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La présente invention est relative à une soupape anti-conta- mination pour débiter un gaz comprimé contenu dans un réservoir, qui sera désignée dans la suite par le terme de "soupape de débit" et qui est utilisée en combinaison avec des réservoirs,ou cylindres (des bonbonnes, par exemple) à haute pression, destinés aux gaz comprimés de diverses espèces, tels que l'oxygène, l'azote, l'argon, @ ,on, l'anhydride carbonique, l'hélium, l'oxyde nitreux, le cyclopropanes etc.
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La présente invention a pour objet d'empêcher la contamina- tion du gaz dans un tel réservoir ou cylindre. Elle vise à at- teindre cet objectif à l'aide d'un dispositif qui n'implique pas la transformation du réservoir ni celle de la soupape de débit manuelle, ce dispositif pouvant être appliqué aisément aux soupa- pes de débit manuelles existantes, sans nécessiter une autre modi- fication du réservoir ou de la soupape de débit que celle qui consiste à monter un tel dispositif sur une soupape de débit, elle--.même du type courant.
Plus particulièrement, la présente invention a pour objet d'établir un dispositif anti-contamination qui, après avoir été fixé à une soupape de débit manuelle existante de construction normale, peut être introduit dans le réservoir ou cylindre à travers l'ouverture normale prévue pour recevoir la soupape.
Le risque de contamination du gaz contenu dans un tel réser- voir ou cylindre se présente spécialement lorsque ce réservoir ou .cylindre a été vidé de son contenu et qu'il est prêt à être re- chargé. Cette contamination se produit de façon presque certaine et dans une mesure plus ou moins grande lorsque, le passage à travers la. soupape de débit manuelle ayant été laissé ouvert dans l'intervalle, il s'établit une communication entre l'atmosphère et l'intérieur du réservoir ou cylindre.
Lorsque ce passage est laissé ouvert, le gaz contenu dans le réservoir ou cylindre étant sensiblement à la pression atmosphé- rique, il s'établit une communication à travers ce passage, entre le gaz résiduel contenu dans le réservoir ou cylindre et l'atmos- phère extérieure. Par conséquent, il s'établit, à travers ce passage ouvert, un écoulement d'air de l'atmosphère vers l'intérieur du réservoir et un écoulement de gaz de l'intérieur vers l'atmos- phère.
Cette circulation est due pour une certaine part à la simple diffusion, mais pour une part bien plus importante aux
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variations continuelles de la température et à celles de la pression atmosphérique, qui déterminent un net "reniflement" c'està-dire, des alternances d'inhalation et d'exhalation. L'a,ir atmosphérique qui pénètre ainsi dans le réservoir ou cylindre contamine le gaz résiduel dans ce dernier. A moins que le cylin- dre ou réservoir ne soit complètement purgé, par l'action du vide par exemple, préalablement à son rechargement, l'air de contami- nation qui a pénétré dans ce réservoir demeure dans celui-ci pen- dant le rechargement qui suit, et représente une contamination permanente.
La présence d'une quantité d'air, même minime, dans le gaz contenu dans le réservoir ou cylindre rechargé a pour ré- sultat de réduire l'efficacité de ce gaz d'une façon très marquées, et peut même rendre ce dernier impropre. à l'usage envisagé.
En dehors de la contamination par l'air atmosphérique les réservoirs, ou cylindres complètement vidés risquent une contami- nation par d'autres gaz ou liquides, lorsque leur soupape de débit a été laissée, ouverte après épuisement complet du contenu. Par exemple, si le'réservoir ou cylindre complètement épuisé, dont la soupape de débit est ouverte,est laissé dans une atmosphère nocive ou est déposé dans une rigole, comme c'est souvent le cas, les gaz nuisibles ou l'eau de la rigole, de même que l'air atmosphé- rique risquent de pénétrer dans le réservoir ou cylindre.
'La présente invention élimine le risque .de toutes les conta- minations de cette espèce.
Selon l'invention, une soupape spéciale à ouverture par pres- sion et à fermeture par ressort montée sur l'extrémité intérieure d'une soupape de débit manuelle de construction normale, sert à obturer le passage qui traverse la soupape de débit, lorsque la pression dans le réservoir ou cylindre tombe à une: valeur déter- minée d'avance, légèrement supérieure.à la pression atmosphérique.
Cette fermeture empêche les échanges, par mouvements de gaz, entre
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@e gaz résiduel contenu dans le réservoir ou cylindre, d'une part, et l'atmosphère, d'autre part;il empêche d'autre part oute pénétration de gaz ou de liquide dans le réservoir ou cy- lindre, même lorsque la soupape de débit manuelle a été laissée ouverte.
Cette soupape à ouverture par pression et à fermeture par ressort est convenablement fixée à l'extrémité intérieure de la soupape de débit normale, l'enveloppe de la première sou- pape présentant un diamètre suffisamment petit pour que cette soupape puisse être introduite et retirée à travers l'ouverture taraudée du réservoir ou cylindre, destinée à recevoir la soupape de débit, lorsque cette dernière soupape, désormais pourvue de la soupape anti-contamination, est mise en place ou enlevée. La pression agissant dans le sens de l'ouverture de la soupape à ouverture par pression et à fermeture par ressort est celle qui existe à l'intérieur du réservoir ou cylindre.
Cette dernière soupape contrôle l'entrée du gaz, contenu dans l'intérieur du réservoir ou cylindre, dans le passage qui traverse la soupape do débit manuelle normale, et obture cette entrée lorsque la pression du gaz résiduel dans le réservoir ou cylindre tombe à uno valeur déterminée d'avance, légèrement supérieure à la pres- sion atmosphérique, de préférence environ 15 à 25 lbs. par pouce carré. Ainsi, la fermeture de la soupape à ouverture par pression et à ouverture par ressort sert à maintenir constamment la pres- sion dans le réservoir ou cylindre légèrement au-dessus de la pression atmosphérique, même si la soupape de débit manuelle demeure ouverte pendant plusieurs jours ou plusieurs mois.
D'au- tre part, la soupape à ouverture par pression et à fermeture par ressort prévient la contamination par le fait qu'elle empêche l'entrée, dans le réservoir ou cylindre, de gaz jou de liquides venant de l'extérieur. En empêchant'ainsi la contamination, on élimine la nécessité d'une purg3 du réservoir ou cylindre préa-
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lablement à sa recharge.
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<11 titre de précaution supplémentaires 1 inven'tlon prévoi t une seconde soupape à, fermeture par ressortp cette soupape contre lant un passage de décompression branché en parallèle avec la
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première soupape à fermeture par ressorte mentionnée ci""dessL1Sp et contournant cette dernière soupeop6e, 0et.tB second.e soupape à, fermeture par ressort forme une soupape de décompression et est ncx.nài.lemei.it elle demeure nonnalement ferméep sallf lorsque le passage a travers la première soupape à fermeture par ressort est cbturéepalors qi2lil existe encore dans le réservoir ou cylin- dre une pression susceptible d'être réduites.
La fermeture de ce passage peut. être due à son obstruction par des particules d'une
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31a;"c&re par exemple de la rouille provenant de Pinté." rieur du réservoir ou cylindres cette fermeture'peut cependant être encore plus gênante lorsqu'elle estcausée (comme cola se produit parfois) par le fait que la. première soupape à. fermeture par ressort se ferme en raison d'une fuite du gaz sous pression -hors du réservoir ou cylindres jusque, la face opposée de ¯la pre-
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mière #soiipaj7a, :
.Fermeture par ressorts de telle, sorte que le gaz exerce une pression sur cette xoiaj?éipev en favorisant sa fermeture par le ressort. Ainsi la seconde soupape à fermeture par ressort est soumise non seulement à la poussée du ressorts qui tend à la, fermer:) aussi, et cela dans les conditions norme,les, à l'ac-
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t,1,à;- de pressions de gas opposées et sensiblement équilibrées dont l'une tend à ouvrir cette soupape et l'autre à la fermer.
Ces pressions de gaz opposées et qui., normalement, sont sensible- ment équilibréesproviennent des deux faces de la première sou- pape à fermeture par ressorte à savoir la pression de gaz qui tend à ouvrir la seconde soupape à fermeture par ressort provient du cote réservoir ou cylindre de la première soupape à fermeture par ressorts tandis que la pression qui tend à fermer ladite seconde soupape provient du coté atmosphère de ladi te première 'soupape.
Si le passage qui traverse la première soupape à fermeture
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par ressort s'obstrue pour une raison quelconque, la seconde des deux pressions de gaz opposées susdites tombe à peu près à zéro lorsqu'on ouvre la soupape de débit manuelle-, Par conséquent., la première des deux pressions de gaz précitées agit (si elle est assez élevée) dans le sens de couverture de la seconde soupape à fermeture par ressorte cela à l'encontre de l'action du ressort de fermeture de cette soupape, ce qui détermine l'ou- verture d'un passage de décompression partant de l'intérieur du réservoir ou cylindre, Avantageusement,
la pression qui doit s'établir dans le réservoir ou cylindre pour provoquer l'ouver- ture de la seconde soupape à fermeture par ressort est légèrement plus élevée que celle qui est nécessaire pour produire l'ouver- ture de la première soupape à fermeture par ressort, par exem ple 20 à 35 lbs. par pouce carré.
Ainsi, si le passage à travers la première soupape à fermeture par ressort se ferme, alors qu'il existe encore une pression suffisante dans le réservoir ou cylindre,, cette pression peut être réduite par la simple ou- verture de la soupape de débit manuelle, ce qui permet au gaz sous pression, contenu dans le réservoir ou cylindre, de s'échap. per'à travers la seconde soupape à fermeture par ressort, c'est-à-dire la soupape de décompression, de sorte que la pres- sion dans le réservoir ou cylindre peut se réduire à une valeur qui permet d'enlever la soupape de débit manuelle en toute sécurité, en vue de sa vérification ou réparation.
L'objet de l'invention est représenté dans les dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 est une vue en coupe longitudinale à travers la partie supérieure d'un cylindre ou réservoir (une bonbonne par exemple) à haute pression, ainsi qu'à travers une soupape de débit manuelle pour réservoirs, de construction courante, cette figure montrant, en vue d'élévation, la soupape anti-
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contamination à ouverture par pression et à fermeture par res- sort:) montée sur l'extrémité inférieure Cette soupape de dé- bit manuelle courante;
la figure 2 est une vue en coupe longitudinales, à une échelle plus grande que la fig. 1. à travers la soupape anti- contaminations à fermeture par ressorts, représentée en élévation dans la fig. 1, cette coupe étant pratiquée en substance suivant les lignes 2-2 des figs. 3 et 4; la figure 3 est une -vue en coupe transversales suivant la ligne 3-3 de la fig.2; la figure 4 est une vue en coupe transversale suivant la ligne .4,.,,1 de la fige 2;
Le réservoir ou cylindre 10 à haute pression,, pour gaz comprimés;, peut être d'un construction courante quelconque, gé- néralement aveugle à une extrémités lautre extrémité présentant une forme conique pour se terminer par une partie extrême 10a, filetée intérieurement;, le filet intérieur de cette partie étant destiné à recevoir le fût 11, fileté extérieurement, de la sou- pape de débit manuelle habituelle de construction classique Ordinairement, un collier ou un collet à anneau 13 en acier forgé, à filet extérieur;
, est monté extérieurement sur la partie extrê- (le 10a et est généralement maintenu en place en rabattant simple- ment l'extrémité de ladite partie extrême sur ce collier,,., Le collier ou collet', à bague 13 sert de support à un chapeau amovi- ble la (représenté partiellement en traits pointillés 'dans la
1) qui,normalement recouvre et protège toute la partie exposée de la soupape de débit lorsque le réservoir ou cylindre 10 n'est pas en service ou se trouve en cours de transport.
Un passage central 15 traverse le fût 11 de la soupape de débit depuis l'extrémité inférieure 'de ce fût juaqu'au siège de soupape habituel 16, avec lequel coopère une soupape 17 commandée
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par le volant à main habituel 18, prévu au sommt de la soupa::?:
) de débit, en vue de contrôler la communication entre ledit passage 15 et un passage latéral de remplissage et de soutirage 19 aboutissant au raccord de sortie habituel .20 à filetage ex- térieuro Habituellement, un second passage latéral 21 part du passage central 15, en un point situé au-dessous du siège de sou- pape 16, pour aboutir à un raccord de sortie de sécurité fileté 22, muni d'un chapeau amovible .23 à extrémité fracturable, ce chapeau étant appelé à éclater lorsque la pression à l'intérieur du réservoir ou cylindre devient trop élevée. Les organes de 10 à 23 inclus sont tous constitués par des éléments classiques.
Une difficulté - celle que la présente invention est appe- lée à éliminer - se manifeste lorsque le réservoir ou cylindre 10 a été/complètement vidé et que la soupape de débit manuelle 12 a été laissée ouverte, soit de façon fortuite, soit intentionnel- lamant.
En effet, dans ce cas, l'air atmosphérique, un gaz nocif quelconque présent à l'endroit en question, ou 1' eau .. cette der- nière lorsque la sortie du réservoir ou du cylindre est submergée dans l'eau - peuvent s'introduire librement à travers las passa- gas 19 et 15, ce qui peut entraîner la contamination du gaz rési- duel contenu dans le réservoir ou cylindreaussi bien par simple diffusion que par "reniflement", ce dernier se produisant à la suite de variations de température et de pression atmosphérique.
Pour éliminer cet inconvénient, l'extrémité inférieure du fût 11 de la soupape de débit manuelle 12 est suralésée et est munie d'un filet intérieur. Dans ce fût taraudé est montée l'ex- trémité supérieure du boîtier de soupape 30 de la soupape anti- contamination à ouverture par pression et à fermeture par ressort, de sorte que ce bottier se dirige vers le bas à partir de la sou- pape de'débit.
Cette soupape anti-contamination, ainsi que l'en- veloppe 31'montée sur l'extrémité inférieure de ladite soupape
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et entourant cette extrémité présentent un @ iamètre extérieur suffisamment réduit pour que l'ensemble puisse traverser libre- ment l'orifice prévu dans l'extrémité 10a de diamètre réduit et à, filetage intérieur du réservoir ou cylindre 10 lorsqu'on visse la soupape de débit manuelle 12 dans cet orifice ou hors de celui- ci,, L'enveloppe 31 affecte de préférence une forme cylindrique et est emmauchée à la presse sur la partie inférieure du boîtier de soupape 30.
A l'exception de la partie supérieure, qui corres- pond à l'emmanchement et qui est cylindriques le bottier de sou- pape 30 affecte de préférence une section transversale polygo- nale,avantageusement hexagonale, cela afin d'offrir une prise à l'enveloppe dans les sommets des angles et de constituer des espa- ces de gaz entre le bottier de soupape et l'enveloppe, soit entre chaque paire d'angles voisins. Ceci ressort clairement des figs.3 ¯et 4 Un filtre poreux 32, de préférence en porcelaine exempte de couvertes est monté dans la partie inférieure de l'enveloppe 31, entre le fond de celui-ci et l'extrémité infé- rieure du boïtier de soupape 30.
Le fond de l'enveloppe est tra- versé d'un orifice central d'un diamètre légèrement inférieur à celui du filtre 32 (fig. 2). Ce dernier sert à filtrer le gaz qui s'échappe de l'intérieur du réservoir ou cylindre 10, afin de réduire le risque de voir ce gaz entraîner d.es particules de rouilla ou d'autres impuretés.Le gaz qui s'échappe du réservoir ou cylindre s'élève à travers le filtre 32 et se dirige vers l'extérieur par la périphérie de celui-ci pour s'élever ensuite, à l'intérieur de l'enveloppe 31, le long des pans du boîtier de soupape polygonal 30.
Le boîtier de soupape 30 présente dans sa partie supérieure un passage central axial 35 qui se trouve dans le prolongement du passage 15 de la soupape de débit manuelle 12 et communique avec ce passage. L'extrémité inférieure du passage 35 forme un siège de soupape appelé à coopérer avec une soupape sous-jacente 36,
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portée par une membrane flexible 37 montée sur le boîtier de soupape 30, entre les deux parties de ce dernier, assemblées par vissage (voir Fig. 2). Un ressort de compression 38, disposé au- dessous de la membrane-37 presse cette dernière vers le haut, de façon à appliquer la soupape 36 contre son siège.
La face supérieure de la membrane 37 est exposée à la pression du gaz qui s'exerce à l'intérieur du réservoir ou cylindre 10 et qui agit sur cette membrane en,passant par les canaux radiaux 39 qui se dirigent vers l'intérieur à partir des pans du boîtier de soupape polygonal 30 (figures 2 et 3) et par les orifices Ion. gitudinaux 40 qui relient ces canaux à la chambre 41 située immédiatement au-dessus de la membrane 37.
Le ressort de compres- sion 38 est calibré de façon à refouler la soupape 36 vers le haut, contre le siège de celle-ci, chaque fois que la pression dans'le réservoir ou cylindre 10, et donc dans la chambre 41 tombe au-dessous d'une valeur déterminée d'avance, légèrement supérieure à la pression atmosphérique, de préférence environ 15 à 25 Ibs. par pouce carré.
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Par conséquent, lorsqu'on débite du gaz hors du réservoir ou du cylindre 10, après avoir ouvert la soupape de débit manuelle 12, ce gaz traverse librement le filtre 32, se dirige vers le haut le long des pans du boîtier de soupape polygonal 30, suit les passages radiaux 39, traverse les orifices longitudinaux 40 et la chambre 41, passe au-delà de la soupape 36 et s'échap- pe par les canaux 35, 15 et 19, le tout aussi longtemps que la pression dans le réservoir ou cylindre demeure au-dessus de ladite valeur déterminée d'avance.
Toutefois, lorsque la pression dans le réservoir ou cylindre descend jusqu'à cette valeur déterminés d'avance, valeur légèrement supérieure à celle de la pression atmosphérique, la pression du gaz s'exerçant sur la membrane 37 est vaincue par le ressort de compression 38, lequel repousse la
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soupape 36 contre son siège et arrête la sortie du gaz.
La ferme @ure de la soupape 36 empêche toute contamination qui:, sans cela, pourrait être provoquée par l'entrée de l'air atmosphérique soit par diffusion, soit par ??reniflement?' , dans le cas où la sou- pape manuelle serait laissée ouverte involontairement ou intention- nettement, ce qui risquerait d'amener l'introduction de gaz nuisi- blés ou d'un liquide quelconque.
Pour refaire le plein du réservoir, on introduit le gaz de recharge sous pression à travers les passages 19, 15 et 35. La pression de ce gaz de recharge force l'ouverture de la soupape 36 et permet au gaz de pénétrer dans le réservoir ou cylindre 10.
Il arrive parfois que l'orifice contrôlé par la soupape 36 ou par son siège soit obturé même lorsqu'une pression élevée règne dans le réservoir ou cylindre 10. Ceci peut être dû, par exemple:, à une pénétration de particules de rouille, ou autres dans le passage en question, cela en dépit de la présence du fil- tre 32, ou bien, ce qui est encore plus probable,à une fuite de gaz sous pression autour de la membrane 37, de telle sorte que la pression du gaz qui s'échappe du réservoir agit sur les deux faces de, cette membraneet permet au ressort de compression 38 de maintenir constamment la soupape 36 contre son siége, même lorsqu'une pression élevée règne dans le réservoir ou cylindre 10.
Afin que le réservoir ou cylindre 10, contenant un gaz sous haute pression;, puisse être vidé de son contenu, même dans le cas où le passage en question serait obstrué, l'invention prévoit une soupape spéciale de décompression, comme montré dans la fige 2, qui sert à réduire cette haute pression dans le réservoir ou cy- l@ dre 10, par une ouverture de la soupape de débit ma- nuelle 12.
Cette soupape de soulagement ou de décompression est montée dans la partie supérieure du boîtier de soupape 30 et. est constituée par une soupape 50, mobile dans le sens latéral et sol- licitée normalement vers sa position de fermeture, c'est-à-dire,
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contre son siège, par un faible ressort de compression 51, de sorte que cette soupape de décompression est également une soupape à fermeture par ressort. Lorsque cette dernière soupape occupe la position de fermeture, elle interrompt la communication entre le passage central 35 et un passage longitudinal 52 qui s'étend le long du boîtier de soupape, parallèlement au passage 35, à partir du passage radial 39.
De préférence, la soupape de dé- compression 50 possède une tête de guidage carrée ou hexagonale 53, montée dans un forage cylindrique transversal, pratiqué dans le boîtier de soupape 30, de sorte que la pression s'exerçant dans les passages 35 et 52 est en équilibre tout autour de la soupape 50 et que cette dernière est maintenue fermée par la soupape 51.
Toutefois, lorsque l'orifise contrôlé par la soupape 36 et par son siège est obstrué par suite d'une circonstance quelconque, alors, que la pression dans le réservoir ou cylindre est encore élevée, par exemple pour une quelconque des raisons données ci- dessus, il suffira simplement d'ouvrir la soupape de débit ma- nuelle 12 en'tournant le volant à main 18, à la suite de quoi la soupape de décompression est soustraite à toute pression de gaz, sauf celle qui agit à travers le passage 52. Si cette dernière pression est suffisamment élevée, par exemple supérieure à 20-35 lbs. par pouce carré, elle force l'ouverture de la soupape de décompres- sion'50, à l'encontre de son ressort 51.
Ceci permet de réduire n'importe quelle haute pression existant dans le réservoir ou cylindre, même lorsque l'orifice contrôlé par la soupape 36 et son siège est obstrué pour une raison quelconque,, Cette réduction de la pression permet de dévisser la soupape de débit manuelle 12 en toute sécurité, afin que l'on puisse procéder, si nécessaire, à la vérification et à la réparation de cette soupape ou des deux. soupapes à fermeture par ressort, supportées par le boîtier de soupape 30.