Brevet FR2984448A1 — publié le 20130621

La présente demande de brevet se rapporte à un détendeur à sécurité de surpression intégrée. De manière largement répandue, on utilise du gaz de pétrole liquéfié (GPL, comme par exemple du butane, du propane, ou des mélanges 5 de ces gaz) à des fins domestiques. Ce gaz permet de faire fonctionner des appareils domestiques tels que des chaudières ou des gazinières. De manière courante, ce gaz est stocké sous haute pression à l'état liquide dans des réservoirs (bouteilles ou cuves) dont la capacité peut 10 typiquement varier de 3 kg à 1500 kg, et qui sont remplacés ou rechargés lorsqu'ils sont vides. Le gaz qui arrive dans les chaudières ou gazinières doit être à une pression très nettement inférieure à celle du stockage en réservoir : cette pression d'utilisation doit typiquement être de l'ordre de 28, 37 ou 50 mbar. 15 Il faut donc placer un dispositif de réduction de la pression entre le réservoir de gaz et l'appareil domestique concerné : un tel dispositif, couramment appelé détendeur, permet, grâce à un système de soupape, d'obtenir une régulation en débit (typiquement 4 à 5 kg de gaz par heure) et en pression (typiquement 28, 37 ou 50 mbar) du gaz alimentant l'appareil 20 domestique. Il peut arriver que le détendeur ne remplisse plus correctement sa fonction, en raison par exemple d'un encrassement excessif, et qu'il ne permette plus une régulation suffisante de la pression du gaz provenant du réservoir de stockage. 25 Dans ce cas, la pression du gaz qui arrive à l'appareil domestique est trop importante, et cela peut avoir des effets néfastes : détérioration de matériel, mauvaise combustion, soufflage de flamme, fuite de gaz... Pour cette raison, il existe dans l'état de la technique des systèmes de sécurité couramment désignés par « OPSO » (« Over Pressure Shut-Off » 30 fermeture en cas de surpression), permettant d'interrompre le flux de gaz sortant du détendeur en cas de surpression de ce gaz. Un tel système est fourni indépendamment du détendeur lui-même, et doit être couplé à celui-ci lors de l'installation. Il en résulte un surcroît de complexité de l'installation, des 35 connexions supplémentaires potentiellement génératrices de fuites, et un encombrement plus important. La présente invention a ainsi notamment pour but de réduire ces inconvénients. On atteint ce but de l'invention avec un détendeur de gaz, comprenant un corps définissant au moins une chambre dans laquelle débouchent une arrivée et une sortie de gaz, des moyens pour réduire la pression du gaz dans ladite chambre, et des moyens pour bloquer la circulation du gaz entre ladite arrivée et ladite sortie lorsque la pression du gaz dans ladite chambre dépasse un seuil prédéterminé, ces moyens de blocage de la circulation du gaz comprenant un axe obturateur mobile entre une position d'ouverture et une position d'obturation complète de ladite arrivée de gaz, des moyens de rappel élastique de cet axe obturateur vers sa position d'obturation complète, des moyens pour verrouiller cet axe obturateur dans sa position d'ouverture, et des moyens pour commander l'ouverture de ces moyens de verrouillage lorsque la pression du gaz dans ladite chambre dépasse un seuil prédéterminé, ledit détendeur comprenant également des moyens, pour indiquer à l'extérieur du détendeur le passage dudit axe obturateur de sa position d'ouverture vers sa position d'obturation complète, comprennent un bouton-poussoir comportant une tête visible de l'extérieur du détendeur et un axe de réarmement. Grâce à ces caractéristiques, on obtient un système de sécurité de surpression qui est intégré au détendeur, ce qui permet de supprimer les contraintes d'installation et de connexion d'un appareil supplémentaire, de limiter l'encombrement global au seul détendeur ; ce système de sécurité permet de plus de voir immédiatement de l'extérieur lorsque le système de sécurité de surpression est désarmé. Suivant d'autres caractéristiques optionnelles du détendeur selon l'invention : - ledit axe de réarmement s'étend selon une direction sensiblement perpendiculaire à celle de la tige dudit axe obturateur, des moyens élastiques rappellent ledit bouton-poussoir vers l'intérieur dudit détendeur, un biseau est formé à l'extrémité de la tige dudit axe obturateur, et une bille est interposée entre l'extrémité dudit axe de réarmement et ledit biseau ; - lesdits moyens de réduction de la pression du gaz dans ladite chambre comprennent un levier mobile entre une pluralité de positions d'obturation partielle de ladite arrivée, et des moyens pour déplacer ce levier vers une position d'obturation accrue lorsque la pression de gaz à l'intérieur de ladite chambre augmente ; - lesdits moyens de déplacement dudit levier comprennent une première membrane élastique formant l'une des parois de ladite chambre, un premier ressort agissant sur cette première membrane élastique en direction de ladite chambre, et une première chape solidaire de cette membrane et coopérant avec ledit levier ; - lesdits moyens de verrouillage comprennent une encoche formée dans la tige dudit axe obturateur, et une bille mobile entre une position verrouillée dans laquelle elle est placée dans ladite encoche, et une position déverrouillée dans laquelle elle est éloignée de ladite encoche ; - lesdits moyens de commande desdits moyens de verrouillage comprennent une deuxième membrane élastique formant l'une des parois de ladite chambre, un deuxième ressort agissant sur cette deuxième membrane élastique en direction de ladite chambre, et un axe de verrouillage relié à ladite membrane et en contact avec ladite bille ; - ledit détendeur comprend une soupape de décharge à l'atmosphère, adaptée pour s'ouvrir sous l'effet de la pression du gaz dans ladite chambre lorsque cette pression dépasse un seuil de sécurité inférieur audit seuil prédéterminé. 25 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre, et à l'examen des figures ci-annexées, dans lesquelles : - la figure 1 est une vue en perspective et en coupe prise selon la 30 ligne A-C de la figure 4 d'un détendeur selon l'invention, lorsqu'il se trouve en configuration de fonctionnement normal, - la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne A-B de la figure 4 de ce détendeur en configuration de fonctionnement normal, - la figure 3 est une vue en coupe prise selon la ligne C-D de la 35 figure 4 de ce détendeur en configuration de fonctionnement normal, - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne E-F de la figure 2 de ce détendeur en configuration de fonctionnement normal, et - les figures 5, 6 et 7 sont des vues analogues respectivement à celles des figures 2, 3 et 4 de ce détendeur en configuration OPSO, c'est-à-dire de fermeture en cas de surpression. En se reportant aux figures 1 à 4, on peut voir que le détendeur selon l'invention comprend un corps 1 fermé par une première membrane élastique 3 et par une deuxième membrane élastique 5, formées par exemple en tôle emboutie. Ces première 3 et deuxième 5 membranes élastiques définissent avec le corps 1 respectivement les première 7 et deuxième 9 chambres communiquant entre elles. Comme on peut le voir notamment sur les figures 2 et 4, une arrivée de gaz 11 et une sortie de gaz 13 communiquent avec les chambres 7 et 9. Plus précisément, comme cela est visible en particulier sur la figure 2, l'arrivée de gaz 11 communique avec la première chambre 7 par un orifice 15 susceptible d'être plus ou moins obturé par un levier 17 montée pivotant autour d'un axe 19. Ce levier 17 est muni d'une tige 21, coopérant avec une première chape 23 solidaire de la première membrane élastique 3. Un premier ressort 25 maintenu par un premier couvercle 27 agit sur la première membrane 3 en direction de la première chambre 7. A noter par ailleurs que la première chape 23 est reliée à une 25 soupape 29 de décharge à l'atmosphère, rappelée en position de fermeture par un ressort qui lui est propre 31. Un axe obturateur 33, muni d'un obturateur 35 situé à l'intérieur de l'arrivée 11, et d'une tige 37 montée coulissante dans un prolongement tubulaire 39 de cette arrivée 11, est mobile entre une position d'ouverture 30 visible aux figures 1, 2 et 4, dans laquelle du gaz peut circuler de l'arrivée 11 jusqu'à l'orifice 15, et une position d'obturation complète visible sur les figures 5 et 7, dans lesquelles cette circulation de gaz n'est plus possible. La tige 37 comporte une encoche 41 à l'intérieur de laquelle peut se loger une première bille 43, poussée par un axe de verrouillage 45, relié à la 35 deuxième membrane élastique 5 par une deuxième chape 46, étant noté que cette deuxième membrane élastique 5 est elle-même poussée en direction de la deuxième chambre 9 par un deuxième ressort 47 analogue au premier ressort 25. On notera par ailleurs qu'un ressort 49 disposé autour de la tige 37 de l'axe obturateur 33, rappelle cet axe vers sa position d'obturation complète 5 de l'arrivée de gaz 11. A son extrémité opposée à celle sur laquelle se trouve l'obturateur 35, la tige 37 présente une extrémité biseautée 51, visible notamment sur la figure 4, coopérant avec une deuxième bille 53 elle-même maintenue en pression contre cette partie biseautée 51 par l'axe de réarmement 55 d'un 10 bouton poussoir 57 dont la tête 59 est visible de l'extérieur du détendeur selon l'invention. Le maintien en pression de la bille 53 par l'axe de réarmement 55 est assuré par un ressort 61, monté à l'intérieur de la tête 59 du bouton poussoir 57. 15 Lorsque le détendeur selon l'invention se trouve en configuration de sécurité OPSO, comme cela est visible sur les figures 5 à 7, l'axe obturateur 33 a coulissé vers la droite des figures 5 et 7, de sorte que : - l'obturateur 35 de l'axe obturateur 33 obture l'arrivée des gaz 11 20 - la première bille 43 est sortie de l'encoche 41 de la tige 37 de cet axe obturateur, et - la deuxième bille 53 est repoussée par le biseau 51 de la tige 37, de sorte que la tête 59 du bouton poussoir 57 est repoussée vers l'extérieur du détendeur, rendant visible une marque de couleur 25 63 disposée sur la tête 59 du bouton poussoir 57, lorsque cette dernière est passée d'une zone opaque à une zone translucide d'un cabochon 65 recouvrant la tête 59.. Le mode de fonctionnement et les avantages de la présente invention résultent directement de la description qui précède. 30 En mode de fonctionnement normal, visible sur les figures 1 à 4, le gaz sous haute pression arrivant d'un réservoir de stockage tel qu'une bouteille ou une cuve, pénètre à l'intérieur de l'arrivée de gaz 11, puis vers l'orifice 15, l'obturateur 35 de l'axe obturateur 33 autorisant ce passage. La pression instaurée par ce gaz à l'intérieur des chambres 7 et 9 35 agit sur la première membrane élastique 3, laquelle est susceptible de se déplacer à l'encontre du premier ressort 25, lorsque cette pression augmente. Cette augmentation de pression a ainsi pour effet de provoquer un déplacement axial de la première chape 23, laquelle à son tour provoque une rotation du levier 17 autour de son axe de rotation 19, permettant ainsi de réguler le débit d'arrivée de gaz par l'orifice 15, et donc la pression à l'intérieur 5 des chambres 7 et 9, et in fine la pression délivrée par la sortie de gaz 13. Lorsque la pression de gaz à l'intérieur des chambres 7 et 9 dépasse un premier seuil de sécurité, du gaz peut s'échapper par la soupape de décharge à l'atmosphère 29, dont le ressort associé 31 est taré de manière appropriée. 10 Ce dispositif de soupape de décharge à l'atmosphère permet de gérer des petites surpressions, fréquentes dans le fonctionnement courant d'un détendeur. Lorsque pour une raison quelconque la pression de gaz à l'intérieur des chambres 7 et 9 continue malgré tout d'augmenter, le dispositif de sécurité 15 particulier selon l'invention intervient. Une telle augmentation de la pression peut être due par exemple à un encrassement du levier 17, ne remplissant plus son rôle de régulation du débit de gaz, de sorte que la pression vue à l'intérieur des chambres 7 et 9 devient supérieure à un seuil prédéterminé de sécurité. 20 Le dispositif de sécurité particulier selon l'invention fonctionne de la manière suivante. L'augmentation de la pression du gaz dans les chambres 7 et 9 a pour effet de repousser la deuxième membrane 5 à l'encontre du ressort 47, de sorte que l'axe de verrouillage 45, et par là-même la première bille 43, 25 s'écartent de l'encoche 41 formée dans la tige 37 de l'axe obturateur 33. Ce faisant, sous l'action du ressort 49 qui se trouve autour de cette tige, l'axe obturateur 33 coulisse vers la droite des figures 2 et 4, jusqu'à ce qu'il se retrouve dans la position des figures 5 et 7. Dans cette dernière position, l'obturateur 35 de l'axe obturateur 33 30 obture l'arrivée de gaz 11 et la deuxième bille 53 a été repoussée par le biseau 51 de la tige 37, faisant sortir vers l'extérieur du détendeur le bouton poussoir 57, dont la tête 59 devient alors visible par un utilisateur : cette visibilité peut être accrue par la marque de couleur 63 disposée sur la tête 59 du bouton poussoir 57, passant de la partie opaque à la partie translucide du cabochon 35 65. Comme on peut le comprendre à la lumière de ce qui précède, le système de sécurité selon l'invention permet de bloquer totalement le flux de gaz à travers le détendeur lorsque la pression dans les chambres 7 et 9 de ce détendeur dépasse un seuil prédéterminé de sécurité, supérieur au seuil de 5 pression provoquant l'ouverture de la soupape de décharge à l'atmosphère 29. Le système de sécurité selon l'invention est donc un système simple et très fiable permettant d'éviter les surpressions importantes en aval du détendeur, et tous les risques inhérents à un dysfonctionnement de la fonction détente. 10 Lorsque la pression dans les chambres 7 et 9 est redevenue normale, le ressort 47 exerce sur la deuxième membrane élastique 5 un effet de poussée supérieur à celui qu'exerce cette pression, de sorte que l'axe de verrouillage 45 pousse la première bille 43 contre la tige 37 de l'axe obturateur 33. 15 Ainsi, pour réarmer le détendeur selon l'invention, c'est-à-dire pour le replacer dans sa configuration de fonctionnement normal, il suffit à un utilisateur d'appuyer sur le cabochon translucide 65, grâce à quoi la deuxième bille 53 exerce un effort de poussée sur le biseau 51 de la tige 37 de l'axe obturateur 33, provoquant la translation de cet axe obturateur vers la gauche 20 des figures 5 et 7, jusqu'à ce que la première bille 43 vienne se repositionner à l'intérieur de l'encoche 41 formée sur la tige 37, assurant ainsi le blocage de l'axe obturateur 33 dans sa position d'ouverture, visible sur les figures 1, 2 et 4. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, fournis à titre de simples 25 exemples. REVENDICATIONS1. Détendeur de gaz, comprenant un corps (1) définissant au moins une chambre (7, 9) dans laquelle débouchent une arrivée (11) et une sortie (13) de gaz, des moyens (3, 17, 23, 25) pour réduire la pression du gaz dans ladite chambre (7, 9), et des moyens pour bloquer la circulation du gaz entre ladite arrivée et ladite sortie lorsque la pression du gaz dans ladite chambre (7, 9) dépasse un seuil prédéterminé, ces moyens de blocage de la circulation du gaz comprenant un axe obturateur (33) mobile entre une position d'ouverture et une position d'obturation complète de ladite arrivée de gaz (11), des moyens (49) de rappel élastique de cet axe obturateur (33) vers sa position d'obturation complète, des moyens (5, 41, 43, 45, 47) pour verrouiller cet axe obturateur (33) dans sa position d'ouverture, et des moyens pour commander l'ouverture de ces moyens de verrouillage lorsque la pression du gaz dans ladite chambre (7, 9) dépasse un seuil prédéterminé, ledit détendeur comprenant également des moyens (49, 51, 53, 55, 57, 59), pour indiquer à l'extérieur du détendeur le passage dudit axe obturateur (33) de sa position d'ouverture vers sa position d'obturation complète, comprennent un bouton-poussoir (57) comportant une tête (59) visible de l'extérieur du détendeur et un axe de réarmement (55). 2. Détendeur selon la revendication 1, dans lequel ledit axe de réarmement (55) s'étend selon une direction sensiblement perpendiculaire à celle de la tige (37) dudit axe obturateur (33), des moyens élastiques (49) rappellent ledit bouton-poussoir (57) vers l'intérieur dudit détendeur, un biseau (51) est formé à l'extrémité de la tige (37) dudit axe obturateur (33), et une bille (53) est interposée entre l'extrémité dudit axe de réarmement (55) et ledit biseau (51). 3. Détendeur selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel lesdits moyens de réduction de la pression du gaz dans ladite chambre comprennent un levier (17) mobile entre une pluralité de positions d'obturation partielle de ladite arrivée (11), et des moyens (3, 23, 25) pour déplacer ce levier vers une position d'obturation accrue lorsque la pression de gaz à l'intérieur de ladite chambre augmente. 4. Détendeur selon la revendication 3, dans lequel lesdits moyens de déplacement dudit levier comprennent une première membrane (3) élastique formant l'une des parois de ladite chambre (7, 9), un premier ressort (25) agissant sur cette première membrane élastique (3) en direction de ladite chambre (7, 9), et une première chape (23) solidaire de cette membrane (3) et coopérant avec ledit levier (17). 5. Détendeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens de verrouillage comprennent une encoche (41) formée dans la tige (37) dudit axe obturateur (33), et une bille (43) mobile entre une position verrouillée dans laquelle elle est placée dans ladite encoche (33), et une position déverrouillée dans laquelle elle est éloignée de ladite encoche (33). 6. Détendeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits moyens de commande desdits moyens de verrouillage comprennent une deuxième membrane (5) élastique formant l'une des parois de ladite chambre (7, 9), un deuxième ressort (47) agissant sur cette deuxième membrane élastique (5) en direction de ladite chambre (7, 9), et un axe de verrouillage (45) relié à ladite membrane (5) et en contact avec ladite bille (43). 7. Détendeur selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant une soupape de décharge à l'atmosphère (29), adaptée pour s'ouvrir sous l'effet de la pression du gaz dans ladite chambre (7, 9) lorsque cette pression dépasse un seuil de sécurité inférieur audit seuil prédéterminé.