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REGULATEUR AUTOMATIQUE DE PRESSION, PLUS SPECIALEMENT POUR LE GAZ CARBONIQUE.
La présente invention a pour objet un régulateur automatique de pression destiné à permettre de maintenir une pression déterminée dans une enceinte à partir d'une source de gaz se trouvant à une pression plus élevée, ce dispositif étant plus spécialement destiné à être appliqué au cas du gaz carbonique.
On sait que le gaz carbonique constitue une source commode de gaz sous haute pression, grâce à sa propriété de se liquéfier aux températures ambiantes sous une pression de l'ordre de 25 à 30 kg/cm2. Il est utilisé à ce titre notamment dans l'industrie des extincteurs d'incendie pour assurer la propulsion d'un liquide extincteur ou d'une poudre extinctrice. Pour cette application particulière il présente l'avantage accessoire d'être lui-même un gaz extincteur, de telle sorte que sa projection sur le feu avec le liquide ou la poudre ne peut que contribuer à l'extinction.
Par contre il comporte l'inconvénient d'absorber une quantité de chaleur considérable lors de sa détente et, sous l'action du froid produit, de se solidifier sous forme de neige carboniqueo Cette neige tend à colmater les orifices, les tuyauter-les, les espaces intérieurs des vannes, etc....
De ce fait l'utilisation du gaz carbonique comme gaz propulseur se révèle souvent délicate et on lui préfère un gaz comprimé tel que l'azote, en dépit des inconvénients accessoires de poids et d'encombrement que cela entraine.
L'invention vise à permettre de réaliser un régulateur de,pres- sion conçu de telle manière que la détente du gaz carbonique qui s'y produit ne risque pratiquement pas de donner lieu à une formation sensible de neige
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carbonique.
L'invention vise en outre à permettre de réaliser un dispositif du genre en question de construction dimple et robuste, de réglage facile
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et dont la mise en place sur les appareils habituels de lutte contre l'incendie soit particulièrement aisée.
Le dispositif suivant l'invention comporte essentiellement un organe de fermeture de l'arrivée de gaz sous haute pression commandé à la fermeture, à l'encontre d'un ressort de rappel réglable, par un piston actionné par la basse pression dont la tête forme, à la position d'ouverture de cet organe, soupape sur un siège de diamètre notablement moindre que celui du cylindre dans lequel se déplace ledit piston.
Il est facile de comprendre que dans de telles conditions lorsque l'organe de fermeture est ouvert, la section sur laquelle s'exerce la basse pression est plus faible que la section utile du piston. Dès que la basse pression dépasse une limite déterminée, elle soulève le piston agissant à la :façon d'une soupape, mais aussitôt que cette levée est réalisée, cette pression s'exerce sur toute la surface du piston et par conséquent l'organe de fermeture est brusquement refermé à l'encontre du ressort sans qu'à aucun moment il n'y ait laminage progressif du gaz à haute pression par cet organe.
Lorsque la basse pression baisse, l'organe de fermeture tend à s'ouvrir progressivement, mais comme la course du piston est faible, dès que cette ouverture commence à se réaliser de façon sensible, le piston revient sur son siège, la section sur laquelle s'exerce la basse pression est réduite et par conséquent l'ouverture reste stable. On notera d'ailleurs que tout commencement de givrage qui gênerait l'arrivée du gaz à haute pression ne peut que contribuer à provoquer l'ouverture brusque de l'organe de fermeture.
Finalement l'appareil fonctionne par à-coups successifs, en ouvrant l'arrivée de gaz haute pression jusqu'à ce que la basse pression atteigne un maximum déterminé, et en se fermant alors pour ne s'ouvrir à nouveau que lorsque cette basse pression est tombée au-dessous d'un minimum également déterminé et inférieur au maximum précitéo
Dans une première forme d'exécution de l'invention, le dispositif est réalisé de manière à se fixer sur un récipient tel qu'un extincteur à liquide ou à poudre, le piston étant tourné vers le bas et l'organe de fermeture étant constitué par un pointeau tourné vers le haut.
Le départ de gaz est prévu sur le côté et il est relié par un tuyau extérieur à un point approprié quelconque du récipiento Une telle forme d'exécution convient notamment pour les extincteurs à poudre dans lesquels on prévoit en général une tuyère d'injection de gaz à l'entrée de la tuyauterie distributrice de poudre.
Dans une autre forme d'exécution également destinée à se fixer sur un réservoir d'extincteur ou analogue, la tige du piston portant l'organe de fermeture est tubulaire sauf à son extrémité supérieure et elle forme canalisation axiale par le moyen de laquelle le gaz arrive directement au récipient. Cette forme d'exécution est plus particulièrement appropriée aux extincteurs à liquide dans lesquels on a avantage à faire arriver le gaz propulseur au sommet du récipient.
L'organe de fermeture peut encore être formé par un clapet plat constitué par l'extrémité même de la tige creuse du piston, lequel clapet plat s'applique contre un siège supérieur, l'arrivée de gaz sous haute pression se faisant latéralement dans une chambre ménagée au-dessous de ce siège, chambre dont l'étanchéité est assurée par un joint approprié disposé autour de la tige du piston.
La tige du piston se prolonge alors préférablement au-dessus du clapet plat avec un diamètre extérieur plus petit, des orifices de liaison étant ménagés dans la paroi de ladite tige au-dessus du clapet pour permettre au gaz détendu d'accéder au canal axial de la tige, et l'extrémité supérieure du prolongement ainsi réalisé comporte une tête formant bouchon du canal axial, laquelle tête coulisse de :façon étanche dans un alésage ménagé à la partie supérieure de l'appareil de manière à former piston d'équilibrage de l'action du gaz sur la tige. La tête peut encore porter un voyant permettant de suivre les débattements de la tige du piston.
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Le dessin annexé, donné à titre d? exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avan- tages qu'elle est susceptible de procurer
Fig. 1 est une coupe longitudinale d'une première forme d'exé- cution de l'invention.
Fig. 2 est une vue générale schématique d'un extincteur à pou- dre comportant application d'un régulateur de pression suivant fig. 1.
Fig. 3 est une coupe longitudinale d'une seconde forme d'exé- cution.
Fig. 4 est une coupe générale d'une troisième forme d'exécution, les pièces étant montrées à la position ouverte du clapet.
Figo 5 reproduit fig. 4, mais montrant les pièces à la position de fermeture de ce clapet.
L'appareil représenté en fig. 1 comporte un corps cylindrique
1 propre à se visser dans une collerette 2 soudée au sommet d'un récipient approprié 3 à l'intérieur duquel on désire maintenir une pression constante relativement basse par rapport à la pression de stockage du gaz propulseur.
Pour fixer les idées, le gaz propulseur peut être du gaz carbonique sous forme liquéfiée, sous une pression d'environ 30 kg/cm2, tandis que la pres- sion qu'on désire maintenir à l'intérieur du récipient 3 est de 5 kg/cm2 seulement.
La partie inférieure du corps 1 est alésée d'un alésage borgne la formant cylindre pour un piston 4 pourvu d'une garniture d'étanchéité périphérique 5. La face inférieure du piston 4 est tronconique comme indiqué en 4a et cette partie tronconique 4a peut venir s'appliquer sur un siège annulaire inférieur 6 vissé à l'entrée de l'alésage la, le tout à la façon d'une soupape ou clapet sur son siège.
La partie de l'alésage la située près du fond de celui-ci est taraudée et reçoit un plateau fileté 7 qui forme butée pour un ressort de rappel 8 agissant sur le piston 4 pour plaquer celui-ci sur son siège 6.
Pour permettre la manoeuvre du plateau 7, la paroi de l'alésage la est perforée d'une fenêtre latérale lb et le plateau 7 est découpé d'entailles longitudinales grâce auxquelles on peut l'entraîner en rotation. Une vis pointeau 9 permet de le bloquer au réglage voulu.
Au piston 4 est attelée une tige 10 qui traverse librement le plateau 7 et s'engage à jeu réduit dans un alésage axial de faible diamètre prolongeant l'alésage la. L'extrémité supérieure de cette tige 10 est taillée en cône comme indiqué en 10a, et elle vient obturer une rondelle 11 serrée au fond d'un alésage supérieur fileté du corps 1 par une tête vissée dans cet alésage. La tête 12 est elle-même perforée axialement d'un canal 12a destiné à assurer l'arrivée du gaz sous haute pression. La tête 12 est filetée extérieurement pour recevoir un raccord approprié non figuré.
Le corps 1 est encore perforé d'un passage latéral lc situé sensiblement au niveau de l'extrémité supérieure de la tige 10, immédiatement au-dessous de la rondelle 11. Le passage latérale lc comporte une partie taraudée pour recevoir un raccord de tuyauterie.
Le fonctionnement est le suivant
Le passage latéral lc est raccordé par un tuyau extérieur 13 (fig. 2) avec l'intérieur du réservoir 3. Dans le cas de fig. 2 on a supposé que le réservoir 3 renfermait une poudre extinctrice et que l'arrivée de gaz par la tuyau 13 se faisait par une tubulure inclinée soufflant dans l'entrée de la sortie 14 du récipient 3. La tête du corps 1 est reliée par un tuyau 15 à la tête d'une bouteille de gaz carbonique liquéfié.
Au repos, le ressort 8 (fig. 1) maintient le piston 4 plaqué contre son siège 6, de telle sorte que l'extrémité conique 10a est abaissée et découvre l'orifice de la rondelle 11. Quand on ouvre le robinet supé-
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rieur de la bouteille de gaz carbonique liquéfié, le gaz afflue par le tuyau 15 à la tête l, traverse la rondelle 11, passe par le tuyau 13 (fig. 2) et chasse la poudre extinctrice par la sortie 14. Quand la pression à l'intérieur du récipient 3 dépasse la limite prévue, le piston 4, qui joue alors le rôle d'une soupape, est décollé de son siège à l'encontre du ressort 8.
Aussitôt que cette levée est réalisée, la pression du réservoir 3, qui n'agissait que sur une section correspondant au diamètre du siège 6, agit brusquement sur la totalité de la surface du piston 4. Le pointeau 10 remonte donc brusquement et vient fermer de façon étanche la rondelle 11. L'arrivée de gaz carbonique au récipient 3 cesse.
Au bout d'un instant, quand la pression a baissé dans le récipient 3 au-dessous d'une limite déterminée, le piston 4 tend à s'abaisser progressivement. Dès que ce mouvement de descente est commencé, le gaz sous haute pression afflue par l'orifice de la rondelle 11 et il crée sur le pointeau une surpression qui agit dans le même sens que le ressort 8.
Comme d'autre part la course du piston 4 est très réduire, beaucoup plus qu'on ne l'a montré en fig. 1 pour la clarté du dessin, le piston 4 vient en fait plaquer à nouveau contre le siège 6 avant que la pression dans le réservoir 3 n'ait commencé à remonter de façon sensible. La section sur laquelle agit la pression du réservoir 3 est alors à nouveau réduite à celle correspondant au diamètre du siège 6 et par conséquent le pointeau 10 reste à sa position de pleine ouverture de façon stable bien que la pression se mette à augmenter à l'intérieur du récipient 3.
On obtient donc finalement un fonctionnement par à-coups suc- cessifs, le pointeau 10 se fermant par exemple à 5,5 kg/cm2 pour s'ouvrir à nouveau à 4,5 kg/cm2o On évite ainsi tout phénomène de laminage par ouverture ou fermeture incomplète du pointeau et'par conséquent les phénomènes de,givrage, obturation par neige carbonique, etc.... susceptibles d'en résulter.
Bien entendu, pour obtenir un fonctionnement correct, il faut que l'étanchéité assurée par la portée du piston 4 sur le siège 6 soit supérieure à l'étanchéité assurée par le joint 5, afin que la pression du gaz dans l'espace annulaire compris entre l'arête du siège 6 et la paroi de l'alésage la soit sensiblement égale à la pression atmosphérique quand le piston est à sa position basse. Cette condition est toujours réalisée en pratique. Une autre condition nécessaire pour un bon fonctionnement est que la face supérieure du piston 4 soit à la pression atmosphérique, ce qui est également réalisé par la présence de l'orifice lb nonobstant les fuites de gaz éventuelles autour du pointeau 10 ou du piston 4.
La forme d'exécution représentée en fig. 3 est plus particulièrement destinée au cas d'un extincteur à liquide dans lequel il est désirable que le gaz propulseur soit amené au sommet du récipient, et non pas vers la base de celui-cio
Dans cette forme d'exécution on retourve les éléments essentiels de la forme d'exécution précédente, éléments qu'on a référencés comme dans celle-ci pour simplifier les explications. Mais le pointeau 10 est creusé et comporte un alésage axial 10b qui, partant de son extrémité inférieure, débouche dans un orifice transversale 10c percé juste au-dessous de la pointe conique 10a.
Ce pointeau 10 se prolonge au-dessous du piston 4 et en fig. 3, pour simplifier le dessin, on a supposé que le poin- teau et le piston ne formaient qu'une pièce unique, bien qu'il soit évidemment possible de les réaliser en deux pièces séparées convenablement assemblées l'une avec l'autre. L'extrémité inférieure du pointeau 10 est guidée dans un guide 6a solidaire du siège 6. Le corps 1 ne comporte plus le passage latéral 1c.
On comprend que le fonctionnement de cette forme d'exécution reste substantiellement le même que celui exposé plus haut, la seule différence étant que lorsque le pointeau 10 s'abaisse, le gaz qui a traversé la rondelle 11 arrive directement à l'intérieur du récipient 3 en passant
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par le trou transversal 10c et l'alésage axial 10b.
L'appareil de fig. 4 et 5 comporte les mêmes dispositions générales essentielles que celui de fig. 3. Le récipient 3 ne comporte pas la collerette 2, ce qui est évidemment sans importance et d'autre part la face inférieure du piston 4 porte une garniture 16 destinée à venir por- ter contre le siège 6 prévu plat à cet effet, ce qui ne modifie en rien au fonctionnement, mais permet de réaliser plus aisément une étanchéité parfaite. Le piston 4 est rapporté sur la tige creuse 10 et il est fixé en place par le moyen d'un chapeau perforé 17 vissé en bout de cette tige et qui, par l'intermédiaire d'une entretoise 18 et d'une rondelle 19, blo- que le piston 4 contre un épaulement 10c de cette tige.
Immédiatement au-dessus de l'alésage la qui abrite le ressort taré 8, la tige porte un joint d'étanchéité annulaire 20. Le corps 1 com- porte d'autre part une tubulure latérale 21 pour l'arrivée du gaz à haute pression dans la chambre lc entourant la tige 10, laquelle chambre est réa- lisée par;le moyen d'un alésage s'ouvrant vers le haut dans le corps 1.
Le haut de cet alésage de plus fort diamètre, est taraudé et reçoit un bouchon 22 en forme de cupule à fond perforé. La face inférieure du bou- chon 22 comporte une creusure dans laquelle est logée une rondelle de garniture 23.
La tige de piston 10 comporte à l'intérieur de l'alésage lc et au-dessous du bouchon 22 une brusque réduction en diamètre déterminant un épaulement dans lequel on a creusé une gorge. Le bord périphérique de cette gorge constitue ainsi une arête 10d qui, quand la tige 10 est soulevée, vient s'appliquer contre la garniture 23 en formant clapet étanche (position de fig. 5). Immédiatement au-dessus de cet épaulement la paroi de la tige 10 est découpée d'une fenêtre 10e qui assure la communication entre l'alésage 1c et le canal axial de ladite tige, du moins quand 1'arête 10d ne porte pas contre la garniture 23 (position de fig. 4).
Le bouchon 22 est perforé axialement à deux diamètres. La partie inférieure de cet alésage, de plus petit diamètre, reçoit un manchon vissé 24 dont le bord inférieur retient en place la garniture 23. Ce manchon est traversé avec jeu par la partie de la tige 10 située au-dessus de l'arête 10 d. L'extrémité supérieure de la partie en question est filetée et reçoit une tête 23 qui coulisse à jeu réduit dans la partie à fort diamètre de l'alésage du bouchon 22, cette tête étant pourvue d'un joint annulaire 26 assurant l'étanchéité entre les deux pièces. La tête 25 est agencée de manière à obturer de façon étanche le débouché supérieur du canal axial 10b de la tige 10.
La tête 25 se prolonge vers le haut par une partie cylindrique 25a qui traverse un chapeau 27 vissé sur le bouchon 22.
Le fonctionnement reste en principe le même que dans les formes d'exécution précédentes. On remarquera que lorsque le clapet constitué par l'arête 10d se trouve à la position fermée de fig. 5, le gaz à haute pression n'exerce rigoureusemertaucune action sur la tige 10, de telle sorte que les variations de sa pression ne peuvent modifier le réglage de la réouverture du clapet 10d. Lorsque ce clapet est ouvert (position de fig.
4) le gaz qui a passé l'a#ête10d agit sur la section annulaire représentant la différence entre la section de la tige 10 au-dessous de l'arête 10d et sa section au-dessus de cette arête et cette action tend à assurer le retour brusque du piston 4 contre le siège 6. Ainsi la fermeture et l'ouverture du clapet 10d se produisent toujours brusquement et l'on évite les laminages toujours nuisibles avec le gaz carbonique en raison du givrage qu'ils peuvent provoquer. La détente du gaz carbonique à haute pression s'effectue en pratique par les trous 17a, c'est-à-dire directement à l'intérieur du récipient 3.
Un autre avantage de la forme d'exécution de fig. 4 et 5 est que si l'on donne à la tête 25 un diamètre extérieur égal à celui de la tige 10 au-dessous de l'arête la% l'action du gazà basse pression sur
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la tige 10 est entièrement équilibrée de telle sorte que le réglage de l'appareil est entièrement conditionné par le tarage du ressort 8.
On remarquera afin que le prolongement supérieur 25a de la tête 25 au repos ne dépasse pas le chapeau 27 (position de fig. 4), mais au contraire fait saillie au-dessus de ce chepeau dès que la tige 10 s'est soulevée sous l'action de la pression à l'intérieur du récipient 3 (fig. 5).
L'opérateur peut ainsi suivre très aisément le fonctionnement de l'appareil et vérifier constamment que les mouvements de la tige 10 ne sont pas intem- pestivement bloqués pour une raison quelconque.
L'appareil suivant l'une quelconque des formes d'exécution précédentes permet finalement d'obtenir une pression comprise entre deux limites bien déterminées, réglables à volonté par le moyen du ressort 8.
Cet appareil ne givre pas, puisque le pointeau ou clapet ne provoque jamais de laminage persistant du gaz carbonique. Grâce à la précision qu'il est possible d'atteindre dans la détermination des pressions de fonctionnement,. le régulateur suivant l'invention permet de se dispenser du manomètre usuel associé aux manodétendeurs connus. Il remplace avantageusement ceux-ci, étant beaucoup moins encombrant, lourd et coûteux qu'eux.
Bien entendu,bien que le régulateur automatique suivant l'in- vention soit plus spécialement destiné au gaz carbonique et aux extincteurs, cette application particulière ne limite nullement son champ d'utilisation possible. On peut parfaitement l'employer avec toutes sortes de gaz et dans tous genres d'appareils ou d'installations.
Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domai- ne de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents: C'est ainsi qu'on pourrait combiner le régulateur suivant l'invention avec un robinet de manière à ne pas avoir à manoeuvre le robinet associé à la tête de la bouteille de gae carbonique liquéfié. D'autre part, et comme il va de soi, l'invention englobe non seulement les régulateurs automatiques du genre décrit, mais encore les appareils qui en sont pourvus et plus particulièrement les extincteurs à liquide où à poudre utilisant le gaz carbonique comme gaz propulseur.