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Perry Homer GENTZEL -------------------Perfectionnement aux valves de sûreté
EMI1.1
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La présente invention concerne les valves de sûreté ainsi que les systèmes à fluide sous pression utilisant des valves de sûreté pour permettre la détente de pressions excessives.
L'invention concerne plus particulièrement le type de valve de sûreté désigné généralement sous le nom de valve ou distributeur "soulevant", ainsi qu'au système à fluide sous pression utilisant ce type de valve de sûreté.
Les valves de sûreté à soulèvement sont très utilisées sur les chaudières à vapeur, dans les distillateurs d'huile, les réservoirs à air comprimé, les surchauifeurs et autres réservoirs contenant un fluide ou un gaz sous pression dans le but de détendre les pressions excessives.
Ces valves de sûreté se composent généralement des éléments essentiels suivants : a) Une buse tubulaire d'étranglement qui peut être constituée par toute ouverture de détente déboucnant dans le réservoir contenant le fluide ou le gaz sous pression, et qui comporte autour de sa périphérie supérieure un siège annulaire de soupape;
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b) Un disque de soupape, au soupape proprement dite qui repose normalement sur le siège de soupape et ferme la base tubulaire d'étranglement; c) Une tige ou axe portant le disque de soupape; d) Un ressort qui entoure la tige ou axe et qui tend à appliquer le disque ou soupape contre son siège en opposition à la pression du fluide et du gaz pénétrant dans la buse; e) Un corps ae valve renfermant les organes associés à la soupape.
Une valve a soulèvement fonctionne généralement de la façon suivante lorsque la pression du fluiue ou du gaz dans la buse est supérieure à la pression antagoniste appliquée par le ressort sur le disque de la soupape, ce dernier s'éloigne de son siège et permet la détente d'excédent de pression. Dès que la pression est tombée suffisamment au-dessous de la pression de soulèvement le disque est appliqué de nouveau sur son siège par le ressort. La distance dont la soupape s'éloigne de son siège s'appelle "levée" de la soupape. La baisse de pression nécessaire pour que le disque-soupape revienne contre son siège sera appelée ci-après "chute de pression de fermeture".
Il existe deux problèmes essentiels aans l'établissement d'une valve de sûreté efficace susceptible de remplir les conditions strictes exigées dans la tecnnique moderne : le problème est celui qui consiste à assurer la levée complète au maximum de la soupape dans le temps le plus bref possible, de manière à obtenir la détente presque instantanément. L'autre consiste à réduire au minimum la chute de pression nécessaire pour renvoyer la soupape sur son siège de façon que la soupape se ferme brusquement et complètement dès que la détente a été obtenue.
La difficulté d'obtenir la levée complète de la soupape dans un délai rapide résulte du fait qu'au fur et à mesure que le disque-soupape s'éloigne de son siège la résistance du ressort de rappel augmente progressivement. On a déjà cherché à surmonter cette difficulté en accroissant graduellement la
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pression du fluide ou du gaz sur la face inférieure du disque ou en une série de phase au fur et a mesure que le disque s'éloigne de son siège. A cet effet, les valves ordinaires sont généralement munies de différents dispositifstels que des mancnons déflecteurs et aes "chambres d'accélération" pour détermi- ner l'accumulation ue la pression du fluide au gaz au-uessous du disque.
Dans les valves munies de dispositils de ce genre la levée maximum, lorsqu'on l'obtient, se produit progressivement ou par uegrés su@@essi@s. Il en résulte que la détente n'a pas lieu instantanément'ou une surpression de 3 à 6% est nécessaire pour assurer l'ouverture maximum, l'action de jet et la force de réaction sous le disque deviennent énormes et rend extrêmement difficile la fermeture de la soupape lorsque la détente nécessaire a été obtenue. Cela rend excessive la chute de pression ae fermeture. Si l'on essaie de contrôler ou de régler l'action de jet et la force de réaction dans une valve ordinaire, la levée de la soupape est réduite à un tel degré qu'elle rend la valve pratiquement inacceptable.
Avant le système préconisé par la présente/Invention, on considérait comme pratiquement impossible d'établir une valve à soulèvement d'une construction relativement simple tout en ayant la levée maximum et ne nécessitant que le minimum de baisse de pression ne fermeture.
Une autre difficulté qu'on rencontre dans les valves déjà connues et qu'elles ne s'ouvrent pas toujours a la même pression. Ces changements dans les pressions d'ouverture peuvent être généralement attribués au phénomène connu sous le nom de "grimpement". Le "grimpement" est simplement une extension ou un allongement du corps de la valve résultant des températures élevées auxquelles les soupapes sont généralement soumises.
Des mesures effectuées sur des valves de petites et de moyennes dimensions de type ordinaire indiquent que le "grimpement" représente de 5 à 12/10 de millimètre, cet amendement étant en outre, en raison du fait qu'une accumulation ae pression
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supérieur, naturellement, dans les valves plus grandes. Le résultat équivaut à tourner dans le sens du desserrage la vis de pression ou à détendre la pression du ressort d'une quantité correspondant à 6 à 30 Kgs. Ainsi, les valves de construction ordinaire s'ouvrent souvent à une pression inférieure de 6 à 10 kgs. à la deuxième et à la troisième ouverture, par rapport à la première.
En outre , une autre difficulté que présentent les valves du type ordinaire consiste dans le fait qu'il existe 4 phases distinctes de détérioration réciproque entre le siège de soupape et la soupape proprement dite. Premièrement la buse à étranglement étant soumise au contact direct avec la vapeur, se dilate brusquement et le siège de soupape frotte contre la surface intérieure du disque de soupape. Ensuite c'est ce dernier qui se dilate et qui frotte sur le siège de soupape.
Ensuite, lorsque la conduite de chaudière ou de vapeur se refroidit, la buse tubulaire d'effondrement se refroidit la première et frotte une fois de plus le siège de soupape contre le disque, et enfin ce dernier suit et frotte sur le siège de soupape. Ces quatre cycles se produisent dans une valve de sûreté de type ordinaire, même si la valve ne s'ouvre jamais, ce qui produit des fuites entre le disque et son siège.
Un premier objet de l'invention consiste à prévoir un nouveau type de valve destiné particulièrement à fonctionner comme valve de sûreté pour des pressions allant jusqu'à 210 Kgs. par cm2 et des températures atteignant jusqu'à 540 C.
Un autre objet primordial consiste à prévoir une valve dans laquelle le disque de soupape se soulève instantanément en un seul temps jusqu'à son ouverture maximum sans produire d'accumulation de pression ou de surpression et qui se ferme brusquement et positivement à une chute de pression
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relativement faible inférieure à celle à laquelle la sou- @ pape est réglée pour s'ouvrir.
Un autre important objet consiste à prévoir une valve d'un fonctionnement doux rapide et positif sans claque- ment ou martellement sur le siège, et qui se ferme sans rebond et sans fuite.
Un autre objet consiste à prévoir une valve de sûreté ayant une pression d'ouverture pratiquement constante
En outre, l'invention a pour objet une valve de sûreté munie d'un dispositif qui permet de régler la chute de pression de fermeture.
De plus, la présente invention a pour but une valve de sûreté dans laquelle l'action destructrice entre le siège de soupape et la soupape proprement dite est réduite à un mini- mum sinon entièrement éliminée.
Un autre but de l'invention consiste à prévoir une valve de sûreté dans laquelle les fuites entre le siège cir- culaire et la paroi du corps de valve , résultant de dilation et de contraction variables sont pratiquement éliminées.
En outre, l'invention a pour objet une valve de sûreté munie d'une disposition assurant la protection de la, buse à étranglement et le corps de valve de l'humidité emmagasinée et empêchant l'accumulation de particules de fer ou d'autres corps étrangers, lesquels dans les triples valves antérieures avaient tendance à coller à la surface de la buse tubulaire établissant ainsi des centres d'action électrolytique. Les valves de sûre- té de types connus sont souvent prématurément mises au rebut parce que le corps de valve et la buse sont pratiquement dé- truits par la corrosion.
Un autre objet consiste à prévoir une valve de sûreté susceptible d'être utilisée comme valve pilote ou de commande dans un système à fluide sous pression.
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Un autre objet de l'invention réside dans une valve de sûreté capable d'être utilisée comme valve à commande auxiliaire dans un système à fluide sous pression.
Un autre objet consiste à prévoir une valve de sûreté laquelle, tout en remplissant les conditions exposées ci-dessus, soit néanmoins d'une construction relativement simple et économique et dont le montage et le démontage peuvent s'effectuer très facilement.
En outre, l'invention a pour objet un type relativement simple et économique de purgeur à utiliser lorsqu'on essaie les valves de sûreté, ces purgeurs étant susceptibles d'être appliqués aux valves sans nécessiter de clef ou d'autres outils spéciaux. L'emploi de clef qui est nécessaire pour les clips d'ordinaire de purgeur est susceptible de déformer la tige de la soupape, ce qui endommage la valve et en compromet le fonctionnement.
De plus, un autre objet de l'invention réside dans un système à fluide sous pression de construction relativement simple et économique, capable d'assurer un service plus économique et efficace qu'il n'était possible jusqu'ici.
Enfin, un autre objet de l'invention consiste à prévoir un système à fluide sous pression dans lequel l'excédent de pression peut être détendu soit automatiquement soit manuellement à partir a'un point convenable.
Les autres objets et avantages de l'invention apparaîtront au fur et à mesure de la description de l'invention.
Si l'on se réfère au dessin, on voit :
La fig. 1 est une coupe verticale en élévation partielle d'un exemple de réalisation de valve de sûreté conforme à l'invention;
La fig. 2 est une coupe partielle du disque de soupape et des éléments adjacents de la valve représentée sur
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la fig. 1;
les différents organes état représentés dans la position relative qu'ils occupent lorsque la valve'se trouve sensiblement dans sa position de grande ouverture et sur le point de se fermer;
La fige 3 est une coupe verticale a travers le disque de soupape proprement dit ;
La fig. 4 est une coupe partielle à éctielle agrandie à travers le support du disque de soupape et le guide de ce support, pour montrer la périphérie extérieure à profil dentelé du support de disque;
La fi. 5 est une coupe partielle analogue à la fig, 2 montrant une variante ae réalisation de la soupape, le guide du support de disque ayant été omis pour donner plus de clarté a la figure, le disque de la soupape étant représenté ici contre son siège.
La fig. 6 est une coupe verticale a travers un autre mode de réalisation ae la. valve de sûreté suivant l'invention la coupe étant effectuée perpendiculairement 4 celle de la fig. 1, le chapeau supérieur et le levier de commanae étant remplacés par un nouveau type de dispositif pour essayer la valve;
La fig. 7 est une vue agrandie en coupe verticale partielle montrant le moue d'assemblage de la buse d'étran- blement a l'intérieur du corps de la valve ;
La fig. 8 est une vue en plan, en arrachement partiel, (le la Dague de réglage du guide;
La fige 9 est une coupe horizontale partielle à travers la "ceinture d'échappement", u'une variante de réalisation de la valve représentée a la fig. 6, ae nouveaux types de valve de bandes bi-métalliques destinées à contrôler les lumières d'échappement de la ceinture d'échappement.
La fig. 10 est une coupe verticale partielle à échelle
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agrandie à travers la ceinture d'échappement et l'une des soupapes de mesure de la même variante de réalisation de la valve de sûreté;
La fig. 11 est une coupe verticale en élévation partielle d'une valve pilote réalisée conformément aux caractéristiques de l'invention,
La fig. 12 est une coupe verticale d'une valve à commande auxiliaire réalisée conformément à l'invention, la coupe étant perpendiculaire à celle de la fig. 11;
La fig. 13 est une él'évation du nouveau type de dispositif utilisé pour essayer la valve; et
La fige 14 représente schématiquement un nouveau système a fluide sous pression dans lequel sont incorporées les valves de sûreté prévues par la présente invention.
Si l'on se reporte aux modes de réalisation représen- tés sur les fig. 1 a 15 incluses, on voit que le type de référence 1 désigne le corps de la valve, cet élément est représenté ici sous forme d'une pièce venue de fonderie ou forgée, de forme arrondie ou en ballon, et elle peut être en acier, de préférence, bien que d'autres métaux ou alliages puissent être utilisés. Le aessus du corps de valve est ouvert et présente un siège annulaire plat 2, dont l'objet sera défini plus loin.
Le corps est muni à son extrémité inférieure d'une bride horizontale 3 munie d'oreilles 3a. La valve comprend une buse tubulaire a étranglement 4, qui peut déboucher dans une chaudière ou un réservoir contenant du fluide sous pression. Celte pièce tubulaire présente ici une extrémité in- iérieure 4a relativement large et une extrémité supérieure 4b relativement étroite, et elle s'étend sensiblement à l'intérieur du corps de valve. L'extrémité supérieure rétrécie 4b présente, de préférence, une forme aérodynamique
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destinée à coopérer avec la surface inférieure du disque de soupape décrit ci-après, afin de réduire au minimum la résistance de l'épaulement de la vapeur ou autre fluide à travers la buse à étranglement.
Celle-ci peut être établie, de préférence, en acier austénitique, et elle est formée et fixée au corps de valve de manière que la buse et le corps s'adaptent sans jeu l'un à l'autre aux températures d'utilisation.
C'est ainsi qu'on a constaté qu'il était possible d'éviter des efforts nuisibles à la base de la valve et de réduire au minimum le travail à la compression exercée sur le tube de la buse .
Comme on le voit sur le dessin, le corps de la valve comporte, ae préférence, une partie en relief 5 qui entoure étroitement le col de la buse près de son extrémité supérieure rétrécie 4b comme en 5a pour protéger la buse et le corps de la valve d'une accumulation éventuelle d'humidité.
En effet, l'humidité retenue dans la valve contient généralement des matières acides et corrosives qui exercent une action destructrive sur la matière composant la buse et le corps de valve, surtout dans la zone désignée en 5b.
La partie en relief peut être munie d'une cavité annulaire dans laquelle l'humidité peut s'accumuler et dont elle peut s'égoutter à travers une ouverture appropriée 5c. Ce mode de construction empêche également l'accumulation de particules de fer et d'autres corps étrangers qui seraient susceptibles d'adhérer a la surface de la buse et former des points locaux pour l'action électrolytique.
La buse tubulaire 4¯ présente à son extrémité supérieure un siège annulaire 6 de soupape. Elle peut comporter également une bague 1 concentrique au siège précité. La bague 7 est montée, de préférence, d'une manière réglable sur l'extrémité supérieure de la buse tubulaire, par exemple au
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moyen de filetages coopérant sur le tube et dans la valve.
On peut prévoir une vis d'arrêt ou vis pointeau 7a pour maintenir la bague en position ue réglage. La forme de la bague est telle, ae préférence, qu'elle assure le minimum de chutes de pression de fermeture et élimine ce qu'on ap- pelle le battement à l'ouverture.
On notera en particulier qu'entre le siège de valve 6 et la périphérie supérieure de la Dague 2. on a formé une gorge circulaire 7b à section en v. (Jette gorge forme en elle-même une valve pilote, étant donné que la moinure quantité de vapeur s'échappant dans cet espace à partir de la ouse à étranglement, est suffisante pour aéter- miner l'ouverture ae la soupape sans qu'il y ait accumula- tion (le pression.
Le disque qui forme la soupape proprement dite (fig.3) est désigné généralement en 8. Il est fixé u'une manière amovible au porte-disque ou piston 9 et a l'extrémité inférleure réduite 10 de l'axe 11, a'une façon qui sera décrite plus loin. Il faut remarquer en particulier que le piston ± dépasse, (le préférence, à travers le corps de la valve dans l'atmosphère. Ainsi, on a constaté qu'il était possible de palier à l'accumulation (le vapeur au-dessus du disque de soupape, comme cela se produit dans les types habituels de valves. Le disque de soupape se compose d'une partie 12 d'une largeur suffisante pour couvrir le siège de soupape et fermer le passage à travers le ballon.
La face inférieure du corps 12 est munie, de préférence, d'une collerette circulaire 12a ayant, ue préférence, la même largeur que le siège soupape 6¯. Cette collerette sert à empêcher la formation ae bavures sur le siège de soupape.
On sait que la iormation de bavures est une des principales cause de fuite.
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La prévision a'une partie inférieure conique 14 sur le disque de soupape et la prévision d'une extrémité supérieure rétrécie 4b sur la Duse tuaulaire, telle que décrites plus naut, uunnent une ioime aérodynamique, aux parties ae la soupape avec lesquelles la vapeur rentre en contact direct. Grâce à cette disposition, on augmente 1'efficacité de la ouse jusqu'au maximum réalisable (soit ae 94 à 97%).
Ainsi, on a constaté qu'il est possible d'obtenir une ouverture complète et instantanée de la soupape sans produire une accumulation appréciable de pression (surpression).
Le disque de la soupape est muni en outre d'une cavité centrale 15 qui s'étend sensiblement à l'intérieure du corps du disque et l'extrémité inférieure 15a de la cavité présente une forme hémisphérique et s'étend sensiblement au-dessous du .siège de soupape 12a. Le corps du disque est de forme symétrique et présente de préférence, la même épaisseur de paroi que la buse tubulaire. Le disque ne présente que le minimum de contact métallique direct avec son support et l'axe 11. Il y a lieu de noter en particulier que l'extrémité réduite 10 de l'axe présente une pointe mince et arrondie 10a qui se loge dans la cavité hémisphérique du disque 8.
La construction des éléments précités est telle que le transfert calorifique entre les différents éléments est maintenu à un minimum et que la dilation radiale du disque de soupape est sensiblement la même que celle du siège de soupape 6.
Il s'ensuit que l'action destructrice entre le disque de soupape et le siège, qui était une caractéristique dominante des valves précédemment connues, se trouve pratiquement éliminée . De plus, le disque de soupape ne présente aucune tendance ni à basculer sur son siège, ni à se déformer. Ainsi, on voit que le disque de soupape est contraint soit de s'ouvrir, soit de reposer sensiblement à plat contre son siège.
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Le support de disque ou piston 9 se présente sous forme d'une douille cylindrique dont le fond présente une cavité 16. Le disque de soupape 8 pénètre dans cette cavité 16 avec sa partie supérieure 13 de diamètre réduit tandis que sa partie inférieure conique 14 s'étend vers le bas dans l'extrémité supérieure rétrécie de la buse 4. La profondeur de la cavité 16 est établie, de préférence, de façon que le corps 8 s'étende légèrement au-dessous du fond du support de disque. L'extrémité inférieure réduite 10 de l'axe 11 s'étend à travers une ouverture formée dans le fond du support 2 et pénètre dans la cavité 15 du disque de soupape.
Une goupille fendue 17, qui peut être en acier inoxydable, s'étend à travers les ouvertures coaxiales du support 9, de la partie rétrécie supérieure 13 du disque 8 et de l'extrémité inférieure réduite de l'axe 11, pour fixer d'une manière amovible le disque sur son support et sur l'axe de la valve.
L'extrémité inférieure arrondie de l'axe s'adapte sans jeu dans le fond conique ou hémisphérique de la cavité 15 du disque 8.
Le support de disque ou piston 9 est monté de manière à coulisser dans le guiue 19. Ce dernier est sensiblement cylindrique et présente à son extrémité supérieure une bride circulaire 20 susceptible de coopérer avec le siège annulaire 2. formé sur le ballon 1. La bride 20 peut être fixée à ce siège de toute manière appropriée, par exemple au moyen de vis 21. Au cas où il,serait nécessaire de rôder ou d'usiner de nouveau le siège de la soupape, on peut abaisser l'organe de guidage' d'une distance suffisant pour permettre à la soupape de s'appliquer de nouveau sur son siège en usinant simplement l'essieu circulaire 2 de la distance corresponaante ou requise.
La surface extérieure du support de disque ou piston ou la surface inférieure du guide 19 peuvent être
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munies de dentelures pour former un joint au type a labyrinthe entre ces deux éléments. Sur la fig. 4 les aentelures ont été représentées comme étant iormées sur la surt'a- ce extérieure du support ae disque et elles sont désignées par le chiffre de référence 18. L'angle iormé par ces dentelures par rapport a la verticale ou.l'axe ue la valve, est- établi pour assumer le maximum de dilatation possible de la pression produite dans la "ceinture d'échappement" du guide, qui sera décrite plus loin, cet angle dépendant en grande partie de la pression et de la température de la vapeur ou autre gaz agissant sous la soupape.
Pour des pressions de 14 a 28 kgs/ cm2 on a constaté qu'un angle de 2 à 6 convient particulièrement pour retenir un type optimum de joint, en labyrinthe. En permettant l'échappement d'une i'aible quantité ue vapeur vers l'atmosphère autour de la périphérie du support de disque 9, on réduit au minimum lé contact métallique entre le support ae disque et le guiae 19 pendant toute la période où le disque est éloigne ae son siège. Après chaque soulèvement de la soupape, le support de disque se trouve parfaitement sur l'axe et peut tourner selon la tolérance prévue.
Le bord periphérique au support ¯9 présente une partie évasée 18a formant un angle d'environ 45 . Cela sert à dévier la vapeur d'échappement à travers la garniture en labyrinthe afin que cette vapeur ne vienne pas directement contre le ressort qui sera décrit plus loin, de façon à protéger le ressort de tout contact direct avec la vapeur s'échappant du joint précité. Ainsi qu'on le soulignera plus loin, on peut monter un plateau déflecteur sur l'axe entre le support de disque et le ressort pour protéger ce dernier ainsi que les colonnes formant le bâti de la valve et qui seront décrites ci-après, et dans ce cas il devient
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inutile de prévoir la partie évasée 18a à la partie supérieure du support de disque.
Le chiffre de référence 22 désigne une cavité annulaire formée dans la surface intérieure du guide cylindrique 19 près de son extrémité inférieure. Cette cavité sera désignée ci-après sous le nom de "ceinture d'échappement" ou "chambre d'échappement" pour une raison qui deviendra évidente,au cours de la description. Les parois supérieure et inférieure de la ceinture d'échappement sont disposées de préférence, perpendiculairement à la paroi circonférentielle verticale.
La face inférieure de la paroi inférieure peut présenter, de préférence, un chan1'rein intérieur désigné en 23 sur la fige 2.
La paroi circonférentielle extérieure de la, ceinture d'échappement est munie d'une ou de plusieurs ouvertures 23a, disposées radialement de préférence et à égale distance autour de la ceinture d'échappement. Ces ouvertures seront désignées ci-après sous l'appellation de "lumière d'échappement". En regard d'une ou de plusieurs de ces lumières d'échappement, on a disposé un disque de soupape 24 perpendiculaire à la lumière associée et porté par l'extrémité intérieure d'une tige filetée 25 vissée dans la paroi du ballon ou corps de valve. Suivant un mode préféré de réalisation, on a prévu quatre lumières d'échappement réparties avec le même écart angulaire autour de la ceinture d'échappement, deux des lumières d'échappement étant munies de disques de soupape 24, tandis que les deux autres sont libre:.
Les disques de soupape 24 seront a.ppelés ci-après "soups.pes de mesures".
Il y a lieu d'observer ici que la ceinture d'échappement est disposée au-uessus du siège de soupape et qu'elle est normalement fermée autour de sa périphérie inférieure;
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par la périphérie inférieure du piston 2. Dès que le disque de soupape s'éloigne de son siège, la ceinture d'échappement entre en communication avec la buse à étranglement et permet l'échappement d'une quantité suffisante de vapeur sous pression d'en dessous du disque de soupape, empêchant ainsi la formation d'une pression sous le disque. La surface de la ceinture d'échappement est suffisamment grande pour compenser l'action de jets et la force de réaction, mais elle n'est pas aussi granue que la, surface de la. buse tubula.ire.
La ceinture d'échappement constitue un moyen a'éliminer les effets indésirables de l'action de jets et de la force de réaction, ce qui permet d'obtenir une ouverture complète instantanée sans sacrifier la valeur minimum de baisse de pression de fermeture,
On observera également que les soupapes de mesure constituent un moyen pour régler ou contrôler la quantité de vapeur qui s'échappe de la ceinture d'échappement, les soupapes de mesure permettent un contrôle ou un réglage sensiblement précis de toute pression de réaction à laquelle le disque de soupape pourrait être soumis, et elles permettent d'utiliser une gamme assez étendue de pressions différentielles de fermeture de la soupape.
Pour accroître cette pression différentielle ou chute de pression de fermeture, il suffit simplement de visser vers l'intérieur la tige filetée 25, tandis que pour la diminuer on dévisse cette tige vers l'extérieur pour chaque soupape de mesure. Il a été constaté qu'il est possible de faire varier ainsi la chute de pression de fermeture de plus de 8% à 0,5 - 1%.
On peut souligner en outre que le réglage des soupapes de mesure n'est pas affecté par l'élévation et l'abaissement de la ceinture d'échappement résultant de l'allonge-
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ment du corps, étant donné que la ceinture d'échappement se trouve toujours dans le champ d'action actif' de la bague 7. En outre, aucun réglage ou changement d'organe ne sont nécessaires lorsqu'on abaisse le guide 19 pour replacer la soupape sur son siège après que celui-ci a été retouché comme on l'a déjà décrit. Toutefois, il y a lieu u'obser- ver qu'en raison ae la différence de densité entre la, vapeur saturée et la vapeur surchauffée, le réglage des soupapes de mesure ne peut pas être le même pour la vapeur surchauffée et pour la vapeur saturée.
Pour cette raison, afin de maintenir la valeur de chiffre de pression de fermeture pour la vapeur surchauffée lorsque la valve est réglée pour de la vapeur saturée, on peut prévoir des bandes bi-métalliques de contrôle, formant clapet tnermostatique, qui seront décrites plus en détail avec références aux fig. 9 et 10.
Si l'on se réfère maintenant à l'axe 11, on observera qu'en plus de son extrémité intérieure 10 de diamètre réduit, il compote une extrémité supérieure 26, également de diamètre réduit, qui forme un épaulement 27 avec la partie centrale de l'axe. L'extrémité 26 s'étend a travers un étrier 28 et présente un filetage dont l'objet sera défini plus loin.
Le chiffre de référence 29 désigne une vis ae réglage qui sert de douille ou de guide à l'extrémité supérieure de l'axe, en plus de son rôle de dispositif' ae réglage de la pression du ressort. L'étrier 28 est supporté au-dessus de la valve au moyen de deux colonnes 30 et 31 formant bâti, dont l'extrémité inférieure est susceptible de coopérer avec les pattes 3a. Ces colonnes servent à pallier, dans une gran-de mesure, l'effet de "grimpement" ou d'allongement du corps de valve en maintenant pratiquement constante la pression du ressort.
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, On a indiqué en 32 une douille moptée sur l'épaule- ment 21 et dont le diamètre intérieur est supérieur, sur presque toute sa longueur, a celui de l'axe 11. Cette douille comporte à son extrémité inférieure, une collerette d'appui qui se situe a une faible distance au-dessus du sommet du support de disque ou piston 3. En outre, on a indiqué en 34 une coupelle de ressort coopérant de toute manière appropriée avec le ressort de compression 35, l'autre extrémité de ce dernier s'appuyant sur la collerette 33 précitée de la douille 32. On a représenté le ressort comme étant a découvert, mais il peut être également reniermé dans un étui ou dans une enveloppe appropriée, surtout si la valve est destinée a être utilisée dans des travaux de distillation.
On peut appliquer une précompression au ressort, au moyen de la coupelle 34 et de la vis de réglage 29, qui porte directement sur cette coupelle. La tige latérale 36 sert à empêcher la rotation ae la coupelle 34, d'une part, et celle de l'axe 11, a'autre part, lorsqu'on fait tourner la vis 29. La rotation entre le ressort et l'axe se produit généra.lement aans les valves ordinaires lorsqu'on fait tourner la vis 29 pour régler la valve à la pression a'ouverture désirée, cette rotation se produisant également au moment de l'ouverture de la soupape. On sait que la rotation entre ces éléments tend à détruire les surfaces coopérantes de la soupape et qu'il convient, par conséquent, ae l'éliminer complètement.
On notera. que le sommet ae la. douille 32 constitue la limite inférieure du mouvement effectué par la coupelle 34, et que la distance entre la surface intérieure de la coupelle 34 et la limite supérieure de la douille 32 est égale à la levée qui assure la capacité maximum de débit de la buse ou de l'orifice de la valve. Cela empêche donc de fatiguer le ressort par une surcharge, même lorsque le ressort atteint sa
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capacité ou sa compression nécessaire pour assurer la levée complète, car dans cette position la coupelle 34 et la douille 32. entrent en contact. On remarquera également que le montage du ressort élimine en outre la poussée et le frottement latéraux entre les organes, et qu'il ne subsiste qu'un contact métallique minimum entre le montage du ressort et le restant de la valve.
Comme on le verra plus loin en détail, le ressort est protégé d'un contact direct avec la vapeur et des changements importants et brusques de température grâce à la prévision d'une plaque déflectrice 37 décrite ci-après.
La plaque déflectrice 37 est fixée d'une façon convenable à l'axe 11 entre le corps de valve 1 et la douille 32.
La forme de cette plaque 37 peut être rectangulaire, avec des bords 38 et 39 tournés vers le bas dans les zones adjacentes aux colonnes 30 et 31. La plaque déflectrice sert à dévier toute va.peur qui atteindrait autrement les colonnes 31 et 32 et le ressort 35, protégeant ainsi ces éléments des changements brusques et importants de température. Ainsi, la chaleur n'atteint pas directement ces colonnes et le ressort, Par exemple, on voit que pour a.tteindre le ressort 35, il faut que la chaleur longe l'axe il jusqu'au point de suspension de la douille 32 pour redescendre ensuite jusqu'a la collerette 33 de cette douille.
A ce sujet, on peut noter qu'il est possible de réduire davantage la quantité de chaleur transmise aux colonnes formant bâti et au ressort, en isolant les colonnes du corps de la valve et en isolant également la plaque déflectrice de l'axe 11. Un procédé convenable d'isolement thermique des colonnes consiste à les envelopper dans une matière isolante. Il est préférable de permettre une circulation totale autour de ces colonnes.
Il n'est généralement pas nécessaire d'étendre la matière isolante au-dessus de la plaque déflectrice.
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Le chiffre de référence 40 désigne un chapeau de forme appropriée, qui peut être fixé au moyen de vis 41 et 42 sur l'étrier 28. Le chapeau peut comporter au sommet un trou taraudé susceptible de recevoir d'une manière interchangeable un bouchon fileté 43 ou un dispositif de réglage qui sera décrit plus loin
La valve comporte en outre un levier 44 qui s'articule en 45 sur le chapeau. Le levier attaque la, partie inférieure d'un écrou 46,vissé sur l'extrémité supérieure 26 de l'axe 11, et il s'étend à travers une ouverture formée dans le chapeau,
Ce levier 44 constitue un moyen pour soulever le disque-soupape de son siège, soit à la main, soit au moyen d'un câble ou autre dispositif approprié. Comme on le verra plus loin en détail, ce levier peut servir également à actionner la valve, au moyen d'une autre valve pilote ou de commande.
La variante de réalisation représentée sur la fig. 5 diffère de celle de la fig. 2 par deux détails importants.
En effet, sur la fig. 5, on voit que les différents éléments sont, aésignés par les mêmes chiffres de référence que ceux de la fig. 2, sauf qu'un "prime" est ajouté à chaque chiffre.
On remarque ici que la collerette circulaire 12a' formée au-dessous du disque 8' se trouve à une courte distance du bord extérieur du disque et que le bord circulaire supérieur 7" de la bague 7' s'étend jusqu'à une courte distance au-dessus du siège de la soupape et de la surface inférieure du disque 8'. La construction de la fig. 5 est a adopter, de préférence, pour des petites valves dont la soupape est d'un diamètre inférieur à 38 mm environ, afin ae permettre et de faciliter la levée complète ou maximum de la soupape et du piston associé.
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On a représenté sur la fig. 6 un autre mode de réalisation, différent de ceux décrits plus haut, concer- nant la construction et le mode d'introduction ue la buse tubulaire. Si l'on se réfère à la fig. 6, on voit qu'elle représente une coupe perpendiculaire a celle de la fig. 1.
Par conséquent, les colonnes tonnant le bâti de la valve ne sont pas représentées dans cete figure, On voit en outre que le chapeau et le levier d'actionnement ont été remplacés par un dispositif destiné à permettre l'essai de la valve.
Sur la fig. 6, on voit que le corps ou ballon de la valve, désignés en 51, est muni d'une ouverture de détente
52 destinée à être reliée à un réservoir susceptible de con- tenir un fluide sous pression, ainsi que d'une ouverture à bride 53 qui communique avec l'atmosphère. L'ouverture de dé- tente 52 se rétrécit vers le haut et communique avec une cavi- té annulaire 54 dans laquelle sont fixées la buse tubulaire 55 et la bague de dilatation 56 d'une manière décrite ciaprès.
On va se reférer maintenant à la f'ig. 7, qui représente une coupe partielle verticale et à une échelle agrandie à travers l'extrémité supérieure de l'ouverture 52, la buse tubulaire 55 et la bague de dilatation ou d'expansion 56, montrant la façon dont ces éléments sont assemblés avant l'opération de dilatation ae la buse et de la bague dans la cavité54 formée à l'extrémité supérieure de l'ouverture de détente 52. comme on le voit sur la fig. 7,'la bague de dilatation 56 est plus large a la base qu'au sommet, ce qui forme un épaulement circulaire 57. De préférence, la base de cette bague est munie d'un bord extérieur 58 sensiblement horizontal et d'un bord intérieur 59 remontant vers l'intérieur, comme on le voit sur le dessin.
Les diamètres extérieurs des parties inférieure et supérieure de la Dague 56 sont lé-
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gèrement plus faibles que les diamètres de la cavité 54, tandis que le diamètre intérieur de la bague est un peu plus petit que celui de la partie supérieure étroite de l'ouverture de détente Sa. Lorsqu'on procède à l'assemblage de la Dague à expansion 56 dans la cavité 54, il suffit simplement de faire tomber la Dague dans la cavité de façon que le bord horizontal extérieur 58 de la. bague repose sur le fond de la cavité.
La buse tubulaire 55 est munie d'une collerette vertica.le extérieure 60 et d'une collerette verticale intérieure 61, reliée par un congé creux 62. Le diamètre extérieur de la buse tubulaire 55 est un peu plus petit que celui de la cavité 54, tout en étant plus grand que les diamètres des deux parties, supérieure et inférieure, de la bague 56.
Le diamètre intérieur de la collerette 60 est inférieur a celui de la partie inférieure de la bague, mais il est un peu plus grand que le diamètre de la partie supérieure de cette bague. Le diamètre intérieur du tube d'étranglement (c'est à dire le diamètre intérieur de la collerette intérieure 61) est plus grand que le diamètre intérieur de la bague de dilatation. La collerette intérieure 61 de la buse tubulaire est sensiblement plus courte que la collerette extérieure 60, de façon qu'en mettant la buse en place (toujours suivant la fig. 7), cette collerette extérieure repose sur l'épaulement 57 de la bague à expansion et que la collerette 61 n'atteigne pas tout à fait la surface supérieure de la. bague.
La buse et la bague sont formées, de préférence, à l'aide de la même matière que le corps de la valve ou avec des matières présentant sensiblement le même coefficient de dilatation. Parmi les matières appropriées à cet effet, on peut indiquer l'acier inoxydable tel que l'acier au chrome ou au molybdène à 4 à 6%. L'épaisseur
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de ces différents éléments permet de les dila.ter facilement, suivant le procédé décrit ci-après.
Four fixer la buse tubulaire d'étranglement au corps de la valve, la buse 55 et la bague 56 sont assemblées, par rapport a l'ouverture de détente de la manière indiquée figure 7, en les maintenant a l'aide d'un montage approprié pour en assurer l'alignement correct et en empêcher la rotation.
Ensuite, on dilate la buse tubulaire et la bague d'expansion dans la cavité 54,au moyen d'un outil approprié ou expandeur, suivant le procédé adopté dans la, fabrication courante des tubes de chaudières. Pendant cette opération, la périphérie extérieure de la buse tubulaire et la périphérie extérieure de la partie inférieure de la bague à expansion sont appliquées de force contre la paroi verticale de la cavité 54 et la périphérie extérieure de la partie supérieure de la, bague est appliquée contre la périphérie intérieure de la, collerette 60, de façon a bloquer d'une manière rigide la collerette 60 entre la partie supérieure de la. bague à expansion et la paroi verticale de la cavité 54.
'Les périphéries intérieures de la buse et de la bague affleurent maintenant l'extrémité supérieu- re de l'ouverture de détente 52, a'une part, tandis que le tond 58, 59, de la bague affleure celui de la cavité 54, d'autre part; enfin, la collerette intérieure 61 de la buse tubulaire est aplatie contre le dessus de la bague d'expansion.
L'opération de dilatation ou de mandrinage qui vient d'être décrite, s'effectue, de préférence, avant de procéder au monta.ge des autres parties de la valve telles que le guide, le piston, le disque de soupape, etc... La construction et le mode d'assemblage qui viennent d'être décrits, constituent un moyen très économique et efficace d'assurer l'étanchéité nécessaire entre la buse tubulaire et le corps de valve et pour éliminer les fuites entre la. bague formant le siège de
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soupape et la paroi du corps de valve, résultant de dilata,tions et de contractions variables.
Un autre avantage de la construction décrite ci-dessus réside dans la réduction très sensible de la, dila.tation différentielle entre le corps de valve et la buse tubulaire,
Avant de quitter la description de la construction et de l'assemblage de la buse tubulaire, on peut indiquer que l'eflicacité de l'action de coincement de la bague de dila- tation peut être sensiblement accrue en prévoyant sur la paroi verticale de la cavité 54 et sur la périphérie extérieure de la partie supérieure de la, bague de dilatation une ou plusieurs gorges annulaires horizontales. Si l'on se réfère de nouveau à la fig. 7, on voit que la paroi verticale de la cavité 54 comporte une gorge annulaire 63 et que la périphérie extérieure de la partie supérieure de la bague à expansion 56 présente une gorge annulaire 64.
Celle-ci est située légèrement au-dessous du niveau de la gorge 63, et on comprend que pendant l'opération de manurinage une partie de la surface lisse extérieure de la collerette 60 est introduite dans la gorge 63 tandis qu'une partie de la surface lisse intérieure de la, collerette 60 pénètre dans la gorge 64.
Bien entendu, des nervures et des gorges correspondantes peuvent être formées entre la, partie inférieure de la bague 56 et la cavité 54, d'une part, et entre la partie supérieure de cette bague et la collerette 60 de la buse, d'autre part. On observera sur la fig. 7 que la partie inférieure de la bague 56 présente une nervure horizontale annulaire 65 tandis que la paroi verticale de la, cavité 54 est munie d'une gorge annulaire coopérante 66. En outre, la surface intérieure de la collerette 60 et la partie supérieure de la bague à expansion 56 sont munies respective-
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ment d'une gorge 67 et d'une nervure 68.
La dimension verticale ou largeur de chacune des gorges et nervure coopé- rantes est la même, de préférence, quoique les nervures ont une dimension horizontale ou profondeur supérieure à celle des gorges coopérantes. Bien entendu, on voit que pendant l'opération de mandrinage, les nervures 65 et 68 pénètrent dans les gorges correspondantes 66 et 67 et qu'en raison des dimensions relatives des nervures et des gorges, les premières s'aplatissent.
Si l'on se réfère de nouveau à la fige 6, on remarquera que le corps ae la valve, désigné par le chiffre de référence 51,comporte un siège annulaire plat 70 sur lequel sont montés le guide 71 et la bague de réglage 72 du guide 71. Le siège annulaire 70 est muni d'une série d'ouvertures taraudées équidistantes destinées à recevoir les pieds 73 dont la partie intérieure est liletée. Comme on le voit, le guide est muni d'une bride circulaire 74 comportant une série d'ouvertures d'un nombre correspondant à celui des ouvertures formées dans le siège annulaire 70.
La bride 74 peut être munie, de préférence, d'une nervure annulaire inférieure 74a qui forme une cavité annulaire et porte contre la paroi verticale du corps de valve. Grâce à cette construction particulière, on remédie à la tendance que présentent le guide et le corps de valve à adhérer l'un à l'autre, tandis que le guide peut être facilement retiré du corps de la valve même à une température élevée. La périphérie extérieure de la bride est filetée en 75 pour coopérer avec une bague de réglage 72.
Comme on le voit sur la fig. 8, la bague de réglage 72 se présente sous t'orme d'une couronne fendue en 76 chaque côté de la fente 76 étant muni d'une oreille 77, les deux oreilles étant percées de trous coaxiaux 78 et 79 desti-
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nés à recevoir une vis 80 de blocage. On voit en 81 un écrou de blocage pour la vis précitée. La bague 72 présente un taraudage 82 susceptible de coopérer avec le filetage lormé à l'extérieur de la bride 74 du guide. La bague peut être munie, sur sa périphérie extérieure, d'une série ue pattes verticales équidistantes 83 dont l'objet sera défini ci-après.
Pour monter le guide 70 et sa bague de réglage 72, celle-ci est vissée sur la bride du guide de manière adépasser d'une faible distance au-dessous ue la bride, après quoi on bloque solidement la vis 80. Pour procéder à l'assemblage des éléments précités avec le corps de valve, on introduit les pieds 73 dans le corps de valve en les vissant. Ensuite, on fait tomber le guide 70 dans le corps de le valve au dessus des pieds 73 de façon que ceux-ci passent à travers les ouvertures prévues dans la bride 74. On règle ensuite la bague 72 de la quantité désirée, et on la bloque au moyen de l'écrou 81.
Ce réglage peut être effectué en faisant tourner la bague d'une quantité égale à l'écart entre deux ou plusieurs pattes 83, jusqu'à ce que le fond de la ceinture d'échappement se trouve à une distance prédéterminée au-dessus du siège de la soupape. Enfin, on bloque les écrous 84 et 85 sur les pieds 73. Ce réglage effectué au moyen de la bague 72 permet d'employer la même valve pour une gamme beaucoup plus étendue de pressions et de capacités, sans cnanger le diamètre du siège de soupape ou celui du guide, par rapport à ce qui était jugé possible jusqu'ici.
Les autres parties de la. valve représentée sur la fig. 6 sont sensiblement analogues aux parties correspondantes de la valve des fig. 1 à 6, de sorte qu'il est inutile de les décrire en détail. On peut inuiquer toutefois que le piston ou support de disque est indiqué en 86, l'axe en 87, le plateau déflecteur en 88, le disque de soupape en
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89, la ceinture d'échappement en 90, les lumières d'échappement en 91, les soupapes de mesure en 92, le ressort de rappel en 93, la douille du ressort en 94, l'étrier en 9fi, 1a vis de réglage de la pression du ressort en 96, la bague de buse en 97 et la vis de blocage de la bague précitée en 98.
Comme on l'a déjà observé, le chapeau et le levier a'actionnement ont été supprimés sur la fig. 6 et remplacés par un nouveau dispositif permettant d'essayer la soupape. Ce dispositif est décrit ci-après. On peut remarquer que les surfaces coopérantes au guide 71 et du piston 86 forment un joint en labyrinthe du type représenté sur la fig. 4.
Tous les modes de réalisation de soupape indiqués cidessus peuvent être installés dans toute position désirée, mais il est préférable de les monter soit verticalement au dessus de la conduite de vapeur, soit la tête en bas, le ressort et les colonnes formant bâti éta.nt suspendus verticalement au-dessous de la conduite. Dans cette dernière position, il est préférable de prévoir une enveloppe de protection pour le ressort. Ainsi qu'on l'a déjà souligné, les colonnes formant le bâti de valve peuvent être enveloppées dans une matière isolante, à condition de conserver une circulation totale autour de ces colonnes.
On estime que le mode de fonctionnement de la valve sera compris d'après la description qui précède. On peut indiquer toutefois que la: pression de la vapeur, lorsqu'elle atteint la valeur d'ouverture a l'intérieur de la buse tubulaire produit l'ouverture instantanée et complète du disque de soupape en une seule phase. Comme on l'a, déjà indiqué, la moindre quantité de vapeur à pression d'ouverture s'échappant de la buse tubulaire dans la gorge annulaire formée entre le siège de soupape et la bague de réglage de la buse (espace 7b sur la fig. 2) est suffisante pour déterminer le soulèvement
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de la soupape.
Au fur et à mesure que le disque de soupape s'éloigne de son siège, la vapeur est comprimée dans la ceinture d'échappement d'où elle est évacuée à travers les lumières d'écnappement, et cela aans une mesure correspondant au réglage des disques ae fermeture des soupapes de mesure, ce qui supprime l'excédent de pression a'en dessous au aisque de soupape et élimine tout obstacle à la fermeture de la soupape une lois que la détente nécessaire est obtenue. Lorsque le disque de soupape revient sur son siège, la vapeur présente dans la gorge annulaire entre le siège de soupape et la bague de la buse est comprimée, de façon à former un coussinet amortisseur grâce auquel le disque s'applique sans choc sur la surface coopérante.
Ainsi qu'on l'a déjà suuligné, les soupapes de mesure peuvent être facilement réglées pour obtenir une chute de pression de lermeture d'une valeur prédéterminée dens certaines conditions
On a dit également qu'en raison de la différence de densité entre la vapeur saturée et la vapeur surchauffée, le réglage des soupapes ae mesure ne peut pas être le même pour ces deux types de vapeur. Alin de maintenir la cnute de pression de fermeture correspondant à la vapeur surchauffée lorsque les soupapes de mesure ont été réglées pour de la vapeur saturée, on peut munir les lumières d'écnappement de bandes ou clapets bimétalliques.
La bande bimétallique utilisée conjointement à l'une des lumières d'échappement est représentée sur la fig.9, tandis que le clapet bimétallique utilisé en association avec l'une des valves de mesure est visible sur la fig. 10.
Si l'on se réfère à la fig. 9, qui est une coupe horizontale partielle à travers la ceinture d'échappement d'une variante de réalisation de la valve suivant l'invention,on voit que le chiffre de référence 100 désigne le guide, dont
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la partie inférieure comprend la ceinture d'échappement,tandis que les lumières d'échappement de la dite ceinture sont indiquées à titre d'exemple en 101. Cette lumière, en effet, n'est pas munie d'une soupape de mesure. Le chiffre de référence 102 désigne un support en forme d'arc, fixé d'une manière permanente par des rivets 103 à la paroi de la ceinture d'échappement, La bande bimétallique est indiquée en 104, et elle épouse également la forme d'un arc muni de deux extrémités recourbées en arrière, 105 et 106.
La bande bimétallique est fixée au support 102 par deux rivets 103 parallèles à la paroi de la chambre d'échappement, les deux extrémités recourbées 105 et 106 étant en contact avec la paroi, comme on le voit sur le dessin, Une ou plusieurs ouvertures peuvent être pratiquées près des parties extrêmes du support 102, pour permettre à la vapeur d'entrer en contact avec la bande bimétallique et de passer librement à travers la lumière d'échappement lorsque la bande bimétallique se trouve en position de repos indiquée en traits pleins.
Les deux métaux dont se compose la banae 104 sont choisis de manière qu'elle se dilate et se déplace vers l'extérieur contre la lumière d'échappement 101,comme on l'a indiqué en traits pointillés, et cela lorsque la température atteint une valeur prédéterminée, la bande revenant à sa position normale (en traits pleins) dès que la température tombe de nouveau à une valeur inférieure prédéterminée. Ces limites supérieures et inférieures dépendent des conditions d'emploi de la valve, par exemple, si la valve est destinée à fonctionner avec de la vapeur à une pression de 42 kg/cm2, la limite supérieure sera d'environ 93 C supérieure à 250 C, qui est la température de la vapeur saturée à 42 kg/cm2. On a constaté qu'une limite supérieure d'environ 368 C convient particulièrement.
La limite inférieure peut être comprise
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entre 250 et 370 C, une limite inférieure appropriée se situant aux environs de 260 C. La gamme comprise entre 250 et 370 C satisfait pleinement aux conditions d'.une vapeur à la pression de 42 kg/cm2 ayant subi une surchauffe d'environ 93 à 204 C.
D'après la description qui précède relative aux bandes bimétalliques, on comprendra qu'à la pression de 42 kg/cm2, les lumières d'échappement restent ouvertes aussi longtemps que la température de la vapeur dans la ceinture d'échappement est inférieure à 370 C. Par conséquent, tant que la vapeur saturée, ou une vapeur ayant moins de 100 C de surchauffe, se trouve dans la ceinture d'échappement, les lumières d'échappement restent ouvertes, ce qui permet l'échappement d'une quantité suffisante de vapeur pour maintenir la chute dé pression de fermeture à une valeur correspondant au titre et au réglage de la valve. Si les lumières n'étaient pas munies des bandes bimétalliques décrites cidessus, elles resteraient également ouvertes au cas où une vapeur extrêmement surchauffée passerait dans la ceinture d'échappement.
Etant donné que la vapeur surchauffée a une densité inférieure à celle de la vapeur saturée, la chute de pression de fermeture aurait tendance à descendre au-dessous de la valeur pour laquelle la valve a été établie et réglée.
On voit donc que la fermeture des lumières au moyen de bandes bimétalliques sert a retenir la vapeur dans la chambre d'échappement et à vaincre ainsi la tendance à la diminution de cette chute de pression, en la maintenant dans les limites ou à la valeur prédéterminées.
Si l'on se réfère maintenant à la fig. 10, qui est une coupe verticale partielle effectuée à travers la ceinture d'échappement d'une variante de réalisation de valve, on voit que le chiffre de référence 110 désigne le corps de la
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valve, 111 étant l'une des lumières d'échappement de la ceinture d'échappement et 112 la soupape de mesure associée.
Cette dernière se compose d'un disque de soupape 1¯la porté par l'extrémité intérieure d'une tige filetée 114 qui s'étend à travers la paroi du corps ae valve 110. Une bande ou clapet bimétallique 115 est fixé à ce disque de soupape par tout moyen approprié; le clapet présente une inclinaison lui permettant normalement ae laisser échapper la vapeur de la lumière 111. La bande ou clapet bimétallique présente une extrémité inférieure libre 116 laquelle, sous l'action de la chaleur de la vapeur, à une température prédéterminée, est susceptible de se déplacer vers l'intérieur contre la lumière 111, de façon a l'obturer et empêcher l'échappement de la vapeur.
La bande ou clapet bimétallique 115 peut être utilisé dans la même valve que celle utilisant la banue bimétallique 104, et dans ce cas les deux éléments qui composent la bande 115 doivent avoir, de préférence, les mêmes caractéristiques thermiques que la banae bimétallique 104. Dans une variante de réalisation de la valve, la ceinture d'échappement comporte quatre lumières angulairement équidistantes, dont deux,placées vis-u-vis sont munies de soupapes de mesure. Les deux autres lumières, non munies de soupapes ae mesure, comportent des bandes bimétalliques 104 disposées intérieurement, tandis que le dispositif de soupape de chaque soupape de mesure est muni d'un clapet bimétallique 115.
Si on le juge nécessaire ou désirable, on peut, supprimer les banaes bimétalliques de toutes les lumières d'échappement ou soupapes de mesure saut' une.
Cnacun aes différents types de valves qui a été décrit peut être utilisé avantageusement soit comme valve pilote ou valve de commande, soit comme valve asservie ou à commande auxiliaire, dans un système à fluide sous pression.
Dans ce dernier cas, la valve ne sera pas munie des bandes et
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clapets bimétalliques décrits ci-dessus.
La fige il a pour objet une valve pilote ou de commande construite suivant l'invention. Sauf certains détails, la valve pilote représentée est d'une construction semblable à celle de la valve représentée fig. 6. On peut indiquer brièvement que le corps de valve est désigné en 120, l'ouverture de détente en 121, la buse d'étranglement et ses éléments associés en 122, la bride de l'ouverture débouchant dans l'atmosphère en 123, les colonnes formant le bâti àe valve en 124 et 125, le guide en 126, la bague de réglage du guide en 127, l'écrou de blocage de la bague de réglage en 128, les pieds de fixation du guide en 129, les écrous des pieds précités en 130 et 131, le piston en 132, l'axe en 133, le ressort 134, la douille du ressort en 135,la vis de réglage de la pression du ressort en 136, l'étrier en 137,
le chapeau en 138, le levier de commande en 139, la plaque déflectrice en 14Q et le disque de soupape en 141. En outre, le chil'ire de référence 142 désigne un index réglable qui peut être utilisé pour indiquer la levée de la soupape. La chambre d'échappement est indiquée en 143, les lumières d'échappement, dont deux sont visibles seulement, en 144 et 145, alois que 146 désigne une soupape de mesure pour l'une aes lumières 144. L'autre lumière, au lieu de comporter une soupape de mesure, se trouve en regard de l'orifice d'un tuyau 147 qui peut faire partie intégrante du corps de la valve.
La lumière peut être l'une des deux lumières qui ne sont pas munies normalement de soupapes de mesure, et dans ce cas le tuyau 147 serait perpendiculaire a la soupape de mesure 146 au lieu de lui être diamétralement opposé. Le tuyau 147 peut comporter, de préférence, une bride 148 permettant de raccorder facilement le tuyau 147 avec un deuxième tuyau 149 aboutissant au dispositif d'actionnement au levier de la valve
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a commande auxiliaire. A cet effet, le deuxième tuyau 149 peut comporter également une bride 150. Au lieu au raccord a bride représenté, on peut employer des raccords vissés, si on le désire, étant donné que la pression produite dans la conauite de commande est relativement faible.
Tous les types de valves conformes a l'invention qui ont été décrits ci-dessus, de même que n'importe quelle valve de sûreté de type courant peuvent être modifiés de façon a en permettre la commande par un jet de vapeur provenant de la lumière d'échappement de la valve pilote de la fig. 11. @ suf@it simplement de munir la valve à commander d'un moyen actionné par le jet de vapeur, capable de soulever le levier de commanue et, par conséquent, le disque de soupape, quelle que soit la pression agissant au-dessous du disque de soupape.
On a représenté sur la fig. 12 un mode de réalisation d'une valve analogue à celle ae la lig. 6 mais modifiée pour en permettre la commande au moyen d'une valve pilote. Le corps de la vulve est indiqué en 151, l'ouverture de détente en 152, l'ouverture a bride, débouchant dans l'atmosphère, en 153, l'ensemble de la buse d'étranglement en 154, le guide en 155, la bague de réglage du guide en 156, le plateau déflecteur en 157, le disque de soupape en 158, le piston en 159, l'axe en 160, le ressort en 161, la douille du ressort en 162, la coupelle au ressort en 163, la vis de réglage de la pression du ressort en 164, la, bague de buse en 165, la vis de blocage de la bague précédente en 166, la ceinture d'échappement en 167,
les lumières d'échappement en 168 et ent'in les soupapes de mesure en 169. Tous les éléments mentionnés ci-dessus sont sensiblement les mêmes que les organes correspondants de la fig. 6.
Sur la f'ig. 12, le chiffre de référence 170 désigne
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une variante de réalisation a'étrier muni d'un prolongement 171 destiné à supporter le cylindre 172. Ce dernier présente une partie supérieure 173 de diamètre réduit qui s'adapte sans jeu dans une ouverture pratiquée dans le prolongement précité de l'étrier, une partie du cylindre s'étendant au-dessus de l'ouverture et étant munie de filets susceptibles de coopérer avec un écrou 174 pour fixer le cylindre en position. On a indiqué en 175 un écrou de blocage de type approprié, muni d'une clavette ou, comme on l'a représenté, d'une goupille fendue 176.
A l'intérieur du cylindre 172 coulisse verticalement un piston 1.72 muni d'une tige verticale 178 qui s'étend au-dessus de l'écrou de blocage 175 et engsge normalement la surface inférieure du levier de commande 179. Ce dernier peut présenter à cet endroit un profil de came 18Q destiné à coopérer avec la tige 178. Le levier s'articule en 181 dans le chapeau 182 de la va.lve et engage la surface inférieure d'un écrou 183 vissé sur l'extrémité supérieure de l'axe 16Q.
L'écrou 183 peut être bloqué en position au moyen d'un contre- écrou approprié 164.
Le piston 177 peut être construit suivant la manière représentée sur la fig. 12. En effet, le piston présente ici une partie inférieure 185 de plus grand alamètre et une partie supérieure rétrécie 186, la première partie du piston coulissant sans jeu dans le cylindre, tandis que sa partie supérieure coulisse sans jeu dans la partie supérieure plus étroite du cylindre.
La partie inférieure du piston peut pré- senter une cavité comme en 187 pour en réduire le poids, ainsi que des gorges circulaires 188 et 189 formées sur la surface extérieure avec un certain nombre de dentelures 19Q. La partie supérieure rétrécie du piston peut être munie d'une série de dentelures périphériques 191 einsi que d'un certain nombre de
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lentes verticales 192. Le rôle des gorges circulaires et des dentelures précitées, tormées dans le piston, consiste à obtenir un joint en labyrinthe comme dansle cas du guide et du piston des valves aécrites.
Les l'entes 192 servent à permettre l'échappement a'air et de vapeur du cylindre lorsque le piston s'élève, pour empêcher l'accumulation ae pression dans le cylindre.
Le fond au cylindre 172 est ferme au moyen a'une plaque 193. Entre le piston 177 et cette plaque 193 on a prévu un liltre cylindrique et vertical 194 dont l'objet aeviendra évident au cours de la description ci-après. Comme on le voit, le fond au cylindre est muni d'une ouverture latérale 195 en prévision du raccordement avec le tuyau de commande 149 provenant de la valve pilote. La. vapeur pénétrant dans le cylindre 172 à levers l'ouverture 195 est contrainte de passer à tra.vers le filtre, ce qui permet d'éviter 1'introduction de tout corps étranger dans le cylindre.
Il y a lieu de noter que la construction décrite cidessus permet de faire tourner l'étrier 170 avec les colonnes formant le bâti de la valve (non représentées) jusqu' à 180 pour faciliter les connexions de tuyauterie.
D'après la description qui précède, on comprendra que quand la valve pilote s'ouvre, un jet de vapeur à grande vitesse sort de la lumière d'échappement 145 et s'écoule a travers les tuyaux 147 et 149 jusqu'au cylindre 172 de la valve commandée et que ce jet de vapeur soulève le piston 177 et sa tige 2,78 contre la surface 180 du levier 179, proauisant ainsi le soulèvement du disque de soupape 158 quelle que soie la pression agissant sous ce disque. Lorsque la valve pilote se ferme, la circulation de vapeur provenant de la chambre d'échappement cesse. A ce
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moment, le piston 177 retombe et le disque de soupape 158 est appliqué de nouveau contre son siège.
Il y a lieu d'observer que le disque de soupape 158 ne peut pas se fermer tant que la valve pilote nest pas fermée, étant donné que la vapeur présente dans la tuyauterie de commande a tendance a se dilater. On observe également que si, pour une raison quelconque, la valve pilote ne ionctionnait pas, la valve commandée fonctionnerait néanmoins pour détendre l'excédent de pression qui pourrait se former au-dessous du disque de soupape 158.
Les valves représentées sur les fig. 6 et 12 sont munies d'un nouveau type de dispositif' qu'on utilise lorsqu'on essaie les valves. Si l'on se réfère a la fig. 13, on voit que ce dispositif, désigné généralement en 200, se compose d'un corps constitué par une tige filetée 201 se terminant par une pointe conique inférieure 202, et dont l'extrémité supérieure comporte un papillon ou ailette 203.
Ce dispositif' est destiné à fonctionner soit avec le chapeau ordinaire représenté sur la fig. 12, soit avec un chapeau de forme spéciale, tel que celui de la fig. 6.
Pour adapter le chapeau ordinaire au dispositif en question, il suffit simplement de prévoir un taraudage 204 au sommet du chapeau et dans l'axe de la tige ou axe de la valve. Ce taraudage peut être exécuté très facilement lorsque le chapeau est en cours d'usinage. Lorsque le dispositif n'est pas utilisé, le taraudage peut être fermé par un bouchon fileté de type approprié (voir 43 sur la fig. 1).
Le type spécial de chapeau est indiqué en 205 sur la fig. 6. Comme on le voit, le chapeau est prévu pour remplacer le chapeau et le levier ordina.ires de la valve et il comporte au sommet un taraudage 206 coaxial avec la tige de la valve. Le chapeau 205 peut être fixé à l'étrier 95 au moyen de vis 207 et 208.
Pour utiliser le dispositif conforme à l'invention,
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il suffit de visser la partie filetée 201 dans le taraudage du chapeau et de faire tourner le dispositif en utilisant le papillon 203,jusqu'à ce que l'extrémité pointue 202 pénètre dans une ouverture de t'orme appropriée prévue dans l'extrémité supérieure de l'axe. Aucune clef n'est néces- sa.ire, car il suffit de faire tourner le dispositif avec les doigts.
D'après la description qui précède, on comprendra que ce dispositif est extrêmement simple et économique et qu'il permet de purger efficacement une valve à titre de vérification. La charge est supportée par l'axe de la valve et elle est répartie de manière que l'extrémité pointue intérieure 202 ne sert qu'à guider la tige dans la cavité formée au sommet de l'axe-de la valve. Il n'y a aucune tendance à fléchir l'axe, comme cela se produit avec les dispositifs purgeurs déjà connus.
On a représenté sur la fig. 14 une disposition appropriée pour un système à fluide sous pression, comprenant différentes valves construites conformément aux caractéristiques de la présente invention. Si l'on se réfère à cette fig. 14, on voit que le système comprend une chaudière 250 pour la génération de vapeur, un surchauffeur à serpentin 251, une connexion appropriée 252 entre la chauaière 250 et les serpentins 251 du surchauffeur, une conduite 253 de débit du surchauffeur, tandis qu'une connexion appropriée est constituée par le tuyau 254 qui réunit le surchauffeur 251 et sa conduite de sortie ou d'utilisation 253.
La lettre A désigne une valve pilote montée sur la chaudière, B étant une valve actionnée par la valve et montée sur la conduite de sortie du surchauffeur, C étant une deuxième valve de chaudière qui n'est cependant pas une valve pilote, et enfin D est une deuxième valve de sortie du surchauffeur, qui peut être ou non commandée par une
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valve pilote.
La valve A peut être construite selon la. disposition représentée sur la fig. 11, et la valve B suivant celle de la fige 12. Quant aux valves C et D, elles peuvent être construites suivant les t'ig. 1 à 6 incluse. Aucune des valves A, B ou C ne comporte de bandes ou de clapets bi- métalliques. La valve D peut être munie d'éléments bi-métal- liques, à moins qu'elle soit actionnée par une valve pilote.
Le chiffre de référence 255 désigne le tuyau de com- mande allant de la ceinture d'échappement de la valve pilote A au cylindre 256 de la valve B a commande auxiliaire.
Ce cylindre contient un piston (non représenté) muni d'une tige 257 qui engage le côté inférieur du levier 258. Au cas où la valve D sera.it également commandée par une valve pilote, il y aurait lieu de la munir également -d'un cylindre et d'un piston ainsi que d'un raccordement avec le tuyau 255.
La lettre de référence ± désigne une vanne dont un côté est relié à la chaudière 250 par le tuyau 259 et dont l'autre côté est relié au tuyau de commande 255 de la valve B par l'intermédiaire du tuyau 26Q. Cette vanne peut être munie d'un dispositif de commande approprié, mécanique ou électrique, et on peut la placer dans tout enaroit approprié, par exemple dans la chambre de chaufle, à portée du chef mécanicien
Dans le système représenté sur la fig. 14, la. valve pilote A peut avoir une capacité de 3650 kg de vapeur par heure, une pression d'ouverture de 42 kg, 8 par cm2 et une chute de pression de fermeture de 1,260 kg/cm ;
la valve B à commande auxiliaire peut avoir une capacité de 20. 400 Kg de vapeur par heure, une pression d'ouverture d'environ 42,8 kg/cm2 et une chute de pression de fermeture de 1,260 kg/cm2; la valve C peut avoir une capacité de
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25 tonnes de vapeur par heure, une pression d'ouverture de 43,3 kg/cm2 et une chute de pression de fermeture de 1260 kg/cm2; et enfin, la valve D peut avoir une capacité de 17. 250 kg de vapeur par heure, une pression d'ouverture de 43,5 kg/cm2 et une chute de pression de fermeture de 1,260 kg/cm2.
On pense que le fonctionnement du système sera facilement compris d'après la description qui précède. Il suffit d'inaiquer que si le système fonctionne normalement et qu'une importante aspiration ae vapeur est produite par la conduite de sortie, la pression dans le système reste inférieure à la pression a'ouverture et toutes les valves restent fermées. Toutefois, si l'appel de vapeur venait à cesser, il se produirait une accumulation rapiae de pression dans le surchauffeur et dans la chaudière saturée. En raison de la chute normale de pression entre la chaudière et le surchauffeur, la valve pilote A s'ouvre normalément la première (c'est à dire dès que la pression agissant sous le disque de la soupape de la valve pilote A atteint 42,8 kg/cm2.
Un jet réduit de vapeur, provenant ae la ceinture d'échappement de la, valve A, est alors porté par la conduite de commande 255 jusqu'au cylindre 256 de la valve D à commande auxiliaire, de façon à soulever le levier 258 de cette valve sous la, poussée du piston, et à ouvrir également la valve B. Si l'ouverture des valves A et B ne détend pas la pression dans la conduite d'une façon suf@isante, la valve C entre en jeu et s'ouvre, et si la pression n'est pas encore suffisamment réduite, la valve D s'ouvre également. Dès que la pression agissant sous la soupape de la valve pilote tombe d'une quantité égale à la chute de pression de fermeture, la valve A se referme, suivie de la. valve B.
Il iaut notez que la va.lve B ne peut pas se fermer avant la valve A
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en raison de la dilatation de la vapeur dans la conduite de commande. Dans le système représenté à titre d'exemple, le décalage à la fermeture entre les valves A et B est d'environ 2/5ème de seconde. Quant aux valves Q et D, elles se ferment a peu près en même temps que la valve B.
Si, pour une raison quelconque, la valve A ne s'ouvrait pas, la valve B s'ouvrirait néanmoins dès que la pression de soulèvement serait atteinte au-dessous ae son disque de soupape. En cas d'urgence, le cnef' mécanicien peut facilement ouvrir la vanne E, ce qui produit l'ouverture de la valve D quelle que soit la. pression dans le tuyau et dans la conduite de sortie du surchauffeur, tout en empêchant que les serpentins du surchauffeur puissent être brûlés.
La vanne E, si on le désire, peut être reliée à une ou plusieurs des valves de l'installation, de façon que le chef mécanicient puisse purger les valves correspondantes dès qu'il le juge nécessaire. Il est bien entendu que chaque valve de sûreté destinée à être reliée à la vanne doit être munie d'un cylindre et a'un piston comme dans le cas de la valve B.
D'après la description qui précède, on voit que la valve conforme à l'invention est d'une constructions relativement simple et qu'elle convient particulièrement pour servir de valve de sûreté lorsque les pressions en jeu atteignent 210 kg/cm2 et les températures 540 C; ce type de valve s'adapte facilement au fonctionnement comme valve pilote ou comme valve asservie à une valve pilote, et son fonctionnement est doux, rapide et ne produit aucun battement entre la soupape et le siège, la soupape se soulevant instantanément sur toute sa course sans produire d'accumulation de pression (surpression), la fermeture se produisant avec une chute relativement faible de la pression au-dessous de celle
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à laquelle la valve est réglée pour s'ouvrir, l'ouverture se produisant toujours à sensiblement la même pression, ce type de soupape comportant,
en outre, un moyen pour régler la chute de pression de fermeture, et un dispositif pour maintenir la valeur de la chute de pression ue Iermeture au même niveau pour la vapeur saturée et pour la vapeur surchauffée; en outre, dans ce type de valve, les déformations du disque de soupape et du siège sont pratiquement éliminées, tandis que l'effet destructeur qui se produit sur les valves ordinaires entre la soupape et son siège est complètement éliminé ou réduit au minimum, de même les fuites qui se produisent entre le siège annulaire et la paroi du corps .de valve par suite de dilatation et de compression variables;
de plus, le ressort de rappel est protégé du fluide et des changements brusques et importants de température ainsi que du danger de surcharge, les efforts anormaux que subissent généralement les éléments du corps ou de la base de la valve étant également éliminés de même que le travail à la compression sur la buse tubulaire, celle-ci ainsi que le corps de valve étant protégés de l'humidité accumulée tandis que l'accumulation de corps étrangers tendant à créer des centres locaux d'action électrolytique est également éliminée.
On voit également que la présente invention réalise un système a fluide sous pression d'une construction très simple et économique, capable d'un fonctionnement moins coûteux et plus efficace que ce qui avait été possible jusqu'ici, et dans lequel l'excédent de pression peut être détendu soit automatiquement, soit manuellement à partir d'un point convenable.
Enfin, on peut indiquer que de nombreuses variantes de réalisation peuvent être exécutées sans sortir du cadre ni s'éloigner de l'esprit de l'invention et que celle-ci
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n'est donc pas limitée aux exemples particuliers donnés ici à titre d'exemple.