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PERFECTIONNEMENT AUX.DETENDEURS PARTICULIEREMENT.DESTINES AUX FLUIDES
GAZEUX.
L'utilisation domestique et industrielle des gaz combustibles liquéfiés, tels que le butane et le propane que l'on retire de certaines exploitations minières, étant relativement récente, les détendeurs que l'on monte sur'les bouteilles contenant le gaz pour ramener la pression de celui- ci à la pression d'emploi dans les réchauds ou autres appareils, qui est, en général., de 1-'ordre de 20 à 30 gr. , n'ont pas fait l'objet; d'études particu- lières mais s'inspirent directement des réalisations classiques utilisées
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11-abituellementpur les gaz comprimés.
Comme actuellement l'usage des gaz combustibles -liquéfiés se . développe d'une façon très importante, le perfectionnement de l'appareilla= ge est à l'ordre du jour et l'attention du demandeur s'est portée, en parti- culier, sur les détendeurs.
Un grave inconvénient des détendeurs usuels est de ne pas don- ner une pression constante ou sensiblement telle, quelles que soient les va- riations du débit de gaz consommé par l'usager. La pression décroit rapide- ment quand le débit augmente et ce d'autant plus qu'une plus grande quanti- té du gaz contenu dans la bouteille a été consomme, ce qui entrane des difficultés pour l'usager et la quasi-impossibilité d'épuiser la charge de la bouteille.
La présente invention a pour objet un perfectionnement apporté aux détendeurs en vue d'éviter ces inconvénients. Il consiste à prévoir une partie du guidage du clapet ou pointeau réglant l'arrivée de gaz à haute pression en un point de l'appareil éloigné du siège de ce clapet, ce der- nier étant ainsi prolongé par une tige ou un appendice dont la longueur peut atteindre le diamètre de la boîte de l'appareil.
On peut, de la sorte:
1 ) Agrandir la section des canaux de passage du gaz prévus entre le clapet et son guide, voire même multiplier ces canaux tout en ré- duisant leur longueur, ce qui permet,de réduire la perte de charge opposée
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par le clapet et son guide dans l'écoulement du gaz, perte de charge qui est, ainsi qu'on le sait, proportionnelle au carré du débit, et est en outre d'au tant plus petite que la section de passage est plus grande.
2 ) Grâce au guidage en au moins deux points éloignés l'un de l'autre, obtenir un déplacement parfaitement rectiligne du clapet ou poin- teau,ce qui est particulièrement précieux dans le cas d'un dispositif de pointeau à siège métallique, dispositif qui devient alors un élément impor- tant d'une combinaison dans laquelle il prend tous ses avantages. En effet, les inconvénients des joints de caoutchouc qui s'altèrent sous l'action des hydrocarbures, surtout à 1-'état liquide, même si le caoutchouc a été spécia- lement traité, se trouvent complètement supprimés, tandis que le guidage né- cessaire pour le fon fonctionnement d'un tel clapet étant obtenu par ailleurs, le clapet peut donner une réponse précise et rapide favorable à la sensibili- té du détendeur.
3 ) Eviter ou réduire les répercussions des mouvements du levier liant le clapet à la. membrane régulatrice, sur le clapet ou pointeau.
Un autre perfectionnement qui peut être utilisé seul, ou mieux, en combinaison avec le précédent, consiste à disposer le pointeau et ses liai- sons avec la membrane, de manière que la force exercée par le gaz à haute pres- sion sur le pointeau se retranche de celle du ressort de détente.
D'autres particularités ressortiront de la description qui va sui- vre en regard du dessin donnéà titre d'exemple, étant bien entendu que l'in- vention s'étend non seulement à celles de ces particularités qui sont décri- tes, mais aussi à celles qui ressortent du dessin.
Les fige 1 et 2 sont deux coupes diamétrales à ci'01 l'une de l'au tre d'un mode de réalisation d'un détendeur perfectionné selon le invention.
La fig. 3 représente une coupe transversale à plus grande échelle du corps du pointeau.
La fige 4 est une coupe partielle, analogue à la fig. l, de la boite du détendeur selon une variante de réalisation, la membrane et le cou- vercle n'étant pas représentés.
Sur les dessins, on voit en 1 la boite du détendeur' dont la ca- vité 2 a généralement une forme circulaire délimitée par un bord rond 3. En deux points diamétralement opposés sont fixés sur cette boîte l'ajutage 4 pour l'arrivée du gaz à haute pression et l'ajutage 5 pour le départ du gaz à basse pression. Le premier est, en général, une pièce rapportée vissée en 6 dans la boite avec un joint 7 et munie d'un écrou 8 pour le raccordement à l'ajutage de la bouteille et d'un filtre 9 tenu par une vis 10. La boite est fermée par un diaphragme ou une membrane 11 maintenue en place et serrée, avec interposition d'un joint 12, par un couvercle 13 en forme de cloche se fixant par des vis 14 sur le bord 3 .
Le couvercle 13 contient un ressort 15 qui s'appuie sur un disque 16 surmontant la membrane et dont la pression peut être réglée, selon la détente à réaliser, par la vis 17 s'appuyant sur le plateau 18 qui maintient le ressort à sa partie supérieure. Le clapet ou pointeau 19 qui règle l'arrivée du gaz à haute pression dans la cavité 2, entre boite et membrane, porte une queue ou tige 20 sur laquelle vient agir un levier 21. Ce levier à section en U (voir fig. 2) est articulé par une goupille 22 sur la tige 20. Il est retenu par une languette 23 pénétrant dans une encoche dudit levier et formant point fixe de pivotement, ladite languette étant prévue sur une pièce en pont 24 fixée en 25 à ses deux ex- trémités sur le fond de la boite.
Le levier 21 se termine enfin, du côté de la membrane, par une fourchette 26 dans laquelle s'engage le bouton 27 en forme de chappe solidaire de la partie centrale de la membrane.
Le fonctionnement se conçoit aisément: si l'effort exercé par le ressort 15 sur la membrane est supérieur à l'effort opposé qui résulte, sur la membrane, de la pression du gaz dans la cavité 2, la membrane s'in- fléchit vers le bas, le levier 21 pivote dans le sens de la flèche par rap- port à la languette 23 et déplace le pointeau de gauche à droite, de sorte que ce pointeau s'écartant de son siège laisse passer du gaz à haute près-
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sion dans la cavité 2. Quand l'effort de la pression équilibre le ressort 15, la membrane remonte et le pointeau se referme.
Alors que dans les détendeurs classiques le guidage du pointeau 19 se fait uniquement dans la cavité cylindrique 28 ménagée dans la boite ou dans l'embout rapporté 4, ce qui oblige: a) à donner à cette cavité 28 une longueur importante selon ses génératrices, de manière qu'une grande longueur du corps du pointeau puisse y être engagée et guidée ;
b) à réduire la largeur et le nombre de rainures que l'on ména- ge selon une ou deux génératrices sur le corps du pointeau ou sur la paroi intérieure de la cavité 28 pour le passage du gaz, on remarque que dans les modes de réalisation représentés, le corps du poin- teau 19 et sa tige 20 sont guidés non seulement dans la cavité cylindrique 28 mais aussi dans la cavité 30 ménagée dans la boite à l'opposé de l'em- bout 4. Il s'ensuit que l'on peut réduire considérablement la longueur du guidage dans la cavité 28 et augmenter, en outre, la section de passage du gaz offerte entre le corps du pointeau et l'intérieur de la cavité 28, tou- tes choses favorables à la réduction de la perte de charge.
La fig. 3 montre un corps de pointeau dont le diamètre est net- tement plus petit que le diamètre intérieur de la cavité 28 et qui présente seulement pour son guidage quatre protubérances 19a disposées selon des gé- nératrices, laissant ainsi pour le passage du gaz quatre intervalles 19b of- frant une grande section totale.
On remarque, en outre, que, grâce à la longueur de la tige 20 qui est de l'ordre de grandeur du diamètre de la boite, l'articulation du levier 21 sur cette tige 20 peut se faire assez loin du pointeau, de sorte que la répercussion sur le pointeau de l'oscillation du levier et du frottement in- évitable autour de l'articulation 22 est négligeable. Le pointeau étant par- faitement guidé par les deux portées 28 et 30, un pointeau de précision, com- portant un siège métallique 31 et une bille ou un cône mobile également mé- tallique 32, peut être utilisé avec de nombreux avantages tels que: la sup- pression d'un joint de caoutchouc s'altérant sous l'effet des hydrocarbures et le contrôle rapide et sans hystérésis de l'ouverture et de la fermeture du passage de gaz.
La tige 20 peut être vissée en 20a dans le corps du cla- pet et maintenue par un contre-écrou 20b, ce qui permet un réglage des posi- tions relatives du pointeau et de l'axe d'articulation 22 du levier 21.
Il a été constaté qu'un détendeur ainsi réalisé permet d'obtenir des courbes de pression du gaz détendu en fonction du débit ayant une allure peu dégressive vers les débits croissants, même si la pression du gaz dans la bouteille s'approche de la pression de distribution, alors que les cour- bes des détendeurs classiques ont une allure fortement dégressive et arri- vent avec une courbure marquée vers les débits nuls quand la pression dimi- nue dans la bouteille.
Le mode de réalisation représenté sur la fig. 4 est encore plus perfectionné du fait que le pointeau 32, supposé constitué ici par un cône métallique coopérant avec un siège également métallique 31, est disposé non plus du côté de la basse pression mais du côté de la haute pression.
Tandis que dans les modes de réalisation précédents dans les- quels la force exercée sur le pointeau par le gaz à haute pression venant de la bouteille s'ajoute à celle exercée par le ressort 15 sur le levier 21, ce qui tend à diminuer la pression du gaz détendu quand la pression de la charge de gaz dans la bouteille diminue en produisant ainsi une diminution du débit, les conditions sont inverses dans le mode de réalisation de la fig. 4, l'effort exercé sur le pointeau par le gaz à haute pression se retranchant de l'effort du ressort sur le levier 21, de sorte que la pression et le débit du gaz détendu tendent ainsi à augmenter quand la pression de gaz dans la bouteille diminue.
Le corps 19 du pointeau est guidé comme sur la fig. 1 dans une
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cavité cylindrique 28 prévue en amont- du siège 31 dans une piège initermédiai- re 33 s'intercalant avec joints entre une portée 34. de la 'boite et 13 embout fileté 4. Le corps du pointeau a un diamètre nettement plus petit que celui de la cavité 28 et il est. muni de saillies 36 servant à son guidage mais laissant entre elles des sections de passage de gaz importantes. Le corps du pointeau se prolonge clan,- la botte par une tige 37 se vissant de manière ré- glable dans la tige de commande 20 recevant comme ci-dessus un supplément de guidage en 30.
Le point fixe pour l'oscillation du levier 21 est consti- tué par un téton 38 s'engageant dans une encoche de la partie transversale 39 du levier en forme de fourche.
Bien entende les modes de réalisation décrits n'ont été donnés qu'à titre d'exemples et pourraient être modifiés, notamment par substitution d'équivalents techniques, sans que l'on sorte pour cela du cadre de l'inven- tion. En particulier, le deuxième guide du pointeau (représenté sur la fig.1 par la cavité cylindrique 30) au lieu d'être dans la boite à l'opposé du pointeau, pourrait être réalisé dans une pièce intermédiaire, par exemple dans une petite cloison 40 fixée sur le fond de la boite à quelque distance du pointeau, par exemple comme dessiné en pointillés sur la. fig. 1.
Egalement, il va de soi que le détendeur perfectionné peut re- cevoir toutes applications industrielles autres que l'application à la dé- tente des gaz combustibles liquéfiés.
REVENDICATIONS.
1.Détendeur destinée notamment, à l'usage des gaz combustibles li- quéfiés emmagasinés dans des bouteilles, caractérisé en ce qu'une partie du guidage du pointeau ou clapet contrôlant l'arrivée du gaz à haute pression est disposée en un point de l'appareil éloigné du chambrage de ce pointeau.
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DEVELOPMENT FOR REGULATORS, ESPECIALLY FOR FLUIDS
GASEOUS.
The domestic and industrial use of liquefied fuel gases, such as butane and propane which are withdrawn from certain mining operations, being relatively recent, the regulators which are mounted on the cylinders containing the gas to reduce the pressure of the latter at the operating pressure in stoves or other apparatus, which is, in general, of the order of 20 to 30 gr. , were not subject; of specific studies but are directly inspired by the classic designs used
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11-Usually pure compressed gas.
As currently the use of fuel-liquefied gases is. Development in a very important way, the improvement of the apparatus is on the agenda and the attention of the applicant has been focused, in particular, on the regulators.
A serious drawback of conventional regulators is that they do not give a constant or substantially such pressure, whatever the variations in the gas flow rate consumed by the user. The pressure decreases rapidly when the flow rate increases, and all the more so as a greater quantity of gas contained in the bottle has been consumed, which causes difficulties for the user and the virtual impossibility of exhaust the charge of the bottle.
The object of the present invention is to improve pressure regulators with a view to avoiding these drawbacks. It consists in providing part of the guide of the valve or needle regulating the arrival of high pressure gas at a point of the device remote from the seat of this valve, the latter being thus extended by a rod or an appendage whose length can reach the diameter of the device box.
We can, in this way:
1) Increase the section of the gas passage channels provided between the valve and its guide, or even multiply these channels while reducing their length, which makes it possible to reduce the opposite pressure drop
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by the valve and its guide in the gas flow, pressure drop which is, as we know, proportional to the square of the flow, and is also less than the passage section is greater .
2) By guiding at least two points far from each other, obtain a perfectly rectilinear movement of the valve or needle, which is particularly valuable in the case of a needle device with a metal seat, a device which then becomes an important element of a combination in which it takes all its advantages. In fact, the drawbacks of rubber gaskets which deteriorate under the action of hydrocarbons, especially in the liquid state, even if the rubber has been specially treated, are completely eliminated, while the guide ne- necessary for the operation of such a valve being obtained elsewhere, the valve can give a precise and rapid response favorable to the sensitivity of the pressure reducing valve.
3) Avoid or reduce the repercussions of movements of the lever linking the valve to the. regulating membrane, on the valve or needle.
Another improvement which can be used alone, or better still, in combination with the preceding one, consists in arranging the needle and its connections with the diaphragm, so that the force exerted by the gas at high pressure on the needle is subtracted from that of the trigger spring.
Other features will emerge from the description which will follow with regard to the drawing given by way of example, it being understood that the invention extends not only to those of these features which are described, but also to those which emerge from the drawing.
The pins 1 and 2 are two diametral cross sections at one of the other of an embodiment of an improved regulator according to the invention.
Fig. 3 shows a cross section on a larger scale of the body of the needle.
Fig 4 is a partial section, similar to FIG. 1, of the regulator box according to an alternative embodiment, the membrane and the cover not being shown.
In the drawings, we see at 1 the box of the regulator 'whose cavity 2 generally has a circular shape delimited by a round edge 3. At two diametrically opposed points are fixed on this box the nozzle 4 for the inlet of the valve. gas at high pressure and the nozzle 5 for the departure of gas at low pressure. The first is, in general, an added part screwed at 6 into the box with a gasket 7 and provided with a nut 8 for connection to the nozzle of the bottle and a filter 9 held by a screw 10. The box is closed by a diaphragm or a membrane 11 held in place and tightened, with the interposition of a gasket 12, by a cover 13 in the form of a bell fixed by screws 14 on the edge 3.
The cover 13 contains a spring 15 which rests on a disc 16 surmounting the membrane and whose pressure can be adjusted, according to the relaxation to be achieved, by the screw 17 resting on the plate 18 which maintains the spring in its part. superior. The valve or needle 19 which regulates the arrival of gas at high pressure in the cavity 2, between the box and the membrane, carries a stem or rod 20 on which a lever 21 acts. This U-section lever (see fig. 2) ) is articulated by a pin 22 on the rod 20. It is retained by a tongue 23 penetrating into a notch of said lever and forming a fixed pivot point, said tongue being provided on a bridge piece 24 fixed at 25 to its two ends. hoppers on the bottom of the box.
The lever 21 finally ends, on the side of the membrane, with a fork 26 in which the button 27 in the form of a clevis integral with the central part of the membrane engages.
The operation is easily understood: if the force exerted by the spring 15 on the membrane is greater than the opposite force which results, on the membrane, from the pressure of the gas in the cavity 2, the membrane bends towards at the bottom, the lever 21 pivots in the direction of the arrow with respect to the tongue 23 and moves the needle from left to right, so that this needle, moving away from its seat, allows gas to pass at close range.
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sion in the cavity 2. When the force of the pressure balances the spring 15, the membrane rises and the needle closes.
While in conventional regulators, the needle 19 is guided only in the cylindrical cavity 28 made in the box or in the attached nozzle 4, which requires: a) to give this cavity 28 a significant length according to its generatrices, so that a great length of the body of the needle can be engaged and guided therein;
b) to reduce the width and the number of grooves which are formed along one or two generatrices on the body of the needle or on the interior wall of the cavity 28 for the passage of the gas, it is noted that in the modes of In the embodiment shown, the body of the post 19 and its shank 20 are guided not only in the cylindrical cavity 28 but also in the cavity 30 formed in the box opposite the end 4. It follows that the length of the guide in the cavity 28 can be considerably reduced and, moreover, the gas passage section offered between the body of the needle and the interior of the cavity 28 can be increased, all of which are favorable to the reduction of gas. the pressure drop.
Fig. 3 shows a needle body the diameter of which is markedly smaller than the internal diameter of the cavity 28 and which has only for its guidance four protuberances 19a arranged in generators, thus leaving four gaps 19b for the passage of gas. offering a large total cross section.
Note, moreover, that, thanks to the length of the rod 20 which is of the order of magnitude of the diameter of the box, the articulation of the lever 21 on this rod 20 can be done far enough from the needle, so that the repercussion on the needle of the oscillation of the lever and of the unavoidable friction around the joint 22 is negligible. The needle being perfectly guided by the two bearing surfaces 28 and 30, a precision needle, comprising a metal seat 31 and a ball or a movable cone also metal 32, can be used with many advantages such as: the elimination of a rubber seal which deteriorates under the effect of the hydrocarbons and the rapid control without hysteresis of the opening and closing of the gas passage.
The rod 20 can be screwed at 20a into the body of the valve and held by a lock nut 20b, which allows adjustment of the relative positions of the needle and of the hinge pin 22 of the lever 21.
It has been observed that a regulator thus produced makes it possible to obtain curves of the pressure of the expanded gas as a function of the flow rate having a slightly decreasing rate towards increasing flow rates, even if the pressure of the gas in the bottle approaches the pressure. distribution, while the curves of conventional regulators have a strongly degressive pattern and arrive with a marked curvature towards zero flow rates when the pressure in the cylinder decreases.
The embodiment shown in FIG. 4 is even more improved owing to the fact that the needle 32, assumed here to consist of a metallic cone cooperating with a also metallic seat 31, is no longer placed on the low pressure side but on the high pressure side.
While in the previous embodiments in which the force exerted on the needle by the high pressure gas coming from the bottle is added to that exerted by the spring 15 on the lever 21, which tends to decrease the pressure of expanded gas when the pressure of the gas charge in the cylinder decreases thereby producing a decrease in flow rate, the conditions are reversed in the embodiment of FIG. 4, the force exerted on the needle by the gas at high pressure is subtracted from the force of the spring on the lever 21, so that the pressure and the flow rate of the expanded gas thus tend to increase when the gas pressure in the bottle decreases.
The body 19 of the needle is guided as in FIG. 1 in one
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cylindrical cavity 28 provided upstream of the seat 31 in an initial trap 33 inserted with seals between a bearing surface 34 of the box and 13 threaded end 4. The body of the needle has a diameter markedly smaller than that of cavity 28 and it is. provided with projections 36 for guiding it but leaving between them large gas passage sections. The body of the needle is extended clan, - the boot by a rod 37 which is screwed in an adjustable manner into the control rod 20 receiving as above an additional guide at 30.
The fixed point for the oscillation of the lever 21 is constituted by a pin 38 which engages in a notch of the transverse part 39 of the fork-shaped lever.
Of course, the embodiments described have been given only as examples and could be modified, in particular by substituting technical equivalents, without going beyond the scope of the invention. In particular, the second guide of the needle (shown in fig. 1 by the cylindrical cavity 30) instead of being in the box opposite the needle, could be made in an intermediate part, for example in a small partition 40 fixed on the bottom of the box at some distance from the needle, for example as drawn in dotted lines on the. fig. 1.
Also, it goes without saying that the improved regulator can accommodate all industrial applications other than the application to the expansion of liquefied fuel gases.
CLAIMS.
1.A regulator intended in particular for the use of liquefied fuel gases stored in bottles, characterized in that part of the guide of the needle or valve controlling the arrival of high pressure gas is arranged at a point of the device away from the chamber of this needle.