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DISPOSITIFDE COMMANDE'DESOUPAPE OUDEVANNEAU
MOYEND'UNFLULDESOUSPRESSION.
A la première ligne de La. page 6, il faut lire :"haut vers le bas" au lieu de "bas vers le haut".
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Les soupapes ou vannes commandées par fluide sous pression le sont généralement, soit au moyen d'un dispositif à membrane, soit au moyen d'un cylindre dans lequel se déplace un piston..
Dans le système à mambrane par exemple, celle-ci peut être placée dans une chambre que la membrane divise en deux parties et selon quel'on adm et un fluide sous pression au-dessus ou en-dessous de la membrane, on provoque la fermeture ou l'ouverture de la soupape ou de la vanne. Il en est de même pour la soupape avec cylindre et piston.
On peut aussi n'envoyer le fluide sous pression que d'un côté de la membrane ou du piston et provoquer le mouvement, inverse au moyen d'un ou plusieurs ressorts.
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Le système de commande par un fluide sous pression pouvant agir des deux côtés de la membrane ou du piston, présente l'inconvénient qu'au cas où la pression de ce fluide' vient à disparaitre, la soupape ou la vanne peut prendre une position quelconque préjudiciable au circuit dans lequel la vanne ou la soupape est placée.
Lorsque le fluide agit d'un seul côté, on peut alors prévoir deux réalisations différentes: dans l'une, le fluide sous pression provoque l'ouverture de la soupape ou de la vanne et le ou les ressorts antagonistes en déterminent la fermeture ; dans l'autre réalisation, le fluide sous pression détermine au contraire la fermeture etctest le ressort antagoniste qui provoque l'ouverture.
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Le second type d'organe présente l'inconvénient qu'en cas de manque de pression du fluide moteur, la soupape ou la vanne s'ouvre.
Dans le premier cas, le manque de pression ne détermine pas l'ouverture du circuit mais, pour obtenir l'étanchéité il est nécessaire de recourir à un ou plusieurs ressorts suffisamment puissants pour provoquer non seulement la @ fermeture de la soupape ou de la vanne, mais aussi son étanchéité complète.
Cela conduit à des dispositifs coûteux, par suite notamment de la nécessité d'avoir des ressorts ayant une force suffisante pour provoquer la fermeture et l'étanchéité . lorsqu'ils sont au bout de leur course.
Un inconvénient complémentaire du dernier système est l'encombrement et le poids fort élevés de la tête de commande dus non seulement à l'importance du ou des ressorts, mais aussi au fait que le cylindre et son
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piston doivent .être adaptés à provoquer lé déplacement malgré l'effort antagoniste développé par le ou les ressorts.
Le dispositif faisant l'objet de la présente invention permet de réaliser la commande d'une soupape ou d'une vanne au moyen d'un système avec piston et cylindre de dimensions modérées, sans utilisation de ressorts antagonistes ; de plus; il permet de maintenir la soupape ou la va.nne bien fermée dans le cas où la pression du fluide moteur viendrait à tomber ou à disparaitre.
L'organe reste d'autre part ouvert s'il se trouve dans une position ouverte, si la pression du fluide moteur vient aussi à disparaitre.
L'invention consiste en un dispositif de commande de soupa.pe ou de vanne par un fluide moteur sous pression sur les' deux faces soit d'une membrane ou d'un piston, caractérisé par le fait que la transmission du mouvement du piston ou de la.membrane à l'organe de fermeture de la soupape ou de la vanne s'effectue au moyen d'une pluralité de leviers adaptés par leur agencement à maintenir la fermetureavec étanchéité, lorsque la pression du fluide moteur vient à diminuer ou à disparaitre.
Lorsque la soupape ou son siège ne sont punis d'aucune partie élastique, on intercale dans la pièce commandant la soupape un dispositif élastique permettant d'exercer un effort intense pour la fermeture, tout en limitant cet effort à une valeur déterminée pour éviter des ruptures ou des déformations.
En général, l'effort appliqué pour la fermeture de la soupape ou de la vanne sera beaucoup plus grand que l'effort ' 'développé sur le piston moteur.
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La tige de commande du piston sera.. avantageusement connectée à une tige de commande de la soupape ou vanne par l'intermédiaire d'un jeu de leviers articulés de manière qu'un petit effort transmis par le piston à sa tige soit amplifié à la tige ou vanne de la soupape! ,Lorsque celle-ci approche et arrive sur son siège.
Lorsque la soupape est arrivée en position finale de fer- meture, les divers leviers sont en position telle que tout le système soit )bloqué tout en continuant d'exercer une pression de la soupape (ou vanne) sur son siège, assurant l'étanchéité.
Les figures 1 et 2 représentent schématiquement le dispositif faisant l'objet de l'invention.
En se reportant aux dessins, le dispositif selon l'invention comporte un cylindre fermé A dans lequel se déplace un piston B relié à une tige C qui commande la barre D à laquelle se trouvent articulés les leviers E1 et, E2.
Les leviers complémentaires F1 et F2 ainsi que H1 et H2 permettent, avec les leviers El et E de transmettre le mouvement de la barre D à la barre J qui la transmet à la soupape K par l'intermédiaire de la tige L qui se déplace dans des guides M et N.
Suivant que le piston B est au point haut ou au point bas de sa course, la soupape K est complètement levée ou est appliquée sur son siège P.
Suivant la figure 1, le piston @ est au point haut de sa course et, à ce moment, les leviers E1 et H1, E2 et H2 d'autre part sont sensiblement dans le prolongerez' l'un de l'autre.
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Au débùt du mouvement, l'effort agissant sur le piston B est ainsi transmis intégralement, aux résistances passives près, à la soupape K.
Les points R et S étant fixes, lorsque le piston B descend les points d'articulation T et U s'écartent l'un de l'autre d'une manière progressive et, lorsque le piston B atteint sa position inférieure (fig.2), les points et U' ont atteint des positions telles que les leviers F1 et H1 d'une part, F2 et H2 d'autre part, sont à peu près en ligne aroite.
A ce moment, un très léger effort exercé par les leviers E1 et E2 sur les points d'articulation T et U est en mesure de provoquer une pression considérable de la soupape K sur son siège P.
Il s'ensuit que/lorsqu'on se trouve dans le cas de, la fig. 2, si la pression motrice disparait sur la face supérieure du piston, la soupape restera fermée et l'effort développé de la soupape K sur le siège P continuera à assurer la fermeture comme si la pression existait.
Le fluide moteur est en général admis à la même pression sur chacune des deux faces du piston, cette admission étant commandée pour l'une et l'autre face au moyen d'organes complémentaires tels que des servo-soupapes.
Selon une variante, le fluide moteur peut être admis à la partie supérieure lorsqu'il faut déplacer l'organe vers le bas, tandis que le même fluide moteur, mais à pression réduite, est admis en permanence par le bas. selon cette variante
Il est prévu/, que ces soupapes sont alimentées à la partie supérieure par le pleine pression du fluide moteur et sous le piston par une pression réduite de ce fluide' moteur.
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Il s'ensuit que le déplacement du bas vers le haut, suivant les figures 1 et 2, se fait sous l'effet d'une différence de pression.
Lorsqu'on veut provoquer l'ouverture.de la soupape, on raet la partie supérieure du cylindre en communication avec la pression atmosphérique ou un fluide à basse pression et, à ce moment, la pression agissant sous le piston étant supérieure à celle qui existe au-dessus de celui-ci, le mouvement inverse est obtenu.
Il est à noter que la pression réduite de la tuyauterie alimentant la partie inférieure du cylindre est obtenue à partir de la tuyauterie sous forte pression alimentant la partie supérieure agec interposition d'un détendeur.
Le système décrit donduit dans les deux cas, c'est-à-dire que la. pression des deux côtés du piston ou membrane soit la même ou différente, à dimensionner le cylindre et son piston beaucoup plus faiblement que si le piston devait développer un effort pour appliquer directement la soupape sur son siège et obtenir l'étanchéité.
Par exemple, si l'on considère une soupape K dont là course est de 50 mm, en adoptant pour le piston une course de 70 mm, en prenant pour les leviers F comme pour les leviers H une longueur de 50 mm et, pour le levier E une longueur de 40 mm, on obtient en développant un effort de 1050 kgs à la tige C un effort total de 1650 kg. de la soupape K sur son joint d'étanchéité 5 mm avant que ' la soupape K n'atteigne sa position finale.
Cet effort croît ensuite d'une manibre très rapide jusqu'à ce point final pour atteindre théoriquement une valeur infinie lorsque les leviers, F et H sont en ligne droite.
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La nature du joint d'étanchéité usuel que l'on place sur la soupape K, soit sur le siège P (non montré dans le dessin) dépend du fluide qui traverse 1'organe et des conditions de service. On peut choisir par exemple du caoutchouc, du cuir ou toute autre matière pouvant se déformer légèrement, de manière à assurer une étanchéité totale sous l'effet d'une pression élevée avec une latitude de quelques dixièmes de millimètre, dans le déplacement reluit de la soupape K par rapport au siège P.
Pour le cas 'où il serait indiqué de ne pas placer de tels joints d'étanchéité sur la soupape K ou son siège, on peut réaliser l'étanchéité par exemple métal sur métal ; le dispositif comporte alors sur la tige L ou au point de liaison de la tige L soit avec la barre J soit avec la barre K, une l'iaison élastique constituée par exemple par un ressort d'un type connu ou une matière plastique..
Tout ce qui précède est évidemment valable pour le cas où il s'agit d'une vanne. La tige L commande alors un obturateur constitué, soit par un opercule, soit par deux opercules articulés et qui peuvent être à sièges parallèles ou à sièges obliques.
Le dispositif décrit ci-dessus peut être prévu dans n'importe quelle position, c'est-à-dire que la tige C du piston peut avoir son axe vertical, horizontal ou oblique.
Le fluide sous pression sera généralement de l'air comprimé.
Les tiges C et L sont guidées. Le guidage de la tige C. a été montré en X, celui de la tige L a été montré en M et N.
Une variante des guides M, N et X relatifs aux tiges C et L, consiste à maintenir le guide N et à réaliser un guidage télescopique profond de la tige C dans la tige L.
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@ -, .Le pression effective, au-dessus du piston par exemple (la fig. 1) pourra/être de o kg/cm , et en-dessous de ce piston de 1 kg/cm
Tout autre fluide que l'air peut être utilisé, qu'il soit élastique ou non.
On peut notamment recourir à l'emploi de l'huile, de l'eau et de tout autre liquide ou gaz sous pression.
Une particularité éventuelle de ia réalisation consiste à choisir un déplacement du piston tel que les points d'articulation T et U dépassent légèrement la position qui correspond à la position en prolongement des leviers F et H, de telle sorte que lorsque la pression sur les deux faces du piston vient à disparaitre, le système ne se trouve pas dans une position instable et reste bloqué dans la position de fermeture.
Ce léger déplacement n'est pas de nature à nuire à l'étanchéité car il correspond à un déplacement infime de la barre J c'est-à-dire à une décompression négligeable du système élastique (joint, etc. ) qui se se trouve, soit sur la tige L, soit sur la soupape, soit sur le siège.
Il est à noter que si l'on désire que la soupape ou la vanne reste ouverte avec sécurité lorsque la pression vient à manquer des deux cotés du piston on peut, soit placer le cylindre en-dessous de la soupape, c'est-à-dire monter la soupape ou la vanne avec la tête en bas, soit monter la soupape ou la vanne en plaçant l'axe de la tige C horizontalement, soit dans une position intermédiaire entre les deux positions précitées.
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Toutefois, en positipn verticale, le système reste normalement ouvert, les résistances passives, nota.: .ment du piston, étant supérieures au poids du système qui doit faire descendre le piston ou les leviers.
Tout ce qui précède s'applique au cas où le piston serait remplacé par une membrane qui pourrait se mouvoir dans une enceinte qu'elle divise en deux parties ; celle qui est située au-dessus d'elle suivant la position de la fig. 1 et correspondant à la haute pression et ltautre à la basse pression.
Il est bien certain que, tant pour le piston que pour la membrane, on réalise l'étanchéité par des prodédés connus tels que le presse-étoupe ou le joint d'étanchéité du passage V de la tige' C au travers de-la paroi inférieure du cylindre.
La lettre de référence Z, selon le mode particulier de réalisation à deux pressions différentes montre le fluide à haute pression et la lettre Y montre le fluide à basse pression.
Diverses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit.
Ainsi la description qui précède décrit un système de leviers consistant en deux agencements des leviers E, F et H. On n'est cependant pas obligé de se limiter à deux ensem- bles de ce genre et la présente invention couvre le cas où l'on placerait par exemple trois systèmes de leviers E, F, H placés par exemple à 120 l'un de l'autre, les tiges D et H devenant à ce moment des plateaux ou un ensemble de bras présentant chacun trois points d'articulation ; il peut être possible également de prévoir plus de trois ensembles.
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Egalement) il est dit dans la description du dispositif que les barres E1 et H1 dtune part, E2 et H2 d'autre part, sont sensiblement en ligne droite lorsque le piston est au point haut de sa course suivant la figure 1. On peut cependant très bien réaliser le système en prévoyant que les leviers E1 et H1 d'une part et E2 et H2 d'autre part fassent une obliquité marquée.
On peut aussi réaliser l'installation en ramenant l'une des deux barres D et J ou les deux barres ensemble à une longueur nulle, c'est-à-dire en confondant les axes d'articulation des extrémités supérieures des leviers E ou les points d'articulation inférieurs des leviers H ou les deux ensemble.
Suivant cette réalisation, certains leviers doivent alors être dédoublés. Si par exemple les points d'articulation supérieurs des leviers E1 et E2 sont confondus, on peut maintenir le levier E1 unique et dédoubler le levier E, . de telle manière qu'une brandhe de ce levier se trouve devant E1 et une autre branche derrière.
La description mentionne qu'on intercale un dispositif élastique permettant d'exercer un effort intense pour la fermeture, tout en limitant cet effort à une valeur déterminée pour éviter des ruptures ou des déformations. Il est cependant à noter que le placement de cette pièce élastique n'est pas limité à la tige L ou à ses extrémités, mais qu'elle peut aussi être obtenue dans la barre J sous la forme d'un ressort à lànie par exemple, ou dans la soupape Il,en dehors des-surfaces portant sur le siège ou dans les leviers H1 et H2 ou dans les leviers F1 et F2 ou dans les supports des points d'articulation R et S.