Soupape de sûreté La présente invention a pour objet une sou pape de sûreté destinée à la protection de toute partie d'une installation, d'un appareillage ou d'une machinerie (réunis ci-après sous l'appel lation simple d'appareil) qui contient un fluide pouvant atteindre dans certaines circonstances une pression dangereusement élevée. L'inven tion peut s'appliquer plus particulièrement à certains types de moteurs à fusée, mais elle peut avoir de nombreuses autres applications.
La soupape de sûreté objet de l'invention, agencée pour être actionnée sous l'influence d'une surpression est caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour la retenir en posi tion active même si la pression vient ensuite à tomber.
En conséquence, quand la soupape a été actionnée, elle ne peut être remise en position initiale sans une manoeuvre spéciale. L'appa reil ne peut donc être remis en service jusqu'à ce qu'on ait eu l'occasion de l'examiner pour déterminer les dommages que la pression en excès a pu causer.
La soupape de sûreté envisagée peut étre agencée comme soupape d'échappement, de coupure ou de dérivation, pour libérer, bloquer ou dériver le courant du fluide dans l'appareil, dans le but de réduire la pression qui agit sur la soupape. Si la soupape est une soupape de coupure, par exemple, et si une élévation déterminée de pression se produit en un ou plusieurs points de l'appareil, elle coupe l'alimentation d'un car burant ou d'un autre milieu de travail qui dé termine la pression en ces points.
Quand la soupape de sûreté peut répondre à la pression en deux ou plus de deux points différents de l'appareil, elle peut comprendre un élément de commande actionné par pression qui est con necté sélectivement auxdits points par des sou papes d'évacuation si la pression en l'un de ces points dépasse une valeur pour laquelle s'ou vre la soupape d'évacuation correspondante. Ainsi la pression requise pour actionner la sou pape de sûreté peut ne pas être la même en chaque point.
La soupape de sûreté peut être maintenue dans la position actionnée par un dispositif de verrouillage, par exemple un verrou à ressort monté sur une partie de la soupape et agencé pour engager une autre partie de la soupape quand celle-ci a été actionnée. La figure unique du dessin annexé repré sente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de la soupape objet de l'invention vue en coupe axiale.
La soupape représentée est destinée à être utilisée sur un moteur à fusée du type em ployant du peroxyde d'hydrogène comme un des agents propulseurs, et dans lequel une cer taine proportion du peroxyde d'hydrogène est décomposée en un mélange gazeux de vapeur et d'oxygène dans le but d'entrainer une tur bine, la puissance fournie par celle-ci étant uti lisée pour entraîner des pompes qui envoient les agents propulseurs dans une chambre de combustion.
La soupape dé sûreté est montée sur une conduite d'alimentation du peroxyde d'hydro gène à un organe de la turbine assurant la dé composition de ce corps, et elle est agencée pour couper cette alimentation dans l'éventua lité d'une élévation accidentelle des pressions en des points choisis du moteur à fusée, au- dessus de valeurs de sûreté déterminées. La coupure de l'alimentation du peroxyde d'hydro gène à la turbine entraîne la cessation presque immédiate du fonctionnement de celle-ci, de sorte que l'alimentation des agents propulseurs à la chambre de combustion cesse. Parmi les zones qui peuvent être accidentel lement soumises à des pressions excessives, se trouve la jaquette de refroidissement de la chambre de combustion.
Elle est normalement protégée par une soupape d'évacuation, mais si cette soupape ne fonctionne pas, ou si l'éva cuation est indésirable pour certaines raisons particulières, une pression excessive peut s'éta blir et être suffisante pour déformer la chambre de combustion. Cette pression peut être utilisée pour agir sur la soupape de sûreté, de manière que cette dernière se ferme ainsi dans le cas d'une élévation excessive de la pression dans la jaquette de refroidissement.
De même, dans le cas d'une défectuosité d'un régulateur contrôlant la vitesse de la tur bine, cette dernière peut s'emballer jusqu'à une vitesse excessive, produisant une pression anor malement élevée à la sortie des pompes des agents propulseurs. Une ou plusieurs de ces pressions peuvent être utilisées pour agir sur la soupape de sûreté, de manière que celle-ci se ferme dans le cas d'une vitesse trop élevée de la turbine.
La soupape de sûreté représentée comprend un corps 10 contenant un manchon fixe 11 dans lequel glisse un tiroir cylindrique 12. Des lumières 13 sont ménagées dans le tiroir 12, et des lumières 14 sont ménagées dans le man chon 11. Dans toute position du tiroir 12, les lumières 13 communiquent avec un passage d'entrée 15. Les lumières 14 communiquent toujours avec un passage de sortie 16. Quand le tiroir 12 est dans sa position normale repré sentée sur le dessin, il existe un libre passage pour le peroxyde d'hydrogène de l'entrée 15 à la sortie 16 par les lumières 13 et 14 qui se chevauchent.
Si cependant le tiroir 12 a été actionné de la manière qui sera décrite plus loin, il s'élève dans le manchon 11 contre l'ac tion d'un ressort 17 jusqu'à ce que les lumières 14 soient fermées par une partie inférieure 18 non perforée du tiroir 12. La communication entre l'entrée 15 et la sortie 16 est ainsi coupée.
Le déplacement du tiroir 12 est assuré par un piston 19 actionné par pression, connecté au tiroir 12 par une tige 20, et qui peut glisser dans un cylindre 21 ménagé dans le corps 10. L'aire effective de la face inférieure du piston 19 "est supérieure à l'aire effective de la face supérieure d'une quantité égale à la surface transversale de la tige 20, de sorte que lors qu'une pression suffisante est appliquée à un espace 22 au-dessous du piston 19, ce dernier s'élève contre l'action du ressort 17 et élève ainsi le tiroir 12 dans sa position de fermeture.
Une pièce 23 est fixée sous le piston 19 et un verrou à ressort 24 s'appuie contre la sur face de cette pièce.
L'espace 22 au-dessous du piston 19 com munique avec divers points du moteur à fusée qui peuvent être soumis à des pressions exces sives dans certaines conditions, comme indiqué plus haut, par l'intermédiaire de plusieurs. piè ces de connexion 26 qui forment une partie d'une garniture commune 27 qui communique avec l'espace 22 par une tige creuse perforée 28. Les pièces 26 sont connectées aux divers points de l'installation qui doivent être proté gés, par l'intermédiaire de soupapes d'évacua tion (non représentées) qui sont réglées pour s'ouvrir seulement quand les pressions en ces points dépassent des valeurs déterminées.
Dans le cas d'une pression excessive se produisant en l'un quelconque de ces points, la soupape d'évacuation correspondante s'ouvre et laisse entrer le fluide sous pression dans l'espace 22 pour élever le piston 19 et faire fonctionner la soupape de sûreté.
Quand cette dernière est actionnée, c'est-à- dire quand le tiroir 12 est suffisamment élevé pour fermer les lumières 14, la pièce 23 s'élève au-dessus du verrou 24 qui est poussé dans l'espace 22 au-dessous de la pièce 23, pour em pêcher le piston 19 et le tiroir 12 de redescen dre. Ainsi, une fois que la soupape de sûreté a fonctionné, le tiroir 12 ne peut revenir en position d'ouverture jusqu'à ce que la soupape ait été remise en position initiale en enlevant un bouchon fileté 25 et en retirant le verrou 24.
Le capuchon 25 peut être scellé pour s'as surer que le moteur à fusée ne sera pas remis en marche tant qu'un examen sérieux n'aura pas été fait pour déterminer les parties endom magées par les conditions de pression excessive qui ont causé le fonctionnement de la soupape.
Safety valve The object of the present invention is a safety valve intended for the protection of any part of an installation, of an apparatus or of a machinery (hereinafter united under the simple name of apparatus) which contains a fluid which can reach dangerously high pressure under certain circumstances. The invention can be applied more particularly to certain types of rocket engines, but it can have many other applications.
The safety valve which is the subject of the invention, designed to be actuated under the influence of an excess pressure, is characterized in that it comprises means for retaining it in the active position even if the pressure then drops.
Consequently, when the valve has been actuated, it cannot be returned to the initial position without a special maneuver. The appliance cannot therefore be returned to service until it has been examined to determine the damage that the excess pressure may have caused.
The contemplated safety valve may be arranged as an exhaust, cut-off or bypass valve, to release, block or bypass the flow of fluid in the apparatus, for the purpose of reducing the pressure acting on the valve. If the valve is a cut-off valve, for example, and if a determined rise in pressure occurs at one or more points of the appliance, it cuts off the supply of a fuel or other working medium which determine the pressure at these points.
Where the relief valve can respond to pressure at two or more different points of the apparatus, it can include a pressure actuated control element which is selectively connected to said points by relief valves if the pressure at one of these points exceeds a value for which the corresponding discharge valve opens. Thus the pressure required to actuate the safety valve may not be the same at each point.
The safety valve may be maintained in the actuated position by a locking device, for example a spring latch mounted on one part of the valve and arranged to engage another part of the valve when the latter has been actuated. The single figure of the accompanying drawing represents, by way of example, an embodiment of the valve object of the invention seen in axial section.
The valve shown is for use in a rocket engine of the type employing hydrogen peroxide as one of the propellants, and in which a certain proportion of the hydrogen peroxide is decomposed into a gaseous mixture of steam and gas. oxygen for the purpose of driving a turbine, the power supplied by the latter being used to drive pumps which send the propellants into a combustion chamber.
The safety valve is mounted on a supply line of hydrogen peroxide to a member of the turbine ensuring the decomposition of this body, and it is arranged to cut this supply in the event of an accidental rise. pressures at selected points of the rocket engine, above determined safety values. Shutting off the supply of hydrogen peroxide to the turbine results in the almost immediate cessation of operation thereof, so that the supply of propellants to the combustion chamber ceases. Among the areas that may accidentally be subjected to excessive pressure is the combustion chamber cooling jacket.
It is normally protected by a vent valve, but if that valve does not function, or if the vent is undesirable for some particular reason, excessive pressure may build up and be sufficient to deform the combustion chamber. This pressure can be used to act on the safety valve, so that the latter closes in the event of an excessive rise in pressure in the cooling jacket.
Likewise, in the event of a defect in a regulator controlling the speed of the turbine, the latter may run away to an excessive speed, producing an abnormally high pressure at the outlet of the propellant pumps. One or more of these pressures can be used to act on the safety valve, so that the latter closes in the event of too high a speed of the turbine.
The safety valve shown comprises a body 10 containing a fixed sleeve 11 in which slides a cylindrical drawer 12. Lights 13 are formed in the drawer 12, and slots 14 are formed in the sleeve 11. In any position of the drawer 12 , the lights 13 communicate with an inlet passage 15. The lights 14 always communicate with an outlet passage 16. When the drawer 12 is in its normal position shown in the drawing, there is a free passage for the peroxide. hydrogen from inlet 15 to outlet 16 through the overlapping ports 13 and 14.
If, however, the spool 12 has been actuated in the manner which will be described later, it rises in the sleeve 11 against the action of a spring 17 until the slots 14 are closed by a lower part 18. non-perforated drawer 12. The communication between the input 15 and the output 16 is thus cut.
The movement of the spool 12 is provided by a pressure actuated piston 19, connected to the spool 12 by a rod 20, and which can slide in a cylinder 21 provided in the body 10. The effective area of the underside of the piston 19 " is greater than the effective area of the upper face by an amount equal to the cross-sectional area of rod 20, so that when sufficient pressure is applied to a space 22 below piston 19, the latter s 'raises against the action of the spring 17 and thus raises the drawer 12 in its closed position.
A part 23 is fixed under the piston 19 and a spring latch 24 bears against the surface of this part.
The space 22 below the piston 19 communicates with various points of the rocket motor which may be subjected to excessive pressures under certain conditions, as indicated above, through several. connection pieces 26 which form part of a common gasket 27 which communicates with the space 22 by a perforated hollow rod 28. The parts 26 are connected to the various points of the installation which must be protected, by the intermediary of exhaust valves (not shown) which are set to open only when the pressures at these points exceed determined values.
In the event of excessive pressure occurring at any one of these points, the corresponding discharge valve opens and allows pressurized fluid to enter space 22 to raise piston 19 and operate the valve. security.
When the latter is actuated, that is to say when the drawer 12 is high enough to close the ports 14, the part 23 rises above the latch 24 which is pushed into the space 22 below. the part 23, to prevent the piston 19 and the drawer 12 from going back down. Thus, once the safety valve has operated, the spool 12 cannot return to the open position until the valve has been returned to the initial position by removing a threaded plug 25 and removing the latch 24.
The cap 25 may be sealed to ensure that the rocket motor will not be restarted until a serious examination has been made to determine the parts damaged by the excessive pressure conditions which caused the failure. valve operation.