pourvue sur sa face externe de moyens d'étanchéité 8 coopérant avec la face interne du conduit ou de la canalisation 2 et une portion intermédiaire 4 pourvue d'au moins un orifice de passage radial 4' réalisant un passage pour le fluide gazeux 6 vers l'intérieur du corps tubulaire l' et, d'autre part, par un élément mobile de blocage 7 disposé dans ledit corps tubulaire l' avec faculté de déplacement guidé entre une position de repos, correspondant à un écoulement normal du fluide gazeux 6, dans laquelle ledit élément mobile de blocage 7 est appliqué, sous l'action d'une force élastique, contre la face interne de la paroi 3' obturant l'ouverture de la portion avant 3, en bloquant l'orifice d'une perforation 3" traversant ladite paroi 3' obturatrice et une position de blocage de l'écoulement du fluide gazeux 6 au niveau dudit dispositif, dans laquelle l'élément mobile de blocage 7 obstrue, de manière étanche, le passage central 5' de la portion arrière 5. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, l'élément de blocage 7 présente une forme sphérique, le passage central 5' de la portion arrière 5 étant pourvu d'un siège annulaire 9 contre lequel l'élément de blocage 7, par exemple une bille métallique, peut reposer de manière intime en réalisant un blocage étanche dudit passage central 5' Le siège annulaire 9 est avantageusement muni d'une surface incurvée (concave) épousant la surface extérieure de l'élément de blocage sphérique 7 et/ou recouvert d'un matériau souple et déformable élastiquement tel un caoutchouc ou une mousse synthétique. La force élastique appliquant l'élément sphérique 7 contre la paroi obturatrice 3' de la portion avant 3 en fonctionnement normal ou au repos (écoulement normal), avec blocage étanche de la perforation 3" ménagée dans cette dernière, est fournie par un ressort 10 hélicoïdal, cylindrique ou conique prenant appui sur un décrochement radial 1 1 ménagé dans le passage central 5' de la portion arrière 5, en aval du siège annulaire 9 De manière préférentielle, la portion avant 3 peut présenter en vue de l'écoulement du flux gazeux 6, des cannelures 12 sur sa face externe ou des canaux dans l'épaisseur de sa paroi. En vue de permettre un montage solide et aisé par emboîtement de l'insert 1 dans la canalisation 2 ou le conduit, les portions avant et arrière 5 présentent des diamètres extérieurs autorisant un montage avec ajustement desdites portions 3 et 5 dans la canalisation 2 ou le conduit considéré(e), la portion intermédiaire 4 présentant un diamètre externe plus réduit de manière à ménager un interstice annulaire 13 entre la face externe de cette portion et la face interne de la canalisation 2 ou du conduit. Cet interstice annulaire 13, dans lequel débouchent les cannelures 12 périphériques ou les canaux correspondants de la portion avant 3, permet d'obtenir une meilleure répartition du flux gazeux 6 entre les différents orifices de passage radiaux 4' de la portion intermédiaire 4. Comme le montre la figure 2 des dessins annexés, le paramètre de déclenchement du blocage est constitué par le débit du flux gazeux 6 traversant la canalisation 2 ou le conduit correspondant, ledit déclenchement n'étant pas influencé par la pression régnant dans ladite canalisation 2 en amont de l'insert 1. Il y a, en outre, été constaté que la valeur du débit déclenchant le blocage du dispositif pouvait être réglée par les dimensions de l'orifice de la perforation 3" traversant la paroi obturatrice 3' de la portion avant 3, dont l'ouverture est bloquée de manière étanche, en fonctionnement normal, par l'organe de blocage 7 en position de repos. A cet effet, le diamètre de la perforation 3" de la paroi 3' obturant l'ouverture amont de la portion avant 3 est ajusté en fonction de la valeur seuil de débit de déclenchement souhaitée pour le blocage. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention va à présent être décrit dans ce qui suit. En fonctionnement normal, le fluide gazeux 6 passe librement l'insert 1 en traversant successivement les cannelures 12, les orifices de passage radiaux 4' et enfin le passage central 5' (Fig. l), l'organe de blocage 7, étant appliqué contre la paroi obturatrice 3' dans la portion avant 3 sans gêner l'écoulement du flux gazeux à travers le dispositif. . En cas de rupture, de percement ou de mise à l'atmosphère de la canalisation 2 en aval de l'insert l et plus généralement de baisse importante et rapide de pression du côté aval de l'insert l, le débit augmente brusquement. Or la configuration et la géométrie du dispositif est telle qu'un phénomène d'aspiration se crée alors, notamment au niveau de la portion intermédiaire 4 et dans la portion avant 3. Sous l'action de cette aspiration, l'élément de blocage 7 se déplace contre la force du ressort en direction du siège annulaire 9. Le phénomène est cumulatif, car une fois l'élément de blocage 7 hors de sa position de repos et la perforation 3" libérée, la pression Pi en amont dudit élément peut exercer sa force sur celui-ci et le forcer vers son siège 9. Pour réaliser une étanchéité parfaite, un joint torique 14 peut être avantageusement disposé sur ledit siège 9. Une fois la position de blocage atteinte, l'élément 7 reste calé sur son siège 9 et conséquemment bloque le débit du fluide aux gaz 6 aussi longtemps que la pression en amont du dispositif reste supérieure à la pression en aval, soit la pression atmosphérique dans le cas d'une rupture. Le seuil de déclenchement peut être réglé de manière fine en ajustant la dimension de la perforation 3" située en amont de l'élément de blocage 7 et permettant à la pression amont d'être présente sur l'élément de blocage 7 au repos. Plus grand est le diamètre de l'orifice de cette perforation 3", plus bas sera le débit nécessaire au déclenchement du dispositif (Figure 2). Après déclenchement du dispositif et réparation, on applique par injection une pression P2 identique à la pression PI présente en amont dans la canalisation, dans le sens inverse à celui de l'écoulement du fluide gazeux 6 en fonctionnement normal. Ceci a pour effet de réarmer le dispositif de blocage automatique et de le remettre dans son état initial de fonctionnement, c'est-à-dire avec l'organe de blocage 7 appliqué contre la paroi obturatrice 3', avec fermeture de la perforation 3" Conformément à une première variante de réalisation de l'invention, le corps tubulaire 1' peut être formé de deux parties assemblées entre elles par emboîtement, encliquetage, collage, vissage ou analogue, à savoir une première partie, éventuellement intégrée à la canalisation 2 ou au conduit, comprenant la portion avant 3 et la portion intermédiaire 4 et une seconde partie constituée par la portion arrière 5. Selon une seconde variante de réalisation de l'invention, le corps tubulaire 1' peut être formé de deux parties assemblées entre elles par emboîtement, encliquetage, collage, vissage ou analogue, à savoir une première partie, éventuellement intégrée à la canalisation 2 ou au conduit, constituée par la portion avant 3 et une seconde partie comprenant la portion intermédiaire 4 et la portion arrière 5. Ces réalisations du dispositif de blocage permettent un montage facile de ce dernier. En effet, en partant d'une canalisation intégrant déjà la première partie, il suffit de percer la perforation 3" au diamètre voulu ou de mettre en place une paroi obturatrice 3' munie d'une telle perforation, d'introduire l'élément de blocage 7 et le ressort 10 dans ladite première partie et enfin de rapporter sur cette dernière et d'assembler avec elle ladite seconde partie. Toutefois, les deux parties peuvent également être assemblées à l'extérieur de la canalisation 2, I'insert i assemblé (comprenant également l'organe de blocage 7 et le ressort 10), étant ensuite emboîté dans la canalisation 2. Comme cela a été décrit précédemment, le dispositif de blocage de sécurité conforme à l'invention permet, contrairement à d'autres systèmes semblables, d'avoir un seuil de déclenchement très net et parfaitement reproductible. Le seuil de déclenchement, une fois réglé, ne dépend en aucune manière de la pression du réseau, ce qui présente une sécurité absolue dans les réseaux de distribution de gaz où il est commun que la pression varie dans une large plage. Bien entendu, I'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments, ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de blocage pour une canalisation ou un conduit, en cas de surdébit du flux de fluide(s) gazeux transporté(s), caractérisé en ce qu'il se présente au moins partiellement sous la forme d'un insert (1) destiné à être monté dans ladite canalisation (2) ou dans ledit conduit et composé essentiellement, d'une part, par un corps (1') de forme tubulaire comportant une portion (3) avant ou amont obturé et une portion (5) arrière ou aval pourvue d'un passage central (5') ouvert, le flux gazeux (6) traversant la partie de canalisation (2) ou de conduit comprenant ledit dispositif (1) en s'écoulant d'abord entre la face externe de la portion avant (3) et la face interne de la canalisation (2) ou du conduit et ensuite à travers le passage central (5') de la portion arrière (5) et, d'autre part, par un élément de blocage (7) logé au repos, en cas d'écoulement normal, dans la portion avant (3) et pouvant être déplacé en vue d'assurer le blocage du passage central (5') de la partie arrière (5), le déplacement dudit élément de blocage (7) étant déclenché par la dépression induite par une chute brutale de la pression côté aval du dispositif et par le surdébit résultant du flux gazeux (6). 2. Dispositif de blocage selon la revendication l, caractérisé en ce qu'il est constitué, d'une part, par un corps tubulaire (1') comprenant une portion avant (3) dont l'ouverture dirigée en direction amont du flux gazeux est obturée et autorisant le passage du flux gazeux (6) entre sa face externe et la face interne de la canalisation (2) ou du conduit concerné (2), une portion arrière tubulaire (5) ouverte, pourvue sur sa face externe de moyens d'étanchéité (8) coopérant avec la face interne du conduit ou de la canalisation (2) et une portion intermédiaire (4) pourvue d'au moins un orifice de passage radial (4') réalisant un passage pour le fluide gazeux (6) vers l'intérieur du corps tubulaire (1') et, d'autre part, par un élément mobile de blocage (7) disposé dans ledit corps tubulaire (I') avec faculté de déplacement guidé entre une position de repos, correspondant à un écoulement normal du fluide gazeux (6), dans laquelle ledit élément mobile de blocage (7) est appliqué, sous l'action d'une force élastique, contre la face interne de la paroi (3') obturant l'ouverture de la portion avant (3), en bloquant l'orifice d'une perforation (3") traversant ladite paroi (3') obturatrice et une position de blocage de l'écoulement du fluide gazeux (6) au niveau dudit dispositif, dans laquelle l'élément mobile de blocage (7) obstrue, de manière étanche, le passage central (5') de la portion arrière (5). 3. Dispositif de blocage selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de blocage (7) présente une forme sphérique, le passage central (5') de la portion arrière (5) étant pourvu d'un siège annulaire (9) contre lequel l'élément de blocage (7), par exemple une bille métallique, peut reposer de manière intime en réalisant un blocage étanche dudit passage central (5'). 4. Dispositif de blocage selon la revendication 3, caractérisé en ce que la force élastique appliquant l'élément sphérique (7) contre la paroi obturatrice (3') de la portion avant (3) en fonctionnement normal, avec blocage étanche de la perforation (3") ménagée dans cette dernière, est fournie par un ressort (10) hélicoïdal ou en boudin prenant appui sur un décrochement radial (11) ménagé dans le passage central (5') de la portion arrière (5), en aval du siège annulaire (9). 5 Dispositif de blocage selon l'une quelconque des revendications l à 4, caractérisé en ce que la portion avant (3) présente, en vue de l'écoulement du flux gazeux (6), des cannelures (12) sur sa face externe ou des canaux dans l'épaisseur de sa paroi. 6. Dispositif de blocage selon l'une quelconque des revendication 2 à 5, caractérisé en ce que les portions avant (3) et arrière (5) présentent des diamètres extérieurs autorisant un montage avec ajustement desdites portions (3 et 5) dans la canalisation (2) ou le conduit considéré(e), la portion intermédiaire (4) présentant un diamètre externe plus réduit de manière à ménager un interstice annulaire (13) entre la face externe de cette portion et la face interne de la canalisation (2) ou du conduit. 7 Dispositif de blocage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le diamètre de la perforation (3") de la paroi (3') obturant l'ouverture amont de la portion avant (3) est ajusté en fonction de la valeur seuil de débit de déclenchement souhaitée pour le blocage. 8. Dispositif de blocage selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le corps tubulaire (1') est formé de deux parties assemblées entre elles par emboîtement, encliquetage, collage, vissage ou analogue, à savoir une première partie, éventuellement intégrée à la canalisation (2) ou au conduit, comprenant la portion avant (3) et la portion intermédiaire (4) et une seconde partie constituée par la portion arrière (5). 9. Dispositif de blocage selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le corps tubulaire (1') est formé de deux parties assemblées entre elles par emboîtement, encliquetage, collage, vissage ou analogue, à savoir une première partie, éventuellement intégrée à la canalisation (2) ou au conduit, constituée par la portion avant (3) et une seconde partie comprenant la portion intermédiaire (4) et la portion arrière (5).