DISPOSITIF A SOUPAPE DE SECURITE POUR FERMETURE DECANALISATION DE GAZ EN CAS DE PANNE DE DETENDEUR
L'invention concerne de façon générale un dispositif de sécurité contre l'explosion, destiné à des canalisations de gaz, et plus précisément un dispositif à soupape de sécurité interrompant automatiquement la circulation dans une canalisation de gaz lorsqu'une évacuation inhabituelle de gaz est provoquée par une panne de détendeur.
Etant donné l'amélioration de la qualité de vie des êtres humains, le gaz propane devient une source de combustible très utilisée dans les habitations ordinaires. Un réservoir de gaz constitue l'un des équipements les plus anciens. Comme représenté sur les figures 8A et 8B, un réservoir ordinaire de gaz comprend un réservoir P d'acier résistant à une pression élevée, rempli de gaz comprimé à une pression élevée, un robinet principal S d'alimentation, un régulateur A de pression formant un détendeur, une canalisation L à basse pression, un réchaud à gaz B, etc. Un réservoir de gaz qui est avantageux par sa commodité de montage et d'utilisation est très employé par des utilisateurs vivant dans des banlieues de grandes villes.
Cependant, au moment de l'utilisation, le gaz à pression élevée est contenu à une pression d'environ 80 x 10 Pa et la pression est réduite, dans le -régulateur ou détendeur A, à une faible valeur constante par exemple de 0,4 x 105Pa, le gaz passant alors directement dans la canalisation à basse pression afin qu'il soit utilisé, sans avoir subi aucune mesure de sécurité. Etant donné la limitation de la durée d'utilisation des pièces mécaniques, des ruptures mécaniques peuvent obligatoirement apparaître. En cas de panne de détendeur rendant impossible la réduction de la pression, la pression élevée qui est
200 fois supérieure à celle de la canalisation à basse pression, dépasse la résistance de la canalisation à basse pression et provoque donc son éclatement avec échappement d'une grande quantité de gaz, ce qui peut provoquer des catastrophes accidentelles.
Les accidents précités sont dus à trois causes. La première est que les gens oublient parfois de fermer le robinet principal d'alimentation S, et provoquent ainsi des fuites de gaz lorsque la canalisation à basse pression est corrodée ou se rompt accidentellement ou lorsque le détendeur du régulateur se brise et provoque aussi des fuites de gaz. La seconde cause est une défaillance mécanique, par exemple des fuites dans l'obturateur du détendeur, dues à l'usure et à l'éclatement du matériau de l'obturateur du fait de son application fréquente pour assurer l'ouverture et la fermeture, le nombre de commutations étant extrêmement élevé, si bien que l'obturateur se déforme et rend impossible la fermeture étanche.
Ou encore, après utilisation pendant une longue période, la rouille ou la poussière se déposent de plus en plus à la surface de l'obturateur et rendent.impossible une fermeture étanche contre le siège si bien qu'il apparaît aussi une panne de détendeur. Ce problème de fermeture est d'un type analogue aux fuites d'un robinet d'eau, provoquées par la détérioration de l'obturateur du robinet d'eau lorsqu'il a été utilisé pendant longtemps. La troisième cause est la fuite d'une quantité importante de gaz de la canalisation à basse pression provoquée par des catastrophes naturelles telles qu'un tremble-ment de terre ou les morsures de souris. En outre, il faut tenir compte de la négligence humaine.
Par exemple, une personne peut quitter sa maison en étant si pressée qu'elle oublie d'éteindre le feu qui continue à brûler jusqu'à ce qu'il soit éteint par l'eau ou la soupe qui déborde du récipient au moment de l'ébullition, ou le feu peut continuer à brûler pendant plusieurs heures, jusqu'à ce qu'il ait complètement grillé le récipient, la température élevée ainsi produite provoquant encore l'inflammation de la canalisation, si bien que le gaz évacué remplit l'espace de la cuisine. Lorsqu'ils découvrent ou détectent la fuite de gaz, les gens, par inconscience, ont tendance à tourner immédiatement un commutateur de lumière, surtout la nuit, afin d'observer ce qui s'est produit, et créent ainsi des étincelles aux points de contact du commutateur, avec immédiatement une explosion du gaz.
Des accidents analogues existent aussi même lorsque personne ne tourne un commutateur électrique, parce que des appareils électriques tels que les réfrigérateurs ou les chauffe-biberons placés dans une cuisine ordinaire, ont tous des commutateurs automatiques de réglage de température qui sont aussi une source d'accidents. Les statistiques montrent qu'il existe d'innombrables accidents dus aux fuites de gaz tous les ans, et les blessures associées sont considérées comme les plus graves parmi tous les accidents.
En conséquence, on doit conclure que le risque d'accident provoqué par l'utilisation du gaz est plusieurs fois plus élevé que le risque d'accident provoqué par les appareils électriques, cependant, les mesures de protection prises contre les premiers sont souvent négligées et bien inférieures à celles qui sont prises dans le second cas, par exemple la disposition d'un fusible ou disjoncteur. Ceci est d'une certaine manière à regretter.
Un dispositif de minutage, destiné à empêcher les catastrophes provoquées par l'oubli de la fermeture du robinet principal d'alimentation en gaz, après utilisation. a été réalisé comme décrit dans la publication du modèle d'utilité japonais n[deg.] 43-27101, et assure une fermeture automatique de la canalisation de gaz après un temps préréglé. Néanmoins, les accidents dus aux fuites de gaz existent aussi en cas de défaut de réduction de pression provoqué par un défaut de commande de la soupape de détente par le dispositif de minutage. Dans un tel cas, la direction de fermeture de la soupape serait dirigée vers le bas à l'encontre de la direction d'écoulement du gaz sous pression qui est dirigée vers le haut, ce qui entraînerait une augmentation brutale de débit.
La pression élevée ainsi produite applique une force supérieure à celle qui est exercée par le ressort de fermeture du détendeur si bien que celui-ci peut être ouvert et provoque une défaillance de la soupape commandée par le dispositif de minutage.
Etant donné les inconvénients de la technique antérieure, l'invention a pour but la réalisation d'un dispositif à soupape de sécurité, destiné à fermer un trajet de circulation vers l'avant, constituant un dispositif interrompant automatiquement la circulation dans une canalisation en cas de défaut de réduction de pression, le dispositif étant capable d'empêcher les catastrophes provoquées par les fuites de gaz; la soupape de sécurité étant montée à la sortie, à l'intérieur de la chambre de transformation dans laquelle la pression élevée est transformée en une pression faible, si bien que la canalisation, lorsqu'elle est à faible pression normale, peut être mise à l'état de fermeture à un moment préréglé, sous la commande d'un dispositif de minutage.
Cependant, en cas d'accident, de rupture mécanique, de défaut de réduction de pression ou de toute circulation inhabituelle d'un débit élevé de gaz dans la canalisation à basse pression, le robinet principal d'alimentation peut être automatiquement fermé sous l'action de la pression vers l'avant produite par la haute pression pour supprimer la commande de la soupape par le dispositif de minutage, et en même temps le robinet est automatiquement fermé afin que l'utilisation du gaz soit parfaitement sûre.
Un autre but de l'invention est de fournir un dispositif à soupape de sécurité qui peut être fermé automatiquement lorsque du gaz à pression élevée s'écoule vers l'avant, lorsqu'un débit inhabituel de gaz existe dans la canalisation, la soupape se fermant automatiquement et immédiatement en rendant impossible la réouverture de la soupape automatique de sécurité sous l'action d'une force extérieure, jusqu'à ce que la canalisation de gaz soit remise dans des conditions normales.
Plus précisément, le dispositif à soupape de sécurité selon l'invention comprend essentiellement un corps ayant une extrémité d'entrée de gaz qui peut être connectée à un réservoir de gaz à pression élevée et une sortie de gaz qui peut être connectée à la canalisation à basse pression. L'intérieur du corps est divisé en*une chambre supérieure et une chambre inférieure, et la chambre supérieure contient un dispositif de minutage installé à l'intérieur et totalement isolé du passage de circulation du gaz, alors qu'un régulateur de pression ou détendeur est placé dans la chambre inférieure et permet la réduction de la pression du gaz à l'entrée jusqu'à la valeur voulue, si bien que la chambre inférieure constitue une chambre de transformation de la pression élevée en une basse pression.
En outre, une chambre de soupape est placée entre les chambres supérieure et inférieure et cette chambre de soupape communique avec la sortie précitée de gaz; une première soupape de sécurité à fermeture automatique, fonctionnant dans le sens d'avance du gaz sous pression (et appelée "soupape à fermeture vers l'avant") est placée à la sortie de la chambre de transformation (c'est-à-dire à l'entrée de la chambre de soupape). Dans les conditions normales, la soupape à fermeture vers l'avant est ouverte à un moment préréglé sous la commande du dispositif précité de minutage, le sens de mise à l'état ouvert étant contraire au sens d'écoulement de gaz, si bien que le sens de fermeture coïncide avec le sens d'écoulement vers l'avant du gaz à haute pression.
En conséquence, lorsqu'un débit inhabituel de gaz circule dans la canalisation à la suite d'un défaut de réduction de pression, la soupape qui se ferme vers l'avant répond instantanément et se ferme du fait de l'application de la pression élevée du gaz si bien que la canalisation est fermée automatiquement, lorsque le gaz sous pression progresse. L'utilisateur qui n'est pas averti ne peut pas commuter la soupape par commande du dispositif de commutation. Cette impossibilité de commande de la soupape indique immédiatement à l'utilisateur le défaut de détente ou le débit inhabituel de gaz dans la canalisation; si bien que des mesures de protection peuvent être prises par l'utilisateur afin que les catastrophes qui pourraient être provoquées par l'utili- sation du gaz soient évitées.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1A est une coupe d'un premier mode de réalisation de l'invention, représentant une soupape de sécurité en position de fermeture;
- la figure 1B est une perspective partielle de la figure 1A;
- la figure 2A est une coupe du premier mode de réalisation de l'invention, représentant la soupape de sécurité en position ouverte, le dispositif à soupape comprenant un bouton d'ouverture et une seconde soupape de sécurité;
- la figure 2B est une perspective d'une partie de la figure 2A;
- la figure 3 est une coupe longitudinale d'un autre exemple d'application du premier mode de réalisation de l'invention;
- la figure 4A est une coupe d'un second mode de réalisation de l'invention, ayant une première et une seconde soupape en position de fermeture;
- la figure 4B est une perspective partielle de la figure 4A;
- la figure 5A est une coupe du second mode de réalisation de l'invention, représentant une première et une seconde soupape à fermeture vers l'avant, en position d'ouverture;
- la figure 5B est une perspective partielle de la figure 5A;
- les figures 6A et 6B représentent deux états, en coupe, d'un autre mode de réalisation de la seconde soupape de fermeture vers l'avant;
- la figure 6C est une coupe d'un autre mode de réalisation de la seconde soupape de fermeture vers l'avant avec une vis placée au-dessous;
- la figure 7A est une perspective d'un exemple de soupape de sécurité utilisée dans un ensemble complet selon l'invention;
- la figure 7B illustre l'utilisation d'un dispositif selon l'invention, ayant un manomètre, pour la vérification des fuites d'une canalisation de gaz;
- la figure 8A est une perspective représentant l'ensemble d'un appareillage classique à réservoir de gaz, et
- la figure 8B est une coupe d'un détendeur classique.
Les éléments ou organes des modes de réalisation qui sont semblabes ou identiques portent les mêmes références numériques, alors que les éléments correspondants portent les mêmes références suivies de lettres.
L'expression "fermeture vers l'avant" indiquée précédemment désigne la fermeture d'un organe d'obturation dans un sens qui coïncide avec le sens d'écoulement du gaz sous pression.
La soupape à fermeture vers l'avant décrite précédemment est une soupape qui est commandée lorsque du gaz à pression élevée s'écoule vers l'avant, cette expression se rapportant au sens de manoeuvre lorsque la soupape est commutée de l'ouverture à la fermeture. En d'autres termes, à la place de la fermeture d'un obturateur à un moment préréglé, la soupape commandée par le dispositif de minutage ouvre l'obturateur malgré la pression exercée, à un moment fixe de manière que, lorsque l'obturateur s'est fermé sous l'action du gaz à pression élevée, le dispositif de minutage ne commande plus l'obturateur, jusqu'à ce que le gaz circulant dans le passage de la canalisation soit revenu à des conditions normales.
Dans les modes de réalisation préférés de l'invention, la commande de la soupape à fermeture vers l'avant peut être réalisée horizontalement, par exemple dans le premier mode de réalisation, ou verticalement, par exemple dans le second mode de réalisation.
Bien que les fonctions soient les mêmes, le mécanisme de transmission de la soupape fonctionnant horizontalement est plus simple que celui de la soupape de type vertical.
On considère d'abord un premier mode de réalisation, en référence aux figures 1A à 28, dans lequel la soupape de sécurité à fermeture automatique vers l'avant (appelée plus simplement "soupape à fermeture vers l'avant") est commandée horizontalement; la soupape comporte un corps 10, une chambre supérieure 11 placée dans la partie supérieure du corps, une chambre inférieure 12 placée dans la partie inférieure du corps, une entrée 13 de gaz reliée à la chambre inférieure 12, une sortie 14 de gaz, une première chambre
16 de soupape placée entre les chambres supérieure et inférieure 11 et 12, une sortie 121 de la chambre inférieure 12, communiquant avec la chambre 16, la sortie de la chambre 16 étant reliée à la sortie 14 de gaz. Un dispositif 110 de minutage est placé dans la chambre supérieure 11 dans laquelle est disposé un organe 115 de transmission.
Comme indiqué sur la figure 1B, l'organe 115 de transmission est commandé par la force appliquée par une came 112 placée sur l'arbre 111 de sortie du dispositif 110 de minutage et qui est manoeuvrée par enroulement d'un ressort (non représenté) disposé à l'intérieur et commandé par la rotation d'un volant 119 représenté sur la figure 1A. Un régulateur '15 de pression ou détendeur est placé dans la chambre inférieure 12 et peut transformer la pression élevée de 60 x 105 Pa, régnant à l'entrée 13' du corps, en une pression de 0,3 x 105 Pa, si bien que la chambre inférieure forme une chambre 12 de transformation de pression. Une buse 120 de la chambre 12 est sous la commande d'un obturateur 151 à bras mobile d'un réducteur classique 15. Le réducteur classique 15 est monté à la partie inférieure de la chambre de transformation de pression.
Un trou débouchant 161 est formé à l'extrémité droite de la chambre 16 et permet l'introduction d'une tige 17A de soupape dans la chambre supérieure 11 afin qu'une gorge 170 formée à l'extrémité droite de la tige 17A puisse être commandée par un organe 115 de transmission. Une soupape principale 171 est montée à l'extrémité gauche de la tige
17A; un ressort 172 de rappel est placé à l'arrière de l'obturateur 171 de la soupape principale, contre l'épaulement formé dans la chambre 16, alors qu'un joint étanche 173, placé dans la chambre auxiliaire
16A, est logé sur la tige 17A afin que, lorsque la tige 17A se déplace en translation, il empêche les fuites de gaz si bien que la chambre supérieure 11 est totalement isolée de la région de circulation du gaz.
La sortie 14 de gaz du corps est sous forme d'un embout dont l'extrémité gauche est vissée sur la sortie de la chambre précitée 16 dans laquelle la tige 17A est montée.
Lorsque le dispositif 110 de minutage est remonté afin qu'il fonctionne comme représenté sur la figure 2B, la came 112 commence à tourner et sépare sa fente
113 d'une ailette 116 de l'organe 115 de transmission et repousse l'ailette 116. Ainsi, l'organe 115 de transmission représenté sur la figure 2 ouvre l'obturateur 171 par application d'une force de traction à la gorge 170 de'la tige 17A, vers la droite. De cette manière, le gaz qui est retenu à l'intérieur de la chambre 12 de transformation s'écoule par le trou 121, vers la première chambre 16 et s'écoule ensuite de la sortie 14 à la canalisation 50 à basse pression puis pénètre dans le réchaud 60 comme représenté sur la f igure 7A.
Lorsque le temps préréglé a été atteint, la came 112 du dispositif de minutage 110 libère l'ailet-te de l'organe 115 et permet à l'obturateur de la première chambre 16 de reprendre sa position de fermeture représentée sur les figures 1A et 1B, indiquant ainsi que le sens d'ouverture de la première soupape
171 de sécurité est opposé au sens de circulation du gaz. En d'autres termes, le sens de fermeture de l'obturateur de la première soupape coïncide exactement avec le sens de circulation du gaz. Ainsi, on appelle cette soupape "soupape de sécurité à fermeture vers l'avant".
En conséquence, lorsque l'étanchéité obtenue entre l'obturateur 151 du détendeur 15 et la buse 120 de la chambre 12 de transformation disparaît à la suite d'usure due à une longue période d'utilisation continue ou à la suite d'un défaut tel que la présence de poussières et de saletés accumulées, le défaut de détente, c'est-à-dire le défaut de fonctionnement du détendeur 15, apparaît facilement et provoque le remplissage de l'espace de la chambre 12 par une quantité importante de gaz à pression élevée, le gaz pénétrant ensuite dans la chambre 16 et, en coopération avec le ressort 172, provoquent la fermeture de la soupape par déplacement de l'obturateur 171 vers l'avant. Plus la pression à l'intérieur de la chambre 12 est élevée et plus la force de fermeture automatique est importante.
En conséquence, lorsque l'épaisseur du matériau de l'organe 115 de transmission a été préréglée soigneusement, de manière qu'elle soit inférieure à 1 mm, la première soupape de fermeture vers l'avant n'est plus commandée par le dispositif de minutage, à moins que la pression élevée dans la chambre de transformation ne dépasse pas 10 Pa, si bien que la soupape selon l'invention supprime les dangers qui pourraient être créés par des utilisateurs tentant d'ouvrir la première soupape sans connaître la situation véritable. Il s'agit de mesures supplémentaires de protection assu-rées selon l'invention, et constituant une caractéristique importante de celle-ci. Cette caractéristique
<EMI ID=1.1>
L'invention concerne aussi l'installation d'une seconde soupape 18 se fermant vers l'avant, comprenant en réalité un clapet 18A à bille et un bouton 19 de suppression de fermeture.
Cette seconde soupape 18 de fermeture vers l'avant comporte une seconde chambre 131 de soupape et un obturateur 18a. L'obturateur est placé dans la chambre
131 sous forme d'une bille 18A d'acier inoxydable ou de matière plastique. Un organe 181 de butée, placé dans la chambre 131, est placé à distance de la bille
18A et limite ses déplacements.
Lors d'un écoulement normal, la seconde soupape 18 est ouverte et la bille 18A est maintenue par les forces de pesanteur dans une position qui permet l'écoulement du gaz au-delà de la bille, dans la chambre
130. Lorsque le débit de gaz provenant du détendeur dépasse la plage des débits normaux, à la suite d'un défaut de réduction de pression, la perte de charge du côté de sortie de la seconde soupape 18 provoque la fermeture automatique de la seconde soupape par le gaz à pression élevée qui circule vers l'avant, par application de la bille 18A contre le siège 133. Le siège
133 qui comporte une bague, est élastique et lisse et la bille colle au siège dans la position de fermeture et elle y est maintenue par la différence de pression régnant de part et d'autre de la soupape.
La soupape peut être ouverte par enfoncement d'un bouton 19 de libération destiné à séparer la bille du siège.
Comme représenté sur les figures 2A et 3, l'ensemble 19 à bouton de libération comporte un corps 190 vissé dans une ouverture radiale qui communique avec la seconde chambre 131. Le corps 190 a un trou dans lequel peut coulisser un axe 192. Un ressort 194 entoure une partie de l'axe et est en appui contre un épaulement du corps 190. Le bouton 191 de libération est fixé à l'axe et le ressort 194 est au contact du bouton et repousse l'axe en coopération étanche avec une bague 193 d'étanchéité placée dans le corps 190. Lors de la circulation normale, la force de rappel du ressort est augmentée de celle qui est due à la pression élevée du gaz qui circule si bien qu'une bonne étanchéité est obtenue. Pendant le fonctionnement, le bouton 191 est enfoncé malgré la force exercée par le ressort 194, afin que l'axe 192 avance et sépare la bille 18A du siège 133.
Un manomètre 42 est disposé du côté de sortie de la seconde soupape 18 de fermeture vers l'avant et il permet la mesure de la pression du gaz dans le réservoir 100 (voir figures 7A, 7B). On peut aussi déterminer une réduction éventuelle de pression lorsque la réserve de gaz et un appareil de cuisson, relié à la sortie, sont tous deux fermés. Si la pression diminue, il existe une fuite de gaz dans le circuit. Le manomètre est mieux représenté sur la figure 7A.
Dans un autre exemple d'application du mode de réalisation considéré de l'invention, le détendeur 15 peut être supprimé, comme représenté sur la figure 3; le dispositif à soupape de sécurité de ce mode de réalisation comporte un dispositif 110 de minutage, la première soupape 17 de fermeture vers l'avant, de type horizontal, un organe 115 de transmission, une seconde soupape 18 de fermeture vers l'avant, et un bouton 19 de libération, etc. Etant donné qu'une canalisation de gaz naturel a déjà été mise à la faible pression de la canalisation transmettant le gaz aux utilisateurs, le régulateur 15 peut être supprimé. Cependant, la présence de la seconde soupape 18 et du bouton 19 de li-bération est primordiale. Il constitue la raison pour laquelle ce mode de réalisation convient aux consommateurs de gaz naturel.
Dans le second mode de réalisation de l'invention, la première soupape de fermeture vers l'avant est de type vertical. Comme indiqué sur les figures 4A à 5B, on peut facilement comprendre la structure de ce mode de réalisation qui est analogue de façon générale au premier mode de réalisation, bien que la première chambre 16 soit placée entre les chambres supérieure et inférieure. La soupape 17 de fermeture vers l'avant comporte un piston 17A, mobile verticalement et comportant un disque 171 d'obturateur ayant un organe élastique hermétique 171A à sa partie supérieure, un organe 175 de support à ressort de rappel étant fixé à un épaulement 172 par une vis 174, à l'intérieur de la chambre inférieure 12.
Comme représenté sur les figures, cette première soupape 17 est aussi commandée par le dispositif 110 de minutage, par l'intermédiaire d'un diaphragme élastique hermétique 114, d'une came
112 et d'un organe 115A de transmission, le sens d'ouverture de la soupape 17 à fermeture vers l'avant étant exactement opposé au sens de circulation du gaz si bien que le sens de fermeture de la soupape correspond au sens de circulation du gaz. En conséquence, cette soupape est aussi appelée soupape de sécurité à fermeture vers l'avant. Lorsqu'un débit inhabituel de gaz circule dans la canalisation, par exemple en cas de défaillance du détendeur 15, l'excès de gaz provoque immédiatement la fermeture de la première soupape
17, grâce à la force de pression appliquée au disque
171 et à l'organe 175 de support.
Plus la pression est élevée et plus la force de fermeture de la première soupape 17 est grande, si bien que les accidents pro-voqués par la négligence humaine par ouverture accidentelle de la soupape peuvent être totalement évités. La première soupape 17 du second mode de réalisation est mieux représentée sur les figures 4A, 4B, 5A et 5B. Ainsi, le dispositif de protection (analogue à celui du premier mode de réalisation) selon l'invention est réalisé avec autant de rigueur que les dispositifs de protection des appareils électriques. En conséquence, le montage du dispositif à soupape à fermeture vers l'avant, selon le premier et le second mode de réalisation de l'invention, donne la même sécurité dans le cas de l'utilisation du gaz.
En outre, la seconde soupape 18 à fermeture vers l'avant, qui est analogue à un clapet à bille, a un mouvement très commode, un organe 181 de butée étant placé en avant du clapet 18A. Cet organe 181 de butée peut non seulement permettre le passage du gaz mais aussi empêcher la bille 18A de s'écarter excessivement du siège 133. Comme l'indiquent les figures 6A et 6B, un ressort annulaire 182 associé à la bille 18A peut être placé dans le siège 133 ou à la paroi interne du passage 130 afin qu'il limite la zone d'activité du clapet 18A et permette au clapet 18 de garder de bonnes propriétés de blocage même en présence de vibrations.
En outre, une vis 183 de réglage de la hauteur de la bille 18A peut être placée à.la partie inférieure de cette billé afin qu'elle permette une opération plus rapide de fermeture automatique de la soupape 18, comme représenté sur la figure 6C. Lorsque la vis 183
<EMI ID=2.1>
se rapprocher du siège 133 si bien que la fermeture automatique de la soupape par application de la bille contre le siège peut être réalisée immédiatement, avec une sensibilité accrue, lorsqu'un débit excessif de gaz circule, si bien que la fonction de fermeture automatique de la canalisation peut être remplie plus efficacement par la seconde soupape.
SAFETY VALVE DEVICE FOR GAS DECANALIZATION CLOSURE IN THE EVENT OF A REGULATOR FAILURE
The invention relates generally to an explosion safety device for gas pipelines, and more specifically to a safety valve device automatically interrupting circulation in a gas pipeline when an unusual gas discharge is caused by a regulator failure.
Due to the improved quality of life for human beings, propane gas becomes a widely used fuel source in ordinary homes. One of the oldest pieces of equipment is a gas tank. As shown in FIGS. 8A and 8B, an ordinary gas tank comprises a tank P of high pressure-resistant steel, filled with gas compressed at high pressure, a main supply valve S, a pressure regulator A forming a regulator, a low pressure line L, a gas stove B, etc. A gas tank which is advantageous by its ease of assembly and use is widely used by users living in suburbs of large cities.
However, at the time of use, the gas at high pressure is contained at a pressure of about 80 x 10 Pa and the pressure is reduced, in the regulator or regulator A, to a low constant value for example of 0, 4 x 105 Pa, the gas then passing directly into the low pressure pipe so that it can be used, without having undergone any safety measures. Given the limitation of the duration of use of the mechanical parts, mechanical breaks may necessarily appear. In the event of a regulator failure making pressure reduction impossible, the high pressure which is
200 times greater than that of the low pressure pipeline, exceeds the resistance of the low pressure pipeline and therefore causes it to burst with the escape of a large quantity of gas, which can cause accidental disasters.
The above accidents are due to three causes. The first is that people sometimes forget to close the main supply valve S, and thus cause gas leaks when the low pressure line is corroded or accidentally breaks or when the regulator regulator breaks and also causes leaks. gas. The second cause is a mechanical failure, for example leaks in the shutter of the regulator, due to wear and bursting of the material of the shutter due to its frequent application to ensure opening and closing, the number of switches being extremely high, so that the shutter deforms and makes it impossible to seal.
Or, after long-term use, rust or dust builds up more and more on the surface of the shutter and makes it impossible to seal the seat tightly, so that a regulator failure also appears. This closure problem is of a type analogous to leaking water faucet caused by deterioration of the water valve shutter when it has been used for a long time. The third cause is the leakage of a significant amount of gas from the low pressure line caused by natural disasters such as an earthquake or mouse bites. In addition, human neglect must be taken into account.
For example, a person can leave their house in such a hurry that they forget to put out the fire which continues to burn until it is extinguished by the water or the soup which overflows from the container at the time of l boiling, or the fire may continue to burn for several hours, until the container has completely burned out, the high temperature thus produced still causing the pipeline to ignite, so that the exhaust gas fills the kitchen space. When they discover or detect the gas leak, people, by unconsciousness, tend to immediately turn a light switch, especially at night, in order to observe what has happened, and thus create sparks at the points of switch contact, immediately exploding gas.
Similar accidents also exist even when no one turns on an electrical switch, because electrical appliances such as refrigerators or bottle warmers placed in an ordinary kitchen, all have automatic temperature control switches which are also a source of accidents. Statistics show that there are countless accidents due to gas leaks each year, and the associated injuries are considered to be the most serious among all accidents.
Consequently, it must be concluded that the risk of accident caused by the use of gas is several times higher than the risk of accident caused by electrical appliances, however, the protective measures taken against the former are often overlooked and much lower than those taken in the second case, for example the arrangement of a fuse or circuit breaker. This is in a way regrettable.
A timing device, intended to prevent disasters caused by forgetting to close the main gas supply valve, after use. was carried out as described in the publication of the Japanese utility model n [deg.] 43-27101, and ensures an automatic closure of the gas pipe after a preset time. However, accidents due to gas leaks also exist in the event of a pressure reduction fault caused by a fault in the control of the relief valve by the timing device. In such a case, the closing direction of the valve would be directed downward against the direction of flow of the pressurized gas which is directed upward, which would cause a sudden increase in flow.
The high pressure thus produced applies a force greater than that which is exerted by the closing spring of the regulator so that the latter can be opened and causes a failure of the valve controlled by the timing device.
Given the drawbacks of the prior art, the object of the invention is to provide a safety valve device, intended to close a circulation path forwards, constituting a device automatically interrupting circulation in a pipeline in the event of failure to reduce pressure, the device being capable of preventing catastrophes caused by gas leaks; the safety valve being mounted at the outlet, inside the transformation chamber in which the high pressure is transformed into a low pressure, so that the pipeline, when it is at normal low pressure, can be brought to the closing state at a preset time, under the control of a timing device.
However, in the event of an accident, mechanical rupture, failure to reduce pressure or any unusual circulation of a high flow of gas in the low pressure pipeline, the main supply valve can be automatically closed under the action of the forward pressure produced by the high pressure to suppress the control of the valve by the timing device, and at the same time the valve is automatically closed so that the use of gas is perfectly safe.
Another object of the invention is to provide a safety valve device which can be closed automatically when gas at high pressure flows forward, when an unusual flow of gas exists in the pipeline, the valve closes. closing automatically and immediately, making it impossible to reopen the automatic safety valve under the action of an external force, until the gas line is returned to normal conditions.
More specifically, the safety valve device according to the invention essentially comprises a body having a gas inlet end which can be connected to a high pressure gas tank and a gas outlet which can be connected to the pipeline low pressure. The interior of the body is divided into * an upper chamber and a lower chamber, and the upper chamber contains a timing device installed inside and completely isolated from the gas circulation passage, while a pressure regulator or regulator is placed in the lower chamber and allows the reduction of the gas pressure at the inlet to the desired value, so that the lower chamber constitutes a chamber for transforming the high pressure into a low pressure.
In addition, a valve chamber is placed between the upper and lower chambers and this valve chamber communicates with the above-mentioned gas outlet; a first safety valve with automatic closing, operating in the direction of advance of the pressurized gas (and called "valve with closing forwards") is placed at the outlet of the transformation chamber (that is to say say at the entrance to the valve chamber). Under normal conditions, the forward closing valve is opened at a preset time under the control of the aforementioned timing device, the direction of setting in the open state being opposite to the direction of gas flow, so that the closing direction coincides with the forward flow direction of the high pressure gas.
Consequently, when an unusual flow of gas circulates in the pipeline following a pressure reduction fault, the valve which closes forward responds instantly and closes due to the application of the high pressure. gas so that the pipeline is closed automatically when the pressurized gas progresses. The user who is not informed cannot switch the valve by command of the switching device. This impossibility of controlling the valve immediately indicates to the user the failure of expansion or the unusual flow of gas in the pipeline; so that protective measures can be taken by the user so that disasters which could be caused by the use of gas are avoided.
Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, given with reference to the appended drawings in which:
- Figure 1A is a section of a first embodiment of the invention, showing a safety valve in the closed position;
- Figure 1B is a partial perspective of Figure 1A;
- Figure 2A is a section of the first embodiment of the invention, showing the safety valve in the open position, the valve device comprising an opening button and a second safety valve;
- Figure 2B is a perspective view of part of Figure 2A;
- Figure 3 is a longitudinal section of another example of application of the first embodiment of the invention;
- Figure 4A is a section through a second embodiment of the invention, having first and second valves in the closed position;
- Figure 4B is a partial perspective of Figure 4A;
- Figure 5A is a section of the second embodiment of the invention, showing a first and a second valve closing forward, in the open position;
- Figure 5B is a partial perspective of Figure 5A;
- Figures 6A and 6B show two states, in section, of another embodiment of the second forward closing valve;
- Figure 6C is a section of another embodiment of the second closing valve forward with a screw placed below;
- Figure 7A is a perspective of an example of a safety valve used in a complete assembly according to the invention;
- Figure 7B illustrates the use of a device according to the invention, having a pressure gauge, for checking leaks from a gas pipe;
FIG. 8A is a perspective view showing the assembly of a conventional apparatus with a gas tank, and
- Figure 8B is a section through a conventional regulator.
The elements or organs of the embodiments which are similar or identical bear the same numerical references, while the corresponding elements bear the same references followed by letters.
The expression “closing towards the front” indicated above designates the closing of a shutter member in a direction which coincides with the direction of flow of the gas under pressure.
The forward closing valve described above is a valve which is controlled when high pressure gas flows forward, this expression referring to the direction of operation when the valve is switched from opening to closing . In other words, instead of closing a shutter at a preset time, the valve controlled by the timing device opens the shutter despite the pressure exerted, at a fixed time so that when the shutter has closed under the action of gas at high pressure, the timing device no longer controls the shutter, until the gas flowing in the passage of the pipeline has returned to normal conditions.
In the preferred embodiments of the invention, the control of the forward closing valve can be carried out horizontally, for example in the first embodiment, or vertically, for example in the second embodiment.
Although the functions are the same, the transmission mechanism of the horizontally operated valve is simpler than that of the vertical type valve.
We first consider a first embodiment, with reference to FIGS. 1A to 28, in which the safety valve with automatic closing towards the front (more simply called "valve with closing towards the front") is controlled horizontally; the valve comprises a body 10, an upper chamber 11 placed in the upper part of the body, a lower chamber 12 placed in the lower part of the body, a gas inlet 13 connected to the lower chamber 12, a gas outlet 14, a first bedroom
16 of valve placed between the upper and lower chambers 11 and 12, an outlet 121 of the lower chamber 12, communicating with the chamber 16, the outlet of the chamber 16 being connected to the outlet 14 of gas. A timing device 110 is placed in the upper chamber 11 in which is arranged a transmission member 115.
As indicated in FIG. 1B, the transmission member 115 is controlled by the force applied by a cam 112 placed on the output shaft 111 of the timing device 110 and which is operated by winding a spring (not shown) arranged inside and controlled by the rotation of a flywheel 119 shown in FIG. 1A. A '15 pressure regulator or pressure reducer is placed in the lower chamber 12 and can transform the high pressure of 60 x 105 Pa, prevailing at the inlet 13 'of the body, into a pressure of 0.3 x 105 Pa, so that the lower chamber forms a pressure transformation chamber 12. A nozzle 120 of the chamber 12 is under the control of a shutter 151 with a movable arm of a conventional reducer 15. The conventional reducer 15 is mounted at the lower part of the pressure transformation chamber.
A through hole 161 is formed at the right end of the chamber 16 and allows the introduction of a valve rod 17A into the upper chamber 11 so that a groove 170 formed at the right end of the rod 17A can be controlled by a transmission member 115. A main valve 171 is mounted at the left end of the stem
17A; a return spring 172 is placed at the rear of the shutter 171 of the main valve, against the shoulder formed in the chamber 16, while a tight seal 173, placed in the auxiliary chamber
16A, is housed on the rod 17A so that, when the rod 17A moves in translation, it prevents gas leaks so that the upper chamber 11 is completely isolated from the gas circulation region.
The body gas outlet 14 is in the form of a nozzle, the left end of which is screwed onto the outlet of the aforementioned chamber 16 in which the rod 17A is mounted.
When the timing device 110 is reassembled so that it functions as shown in FIG. 2B, the cam 112 begins to rotate and separates its slot
113 of a fin 116 of the transmission member 115 and pushes the fin 116. Thus, the transmission member 115 shown in FIG. 2 opens the shutter 171 by applying a traction force to the groove 170 from rod 17A, to the right. In this way, the gas which is retained inside the transformation chamber 12 flows through the hole 121, towards the first chamber 16 and then flows from the outlet 14 to the pipe 50 at low pressure and then penetrates in the stove 60 as shown in f igure 7A.
When the preset time has been reached, the cam 112 of the timing device 110 releases the fin from the member 115 and allows the shutter of the first chamber 16 to return to its closed position shown in FIGS. 1A and 1B, thus indicating that the opening direction of the first valve
171 safety is opposed to the direction of gas flow. In other words, the direction of closure of the shutter of the first valve coincides exactly with the direction of gas flow. Thus, this valve is called "forward closing safety valve".
Consequently, when the seal obtained between the shutter 151 of the pressure reducer 15 and the nozzle 120 of the processing chamber 12 disappears due to wear due to a long period of continuous use or following a fault such as the presence of dust and accumulated dirt, the expansion defect, that is to say the malfunction of the regulator 15, easily appears and causes the filling of the space of the chamber 12 with a large amount of gas at high pressure, the gas then entering the chamber 16 and, in cooperation with the spring 172, cause the valve to close by moving the shutter 171 forward. The higher the pressure inside the chamber 12, the greater the automatic closing force.
Consequently, when the thickness of the material of the transmission member 115 has been carefully preset so that it is less than 1 mm, the first forward closing valve is no longer controlled by the control device. timing, unless the high pressure in the transformation chamber does not exceed 10 Pa, so that the valve according to the invention eliminates the dangers which could be created by users trying to open the first valve without knowing the true situation . These are additional protective measures assu-rees according to the invention, and constituting an important characteristic thereof. This characteristic
<EMI ID = 1.1>
The invention also relates to the installation of a second valve 18 closing towards the front, actually comprising a ball valve 18A and a button 19 for canceling closure.
This second forward closing valve 18 comprises a second valve chamber 131 and a shutter 18a. The shutter is placed in the room
131 in the form of a ball 18A of stainless steel or plastic. A stop member 181, placed in the chamber 131, is placed at a distance from the ball
18A and limits its movements.
During normal flow, the second valve 18 is open and the ball 18A is maintained by gravity forces in a position which allows the flow of gas beyond the ball, into the chamber
130. When the flow rate of gas from the regulator exceeds the range of normal flow rates, following a failure to reduce pressure, the pressure drop on the outlet side of the second valve 18 causes the second valve to close automatically. by the high pressure gas flowing forwards, by applying the ball 18A against the seat 133. The seat
133 which has a ring, is elastic and smooth and the ball sticks to the seat in the closed position and is held there by the pressure difference prevailing on either side of the valve.
The valve can be opened by depressing a release button 19 intended to separate the ball from the seat.
As shown in FIGS. 2A and 3, the assembly 19 with release button comprises a body 190 screwed into a radial opening which communicates with the second chamber 131. The body 190 has a hole in which a pin 192 can slide. A spring 194 surrounds part of the axis and is in abutment against a shoulder of the body 190. The release button 191 is fixed to the axis and the spring 194 is in contact with the button and pushes the axis in tight cooperation with a ring 193 sealing placed in the body 190. During normal circulation, the return force of the spring is increased by that due to the high pressure of the gas flowing so that a good seal is obtained. During operation, the button 191 is pressed in spite of the force exerted by the spring 194, so that the axis 192 advances and separates the ball 18A from the seat 133.
A pressure gauge 42 is arranged on the outlet side of the second closing valve 18 towards the front and it allows the measurement of the pressure of the gas in the tank 100 (see FIGS. 7A, 7B). It is also possible to determine a possible reduction in pressure when the gas reserve and a cooking appliance, connected to the outlet, are both closed. If the pressure decreases, there is a gas leak in the circuit. The pressure gauge is better represented in FIG. 7A.
In another example of application of the embodiment considered of the invention, the regulator 15 can be omitted, as shown in FIG. 3; the safety valve device of this embodiment comprises a timing device 110, the first valve 17 for closing towards the front, of the horizontal type, a member 115 for transmission, a second valve 18 for closing towards the front, and a release button 19, etc. Since a natural gas pipeline has already been brought to the low pressure of the pipeline transmitting the gas to the users, the regulator 15 can be omitted. However, the presence of the second valve 18 and the release button 19 is essential. It is the reason why this embodiment is suitable for consumers of natural gas.
In the second embodiment of the invention, the first forward closing valve is of the vertical type. As indicated in FIGS. 4A to 5B, it is easy to understand the structure of this embodiment which is generally analogous to the first embodiment, although the first chamber 16 is placed between the upper and lower chambers. The valve 17 for closing towards the front comprises a piston 17A, movable vertically and comprising a disc 171 of obturator having a hermetic elastic member 171A at its upper part, a member 175 of support with return spring being fixed to a shoulder 172 by a screw 174, inside the lower chamber 12.
As shown in the figures, this first valve 17 is also controlled by the timing device 110, via a hermetic elastic diaphragm 114, of a cam
112 and a transmission member 115A, the direction of opening of the forward-closing valve 17 being exactly opposite to the direction of circulation of the gas so that the direction of closing of the valve corresponds to the direction of circulation of the gas. Consequently, this valve is also called forward closing safety valve. When an unusual flow of gas circulates in the pipeline, for example in the event of failure of the regulator 15, the excess gas immediately causes the first valve to close
17, thanks to the pressure force applied to the disc
171 and to the support member 175.
The higher the pressure, the greater the closing force of the first valve 17, so that accidents caused by human negligence by accidental opening of the valve can be completely avoided. The first valve 17 of the second embodiment is better represented in FIGS. 4A, 4B, 5A and 5B. Thus, the protection device (similar to that of the first embodiment) according to the invention is produced with as much rigor as the protection devices of electrical devices. Consequently, the mounting of the valve with forward closing valve, according to the first and the second embodiment of the invention, gives the same security in the case of the use of gas.
In addition, the second forward closing valve 18, which is analogous to a ball valve, has a very convenient movement, a stop member 181 being placed in front of the valve 18A. This stop member 181 can not only allow the passage of gas but also prevent the ball 18A from deviating excessively from the seat 133. As shown in Figures 6A and 6B, an annular spring 182 associated with the ball 18A can be placed in the seat 133 or in the internal wall of the passage 130 so that it limits the zone of activity of the valve 18A and allows the valve 18 to keep good blocking properties even in the presence of vibrations.
In addition, a screw 183 for adjusting the height of the ball 18A can be placed at the bottom of this countersink so that it allows a faster operation of automatic closing of the valve 18, as shown in FIG. 6C. When the screw 183
<EMI ID = 2.1>
approach the seat 133 so that the automatic closing of the valve by applying the ball against the seat can be carried out immediately, with increased sensitivity, when an excessive flow of gas circulates, so that the automatic closing function of the line can be filled more efficiently by the second valve.