<Desc/Clms Page number 1>
PERFECTIONNEMENTS AUX VANNES REGLEES PAR LA TEMPERATURE ET/OU LA PRESSION,
POUR LE REGLAGE DU DEBIT DE FLUIDES.
L'invention est relative à des vannes contrôlées par la tempéra- ture et/ou la pression pour le réglage du débit de fluides du genre qui comprend un élément fonction de la température ou de la pression pour le réglage du mou- vement d'une vanne de manière à couper ou à réduire le débit du fluide à une tem- pérature ou une pression déterminée atteinte par le fluide ou par un mélange de fluides dont le débit doit être réglé.
L'invention est destinée à s'appliquer à des vannes du genre dé- crit dans lesquelles un fluide admis à la vanne possède une pression apte à ex- ercer un effort d'ouverture sur la vanne quand on y applique le fluide.
La présente invention a pour but de créer une forme perfection- née de vanne permettant un réglage plus exact et plus sensible du débit de flui- de que ce que l'on peut obtenir jusqu'à présent avec des vannes.
Suivant la présente invention, le débit du fluide à régler l'est au moyen d'une vanne principale mobile apte à être manoeuvrée par la pression du fluide créée dans une chambre comprenant un échappement réglé par une autre van- ne déplaçable de manière à régler la pression existant à l'intérieur de la cham- bre, cette vanne déplaçable étant manoeuvrée par un élément fonction de la tem- pérature ou de la pression, et influencé lui-même par la température ou la pres- sion du fluide à régler.
Par exemple, la vanne principale peut comprendre une vanne ré- ductrice munie de deux surfaces disposées en sens opposés et aptes chacune à être exposées à la pression exercée par le fluide admis à la vanne, et la sur- face dont l'aire est plus petite peut être exposée directement à la lumière d'admission du fluide à la vanne,, tandis que l'aire de surface plus grande peut être exposée à l'intérieur d'une chambre comportant un échappement réglé par cette autre vanne déplaçable.. réglée elle-même par la température ou par la pression.
Cette chambre est reliée à la lumière d'admission susdite par un passage d' alésage excessivement petit qui fonctionne comme passage de réduction de pres-
<Desc/Clms Page number 2>
sion, et la disposition est telle que lorsque la pression à l'intérieur de la chambre atteint une certaine valeur, inférieure à la pression d'admission du fluide, alors en raison de la différence des deux aires de surfaces opposées men- tionnée plus haut, la vanne réductrice de pression se déplace vers une position fermée de manière à couper le débit du fluide autre que celui pouvant traverser le passage à alésage étroit. La pression dans la chambre a par conséquent, quand la vanne fonctionne, une valeur intermédiaire entre celle qui règne du côté de' l'admission et celle qui règne du côté de l'échappement du système.
En outre, dans des vannes du genre susdit, telles que construi- tes jusqu'à présent, le fluide à régler passe entre une vanne déplaçable manbeu- vrée par un élément fonction de la température ou de la pression et son siège, de sorte que quand la vanne est dans la position entièrement ouverte, le flui- de est obligé de s'écouler à une vitesse substantielle, ce qui a pour résultat que la vanne elle-même doit avoir des dimensions relativement grandes, entrai- nant une augmentation correspondante des dimensions de l'élément fonction de la température ou de la pression.
La présente invention fournit un dispositif perfectionné dans lequel les dimensions de l'élément fonction de la température ou de la pression et de sa vanne déplaçable peuvent être maintenues très petites, en entraînant une économie de dimensions et de coût de la vanne, alors qu'en même temps celle- ci possède une sensibilité particulièrement élevée.
On réalise ce dessin suivant la présente invention, par la dis- position suivant laquelle le débit du fluide à régler l'est par une vanne princi- pale mobile additionnelle de la vanne déplagable manoeuvrée par l'élément fonc- tion de la température ou de la pression, la vanne principale étant apte à se déplacer en position fermée sous la pression du fluide quand la vanne déplaça..- ble est fermée, et à s'ouvrir à la suite du relâchement de la pression du flui- de quand la vanne déplagable s'ouvre.
La vanne peut consister simplement en une vanne fonction de la température, c'est-à-dire que la vanne déplaçable ne serait réglée que par un élément fonction de la température, ou bien elle peut consister simplement en une vanne fonction de la pressiong c'est-à-dire que la vanne déplaçable ne se- rait réglée que par un élément fonction de la pression ; oubien, la vanne peut être à la fois fonction des variations de température et de pression.
La vanne principale peut être déplacée en position fermée par la pression du fluide en la munissant de deux surfaces d'aires différentes dispo- sées en sens opposés, dont la surface plus petite est exposée directement à l'ac- tion du fluide à régler et la surface plus grande est exposée à l'intérieur d' une chambre dans laquelle on admet le fluide à travers un passage à alésage re- lativement étroit, la chambre étant apte à être mise en communication avec le côté à basse pression du système ou bien avec un certain espace où règne une ' pression inférieure à la pression d'admission du fluide, par la vanne déplaga- ble manoeuvrée par l'élément fonction de la température et/ou de la pression.
la disposition étant telle que, lorsque cette vanne se ferme, la pression dana la chambre s'élève par l'augmentation de la quantité de fluide qui y parvient à travers l'alésage susdit, depuis le côté à haute pression du système jusqu'à, ce qu'il exerce une pression suffisante sur l'aire de surface plus grande de la vanne principale pour la fermer et couper le fluide au moyen de la vanne du côté de la source à haute pression, tandis que lorsque l'autre vanne déplaga- ble est ultérieurement ouverte en réponse à une variation des conditions de température et/ou de pression, suivant le cas,
la pression à l'intérieur de la chambre est relâchée et permet ainsi à la vanne principale de s'ouvrir sous 1' action de la pression exercée sur son aire de surface plus petite par la pres-' sion du fluide admis à la vanne.
Les termes "haute pression" et "basse pression" tels qu'ils sont utilisés dans ce texte sont des termes purement relatifs et ne sont pas destinés à désigner une valeur absolue quelconque de pression élevée ou basse.
Une autre partie de l'invention se rapporte a des vannes ré-
<Desc/Clms Page number 3>
glées par la température et/ou la pression du genre comprenant une vanne déplà- gable apte à être déplacée par rapport à un siège de vanne sous'l'action d'une pression de fermeture exercée par un élément fonction de la température ou de la pression.
Conformément à cette partie de la présente invention, on inter- cale une vanne réductrice de pression entre la vanne'déplagable et le fluide ad- mis à la vanne de manière que l'effort d'ouverture exercépar le fluide sur la vanne déplaçable soit réduit.
L'invention est illustrée sur les dessins en annexe dans les- quels :
La figure 1 est une vue en coupe transversale d'une forme de vanne réglée par la température, réalisant la présente invention.
La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1 et
La figure 3 est une vue en coupe transversale de la partie supérieure d'une autre forme de vanne conforme à l'invention.
En se référant en premier lieu aux figures 1 et 2 des dessins, la vanne qui y est décrite est destinée à être utilisée au contrôle du débit de vapeur le long d'un tube; elle comprend un corps principal 10 de forme gé- neralement cylindrique, muni à une extrémité de lumières 11 et 12 d'acmission et d'échappement diamétralement opposées et séparées l'une de l'autre par une cloison intérieure 13, et muni d'une ouverture dans laquelle est disposé un @ siège annulaire 14 de la vanne principale.
Un piston 15 de diamètre substantiel- lement plus grand que le diamètre du siège de la vanne principale glisse à l' intérieur du corps cylindrique en relation étanche avec lui, et est muni au cen- tre d'une pièce 16 disposée axialement, de forme généralement cylindrique, et que se termine à sa partie inférieure en une partie en forme de tronc de cône 17, cette pièce, y compris sa partie 17, constituant la vanne principale pro- pre et étant apte à venir en contact avec le siège 14 de manière à présenter à la vapeur la face terminale 18 de son extrémité du côté où règne la haute pres- sion ou bien où se trouve la lumière d'admission de l'appareil.
Le piston 15 est muni de rainures périphériques 9 formant labyrinthe pour obtenir le contact dé- siré étanche au fluide avec le corps cylindrique, et ces rainures peuvent être remplacées par des soufflets ou des garnitures sans bourrages.
Cette vanne principale 17 est avantageusement construite sépa- rée du piston 15 et comprend, à son extrémité opposée, une branche 19 de diamè- tre réduit qui traverse axialement un orifice central du piston auquel elle est fixée par un écrou 20 disposé dans une encoche sur la face 21 du piston opposée à la vanne principale 17, cette face présentant du côté de l'intérieur voisin 22 du corps 10 une aire substantiellement supérieure à l'aire que présente la face de la vanne principale à la vapeur entrante.
Cet intérieur 22 du corps 10 constitue une chambre de réduc- tion qui communique avec la lumière d'admission 11 par un alésage 23 de très petit diamètre par exemple de l'ordre de 1,5 mm (1/16ème de pouce) façonnné axialement sur la vanne principale 17, y compris sa branche 19.
A l'aide d'un dispositif de ce genre, quand la vanne principa- le est soulevée de son siège, la vapeur peut s'écouler directement de la lumiè- re d'admission 11 le long du siège 14 de la vanne principale vers la lumière - d'échappement 12, mais aussitôt que la pression à l'intérieur de la chambre de réduction 22 est telle que la résultante des forces exercée par elle sur la face plus grande 21 du piston est supérieure à la force résultante exercée par la vapeur entrante sur la face plus petite 18 de la vanne principale, celle-ci se ferme, et s'ouvre de nouveau aussitôt que la pression dans la chambre de ré- duotion 22 tombe en dessous de cette valeur critique.
On effectue le contrôle de la pression à l'intérieur de la cham- bre de réduction 22 au moyen d'une autre vanne déplaçable 24, manoeuvrée par un élément 25 fonction de la température et par conséquent indirectement de la pres-
<Desc/Clms Page number 4>
sion qui règne du côté de la basse pression ou de la décharge de l'appareil....
Dans ce but, le corps cylindrique 10 est muni, à son extrémi- té voisine de la chambre de réduction 22, d'une pièce 26 disposée axialmeent, de préférence construite séparément du reste du corps et qui y est fixée, elle a de nouveau une forme généralement cylindrique et comprend, à l'une de ses extrémités, un compartiment creux 27 dans lequel est logé l'élément 25 fonction de la température.
Ce dernier est formé d'un certain nombre de rubans 28 de ' @ bi-métal pliés en épingle à cheveux, fixés les uns aux autres à leurs extrémi- tés voisines et s'étendant alternativement sur deux côtés diamétralement oppo- ses' de l'axe central du compartiment; une extrémité de l'élément 25 est raccor- dée à une vis de réglage 29 sur le corps 10 et l'autre extrémité est raccor- dée à la vanne déplaçable 24 et glisse axialement à l'intérieur d'un siège 30 de cette vanne dans une cloison 31 disposée à une extrémité de la chambre de réduction 22 plus ou moins parallèlement à la face voisine du piston.
Comme on le représente, la vanne déplagable 24 comprend une partie de vanne 32 en forme de tronc de cône voisine de l'élément de bi-métal venant au contact d'une partie de forme correspondante du siège 30, et la van- ne 24 comprend en outre une tige 33 disposée axialement et qui glisse à l'in- térieur d'une pièce de guidage 34 supportée par le siège 30.
Le compartiment 27 contenant l'élément 25 de bimétal est relié par un passage 35 à la lumière d'échappement 12 de la vanne de manière que l' élément de bimétal réponde à travers ce passage à la température de la vapeur passant par la lumière d'échappement et, comme la température de la vapeur est une fonction de la pression, toute modification de pression se manifeste par une 'variation de la température de l'élément de bimétal,de sorte que l'augmenta- tion de pression ainsi que l'augmentation correspondante de la température abot!- tissent éventuellement à ce que Isolément 25 de bimétal déplace la vanne 24 qui lui est associée en position fermée et permet à la pression de s'élever de la manière décrite à l9intérieur de la chambre de réduction 22 jusqu'à ce que la vanne principale 17 se ferme,
une chute de pression et par conséquent de tem- pérature sur la face d'échappement de l'appareil donnant lieu éventuellement à l'ouverture de l'autre vanne déplagable 24, et sous la pression exercée sur elle par la vapeur à l'intérieur de la chambre de réduction 22, mettant ainsi cette dernière en communication avec la lumière d'échappement 12 de manière à relâcher la pression qui y règne et à permettre l'ouverture de la vanne prin- cipale 17.
Au lieu de relier le compartiment 27 contenant le bimétal di- rectement à la lumière d'échappement de lyappareil, on peut le raccorder à une-pièce convenable quelconque du côté de l'appareil où règne une basse pres- sion, par exemple au tube de vapeur du côté de la basse pression en toute posi- tion désirée quelconque distante de l'appareil décrit ci-d.essus.
Un coussin élastique 36 est prévu sur la face du piston voisine de la vanne principale 17 dans le but d'empêcher une fermeture violente de cette vanne.
Dans la construction représentée sur la figure 3, la vanne dé- plagable 44 est manoeuvrée par un élément fonction de la pression, représenté en 46, au lieu de l'être par un élément fonction de la température. Dans ce but, la pièce 26 disposée suivant l'axe du corps 10 de la vanne se compose de deux éléments principaux, comprenant un élément 37 portant le siège et fixé à une extrémité du corps cylindrique 10, et un cylindre de pression 38 d'un dia- mètre sensiblement inférieur à celui du corps 10, le cylindre 38 portant une extrémité 39 munie d'un orifice et montée de manière à pouvoir se visser dans une ouverture formée dans la face latérale de la pièce 37 substantiellement au centre du corps 10.-
Dans cette ouverture de la pièce 37, est monté un siège 40 de forme cylindrique,
portant une ouverture centrale 41 dont la partie inférieure est munie d'une surface de siège de vanne en forme de cône venant en contact avec la tête conique 43 de la banne déplaçable 44; celle-ci comporte en outre
<Desc/Clms Page number 5>
une tige 45 traversant librement l'ouverture du siège de la vanne et également une ouverture disposée dans la base du cylindre 38.
Un piston 46 à tablier est monté de manière à glisser à l'inté- rieur du cylindre 38; une tige de vanne 45 est vissée de façon réglable et à son extrémité supérieures en dépassant celle-ci et est munie d'une tête tournante 47 de manière à pouvoir régler la position axiale de la tige de la vanne par rapport au piston.
A l'intérieur de la partie supérieure du cylindre 38 est disposé un ressort à compression 48 agissant entre la face supérieure du piston et une butée 49 ayant la forme d'un écroua monté de façon réglable à l'extrémité supé- rieure du cylindre de manière qu9on puisse modifier la pression sur le ressort.
L'écrou est muni d'un orifice central 50 de manière que la partie supérieure du cylindre 38 au-dessus du piston communique directement avec l'atmosphère, c'est- à-dire à une pression pouvant être substantiellement inférieure à la pression exercée sur la face inférieure du piston 46, et on évite autant que possible des fuites entre la face inférieure du piston et sa face supérieure en munissant le tablier du piston d'un certain nombre de rainures annulaires 51 espacées ver- ticalement et formant labyrinthe entre la périphérie du piston et le cylindre.
Les pièces restantes de la construction modifiée représentée sur la figure 3 sont analogues à la construction déjà décrite., étant bien entendu que la vanne déplagable 44 se meut vers le haut dans la position fer- mée dans laquelle elle vient en contact avec son siège au lieu de se déplacer vers le bas comme dans la construction représentée sur les figures 1 et 2.
Le mode opératoire du dispositif représenté sur la figure 3 est en.général analogue à celui de la construction déjà décrite, bien que dans cette dernière construction, quand la pression à la lumière d'échappement 12 de lavanne et dans la chambre de réduction 22 au-dessus de la vanne principale 17 dépas- se une certaine valeur, elle agit sur la face inférieure du piston 46 y compris son tablier,, soulève le piston à l'encontre de la pression du ressort sur une distance suffisante pour pousser la vanne 44 sur son siège.
En d'autres termes, la vanne 44 est fermée en réponse à un accroissement de pres- sion du côté de l'admission de l'appareil, au lieu de répondre à une augmentation de la températures dépassant d'une valeur déterminée dans chaque cas, comme dans la construction antérieurement décriteo
Dans la construction représentée sur la figure 3. les rainures 51 formant labyrinthe sur le tablier du piston 46 peuvent être remplacées par des soufflets ou des garnitures sans bourrageo
En ce qui concerne l'une ou l'autre des constructions décrites ci-dessus.
il rentre dans le domaine de l'invention que la vanne fonction de la pression ou de la température et les pièces qui y sont associées, y compris 1' élément fonction de la pression ou de la température,,, soient écartés de la vanne principale et y soient raccordés par un tube.. sans qu'il soit nécessaire, en ce qui concerne le fonctionnement de la vanne, que ces deux pièces soient juxtapo- sées.
Dans les dispositions décrites précédemment,,, on remarquera que, quand la vanne à piston formant la vanne mobile principale 17 est ouverte par la pression du fluide qui agit sur elle,, une petite partie de l'énergie de pres- sion du liquide à régler agit sur l'extrémité de la vanne principale à piston éloignée de son siège, de manière à fermer cette vanne.et le contrôle de la'ferme- true s'effectue an fait en faisant passer une faible proportion du fluide de la con- duite principale à travers un orifice de dimensions déterminées formé par l'alésage 2.3.;
de la vanne principale à piston, dans une chambre disposée sur la face de la van- ne à piston éloignée de son siègel'échappement de cette faible proportion de flui- de à l'atmosphère ou son équivalent étant réglé par la vanne déplagable 24. 44 ma- noeuré par l'élément fonction de la température ou de la pression, et formant par conséquent une vanne pilote pour le réglage du fonctionnement de la vanne principale.
Le dispositif permet un contrôle excessivement sensible de la
<Desc/Clms Page number 6>
vanne principale sans qu'il soit nécessaire de construire une pièce d'appareil particulièrement grande et étudiée, de sorte que le dispositif complet est pas- ticulièrement simple et peu coûteux.
Bien qu'on ait décrit une,forme particulière de l'invention' .. telle qu'appliquée au réglage du débit de vapeuril est bien entendu que I' invention'peut être appliquée au réglage du débit d'un gaz ou liquide quelcon- que sous pression.
En outre, on peut appliquer la vanne à un dispositif dans le- quel on désire couper le débit du fluide à régler,'quand sa température est in- férieure à une valeur déterminée, par exemple pour le réglage de l'alimentation d'un fluide de refroidissement ou de réfrigération, et dans un dispositif de es genre, la vanne déplaçable ou la vanne pilote peuvent fonctionner d'une façon inverse à celle décrite.
De même, la vanne pilote formée par la vanne déplagable peut être utilisée automatiquement de façon à s'ouvrir en vue d'un relâchement de vide.
Le débit du fluide à travers l'alésage 23 de la vanne princi- pale peut agir de manière à exercer sur elle une pression de fermeture en le fai- sant passer par la vanne pilote formée par cette vanne déplaçable et vers un es- pace quelconque où règne une pression inférieure à la pression du fluide à ré- gler, admis à la vanne principale.
La vanne pilote formée par cette vanne déplaçable peut être réglée à distance par effet magnétique au moyen d'un appareil électrique de réglage de la pression ou de la température disposé dans un espace ou récipient convenable quelconque dont la pression et/ou la température doit être réglée, la vanne pilote étant réglée par un solénoïde manoeuvré par l'appareil électri- que de réglage de la pression ou de la température.
REVENDICATIONS.
1.- Vanne du genre décrit caractérisée en ce que le débit du fluide est réglé au moyen d'une vanne principale apte à être manoeuvrée par la pression du fluide créée dans une chambre portant un échappement réglé par une autre vanne déplaçable de manière à régler la pression qui règne dans la chambre,cette dernière vanne étant manoeuvrée par un élément fonction de la température ou de la pression et influencé par la température ou par la pres- sion du fluide à régler.