Dispositif détendeur-autorégulateur de pression pour récipients de gaz comprimé Les dispositifs détendeurs employés pour régler la pression des gaz comprimés, par exemple du gaz carbonique, lors de leur sortie d'un récipient dans lequel ils se trouvent sous pression présentent en gé néral des inconvénients très graves dus à certains détails de leur construction. En effet, les détendeurs courants comportent une valve disposée entre une chambre d'entrée et une chambre de détente. Le débit du gaz est déterminé par l'interstice entre le siège de la valve et le clapet.
Ce dernier est actionné par une tige dont une extrémité est solidarisée avec le clapet, tandis que l'extrémité opposée est sollicitée par une membrane élastique, en général en caoutchouc sur laquelle appuie, par l'intermédiaire d'un fort ressort, une vis de commande.
En faisant descendre cette vis on exerce une pression sur la membrane et, par son intermédiaire, sur le clapet de la valve qui est actionné contre l'action d'un ressort en colimaçon. Lorsqu'on veut ouvrir la bouteille en faisant descendre la vis, le ressort en colimaçon se trouve comprimé et l'espa cement entre ses spires permettant le passage du gaz se trouve ainsi trop diminué par rapport à la section correspondante de la chambre d'entrée. Le ressort forme ainsi un véritable étranglement au sortant du quel le gaz se détend d'une manière trop brusque et risque de se congeler et d'obstruer la chambre d'entrée de façon qu'au lieu d'ouvrir le récipient on risque plutôt d'obstruer la sortie.
D'autre part, lorsqu'il s'agit du CO2, les contacts entre le gaz liquide et la membrane en caoutchouc qui se produisent dans la chambre de détente sont excessivement nuisibles pour la membrane qui se durcit. Ceci peut empêcher le fonctionnement du dé tendeur et une surpression dangereuse lors de l'utili sation du CO2 sous pression. .
Un autre inconvénient très gênant peut résulter du fait que lors du passage du gaz carbonique d'un canal réduit vers la chambre de détente, le gaz peut se détendre d'une façon exagérée en formant de la neige carbonique susceptible d'obstruer le passage. Cette obstruction durera jusqu'à l'évaporation du gaz, après quoi elle risque de se répéter en provo quant ainsi une alternance de passage de gaz et d'arrêts, au lieu d'un débit continu.
Le dispositif détendeur faisant l'objet de la pré sente invention est exempt de ces inconvénients. En effet, l'invention a pour objet un dispositif dé tendeur autorégulateur de pression pour récipients de gaz comprimé, caractérisé en ce qu'il comporte un corps principal destiné à être branché sur le ré cipient, relié par un conduit d'écoulement à alésage constant à une chambre indépendante de détente sur laquelle est destinée à être branchée la tubulure de départ du gaz détendu, ledit corps étant percé d'un alésage communiquant avec le conduit d'écoulement et à l'intérieur duquel est mobile un pointeau cylin drique de diamètre égal à celui de cet alésage et so lidaire d'une membrane circulaire élastique qui déli mite, dans le corps principal,
une chambre sans communication directe avec le conduit d'écoulement et en communication avec la chambre de détente, un ressort antagoniste du pointeau étant monté sur le corps principal du côté de la membrane opposé à la chambre que ladite membrane délimite dans ledit corps. Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple, une vue d'une forme d'exécution du dispositif faisant l'objet de l'invention, selon une coupe longitudinale.
En se référant au dessin, on voit que le détendeur est constitué par un assemblage d'éléments formant respectivement une canalisation principale, une chambre de détente, et un dispositif de régulation de pression du gaz libéré d'une bouteille B munie d'un robinet général R et d'un ajutage de sortie A habi tuels. Dans cet ajutage se trouve vissé un élément tubulaire 1 ayant en coupe longitudinale une forme générale en T.
Cet élément présente à l'intérieur un alésage 2 coaxial avec l'ajutage de sortie A de la bouteille et constituant l'entrée de la canalisation principale in diquée sur le dessin par les références F. Perpendi culairement à l'alésage 2, est disposé un alésage 3 communiquant avec lui. L'alésage 3 est prolongé par un alésage fileté 4 dans lequel est vissée l'extré mité d'un élément 5 ayant une section longitudinale en forme de T. La partie élargie 5' de ce dernier est filetée à l'extérieur et son extrémité forme un évidement 6 recevant un tronçon tubulaire 7 nanti d'une collerette 8 butant contre l'épaulement formé par les bords de l'évidement 6. Un joint d'étanchéité 9 est disposé entre la collerette 8 et les bords exté rieurs de l'élément 5.
Les éléments 5 et 7 présentent des alésages, res pectivement 10 et 11, coaxiaux avec l'alésage 3 et du même diamètre que ce dernier. Il est évident que le conduit d'écoulement formé ainsi par les alé sages 2, 3, 10 et 11 ne présente aucun élément mobile influencé par le gaz s'écoulant à travers la canalisation et susceptible de gêner cet écoulement ou d'être immobilisé ou freiné dans son mouvement lors d'une solidification accidentelle du gaz.
L'épaulement 2' formé par l'alésage 2 débou chant dans l'alésage 3 est conformé de manière à présenter un siège correspondant au pointeau 2 dont le rôle sera expliqué plus loin. L'extrémité libre de l'élément 7 aboutit à une ouverture 13 prévue dans la paroi d'un corps cylindrique 14 constituant, avec des chapes 15 et 16 vissées sur ces extrémités, une chambre de détente 17. Les chapes 15 et 16 sont vissées sur les extrémités filetées du corps 14 et des joints d'étanchéité 15' et 16' serrés entre les bords du corps 14 et les fonds des chapes 15 et 16 assurent l'étanchéité de l'ensemble.
La chape 15 présente une ouverture filetée 18 dans laquelle est vissée une des extrémités d'un corps de robinet 19 sur l'extrémité opposée duquel est vissé un raccord 20. Ce raccord assure la solidari- sation du robinet et du détendeur avec le tuyau, non représenté, conduisant le gaz détendu vers le lieu de son utilisation.
La chape 16 présente également une ouverture centrale filetée 21 dans laquelle est vissée l'extrémité d'un bouchon ou élément tubulaire 22. Cet élément présente deux tronçons 23 et 24, le diamètre exté rieur du tronçon 23 étant inférieur à celui du tron çon 24.
L'élément 22 présente un alésage central 26 des tiné à assurer la communication entre la chambre de détente 17 d'une part avec un manomètre M et d'autre part avec le dispositif de régulation propre ment dit décrit plus loin.
La liaison avec le manomètre M est assurée par la partie élargie et taraudée 26' de l'alésage 26 dans laquelle est vissée la tige filetée du manomètre M. Sur le tronçon 23 de l'élément 22 est montée l'extré mité annulaire 25 d'un tube coudé 27. Lors du mon tage de l'élément 22 cette extrémité annulaire 25 est serrée entre l'épaulement 28 formé sur l'élément 22 par la différence des diamètres des tronçons 23 et 24 et le plateau 16" formé par un relèvement de la partie centrale de la chape 16. Le diamètre inté rieur de l'élément annulaire 25 est plus grand que celui du tronçon 23 et il subsiste ainsi entre leurs parois, un espace libre qui établit par l'intermédiaire d'une ouverture 29 prévue dans le tronçon 23 per pendiculairement à l'alésage 26', la communication entre la chambre de détente et le tube coudé 27.
Des joints 25' assurent l'étanchéité de l'assemblage.
L'extrémité 30 présente également une forme annulaire. Elle est montée, d'une manière analogue à l'extrémité 25, sur un bouchon<B>31</B> vissé dans l'ex tension cylindrique 35 d'un élément 36. Le bouchon 31 présente un alésage 32 qui communique par une ouverture 33 avec l'espace 30' subsistant entre les parois extérieures du bouchon 31 et l'extrémité an nulaire 30 et par son intermédiaire avec le tube 27 et la chambre de détente 17. L'étanchéité de l'assem blage est assurée par des joints 34.
Après l'assemblage des éléments 27, 31 et 35, l'alésage 32 se trouve prolongé par un alésage 36' prévu dans l'élément 35 et qui a le même diamètre que l'alésage 32. Du côté opposé à l'extension 35, l'élément 36 présente une ébauche tubulaire filetée 37 sur laquelle est vissée l'extrémité 40 de l'élé ment 1.
Des canaux 38 traversent l'élément 36 et assurent la communication entre l'alésage 32-36 et une cham bre 39 formée par les parois de l'élément 36 et une membrane 41, de préférence en caoutchouc, dont les bords sont serrés par l'extrémité de l'élément 32 dans un siège formé par le fond intérieur de l'élé ment 40. La membrane 41 est solidarisée avec le pointeau 12 au moyen des disques 42 et 43 serrés entre un écrou 44 et un épaulement formé à l'extré mité correspondante du pointeau 12.
Le flasque 40 et l'extrémité opposée de l'élément 1 sont réunis par un corps cylindrique 49 présentant des fentes latérales symétriques par rapport à l'axe du corps. La partie du corps adjacente à l'ajutage A de la bouteille présente une extension cylindrique 45 dont la paroi extérieure est filetée et dans l'intérieur de laquelle est prévu un alésage 46 dont le diamètre correspond à celui du pointeau 12. Une bague 47 taraudée à l'intérieur est vissée sur l'extension 45 et entre cette bague et le disque 43 est comprimé un ressort 48.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant Le gaz se trouve dans la bouteille B en état li quide, en général sous une pression de 50 kilogs. Lors de l'ouverture du robinet R, le gaz liquide pénètre dans la canalisation 2 et s'écoule par les alésages 10 et 11 dont la section est calculée de manière à ne pas produire une détente du gaz dans la canalisation elle-même. Cette détente n'a lieu que dans la chambre 17 d'où le gaz détendu s'écoule après l'ouverture du robinet 19 vers le lieu de son utilisation.
Parallèlement à cette voie, le gaz pénètre dans la canalisation qui l'amène vers le manomètre mis ainsi sous pression et, par la canalisation 27, 32, 38, dans la chambre 39 dans laquelle le gaz exerce une pression sur la membrane 41. Il est évident que la membrane élastique soumise à la pression du gaz subira une déformation correspondante et sollicitera, contre l'action du ressort 48, le pointeau 12.
Pour éviter la formation des tourbillons freinant l'écoulement du gaz liquide, une détente du gaz doit être évitée avant son entrée dans la chambre de dé tente 17. Ainsi, le conduit d'écoulement ne comporte aucun étranglement. Il est donc évident que la posi tion du pointeau lors du fonctionnement normal doit être telle que sa partie en contact avec le flux du gaz ne forme pas un étranglement. La position du pointeau est déterminée par l'équilibre des pressions qu'il subit d'un côté de la part du flux du gaz s'échappant de la bouteille et d'autre part, par le gaz détendu dont la pression est transmise par la membrane 41 partiellement raidie par les disques 42 et 43 et freinée par le ressort 48. Il est évident que lors du fonctionnement normal, le pointeau n'in tervient pratiquement pas.
Si au cours de fonction nement de l'installation alimentée par le gaz il se produit un accident quelconque causant l'obstruction de la conduite d'utilisation du gaz, une surpression très dangereuse pourrait se créer dans les canalisa tions ou dans la chambre de détente, et des acci dents dus à l'éclatement de la conduite pourraient avoir lieu. Dans le dispositif décrit ci-dessus, ces accidents sont évités grâce au fonctionnement auto matique et instantané de l'autorégulateur.
En effet, dès que la pression dans la chambre de détente dépasse la pression normale de travail pour laquelle le dispositif, notamment le ressort 48 et la position du pointeau, ont été réglés, la membrane 41 sera soumise à une surpression et sera déformée en sollicitant le pointeau 12 qui s'approchera du siège 2' et obturera la canalisation 2, soit partielle ment, soit complètement.
Ainsi l'extrémité du pointeau 12 agit comme le clapet d'une valve dont le siège est formé par l'ou verture 2'. Pour assurer la fermeture de la valve ainsi formée dans les meilleures conditions, l'ouver ture 2' est conformée de façon que ses parois soient bombées et le contact entre le siège et l'extrémité du pointeau s'effectue selon une ligne et non selon une surface de contact.
Il est à remarquer que le pointeau 12 est en acier inoxydable, ce qui le distingue d'ailleurs nette ment des organes dont le déplacement règle le débit du gaz dans les dispositifs connus et qui sont en caoutchouc. De ce fait, le pointeau ne subit aucune altération lors des contacts prolongés avec le C02 liquide. D'autre part, l'élément 1 dans lequel est prévue l'ouverture 2' étant en laiton, bronze d'alu minium ou en un autre métal qui peut être considéré comme doux par rapport à celui du pointeau 12, le contact de ce métal doux avec l'acier inoxydable du pointeau assure en cas de besoin, une obturation absolument étanche de l'ouverture 2'.
Le fonction nement de l'autorégulateur étant extrêmement ra pide, la conduite sera fermée avant que la surpres sion devienne dangereuse.
Dès que l'obstruction est éliminée, l'installation fonctionnera normalement, la membrane reprenant sa forme habituelle et le pointeau 12 étant par con séquent retiré. Lors de l'ouverture du passage de 2 à 3 par le retrait du pointeau, ce passage présentera pendant une courte durée, un étranglement par rap port au conduit d'écoulement et le gaz liquide est susceptible de se détendre déjà dans l'alésage 3, de manière qu'une phase gazeuse se forme dans ce dernier. Toutefois, cette phase gazeuse ne subsistera que pendant une fraction minime de seconde et le fonctionnement normal de l'appareil est immédiate ment rétabli.
On voit ainsi que le dispositif garantit les ins tallations utilisant du C02 sous pression, contre les accidents dus aux obstructions susceptibles de sur venir dans les conduites ou à la sortie du gaz et augmente ainsi notablement la sécurité de ces ins tallations. D'autre part, la membrane ne risque pas d'être en contact avec la phase liquide du gaz et d'être détériorée par ce dernier.
Réalisé de manière décrite ci-dessus, le dispositif permet des débits très importants par rapport à ses dimensions. Ainsi, le type courant du dispositif per met de régler le débit jusqu'à 6 kg de gaz liquide par 12 secondes.
Il est à remarquer que le dispositif peut être utilisé pour la détente de tous les gaz et liquides, tandis que les détendeurs courants sont prévus soit pour des liquides, soit pour des gaz.