Brevet FR2752038A1 — publié le 19980206

INSTALLATION DE DISTRIBUTION DE GAZ La présente invention concerne une installation de distribution de gaz notamment de gaz sous pression élevée supérieure à 20 bars, par exemple, 20 à 300 bars tel que l'oxygène ou l'azote, I'hélium, I'argon. Il est connu des installations de distribution de gaz comprimé en bouteilles dans lesquelles deux bouteilles alimentent chacune un détendeur qui sont reliées à un dispositif de sélection de la bouteille de distribution comportant un système complexe de tringleries, encombrant et nécessitant de nombreux raccords. Le but de l'invention est de proposer un système inverseur de source de distribution présentant l'avantage d'être de constitution simple, compacte et peu onéreux. Ce but est atteint par le fait que l'installation de distribution de gaz sous une pression supérieure à 20 bars comprenant deux sources de gaz sous pression reliées par des vannes respectives à un système inverseur automatique est caractérisée en ce qu'elle comporte un corps d'inverseur pourvu d'une sortie et d'une arrivée pour chacune des vannes d'alimentation communiquant chacune par un puits central bouché à une extrémité, avec une boite à clapet fixée par l'autre extrémité dans chaque puits et formant une chambre obturable par un clapet maintenu en appui par des moyens élastiques sur un siège formé dans la boite à clapets, un élément poussoir, commandé par une came qui tourne entre deux positions, pour agir, selon la position, par un doigt sur une partie d'un des deux clapets et le contact entre la came et le poussoir est assuré par un élément roulant. Selon une autre particularité le clapet et le poussoir ont une forme ménageant, entre les parois internes de la boite à clapets et eux-mêmes, des espaces d'écoulement des fluides. Selon une autre particularité la boite à clapets est cylindrique, les clapets et les poussoirs sont à section carrée ou polygonale. Selon une autre particularité la boite à clapets est à section carrée, ou polygonale les clapets et les poussoirs sont à section cylindrique. 2 2752038 Selon une autre particularité la came est solidaire d'une tige d'inversion montée pivotante dans un puits central du corps d'inverseur, ledit puits central étant situé entre les deux puits des boites à clapets, ladite came étant sollicitée en permanence en appui sur les poussoirs par des moyens élastiques exerçant une force importante permettant d'obtenir une pression de sortie supérieure ou égale à 2 bars et qui agissent sur la came par l'intermédiaire d'un ensemble tournant de deux bagues. Selon une autre particularité le poussoir comporte à son extrémité adjacente à la came un trou borgne de maintien d'une bille de roulement. Selon une autre particularité une membrane en caoutchouc toilé est pincée entre les deux bagues de l'ensemble et serrée par un écrou sur la came. Selon une autre particularité une membrane en acier inoxydable est pincée entre les deux bagues de l'ensemble et serrée par un écrou sur la came. Selon une autre particularité les bords extérieurs de la membrane sont serrés entre un épaulement du corps d'inverseur et une bague filetée sur une partie externe pour se visser dans le trou fileté du corps d'inverseur qui débouche sur l'épaulement. Selon une autre particularité des moyens sont prévus à l'autre extrémité de la bague pour maintenir les moyens élastiques. Selon une autre particularité les puits du corps d'inverseur sont bouchés par des bouchons vissés et un système d'étanchéité est prévu entre chaque bouchon et chaque puits. Selon une autre particularité un système d'étanchéité est disposé entre chaque boite à clapets et chaque puits de la boite dans le corps de l'inverseur. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après faite en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 représente une vue en coupe de l'installation de distribution des gaz sous pression; 3 2752038 la figure 2A représente une vue en coupe du corps d'inverseur selon l'invention; la figure 2B représente une vue en coupe selon une direction perpendiculaire à la direction de coupe de la figure 2A du corps d'inverseur; la figure 2C représente une vue en coupe de la boite à clapets; la figure 2D représente en vue en coupe du poussoir; la figure 2E représente une vue de dessus du poussoir; la figure 2F représente une vue en coupe de la garniture du clapet; la figure 2G représente une vue en coupe du clapet; la figure 21 représente une vue de la tige d'inversion avec une coupe de la came; la figure 2H représente une vue de côté de la came. L'invention va maintenant être décrite en liaison avec les figures 1 à 2H. L'invention consiste en un dispositif inverseur pour installation de distribution de gaz comprimé dans des pressions supérieures à 20 bars par exemple de 20 à 300 bars. Une telle installation comporte de chaque côté une vanne (26a, 26b) permettant par des poignées (42a, 42b) de commander un clapet (43a, 43b) qui permet de délivrer le gaz arrivant par le raccord respectif (30a, 30b) de la bouteille de gaz comprimé vers une canalisation de sortie (24a, 24b). Chaque canalisation (24a, 24b) de sortie de la vanne est raccordée par un filetage (23a, 23b) aux entrées de l'inverseur (1). L'inverseur comporte un corps d'inverseur (1) pourvu de deux arrivées constituées par les perçages (101, 102) filetés dans lesquels se vissent les raccords (23a, 23b) de sortie des vannes. Ces perçages (101, 102) filetés débouchent chacun par un orifice dans un puits (104, 103) d'axe perpendiculaire au perçage d'entrée respectifs (101, 102). Ces puits (103, 104) sont pourvus, de part et d'autre des orifices calibrés de communication avec les perçages d'entrée (101, 102), de filetages supérieurs (1042, 1032) respectivement inférieurs (1031, 1041). Le filetage inférieur (1041, 1031) permet de visser un bouchon (4a, 4b) pourvu près de son chapeau d'une gorge (40a) dans laquelle est placé un joint d'étanchéité (80a, 80b). Le bouchon (4) est pourvu également, à l'extrémité opposée de son chapeau, 4 2752038 d'un évidement (41) dans lequel un ressort (5) est disposé. Chaque ressort (5a, 5b) pousse un clapet garni (6a, 6b) vers le siège (77) formé dans la boite à clapets (7a, 7b) respective. La boite à clapets est constituée d'une pièce cylindrique (7) comportant, à une certaine distance de son chapeau (74), un filetage (72) qui débouche sur une gorge (73) en direction du chapeau (74). L'intérieur de la pièce cylindrique est percé d'un premier trou (75) débouchant sur un perçage (78) de plus grand diamètre par un orifice plus restreint (76) qui de l'autre côté forme les lèvres (77) d'un siège. Les lèvres du siège débouchent dans le perçage plus important (78) de la pièce io cylindrique. Dans la gorge (73) est disposé, dans chaque boite à clapets (7a, 7b), un joint torique d'étanchéité (8a, 8b). Dans le perçage (75) et le perçage du siège (76) passent l'extrémité d'une tige (90) et le corps principal (91) d'un poussoir (9), dont le corps principal (91) est de section carrée arrondie aux angles pour coulisser dans le perçage cylindrique (75). Cette section carrée (91) se termine, à l'extrémité opposée à la tige (90), par un trou borgne (92) dans lequel est disposée une bille (93) qui est sertie dans le perçage en rabattant les lèvres du logement de façon que la bille après sertissage puisse tourner librement. La bille est en contact avec une des surfaces planes (342, 343) d'une came (34) montée solidaire d'une tige d'inversion (3). La came (34) comporte sur une face une première portion de surface plane (342) plus éloignée de la face opposée que la deuxième portion de surface plane (341) qui correspond à un secteur angulaire supérieur à 180 . Les deux surfaces (341, 342) sont raccordées entre elles par un plan incliné de l'ordre de 30 de chaque côté. La tige d'inversion est solidaire de la came en acier traité, par exemple, par brasage de la came, sur un épaulement de la partie cylindrique (31) de la tige de diamètre plus important que l'extrémité (33) de la tige (3). La tige (3) comporte également une gorge (32) dans laquelle est disposé un joint torique (12) assurant l'étanchéité avec deux rondelles (10a, 10 Ob) de serrage de la membrane en toile caoutchoutée. Cette tige (3) se prolonge, à l'extrémité opposée à la came, par une partie de section carrée (35) permettant la fixation d'un bouton (20) de manoeuvre. L'extrémité (33), de la tige d'inversion opposée 2752038 au bouton (20), pénètre dans le perçage d'un puits central (107) formé dans le centre du corps de l'inverseur (1). Sur la face de la came opposée aux surfaces (342, 343) de came appuie une première rondelle (10a) ayant une section en L pour former un épaulement au-dessus de la came sur lequel vient se placer une membrane (11) percée d'un orifice de passage de la tige (3). Cette membrane en caoutchouc toilé (11) est pincée entre la première rondelle (10a) et une seconde rondelle (10b) maintenue serrée sur la première rondelle (10a) par un écrou (10Oc) se vissant sur un filetage formé à l'extrémité supérieure de la 0o première rondelle (1 Oa) opposée à l'épaulement. La deuxième rondelle (10b) de diamètre supérieur à la première sert également de siège à un ressort (13) dont l'autre extrémité appuie sur une pièce (14) qui vient en butée sur des moyens de blocage de l'extrémité du ressort. Ces moyens de blocage sont constitués par une pièce (15) maintenue par un filetage dans une bague (2). Les pièces (17A, 17B) limitant la course du bouton de manoeuvre (20) sont fixées sur une pièce (16) maintenue par des vis (19) sur la bague cylindrique (2) pourvue à l'extrémité opposée aux vis d'un filetage (200) destiné à venir se fixer sur la partie filetée d'un perçage débouchant sur un épaulement (106) formé dans le corps de l'inverseur (1). En fonctionnement, lorsque la bouteille, raccordée à la vanne de gauche (26a), est en utilisation, c'est-à-dire lorsque le bouton (42a) est manoeuvré pour ouvrir le passage entre le siège et le clapet (43a)de la vanne, la garniture du clapet n'appuie plus sur le siège de la vanne. Le gaz sous pression passe par le perçage (76) du siège (77), les espaces formés entre les parois cylindriques (75, 78) de la boite à clapets et les côtés rectilignes des clapets garnis (6) et des poussoirs (9) pour sortir par la sortie (105). Le ressort (13) est taré pour que, lors de la mise en service d'une bouteille, la pression sur la bille en contact avec la partie (342) la plus épaisse de la came soit suffisante pour permettre un débit de gaz vers la canalisation (105) avec une pression de sortie du gaz dans la canalisation (105) supérieure ou égale à 2 bars. Lorsque la pression diminue dans la bouteille de gauche, la force du ressort n'est plus compensée par la 6 2752038 pression sur la membrane (11) et le poussoir de gauche (9a) correspondant à la bouteille en service est enfoncé plus profondément de façon à augmenter le passage de gaz entre le siège (77) et le clapet garni (6a) de l'inverseur. Ceci se produit, jusqu'au moment o, I'autre partie (341) de la came d'épaisseur plus faible vient en contact avec la bille (93) solidaire du second poussoir (9b) de la voie d'alimentation de droite. A ce moment là, la came ouvre, par l'intermédiaire du poussoir (9b), le clapet (6b) de la voie (b). Cette dernière étape met donc en communication la deuxième bouteille avec le dispositif inverseur (1). L'utilisateur, à ce moment là, peut fermer la vanne de la première bouteille. Puis il purge le circuit de gauche à l'aide de la poignée de purge (44a) qui permet de déplacer le clapet de purge (45a) de son siège pour permettre la mise à l'air libre du circuit de gauche de façon à faciliter le remplacement de la première bouteille. L'utilisateur referme le circuit de purge et remplace la bouteille. Avant d'ouvrir le clapet (43a) de la vanne de la voie de gauche, I'utilisateur commute à l'aide du bouton de manoeuvre (20) la position de la came (34) de façon à ce que la partie la plus épaisse (342) de la came (34) vienne en appui sur la bille (93) du poussoir (9b) de la voie de droite. Le clapet (43a) de la vanne de la voie de gauche est enfin ouvert de façon à ce que la bouteille soit prête à intervenir dès que la bouteille de la voie de droite atteint une pression insuffisante On comprend que l'on a ainsi réalisé un inverseur automatique à double clapets adapté aux pressions élevées que l'on rencontre dans les bouteilles d'alimentation en oxygène ou en azote ou encore en argon ou en hélium. Les étanchéités réalisées avec des joints toriques disposées dans des gorges peuvent être remplacées par tout autre système d'étanchéité satisfaisant aux conditions d'utilisation sans pour autant sortir de l'esprit de l'invention. D'autres modifications à la portée de l'homme de métier font également partie de l'esprit de l'invention. 7 2752038 REVENDICATIONS 1. Installation de distribution de gaz sous une pression supérieure à bars comprenant deux sources de gaz sous pression reliées par des vannes respectives (26a, 26b) à un système inverseur (1) automatique caractérisée en ce qu'elle comporte un corps d'inverseur (1) pourvu d'une sortie (105) et d'une arrivée (101, 102) pour chacune des vannes (26b, 26a) d'alimentation communiquant chacune par un puits (103, 104) central bouché à une extrémité, avec une boite (7a, 7b) à clapet fixée par l'autre io extrémité dans chaque puits et formant une chambre obturable par un clapet garni (6a, 6b) maintenu en appui par des moyens élastiques (5) sur un siège (77) formé dans la boite à clapet (7), un élément poussoir (9a, 9b), commandé par une came (34) qui tourne entre deux positions pour agir, selon la position, par un doigt sur une partie (9a, 9b) d'un des deux clapets (6a, 6b) et le contact entre la came (34) et le poussoir (9) est assuré par un élément roulant (93). 2. Installation de distribution de gaz selon la revendication 1, caractérisée en ce que le clapet (6a, 6b) et le poussoir (9a, 9b) ont une forme ménageant, entre les parois internes de la boite à clapets et eux- mêmes, des espaces d'écoulement des fluides. 3. Installation de distribution de gaz selon la revendication 2, caractérisée en ce que la boite à clapets est cylindrique, les clapets et les poussoirs sont à section carrée ou polygonale. 4. Installation de distribution de gaz selon la revendication 2, caractérisée en ce que la boite à clapets est à section carrée ou polygonale, les clapets et les poussoirs sont à section cylindrique. 5. Installation de distribution de gaz selon une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la came (34) est solidaire d'une tige d'inversion (3) montée pivotante dans un puits central (107) du corps d'inverseur, ledit puits central (107) étant situé entre les deux puits des boites à clapets, ladite came (34) étant sollicitée en permanence en appui sur les poussoirs (9a, 9b) 8 2752038 par des moyens élastiques (13) exerçant une force importante permettant d'obtenir une pression de sortie supérieure ou égale à 2 bars et qui agissent sur la came par l'intermédiaire d'un ensemble tournant de deux bagues (1 Oa, lob). 6. Installation de distribution de gaz selon la revendication 5, caractérisée en ce que chaque poussoir (9a, 9b) comporte à son extrémité adjacente à la came (34) un trou borgne (92) de maintien d'une bille de roulement (93). 7. Installation de distribution de gaz selon une des revendications 1 lo à 6, caractérisée en ce que une membrane (11) en caoutchouc toilé est pincée entre les deux bagues (10a, 1 Ob) de l'ensemble et serrée par un écrou (10Oc) sur la came (34). 8. Installation de distribution de gaz selon une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'une membrane (11) en acier inoxydable est pincée entre les deux bagues (10a, 10b) de l'ensemble et serrée par un écrou (10 Oc) sur la came (34). 9. Installation de distribution de gaz selon la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que les bords extérieurs de la membrane (11) sont serrés entre un épaulement (106) du corps d'inverseur (1) et une bague (2) filetée sur une partie externe pour se visser dans le trou fileté du corps d'inverseur qui débouche sur l'épaulement (106). 10. Installation de distribution de gaz selon la revendication 9, caractérisée en ce que des moyens sont prévus à l'autre extrémité de la bague (2) pour maintenir les moyens élastiques (13). 11. Installation de distribution de gaz selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les puits (103, 104) du corps d'inverseur sont bouchés par des bouchons (4a, 4b) vissés et un système d'étanchéité (80a, 80b) est prévu entre chaque bouchon (4a, 4b) et chaque puits (103, 104). 12. Installation de distribution de gaz selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un système d'étanchéité (8a, 8b) est 9 2752038 disposé entre chaque boite à clapets (7) et chaque puits (103, 104) respectifs de la boite dans le corps de l'inverseur.