Brevet FR2795477A1 — publié le 20001229

SOUPAPE DE SURPRESSION Le domaine technique de l'invention est celui des soupapes de surpression pour réservoir. Ces soupapes ont pour fonction de permettre le déconfinement des réservoirs ou des enceintes contenant des fluides explosifs ou inflammables, déconfinement nécessaire notamment lors des incendies. Ils sont par exemple utilisés dans le domaine de l'automobile ou bien de l'aéronautique pour éviter une montée excessive de la pression à l'intérieur du réservoir de carburant. Montée de la pression qui résulterait par exemple d'une élévation de la température lors d'un incendie et qui pourrait provoquer l'explosion du réservoir. On connaît déjà des soupapes comprenant un clapet qui obture une ouverture permettant de faire communiquer l'intérieur du réservoir avec l'extérieur. Le clapet est maintenu dans sa position d'obturation par un moyen ressort. Lorsque la pression à l'intérieur du réservoir dépasse un certain niveau (qui dépend de l'effort de tarage du ressort) le clapet s'ouvre et permet de réduire la pression à l'intérieur du réservoir. On évite ainsi les surpressions dues par exemple aux échauffements réduits provoqués par les conditions météorologiques. L'inconvénient d'un tel système est qu'il ne permet pas de réagir suffisamment rapidement à un accroissement brutal de la pression qui pourrait être provoqué par un incendie. On connaît également, par exemple par le brevet FR2764862, des dispositifs de vidange d'urgence de réservoir dans lesquels une paroi est découpée pyrotechniquement pour libérer le contenu du réservoir. Ces dispositifs sont encombrants et coûteux et ils ne permettent pas d'écrêter les surpressions minimes intervenant au cours du fonctionnement normal. C'est le but de l'invention que de proposer une soupape permettant de pallier de tels inconvénients. Ainsi l'invention propose une soupape de conception simple et peu coûteuse qui permet de pallier à la fois les variations de pression modérées qui apparaissent dans les conditions d'emploi normales et les variations de pression fortes liées aux environnements exceptionnels (incendies, séismes). Ainsi l'invention a pour objet une soupape de surpression pour un réservoir destiné à contenir un fluide et comprenant au moins un clapet obturant une ouverture permettant de faire communiquer l'intérieur du réservoir avec l'extérieur, clapet maintenu en position d'obturation par un moyen ressort prenant appui sur un support, soupape caractérisée en 'ce qu'elle comporte des moyens permettant d'escamoter tout ou partie du support de ressort de façon à diminuer l'effort que le moyen ressort exerce sur le clapet. Suivant un mode de réalisation, le support pourra présenter une partie fragilisée qui est susceptible d'être rompue par un piston mobile actionné par un générateur de gaz pyrotechnique. Le support pourra être constitué par un élément tubulaire sur lequel sera aménagée une amorce de rupture annulaire qui délimitera ainsi la partie fragilisée sur laquelle le moyen ressort prend appui, le piston étant solidaire de cette partie fragilisée et ayant une direction de déplacement sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'élément tubulaire. Le piston pourra avoir une forme sensiblement cylindrique et comporter un perçage perpendiculaire à l'axe du piston et à l'intérieur duquel pénétrera l'élément tubulaire. Le piston pourra comporter un épaulement sur lequel s'exercera la pression des gaz engendrés par le générateur pyrotechnique. Suivant une variante, le piston pourra comporter un percuteur destiné à initier un artifice pyrotechnique de signalisation. Le générateur de gaz pyrotechnique pourra être actionné par un moyen de commande électronique relié à au moins un capteur de température et/ou de pression. Suivant un autre mode de réalisation, le support pourra être maintenu en position par un moyen de verrouillage sensible à la température. Plus particulièrement, le moyen de verrouillage pourra comprendre au moins une rondelle en matériau fusible. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de différents modes de réalisation, description faite en référence aux dessins annexés et dans lesquels -la figure 1 est une vue en coupe d'une soupape de surpression suivant un premier mode de réalisation, soupape représentée en position obturée, -la figure 2 représente cette même soupape en position complètement ouverte, -la figure 3 est une vue en coupe d'une soupape de surpression suivant un deuxième mode de réalisation, soupape représentée en position obturée, -la figure 4 représente cette même soupape en position complètement ouverte. En se reportant à la figure 1, une soupape 1 suivant un premier mode de réalisation de l'invention comprend un corps 2 qui est fixé par exemple par vissage sur une enveloppe 3 d'un réservoir. Le réservoir est par exemple un réservoir de carburant pour automobile, notamment un réservoir GPL (gaz de pétrole liquéfié). La lettre I désigne le volume interne du réservoir, la lettre E désigne l'extérieur du réservoir.. Le corps 2 présente un alésage axial 4 à l'intérieur duquel est disposé un clapet 5 qui est maintenu appliqué sur une portée 6 du corps 2 par un ressort de compression 7. Un joint d'étanchéité torique 8 est interposé entre le clapet 5 et la portée 6. Le ressort 7 prend appui sur un support 9 qui est une bague annulaire ajustée à l'alésage 4. La bague 9 est maintenue par rapport au corps 2 à l'aide d'un moyen de verrouillage qui est une rondelle 10, retenue par un écrou 11 vissé sur le corps 2. La rondelle est réalisée en un matériau fusible pour une température bien définie (de l'ordre de 80 à 100 C). On pourra par exemple réaliser la rondelle en une matière plastique ou encore en un alliage eutectique. La rondelle 10 constitue ainsi un moyen de verrouillage de la bague 9 qui est sensible à une élévation de température. Dans la position de la soupape qui est représentée à la figure 1, la bague support 9 assure un certain niveau de compression du ressort 7. I1 en résulte un effort de tarage qui est appliqué sur le clapet 5. Lorsqu'il apparaît à l'intérieur I du réservoir une pression qui exerce sur le clapet 5 un effort supérieur à l'effort de tarage donné par le ressort 7, le clapet s'enfonce et laisse s'échapper la surpression de fluide. Le jeu radial entre le clapet 5 et l'alésage 4 est choisi suffisant pour autoriser une telle fuite de fluide qui s'écoule au travers du perçage 34 du support 9. Ce fonctionnement est celui d'une soupape de surpression classique qui est capable de pallier les élévations de pression normales. Lorsque le réservoir est soumis à une forte élévation de température résultant par exemple d'un incendie, la rondelle 10 fond. Ce moyen de verrouillage de la bague 9 disparaît donc et le ressort 7 ne se trouve plus appliqué contre le clapet 5. I1 .en résulte une disparition de l'effort de tarage exercé par le ressort et un déconfinement du réservoir qui empêche toute explosion de celui ci. On voit donc que la soupape proposée par l'invention présente, avec une structure simple, deux modes de fonctionnement différents adaptés aux risques occasionnés par l'environnement du réservoir. A titre de variante, il est possible de réaliser la rondelle 10 et la bague 9 d'une façon monobloc en un matériau fusible ou encore de maintenir un ressort de dimension appropriée directement en appui sur la rondelle 10. Les figures 3 et 4 montrent un deuxième mode de réalisation de l'invention. Suivant ce mode de réalisation, le support 9 est réalisé sous la forme d'un élément tubulaire comportant une partie filetée 12 qui coopère avec un taraudage 13 réalisé dans l'alésage 4 du corps 2. Le vissage du support 9 permet de régler la valeur de l'effort de tarage que le ressort 7 applique sur le clapet 5 (dont la structure est la même que celle décrite en référence aux figures 1 et 2). L'élément tubulaire 9 comporte également une amorce de rupture annulaire 14, telle une gorge, qui délimite une partie fragilisée 15 sur laquelle le ressort 7 prend appui. Suivant ce mode particulier de réalisation, le corps 2 comprend également un prolongement latéral 16 à l'intérieur duquel est aménagé un deuxième alésage 17 dont l'axe 18 est perpendiculaire à l'axe 19 du premier alésage 4. Un piston 20 est ajusté coulissant dans ce deuxième alésage 17. I1 a une forme sensiblement cylindrique et comporte au niveau d'une partie arrière un perçage 21 qui est perpendiculaire à l'axe 18 du piston 20 et à l'intérieur duquel pénètre l'élément tubulaire 9. Le perçage est délimité par deux faces planes 35/36 fraisées sur le piston 20. Le piston 20 comporte également au niveau d'une partie avant un épaulement 22 qui est ajusté dans un alésage 23 coaxial au deuxième alésage 17 et de diamètre supérieur. L'épaulement 22 délimite avec l'alésage 23 et le lamage 24 (qui raccorde les alésages 23 et 17) une chambre annulaire 25 qui est reliée par un conduit 26 à un générateur de gaz pyrotechnique 27. Un tel générateur de gaz est bien connu dans le domaine de la sécurité automobile et ne sera donc pas décrit plus en détails. I1 associe habituellement une composition génératrice de gaz et un inflammateur à initiation électrique. Le déclenchement du générateur de gaz 27 est commandé par un moyen de commande électronique 28 qui est relié à au moins un capteur de température et/ou de pression 29 qui sera de préférence disposé au voisinage de l'enveloppe 3 du réservoir. Un joint torique 30 est interposé entre le piston 20 et le deuxième alésage 17 afin d'assurer l'étanchéité aux gaz engendrés par le générateur 27. Le piston 20 comporte enfin au niveau de son extrémité avant un percuteur 31 qui est destiné à venir initier un inflammateur 32 qui allumera un artifice pyrotechnique de r signalisation 33, par exemple une composition génératrice d'une fumée colorée (de telles compositions sont bien connues de l'Homme du Métier) . Le fonctionnement de cette soupape est le suivant. Comme dans le mode de réalisation précédent, lorsqu'il apparaît à l'intérieur I du réservoir une pression qui exerce sur le clapet 5 un effort supérieur à l'effort de tarage donné par le ressort 7, le clapet s'enfonce et laisse s'échapper la surpression de fluide. Le jeu radial entre le clapet 5 et l'alésage 4 est choisi suffisant pour autoriser une telle fuite de fluide qui s'écoule au travers du perçage 34 de l'élément tubulaire 9. Lorsque le réservoir est soumis à une forte élévation de température résultant par exemple d'un incendie, le capteur de température 29 détecte l'échauffement excessif auquel est soumise l'enveloppe 3 du réservoir. A titre de variante, le capteur 29 peut être un capteur de pression. I1 détectera alors un accroissement de pression excessif à l'intérieur du réservoir. Le moyen de commande électronique va traiter cette information de température ou de pression et provoquera le déclenchement du générateur de gaz pyrotechnique 27. La pression des gaz engendrés par le générateur pyrotechnique 27 s'exerce à l'intérieur de la chambre annulaire 25 et sur l'épaulement 22 du piston 20. Ce dernier se déplace donc dans son alésage et il provoque le cisaillement du support 9 au niveau de la gorge 14. La partie fragilisée 15 se sépare du reste du support 9 et elle est entraînée par le piston 20 (voir la figure 4). Le ressort 7 ne se trouve donc plus en appui sur le support 9. I1 en résulte une disparition de l'effort de tarage exercé par le ressort et un déconfinement du réservoir qui empêche toute explosion de celui ci. Dans le même temps le piston 20 initie par l'intermédiaire de l'inflammateur 32 l'artifice de signalisation. Celui ci émet une fumée colorée qui informe les personnes situées à proximité du réservoir que la soupape a été déclenchée. L'avantage de ce mode de réalisation est que la soupape peut adopter sa position de déconfinement d'une façon très rapide. On s'affranchit alors du temps nécessaire pour provoquer la fusion d'un organe de verrouillage comme le prévoyait le premier mode de réalisation. L'instant de déclenchement du déconfinement peut également être facilement maîtrisé et être associé à divers événements extérieurs susceptibles d'affecter la sécurité. On associera pour cela différents capteurs disposés à des emplacements appropriés. On pourra ainsi combiner des capteurs de températures avec des capteurs de pression ou encore avec des capteurs détectant un choc au voisinage du réservoir par exemple lors d'un accident de la route pour un véhicule automobile. Diverses variantes sont possibles sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi il est possible de définir une soupape de surpression .suivant ce deuxième mode de réalisation mais dépourvue d'artifice de signalisation. REVENDICATIONS 1-Soupape de surpression (1) pour un réservoir destiné à contenir un fluide et comprenant au moins un clapet (5) obturant une ouverture permettant de faire communiquer l'intérieur (I) du réservoir avec l'extérieur (E), clapet maintenu en position d'obturation par un moyen ressort (7) prenant appui sur un support (9), soupape caractérisée en ce que elle comporte des moyens (10,20) permettant d'escamoter tout ou partie du support (9) de ressort de façon à diminuer l'effort que le moyen ressort (7) exerce sur le clapet (5). 2-Soupape de surpression suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le support (9) présente une partie fragilisée (15) qui est susceptible d'être rompue par un piston mobile (20) actionné par un générateur de gaz pyrotechnique (27). 3-Soupape de surpression suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le support (9) est constitué par un élément tubulaire sur lequel est aménagée une amorce de rupture annulairQ (14) qui délimite ainsi la partie fragilisée (15) sur laquelle le moyen ressort (7) prend appui, le piston (20) étant solidaire de cette partie fragilisée et ayant une direction de déplacement (18) sensiblement perpendiculaire à l'axe (19) de l'élément tubulaire. 4-Soupape de surpression suivant la revendication 3, caractérisée en ce que le piston (20) a une forme sensiblement. cylindrique et comporte un perçage (21) perpendiculaire à l'axe (18) du piston (20) et à l'intérieur duquel pénètre l'élément tubulaire (9). 5-Soupape de surpression suivant la revendication 4, caractérisée en ce que le piston (20) comporte un épaulement (22) sur lequel s'exerce la pression des gaz engendrés par le générateur pyrotechnique (27). 6-Soupape de surpression suivant une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que le piston (20) comporte un percuteur (31) destiné à initier un artifice pyrotechnique de signalisation (33). 7-Soupape de surpression suivant une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que le générateur de gaz pyrotechnique (27) est actionné par un moyen de commande électronique (28) relié à au moins un capteur de température et/ou de pression (29). 8-Soupape de surpression suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le support (9) est maintenu en position par un moyen de verrouillage (10) sensible à la température. 9-Soupape de surpression suivant la revendication 8, caractérisée en ce que le moyen de verrouillage (10) comprend au moins une rondelle en matériau fusible.