Brevet FR2876809A1 — publié le 20060421

La présente invention se rapporte au domaine technique général du contrôle de débit d'un fluide, notamment dans le domaine de la régulation d'un flux gazeux à débit constant sous basse pression. La présente invention est particulièrement adaptée à la diffusion d'un gaz ou mélange de gaz contenu dans un récipient de gaz de type boîtier aérosol. De façon classique, un boîtier aérosol est constitué d'un récipient de gaz muni d'une coupelle sur laquelle est fixée une valve. Cette valve permet la sortie de l'aérosol poussé par le gaz propulseur contenu sous pression lorsque celle-ci est maintenue appuyée. Ce type de boîtier peut servir également de récipient de gaz comprimé. Ce dispositif connu présente l'inconvénient de ne pas pouvoir obtenir un débit de sortie constant car celui-ci varie en fonction de la pression interne P1 du gaz contenu dans le boîtier. On sait par ailleurs réguler la pression d'un flux gazeux au moyen d'un détendeur prenant en compte la pression extérieure ou ambiante Pa et les variations de pression de la source de gaz. Un tel détendeur comprend de manière générale un clapet rappelé dans une position fermée contre un siège et contrôlant le passage du flux gazeux de la partie haute pression à une chambre basse pression, un organe de commande du clapet sous la dépendance d'une membrane ou piston fermant d'un côté la chambre basse pression, un moyen de rappel ou ressort prenant appui de l'autre côté de la membrane ou piston, et un moyen de réglage du moyen de rappel. Actuellement la réalisation d'un tel détendeur nécessite des usinages particuliers pour disposer les sièges et clapets associés, ainsi que les différents canaux reliant la chambre haute pression et basse pression. La présente invention a pour objet de remédier à ces inconvénients, en proposant un dispositif pour maintenir la pression en sortie de la valve aérosol à une valeur constante et définie par l'utilisateur, et qui permette ainsi la diffusion d'un gaz à débit constant. Plus précisément, l'invention a pour objet un dispositif de régulation d'un flux gazeux, intégrant un dispositif simplifié de réglage de la pression qui utilise la valve aérosol existante comme clapet haute pression. La présente invention a pour objet de proposer un tel ensemble se présentant sous une forme unitaire, compacte et ergonomique, typiquement monté à demeure sur le récipient de gaz de type aérosol, qui nécessite moins de pièces qu'un détendeur connu jusqu'ici et qui est plus facile à réaliser. Conformément à la présente invention, le dispositif simplifié est agencé pour être monté par encliquetage sur le récipient de gaz et appuyer sur la valve aérosol, laquelle demeure par ailleurs inchangée. Ce dispositif de contrôle d'un flux gazeux, destiné à être fixé sur un récipient de gaz, lequel récipient est un réservoir de gaz sous pression (P1) muni d'une valve aérosol standard, comprend un corps par lequel transite le flux de gaz et comportant une sortie de gaz basse pression et entre la valve aérosol et la sortie, un moyen de détente intégré, caractérisé en ce que le corps est fixé sur le récipient de gaz de façon étanche, afin de réaliser une chambre intermédiaire maintenue à une pression constante (P2) par le moyen de détente intégré et, en ce que la valve aérosol elle-même constitue le clapet de fermeture haute pression du moyen de détente intégré. Le dispositif comporte un moyen de détente intégré qui comprend: un clapet haute pression constitué de la valve aérosol, maintenue en position fermée sur son siège par la pression du gaz interne (P1) ainsi qu'un ressort de rappel, un organe de commande constitué d'un moyen élastique étanche fermant d'un côté la chambre intermédiaire - au moins un ressort de tarage prenant appui de l'autre côté du moyen élastique et un moyen de réglage dudit ressort. Grâce à cet agencement, il est très aisé d'obtenir une pression de sortie constante et donc un débit régulé en sortie. Un autre avantage de ce dispositif est qu'il permet d'utiliser les boîtiers aérosol munis de valves standard et de réduire le nombre de pièces mobiles nécessaires à son fonctionnement. Pour ce faire, selon un aspect de l'invention, la sortie basse pression, le moyen détendeur de pression et le moyen régulateur de débit sont assemblés dans un dispositif mobile, et typiquement monté directement sur le récipient de gaz. De manière à optimiser la précision de la régulation, il est souhaitable d'utiliser un élément mobile sous la forme d'une membrane dont le diamètre est le plus important possible. C'est pour cela qu'il est prévu dans une variante d'un mode de réalisation de fixer le dispositif sur la face supérieure entière du récipient de gaz. Par ailleurs, si l'on recherche une précision de mesure très fine, il est tout à fait possible d'utiliser un ensemble de détente selon l'invention comme premier étage d'un détendeur double détente. Dans ce cas, la pression P2 délivrée par l'ensemble de détente objet de l'invention est elle-même détendue à une pression inférieure P3 par le deuxième étage du détendeur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - le dispositif peut comporter une deuxième sortie de gaz à moyenne pression permettant de mesurer cette pression ou bien de monter un dispositif de sécurité telle qu'une soupape de sécurité. - la membrane ou piston peut être muni d'un orifice permettant d'obtenir la décompression de la chambre. - un déflecteur peut être fixé sur l'extrémité de la valve afin de dévier le jet de gaz en sortie. La présente invention concerne également un récipient de gaz ou de mélange de gaz muni d'un tel dispositif. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description de deux modes préférés de mise en oeuvre de l'invention donnés à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux figures annexées, sur lesquelles: La figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif de régulation de flux gazeux selon l'invention monté en place sur un récipient de gaz selon un premier mode de réalisation. La figure 2 est une variante du dispositif selon le premier mode. La figure 3 est une vue en coupe partielle, décrivant des détails techniques complémentaires. La figure 4 est une vue en coupe du dispositif selon un deuxième mode de réalisation. La figure 1 représente un ensemble du dispositif de régulation d'un flux gazeux selon le premier mode de réalisation de l'invention. Le dispositif de régulation d'un flux gazeux, comprend un corps 1 par lequel transite le flux de gaz et qui est fixé sur le récipient de gaz 2, lequel récipient est un réservoir de gaz sous pression P1, muni d'une valve aérosol 3 standard, maintenue en position fermée sur son siège 4 par un ressort 5. Le dispositif est obtenu à partir d'un corps 1 sensiblement tubulaire qui est réalisé dans un matériau compatible et étanche au gaz utilisé. Dans la forme d'exécution représentée, le corps 1 est muni d'une extrémité 9 permettant d'assurer un assemblage et couplage de façon étanche sur la face supérieure du réservoir 2. L'étanchéité est assurée par au moins un joint d'étanchéité 8 et le corps est maintenu et verrouillé sur le récipient de gaz 2 grâce à des moyens d'accrochage de l'extrémité inférieure 9, par exemple des rebords intérieurs élastiques de la partie inférieure 9. Le dispositif comporte un moyen de détente intégré (A) qui comprend: un clapet haute pression constitué de la valve aérosol (3), maintenue en position fermée sur son siège (4) par la pression du gaz interne (P1) ainsi qu'un ressort de rappel (5), - un organe de commande constitué d'un moyen élastique (14) étanche fermant d'un côté la chambre intermédiaire (11) au moins un ressort de tarage (15) prenant appui de l'autre côté du moyen élastique (14) et un moyen de réglage (17) dudit ressort (15). Ce corps 1 comporte un moyen élastique 14 constitué d'une membrane déformable qui délimite, à l'intérieur du corps 1, une chambre supérieure 10, en communication avec la pression ambiante Pa, laquelle chambre comporte un ressort 15 de régulation dont une extrémité s'appuie sur la face inférieure du mécanisme 17 de réglage du ressort et dont l'autre extrémité s'appuie sur la face supérieure de la membrane 14. En partie inférieure, la membrane 14 ménage une chambre intermédiaire 11 maintenue à une pression constante P2 par le moyen de réglage de la pression 14,15. Le moyen de régulation de la pression est constitué d'une membrane 14 exerçant une pression sur la valve aérosol 3 du récipient de gaz 2 par l'intermédiaire du ressort 15 La valve aérosol 3 elle-même constitue le clapet de fermeture haute pression du moyen de régulation de la pression. Le ressort 15 est réglable en force grâce à un dispositif variable 17. Le corps 1 comporte un orifice de sortie 6 situé sur la paroi latérale. Le moyen régulateur de débit 7 disposé dans l'orifice de sortie 6 comporte au moins un élément à trou calibré, permettant de définir un certain débit de gaz. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le suivant: Le ressort 15 permet de définir la pression de sortie P2 du gaz hors du récipient. On comprend en effet que, en fonction de la pression du gaz dans la chambre 11 interne du dispositif, la membrane 14 est plus ou moins écartée de l'extrémité de la valve et que plus précisément lorsque la pression est supérieure à la pression de consigne donnée par le ressort 15, la valve 3 reste en position fermée alors que lorsque la pression devient inférieure, la membrane 14 appuie sur la valve 3, ce qui permet une nouvelle sortie de gaz, qui maintient ainsi la pression P2 à une valeur constante dans la chambre 11.Ainsi la haute pression P1 régnant dans le récipient 2 est ramenée, dans la chambre 11 inférieure au dispositif, à une moyenne pression P2, par la membrane 14, en fonction de la force de tarage du ressort 15. L'utilisateur dispose donc au raccord de sortie basse pression 6, d'un gaz disponible à une basse pression, typiquement légèrement supérieure à la pression atmosphérique, et à un débit régulé, comme cela convient par exemple pour les applications de calibrage d'analyseurs. La figure 2 représente l'ensemble du dispositif de diffusion de gaz selon une variante du premier mode de réalisation de l'invention. Cette variante diffère principalement de celui décrit précédemment par le fait que la membrane élastique 14 est remplacée par un piston 20, muni d'un joint 21 assurant l'étanchéité entre la chambre 11 et la chambre 10. Le corps 1 peut ainsi être réalisé d'un seul bloc usiné ou moulé ou coulé. En plus de la sortie 6, le corps 1 comporte un orifice de sortie de gaz moyenne pression 22, mettant en communication la chambre inférieure 11 avec l'extérieur, dans lequel peut se monter un moyen de mesure de la pression 23, tel un manomètre. Le reste de la description et le principe de fonctionnement sont similaires à la description précédente. La figure 3 représente des détails de réalisation d'un détendeur selon l'invention. Ainsi un déflecteur de gaz 38 peut être monté directement sur l'extrémité de la valve 3 afin de dévier le flux de gaz sortant de la valve 3 lors de l'appui de celle-ci par le moyen élastique 14. Par ailleurs le moyen élastique 14 est troué en son centre par au moins un orifice 36, de préférence de petite taille. Un joint 37 assure l'étanchéité et la fermeture de l'orifice 36 lorsque le moyen élastique 14 est maintenue en contact avec le déflecteur 38 par la force du ressort 15. Lorsque le ressort de tarage 15 est détendu grâce au moyen de réglage 17, l'orifice 36 s'ouvre et met en liaison la chambre 11 et la chambre 10, ce qui permet d'obtenir une décompression de la pression P2 régnant à l'intérieur de la chambre 11. La figure 4 représente l'ensemble du dispositif de diffusion de gaz selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. Cette variante diffère principalement de celles décrites précédemment par le fait que l'ensemble de détente précédemment décrit sert de premier étage d'un détendeur double détente. Dans ce cas, la pression P2 délivrée par l'ensemble de détente (A) agit sur la face inférieure d'un deuxième ensemble de détente (B) qui abaisse le pression du gaz à une valeur régulée plus faible et plus précise. Suivant ce deuxième mode de réalisation, le dispositif comprend le moyen de détente intégré (A) qui appartient en totalité à la section inférieure (1 a) du corps (1) et un deuxième moyen détendeur de pression (B), disposé en série dans une deuxième section (1 b) coopérant avec la première section par l'intermédiaire d'un orifice (30) les deux ensembles de détente (A) et (B) séparent le corps 1 en une chambre inférieure (11) et une chambre intermédiaire (13) maintenues à la pression P2 et une chambre (12) maintenue à la pression P3 le deuxième moyen détendeur de pression (B) comprend un clapet (32), maintenu en position fermée sur son siège (31), grâce à un ressort (33) par un moyen de réglage (34) 30 35 - la sortie basse pression (6) muni d'un moyen régulateur de débit (7) sont disposés dans la chambre (12) du corps (1). Le corps 1 comprend alors en section inférieure 1 a un ensemble de détente (A), tels qu'un piston 20 muni de son joint d'étanchéité 21 qui délimite au niveau inférieur une chambre intermédiaire 11, maintenue à la pression P2. Un ressort de tarage 15 permet d'appuyer sur le piston 20 avec une force préréglée grâce au dispositif de réglage 17, lequel piston appuie sur l'extrémité de la valve 3. Les risques de surpression au niveau de la chambre intermédiaire 11 sont supprimés grâce à une soupape de sécurité 24 monté dans l'orifice de sortie de gaz moyenne pression 22, mettant en communication la chambre inférieure 11 avec l'extérieur. Cette soupape 24 est calibrée de façon à s'ouvrir lorsque la pression dans la chambre dépasse la consigne. Le piston 20 coulisse dans un alésage central qui forme une chambre centrale 13, maintenue à la même pression P2 que celle de la chambre 11 grâce au piston 20 muni d'un orifice central 26 et d'un joint d'étanchéité 27. Cette chambre 13 communique avec la chambre supérieure 12 grâce à un orifice 30 et est munie en partie supérieure d'un clapet 32, maintenu en position fermée sur son siège 31 par un ressort 32, lui-même maintenu en tension par une bague 33 filetée. En partie supérieure 1 b se trouve un deuxième ensemble de détente (B) permettant d'obtenir une pression P3 régulée dans la chambre 12. Cette section supérieure 1 b sur comporte une membrane 14 déformable qui délimite, à l'intérieur du corps 1 une chambre 10 supérieure ayant un ressort 115 de régulation dont une extrémité s'appuie sur la face inférieure du mécanisme 117 de réglage du ressort et dont l'autre extrémité s'appuie sur la face supérieure de la membrane 14. En dessous de la membrane 14, se trouve une chambre intermédiaire 12 maintenue à une pression constante P3 par le moyen de réglage de la pression 14,115. Le principe de fonctionnement de chaque ensemble de détente est similaire à celui décrit précédemment. On comprendra des descriptions qui précèdent, que l'ensemble unitaire selon l'invention, typiquement livré avec le récipient de gaz permet à l'utilisateur de disposer, par simple réglage de la pression grâce au moyen de réglage disposé en bout de l'ensemble, d'un débit présélectionné à la demande. Une fois la réserve de gaz épuisée, l'utilisateur déconnecte l'ensemble de son installation et remplace le récipient de gaz lorsque celui est jetable ou le renvoie au fournisseur de gaz qui grâce à un outillage qui lui est propre peut le remplir à nouveau simplement par la valve de remplissage. De préférence, ce dispositif convient tout particulièrement aux récipients de gaz transportables, Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples particuliers de réalisation, il est évident qu'elle n'y est nullement limitée mais au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art et qu'elle comprend tous les éléments techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaison si celle-ci entrent dans le cadre de l'invention. Cette invention trouve des applications dans un grand nombre de domaines utilisant des gaz conditionnés sous pression, et nécessitant la diffusion d'un gaz à débit constant, par exemple, le calibrage d'analyseurs. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle d'un flux gazeux, destiné à être fixé sur un récipient de gaz (2), lequel récipient est un réservoir de gaz sous pression (P1) muni d'une valve aérosol (3) standard, comprenant un corps (1) par lequel transite le flux de gaz et comportant une sortie de gaz basse pression (6) et entre la valve (3) et la sortie (6), un moyen de détente intégré (A), caractérisé en ce que: - le corps (1) est fixé sur le récipient de gaz (2) de façon étanche, afin de réaliser une chambre intermédiaire (11) maintenue à une pression constante (P2) par le moyen de détente intégré (A) - et, la valve aérosol (3) elle-même constitue le clapet de fermeture haute pression du moyen de détente intégré (A). 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen de détente intégré (A) comprend: un clapet haute pression constitué de la valve aérosol (3), maintenue en position fermée sur son siège (4) par la pression du gaz interne (P1) ainsi qu'un ressort de rappel (5), un organe de commande constitué d'un moyen élastique (14,20) étanche fermant d'un côté la chambre intermédiaire (11) - au moins un ressort de tarage (15) prenant appui de l'autre côté du moyen élastique (14,20) - et un moyen de réglage (17) dudit ressort (15). 3. Dispositif selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que - le moyen de détente intégré (A) appartient en totalité à la section inférieure (la) du corps (1) et qu'un deuxième moyen détendeur de pression (B) est disposé en série dans une deuxième section (1 b) coopérant avec la première section par l'intermédiaire d'un orifice (30) - les deux ensembles de détente (A) et (B) séparent le corps 1 en une chambre inférieure (11) et une chambre intermédiaire (13) maintenues à la pression P2 et une chambre (12) maintenue à la pression P3 le deuxième moyen détendeur de pression (B) comprend un clapet (32), maintenu en position fermée sur son siège (31), grâce à un ressort (33) par un moyen de réglage (34) - la sortie basse pression (6) muni d'un moyen régulateur de débit (7) sont disposés dans la chambre (12) du corps (1). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce le corps (1) comporte une deuxième sortie de gaz moyenne pression (22) mettant en communication la chambre inférieure (11) avec l'extérieur et sur laquelle on peut monter un moyen de mesure de la pression (23) ou une soupape de sécurité (24) 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps (1) comporte une extrémité (9) munie d'au moins un joint d'étanchéité (8) et pourvue de moyens d'accrochage pour le montage du dispositif sur le récipient de gaz (2). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la sortie (6) comporte au moins un élément (7) à trou calibré, permettant de définir un certain débit de gaz. 7. Dispositif selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que la valve (3) est munie à son extrémité d'un déflecteur de gaz (38) permettant de dévier le flux de gaz en sortie de la valve (3) lors de l'appui de celle-ci par le moyen élastique (14,20) 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen élastique (14,20) comporte au moins un orifice (36), permettant d'assurer une décompression de la chambre (11) lorsque le ressort (15) est détendu par l'intermédiaire du moyen de réglage (17) 9. Récipient de gaz (2) contenant un gaz ou un mélange de gaz et muni d'un dispositif selon l'une des revendications précédentes.