Brevet FR2748541A3 — publié le 19971114

FR 2748541 A3 19971114 FR 9704121 A 19970404 DISPOSITIF DE SOUPAPE DE SECURITE AVEC RAPPEL ELASTIOUE DE LA NANETTE DE COMMANDE La présente invention concerne un dispositif de soupape de sécurité pour réservoirs à eau sous pression, par exemple pour réchauffeurs d'eau à accumulation ou pour d'autres applications, pouvant constituer une partie d'un groupe de soupapes de sécurité applicable à l'entrée de liteau froide d'un chauffe-eau, ou bien une simple soupape de sécurité pour relier le réservoir à une sortie d'écoulement, en empêchant que la pression du fluide dans le réservoir dépasse une valeur dangereuse, ou bien pour éviter un refoulement d'eau du réservoir vers le réseau hydraulique d'alimentation. Un groupe hydraulique de sécurité pour chauffe-eau ou réservoirs d'eau chaude sous pression, comprend normalement une soupape ou un robinet d'arrêt, actionnable manuellement pour fermer l'entrée d'eau au réservoir, une soupape de retenue pour empêcher le refoulement de l'eau chaude du réservoir vers le circuit de l'eau froide ou vers le réseau hydraulique d'alimentation, ainsi qu'une troisième soupape de sécurité opportunément étalonnable, pour relier le réservoir à un raccord d'écoulement lorsque la pression de l'eau à l'intérieur de ce réservoir tend à dépasser une valeur préétablie. La soupape de sécurité remplit non seulement une fonction automatique d'écoulement lorsqu'une valeur de pression considérée dangereuse est atteinte, mais doit également permettre un écoulement manuel, normalement requis pour que l'efficacité de la soupape elle-même soit maintenue dans le temps, en empêchant la formation de dépôts de calcaire et le collage de l'obturateur en caoutchouc au siège d'étanchéité. A ce propos, entre la manette de commande de la soupape de sécurité et le corps de soupape, ou bien dans une partie du support de l'obturateur, sont intercalés des moyens de commande par came qui, à la suite d'une rotation partielle de la manette interviennent sur cette dernière pour la faire reculer et, par conséquent, pour entraîner l'ouverture de l'obturateur, en reliant le réservoir à eau à un raccord d'écoulement. Dans les dispositifs de soupapes ou dans les soupapes de sécurité du type indiqué ci-dessus, la came de commande est réalisée à l'intérieur de la manette de commande elle-même avec de la matière plastique, et a un profil adapté pour rappeler l'obturateur en surmontant la force exercée par un gros ressort de réaction qui, normalement, pousse l'obturateur en fermeture contre un siège d'étanchéité. Puisque la came en matière plastique est poussée contre des saillies du corps métallique du dispositif de soupape, le temps et les manoeuvres réitérées produisent un certain degré d'usure qui tend à altérer et à réduire la valeur d'étalonnage de la soupape de sécurité. En outre, étant donné que la manette de commande de la soupape doit pouvoir tourner librement par rapport à la tige de l'obturateur en interaction avec la came pour ouvrir la soupape de sécurité, en général on la fixe axialement au moyen d'une bague élastique, par exemple une bague Seeger, introduite et forcée sur la tige de l'obturateur ; il en découle que durant l'assemblage de la manette, la partie en caoutchouc de l'obturateur est fortement poussée et comprimée contre le siège d'étanchéité de la soupape en se déformant élastiquement. Au relâchement de la poussée, à cause du retour élastique de l'obturateur, il se crée un petit jeu entre la surface de butée de la manette et la bague de retenue qui, par suite des vibrations provoquées éventuellement par des pompes de circulation d'eau, génère un bruit agaçant. L'objectif de la présente invention est de fournir un dispositif de soupape de sécurité utilisable de manière indépendante, ou comme partie d'un groupe de soupapes, permettant essentiellement d'éliminer les inconvénients constatés dans les dispositifs de soupapes de sécurité normalement utilisés ; en particulier, la présente invention permet de supprimer les vibrations de la manette de commande, en éliminant les problèmes d'usure de la came qui commande l'ouverture de la soupape de sécurité normalement prévue sur la manette de commande elle-même. Ce qui précède s'obtient au moyen d'un dispositif de sécurité avec montage élastique de la manette de commande, selon la présente invention, d'après lequel un élément annulaire de compensation des jeux axiaux, ayant des saillies de contact avec la came, élastiquement souples, est intercalé entre des surfaces de contact du corps de soupape, ou d'une partie qui lui est associée et de la manette de commande elle-même. De préférence, l'élément annulaire de compensation de jeux a la forme d'une bague en matière plastique, à bas coefficient de frottement, munie de moyens de centrage et de blocage vis-à-vis du corps du dispositif de soupape, ainsi que de bras de contact avec la came de commande élastiquement souples, angulairement espacés sur un côté de la bague orientée vers la came circulaire formée à l'intérieur de la manette de commande, dont les bras présentent une extrémité bombée qui se trouve à cheval et légèrement espacée par une saillie correspondante d'appui du corps du dispositif de soupape, par exemple d'un couvercle de soutien du groupe d'actionnement qui se visse dans un siège fileté correspondant du corps du dispositif de soupape. Une forme de réalisation préférentielle d'un dispositif de soupape de sécurité, avec montage élastique de la manette de commande selon la présente invention, est décrite ci-après avec référence aux figures des dessins en annexe, dont - Fig. 1 est une coupe longitudinale d'un groupe de soupapes selon la présente invention - Fig. 2 est une coupe selon la ligne 2-2 de la figure 1 - Fig. 3 est une vue latérale de la bague élastique de compensation des jeux - Fig. 4 est une vue en plan de la bague élastique de la Fig 3 - Fig. 5 et 6 illustrent les détails agrandis d'une partie de la came de commande et de la bague de compensation des jeux, dans deux conditions différentes. La figure 1 des dessins illustre un groupe de soupapes 10 apte à être monté sur le circuit d'eau froide d'un chauffe-eau ou d'un réservoir à eau chaude sous pression qui permet aussi bien de couper le flux d'eau au moyen d'une soupape d'arrêt adéquate 17, que d'empêcher un flux de refoulement de l'eau chaude du réservoir vers le réseau hydraulique d'alimentation, en permettant en même temps l'échappement des surpressions dans le réservoir au moyen d'une soupape automatique de sécurité 16 pouvant être ouverte manuellement au moyen d'une manette de commande appropriée. Le groupe de soupapes, globalement indiqué par 10, comprend essentiellement un corps de soupape 11 muni d'un raccord d'entrée 12 pouvant être relié à un réseau hydraulique d'alimentation, ainsi qu'un raccord de sortie 13 pour la liaison à un réservoir à eau chaude sous pression. Par le chiffre 14 en figure 1 est en outre indiqué un raccord d'écoulement relié à une chambre intérieure 15 du corps 11 du groupe de soupapes, au moyen d'une soupape de sécurité normalement fermée, globalement indiquée par 16. En général, comme indiqué aux figures 1 et 2, dans le raccord d'entrée 12 est prévue une soupape d'arrêt apte à fermer le raccord d'entrée 12 vers la chambre intérieure 15 et vers le raccord de sortie 13. La soupape d'arrêt 17, dans l'exemple indiqué, comprend un obturateur à bille 18 présentant un passage axial 19 qui relie le raccord d'entrée 12 à la chambre intérieure 15 du corps de soupape, à travers une soupape de retenue globalement indiquée par 20. On peut faire tourner l'obturateur 18 de 900 autour d'un axe perpendiculaire au passage 19 au moyen d'une manette de commande 21 ; l'obturateur 18 est en outre muni d'un trou latéral 22 au moyen duquel il est possible de contrôler l'étanchéité de la soupape de retenue 20, l'obturateur à bille 18 pivotant de 900 en position de fermeture de la soupape 17, par exemple par desserrage d'un bouchon amovible 24. Dans ce cas spécifique, la soupape de retenue 20 est représentée sous la forme d'une soupape champignon dont l'obturateur 25 est normalement poussé en position de fermeture par un ressort 25' contre un siège annulaire 26 logé à l'intérieur d'une bague de support 27 qui se visse dans le raccord 12 pour maintenir en position l'obturateur 18 de la soupape à bille avec les sièges annulaires correspondants 28. On peut dégager axialement l'ensemble de la soupape d'arrêt 17 et de la soupape de retenue 20 par un côté du corps de la soupape 11 après avoir enlevé un bouchon de fermeture 29. Toujours en figure 1 on remarque que la soupape de sécurité 16 est placée parallèlement au groupe des deux soupapes 17 et 20 sur le côté du corps de soupape 11 qui est opposé à celui de la soupape d'arrêt 17. En particulier, la chambre intérieure 15, sur le côté opposé à celui du raccord d'entrée 13, communique avec un passage intérieur 30 qui se termine par un siège de soupape 31 en saillie à l'intérieur d'une troisième chambre 32 se terminant par le raccord d'écoulement 14. A l'intérieur de la chambre 32 est logé un obturateur cylindrique 33 muni d'une tige 34 en saillie à l'arrière vers une manette de commande 35 axialement reliée à la tige 34 de manière à pouvoir tourner librement. L'obturateur 33 est revêtu d'une membrane flexible en caoutchouc 36 destinée à former un état étanche contre le siège de soupape 31. Le bord extérieur de la membrane est serré de façon étanche entre un épaulement annulaire à l'intérieur d'un raccord 37 et le bord d'un couvercle cylindrique 38 qui se visse à l'intérieur du raccord 37. Le couvercle 38 se prolonge par une portion de col 39 de diamètre inférieur, à l'intérieur duquel est vissé un élément fileté 40 de guidage de la tige 34 de l'obturateur et de réglage de la poussée d'un ressort de réaction 41, à l'aide duquel on pourra, en intervenant, modifier la valeur de la pression d'ouverture de la soupape de sécurité. La tige 34 passe librement à travers un trou central ménagé dans une cloison transversale 42 de la manette de commande 35, et cette tige est reliée à cette dernière par une bague élastique 43 agrafée par simple pression axiale à la tige sur le côté extérieur de la cloison percée ; il est par conséquent évident dans la figure 1 qu'un mouvement vers le haut de la manette 35, provoqué par exemple par une rotation de la manette au moyen d'une came circulaire adéquate intercalée entre la manette 35 et le couvercle 38 de fermeture du corps de la soupape, tend à entraîner vers le haut, en position d'ouverture, l'obturateur 33. A ce propos, la manette 35 le long de son épaulement de fond 44 est munie d'une came circulaire 45 formée par trois profils dentés chacun destiné à coulisser le long d'une saillie respective 46 qui s'avance le long de l'épaulement annulaire 32' formé entre la paroi cylindrique du couvercle 38 et son prolongement 39. Dans le cas indiqué sont prévues trois saillies 46 sur le couvercle 38 de soutien du groupe obturateur, auxquelles correspondent les trois profils de la came 45. Puisque la manette 35 avec sa came correspondante 45 est réalisée en matière plastique, et puisque le couvercle 38 avec les saillies 46 est réalisé en métal, la surface de la came risque de s'user à l'emploi en provoquant l'apparition d'un petit jeu entre la cloison percée 42 de la manette et la bague de blocage 43. En outre, étant donné que l'on agrafe la bague 43 sur la tige 34 de l'obturateur en poussant axialement sur celui-ci, l'obturateur est enfoncé contre le bord du siège d'étanchéité 31 avec pour conséquence une compression élastique partielle de la partie frontale de la membrane 36 et, lorsque l'on relâche la poussée sur l'obturateur un jeu ultérieur peut surgir entre la cloison percée 42 et la bague élastique de blocage 43, avec pour résultat que la manette 35 se trouve retenue axialement de manière lâche en provoquant un bruit fastidieux généré par les vibrations extérieures transmises, par exemple, par une pompe de circulation du fluide ou pour d'autres raisons. Par conséquent, selon une caractéristique de la présente invention, entre la manette 35 et le couvercle 38 de fermeture du corps de la soupape a été intercalé un élément annulaire 47 de compensation de jeux, en matière plastique à bas coefficient de frottement qui, entre autres, réduit ou élimine les problèmes d'usure de la came 45. Ainsi qu'illustré aux figures 3 et 4, la bague 47 présente sur un côté une paroi périphérique 48 de centrage contre le bord périphérique de l'épaulement annulaire 32', ainsi que des languettes radiales de blocage 49 orientées vers l'intérieur sur le côté opposé à celui de la paroi 48. Sur le même côté des languettes de blocage 49, la bague 47 présente trois bras élastiques 50 qui sont orientés dans une direction tangentielle à son bord intérieur et qui se terminent avec leur extrémité façonnée en arc de cercle et destinée à entrer en contact avec la surface de fond de la came 45. Les trois bras élastiques 50 sont séparés angulairement les uns des autres et, ainsi qu'indiqué par un trait continu à la figure 5, ils s'étendent depuis la bague 47 sur une distance supérieure à la longueur des saillies 46 qui s'avancent sous les bras élastiques respectifs 50 à travers des fentes formées dans la bague 47. Ainsi que déjà indiqué, la fonction de la bague 47, munie des bras arqués 50 élastiquement flexibles par compression, est d'empêcher un contact direct entre la came en plastique 45 de la manette de commande 35 et les saillies métalliques de butée 46, ainsi que d'exercer constamment une poussée vers l'arrière sur la manette ce qui permet de maintenir sa cloison transversale 42 constamment en butée contre la bague de retenue 43 agrafée à la tige de l'obturateur, en éliminant de cette manière n'importe quel jeu. Dans la figure 5, on remarque en effet que durant l'assemblage de la manette 35, lorsqu'on exerce sur la bague 43, sur la manette 35 et sur la tige 34 de l'obturateur une poussée vers le bas qui a pour effet que la partie frontale de la membrane en caoutchouc 36 vient s'appuyer contre le bord du siège d'étanchéité 31, en se déformant élastiquement, le profil de la came 45 tend à se déplacer vers l'avant dans la position 45' en pliant les bras élastiques 50 de la bague 47, de compensation de jeu, contre l'extrémité arrondie des saillies de butée 46 ; au relâchement de la poussée F1 vers le bas, les bras élastiques 50 réagissent en poussant vers l'arrière la manette 35 dont la cloison transversale 42 vient buter contre la bague 43, en éliminant tout jeu susceptible de provoquer des vibrations de la manette elle-même. La figure 6 illustre au contraire le comportement des bras élastiques 50 durant la rotation de la manette 35 dans la direction de la flèche F2. Dans cette condition, le profil incliné, en dents de scie, de la came 45 intervient d'abord pour faire fléchir les bras 50 de la bague de compensation des jeux contre la saillie 46, puis, la rotation de la manette 35 continuant, la came 45 et les saillies 46 provoquent un recul ultérieur de la manette 35 qui, à son tour, entraîne l'ouverture de l'obturateur en comprimant le ressort 41. Après que la position de la dent de la came 45 a été dépassée, et lorsque s'arrête la rotation manuelle de la manette 35, le ressort 41 ramène de nouveau l'obturateur en avant, en position de fermeture contre son siège d'étanchéité. Durant la rotation de la manette, la came 45 glisse contre la partie arquée des bras 50 à bas coefficient de frottement, en éliminant toute cause d'usure ; en outre, dans ce cas aussi, les bras élastiques 50 réagissent pour ramener la cloison 42 de la manette en butée contre la bague d'arrêt 43. D'après ce qui précède et est illustré dans les dessins annexés, on comprendra que l'on a réalisé un dispositif de soupapes, en particulier un dispositif de soupape de sécurité et/ou, un groupe de soupapes avec des soupapes d'écoulement pour les réchauffeurs d'eau par accumulation ou de réservoir à eau sous pression, doté d'un système particulier de montage de la manette de la soupape d'écoulement qui facilite l'assemblage et élimine n'importe quelle cause de formation de jeux et/ou, de vibrations. Il va de soi que ce qui a été dit et illustré eu égard aux dessins annexés, a été donné à pur titre d'exemple de l'invention et de ses applications possibles, étant bien entendu que la forme et la disposition de la bague de compensation des jeux de la manette de commande des soupape d'écoulement pourraient aussi être différentes de ce qui est illustré. REVENDICATIONS 1. Dispositif de soupape de sécurité pour des réservoirs à eau sous pression caractérisé en ce qu'il comprend un corps (11) de soupape ayant au moins un premier et un second raccords (12, 13) pour la connexion respectivement à une entrée de l'eau dans le réservoir, et à un écoulement communiquant à travers un passage intérieur (15, 30), et une soupape automatique de sécurité (16) dont l'obturateur (33) est normalement poussé en position de fermeture contre un siège d'étanchéité intérieur par l'action d'un ressort (41) de réaction ; l'obturateur (33) de la soupape de sécurité pouvant être amené manuellement en position d'ouverture au moyen d'une manette de commande (35) supportée de manière librement tournante et poussée axialement contre une bague d'arrêt (43) reliée à la tige (34) de l'actionneur ; des moyens à came (45) étant présents sur la manette de commande pour faire reculer en position d'ouverture l'obturateur de la soupape de sécurité (16) sous l'effet d'une rotation partielle de la manette de commande ; et un élément annulaire (47) élastiquement souple de compensation du jeu entre la manette et la bague d'arrêt, étant intercalé entre le corps du dispositif de soupape, ou d'une partie qui lui est associée, et la manette de commande elle-même. 2. Dispositif de soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de came (45) sont formés le long d'une surface annulaire de la manette de commande, ledit élément annulaire de compensation de jeux étant intercalé entre ces moyens à came de la manette de commande et des éléments de butée (46) solidaires du corps de la soupape ou d'une partie qui lui est associée. 3. Dispositif de soupape selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit élément annulaire de compensation du jeu comprend des bras (50) élastiquement souples qui se prolongent au-delà des éléments de butée et vers la came solidaire de la manette de commande. 4. Dispositif de soupape selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits bras élastiques sont orientés de manière tangentielle au bord intérieur de la bague (43), en se terminant par des extrémités arquées qui se placent à cheval sur les extrémités arrondies des éléments de butée pour lesdits moyens à came. 5. Dispositif de soupape selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits éléments de butée (46) s'avancent à travers des ouvertures correspondantes dans la bague de compensation de jeux. 6. Dispositif de soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément annulaire de compensation de jeux est muni d'ailettes radiales d'agrafage au corps de soupape ou d'une partie qui lui est solidaire. 7. Dispositif de soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément annulaire de compensation de jeux est ultérieurement muni d'une partie périphérique de centrage par rapport à un épaulement annulaire du corps de soupape ou d'une partie qui lui est associée. 8. Dispositif de soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 sous forme d'un groupe (10) de soupapes comprenant une soupape d'arrêt (17) dans un raccord (12) d'entrée d'eau, une soupape de retenue (20) axialement alignée avec la soupape d'arrêt, entre le raccord d'entrée d'eau et une chambre (15) à l'intérieur du corps de la soupape directement reliée à un raccord (13) de sortie d'eau, respectivement à un raccord d'écoulement à travers la soupape automatique de sécurité susmentionnée (16), et dans lequel ledit élément annulaire élastique (47) de compensation de jeux est intercalé entre la came (45) de la manette de commande et un couvercle de support du groupe obturateur, pouvant être vissé dans un raccord de blocage à étanchéité d'une membrane flexible qui revêt ledit obturateur. 9. Dispositif de soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel ledit groupe de soupape est constitué par la seule soupape de sécurité intercalée entre un raccord de liaison à un réservoir à eau et un raccord d'échappement des surpressions.