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REVENDICATIONS
1. Dispositif d'obturation de sécurité pour circuit ou canalisation sous pression, comportant une conduite destinée à être intercalée dans le circuit ou la canalisation, un piston déplaçable par rapport à la conduite et agencé de façon à venir obturer, dans une de ses positions extrêmes, une section de passage du fluide à travers la conduite et de façon à fournir, dans une autre position, un canal d'écoulement pour le fluide, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour régler la section du canal d'écoulement de manière à établir, en régime normal, une différence de pression de fluide déterminée entre les côtés amont et aval du piston, et des moyens pour maintenir le piston en équilibre, à l'encontre de la différence des pressions s'exerçant sur ses côtés amont et aval, jusqu'à une valeur de seuil de cette différence,
de sorte qu'un dépassement de cette valeur de seuil entraîne un déplacement du piston jusqu'à la position d'obturation de la conduite.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston comporte deux parties déplaçables l'une par rapport à l'autre pour former un canal d'écoulement de section réglable.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins une desdites parties du piston est traversée par un orifice formant au moins une partie du canal d'écoulement, le déplacement relatif des deux parties du piston permettant de régler la section de cet orifice.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux parties sont rotatives l'une par rapport à l'autre.
5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'actionnement mécanique pour produire le déplacement relatif desdites deux parties du piston, ces moyens comprenant un démultiplicateur disposé entre un organe de commande et la ou les parties déplaçables du piston.
6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de retenue du piston, ces moyens étant des moyens mécaniques. hydrauliques, pneumatiques, magnétiques etiou électromagnétiques.
7. Dispositif selon la revendication 6. caractérisé en ce que lesdits moyens de retenue sont agencés pour adapter automatiquement la force de retenue à des variations de pression en amont du piston.
8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de retenue sont réglables depuis l'extérieur de la conduite du dispositif.
9. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel le piston est déplaçable dans une chambre de piston faisant partie de ladite conduite, un orifice de sortie de cette chambre étant agencé pour être obturé par le piston dans ladite position extrême, caractérisé en ce qu'il comporte un organe mécanique traversant la paroi de la conduite. cet organe étant couplé avec une des parties du piston déplaçables l'une par rapport à l'autre, pour permettre le réglage de la section du canal d'écoulement.
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit organe mécanique est une tige rotative.
Il. Dispositif selon la reçendication 9, caractérisé en ce que la tige traverse la paroi de la conduite sur le côté amont du piston.
12. Dispositif selon la revendication Il. caractérisé en ce qu'il comporte un joint à levures placé autour de la tige entre celle-ci et la paroi de la conduite.
13. Dispositif selon l'une des revendications Il ou 12, caractérisé en ce qu'il comporte un joint à lèvres placé autour du piston entre celui-ci et la paroi de la chambre du piston.
14. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel la conduite est rectiligne, caractérisé en ce qu'une des parties déplaçables du piston comporte un élément d'actionnement traversant une ouverture latérale de la conduite, cette ouverture permettant un déplacement de l'élément d'actionnement correspondant au déplacement de ladite partie déplaçable du piston. l'élément d'actionnement étant solidaire d'un organe de réglage disposé à l'extérieur de la conduite et agencé pour assurer une fermeture étanche de ladite ouverture de la conduite.
15. Dispositif selon les revendications 3 et 14, dans lequel la conduite présente une surface extérieure cylindrique, caractérisé en ce que l'organe de réglage est un manchon entourant la conduite de façon déplaçable axialement et angulairement et en ce que deux joints à levures sont disposés respectivement en amont et en aval de ladite ouverture latérale, entre la paroi de la conduite et le manchon.
La présente invention concerne un dispositif d'obturation de sécurité pour circuit ou canalisation sous pression, comportant une conduite intercalée dans le circuit ou la canalisation, un piston déplaçable par rapport à la conduite et agencé de façon à venir obturer, dans une de ses positions extrêmes, une section de passage du fluide à travers la conduite et de façon à fournir, dans une autre position, un canal d'écoulement pour le fluide.
On connaît déjà des dispositifs d'obturation de sécurité utilisables pour obturer une conduite de gaz sous pression, dans lesquels le piston est actionné par l'onde de choc produite par une explosion en amont du dispositif. Un tel dispositif est agencé pour réagir à une augmentation brutale et très importante de la pression et comporte généralement des moyens spéciaux devant assurer l'obturation à ces hautes pressions, ce qui implique un dimensionnement et une construction qui ne permettent pas d'utiliser le dispositif pour d'autres applications.
La présente invention a pour but de fournir un dispositif destiné à être intercalé dans un circuit ou une canalisation d'alimentation ou de distribution de fluide de différentes sortes, par exemple dans un circuit de commande hydraulique tel qu'un circuit de commande pour vérins ou freins hydrauliques, ou une canalisation de distribution d'un gaz comprimé ou d'une vapeur sous pression, ou encore d'un liquide comme l'eau ou le pétrole, sans affecter le fonctionnement normal d'un tel circuit ou canalisation, mais permettant d'éviter un écoulement indésiré du fluide en cas de rupture de canalisation dans la partie située en aval du dispositif ou lors d'un autre phénomène conduisant à une baisse de pression indésirable en aval du dispositif.
A cet effet, le dispositif d'obturation selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour régler la section du canal d'écoulement de manière à établir, en régime normal, une différence de fluide déterminé entre les côtés amont et aval du piston, et des moyens pour maintenir le piston en équilibre à l'encontre de la différence des pressions s'exerçant sur ses côtés amont et aval, jusqu'à une valeur de seuil de cette différence, de sorte qu'un dépassement de cette valeur de seuil entraîne un déplacement du piston jusqu'à la position d'obturation de la conduite.
Selon une forme d'exécution, le piston comporte deux parties déplaçables l'une par rapport à l'autre pour former un canal d'écoulement de section réglable. Plus particulièrement, lesdites parties du piston peuvent être traversées par un orifice formant au moins une partie du canal d'écoulement, le déplacement relatif des deux parties du piston permettant de régler la section de cet orifice.
Le dispositif d'obturation selon l'invention peut comporter des moyens de retenue du piston sous forme de moyens mécaniques, hydrauliques, pneumatiques, magnétiques et/ou électromagnétiques.
Ces moyens peuvent être agencés pour adapter automatiquement la force de retenue à des variations de pression en amont du piston etlou peuvent être réglables depuis l'extérieur de la conduite du dispositif.
Le dispositif selon l'invention peut comporter un organe mécanique, tel qu'une tige rotative, traversant la paroi de la conduite, cet organe étant couplé avec une des parties du piston déplaçables l'une par rapport à l'autre pour permettre le réglage de la section du canal d'écoulement. Selon une forme d'exécution, un élément d'actionne
ment traverse une ouverture latérale de la conduite et est solidaire d'un organe de réglage agencé pour assurer une fermeture étanche de ladite ouverture de la conduite.
Selon une variante d'exécution, le piston peut être commandé, par l'intermédiaire d'une tige traversant la paroi de la conduite, par une membrane flexible fixée à la tige et montée à l'intérieur d'une chambre solidaire de la conduite.
Des moyens hydrauliques ou pneumatiques peuvent être prévus pour agir sur la membrane de façon à contrôler la force de retenue du piston et/ou à actionner celui-ci sous l'effet d'une commande extérieure pour obturer la canalisation.
Les fig. 1 et 2 représentent une première forme d'exécution du dispositif selon l'invention, la fig. I étant une section suivant un plan de symétrie passant par l'axe du piston et la fig. 2 une section suivant la ligne Il-Il de la fig. îles fig. 3 à 5 représentent une deuxième forme d'exécution du dispositif selon l'invention, la fig. 3 étant une section suivant la ligne III-III de la fig. 4 et les fig. 4 et 5 étant respectivement des sections du dispositif selon les lignes IV-IV et V-V de la fig. 3.
Les fig. 6 à 9 représentent schématiquement, en section axiale, d'autres formes et variantes d'exécution du dispositif selon l'invention.
Le dispositif représenté aux fig. I et 2 comporte un corps 1 présentant une partie de connexion d'entrée 11 et une partie de connexion de sortie 12 munies chacune d'un filetage permettant d'insérer le dispositif de sécurité dans une canalisation, par exemple dans la conduite d'alimentation en eau d'une machine à laver.
Le corps 1, creux, comprend essentiellement trois chambres, à savoir une chambre d'entrée 13, une chambre de piston 14 et une chambre de Sortie 15. La chambre de piston 14 est formée par une douille 2 logée dans une creusure correspondante du corps 1 et présentant des ouvertures d'entrée et de sortie de fluide, désignées respectivement par 21 et 22. Par l'intermédiaire de ces ouvertures, la chambre de piston 14 communique respectivement avec les chambres d'entrée et de sortie qui, à leur autre extrémité, débouchent sur les parties de connexion correspondantes. Un piston 3, disposé à l'intérieur de la douille 2 de façon à être déplaçable axialement, comporte deux parties juxtaposées 31, 32, traversées respectivement par des ouvertures 33 et 34. La forme de ces ouvertures est montrée à titre d'exemple à la fig. 2.
Elle est choisie de façon à permettre, par une rotation relative entre les deux parties du piston, de régler le débit de fluide à travers le dispositif. A cet effet, la partie 32 est solidaire d'une tige de réglage 4 qui traverse un alésage de la partie 31 ainsi que la partie du corps 1 formée en regard de la douille 2 par un bouchon 5 vissé dans le corps 1. La partie 31 comporte à sa périphérie une came 35 qui s'engage dans une rainure longitudinale 23 de la douille 2 et empêche la rotation de la partie 31 par rapport à cette douille. Dans le sens axial, les parties 31, 32 se déplacent ensemble, la tige 4 étant agencée pour porter un élément de fixation tel qu'un anneau à ressort 41 en regard de la partie 31.
A son extrémité libre, la tige 4 comporte un bouton de réglage 42 permettant, d'une part, de conférer à la partie 32 du piston un certain décalage angulaire par rapport à la partie 3 1 et, d'autre part, de déplacer l'ensemble du piston en direction axiale. A l'endroit où la tige 4 traverse le bouchon 5, unjoint à lèvres 6 est disposé dans le bouchon et entoure la tige 4. L'étanchéité à la périphérie du bouchon 5 est assurée par un joint annulaire 7. La partie 32 du piston présente sur le côté aval du piston une partie conique qui vient obturer l'ouverture de sortie de la douille 2, de façon progressive, lorsque le piston se déplace dans le sens du courant de fluide.
L'ouverture de sortie de la chambre de piston 14 est en outre formée par l'ouverture centrale d'unjoint annulaire 8 qui assure une fermeture étanche du canal de fluide dans la position finale du piston lors de son déplacement axial de fermeture. Lorsque le présent dispositif de sécurité est inséré dans un circuit de fluide ayant un débit maximal déterminé en aval du dispositif, on règle le débit à travers le canal 33, 34 du piston, en fonction de ce débit maximal, au moyen du bouton 42. Ce réglage est effectué notamment de façon que le piston reste en équilibre dans le courant de fluide malgré la perte de charge à travers le canal 33, 34 et par les éventuelles fuites de liquide à la périphérie du piston, celui-ci n'étant pas nécessairement étanche.
La surface du piston soumise à la pression de fluide en amont du piston est réduite, par rapport à la surface du piston sur le côté aval de celui-ci, de la section de la tige 4 qui représente une fraction non négligeable de la section totale du piston. Le réglage de la section du canal 33, 34 permet ainsi, même sans autre moyen de retenue du piston, de réaliser l'équilibre de celui-ci pour un débit maximal donné. Si, à la suite d'une rupture de la conduite par exemple, la pression en aval du piston baisse subitement, le piston se déplace dans le sens du courant et vient obturer l'ouverture 22. La conduite est ainsi fermée automatiquement dans un tel cas et peut être de nouveau ouverte lorsque le débit maximal autorisé est rétabli.
On place alors le piston, au moyen du bouton 42, dans une position axiale permettant le passage du liquide, en réglant le cas échéant de nouveau le débit à travers le canal de passage du piston.
Un moyen supplémentaire pour retenir le piston dans sa position d'équilibre est constitué par le joint à lèvres 6. L'action de ce joint sur la tige 4 se renforçant lorsque la pression de courant de fluide en amont du piston augmente, la présence de ce joint permet non seulement de décaler la gamme de réglage du seuil de déclenchement du dispositif de sécurité, mais aussi d'éviter un actionnement intempestif de celui-ci à la suite d'une augmentation de la pression en amont du piston, c'est-à-dire dans la chambre d'entrée 13.
D'autres moyens de retenue du piston peuvent être utilisés pour remplacer les moyens mentionnés ci-dessus ou pour compléter ceuxci. On peut notamment prévoir un deuxième joint à lèvres sur la périphérie du piston, de manière à augmenter la force de retenue lors d'une augmentation subite de la pression d'entrée. Selon une variante d'exécution, la tige 4 peut avoir une section négligeable et être munie d'un moyen mécanique, par exemple un ressort, d'un moyen magnétique, d'un moyen électromagnétique ou d'un moyen hydraulique pour obtenir une force de retenue sur le piston, cette force pouvant être soit constante, soit variable. Plus particulièrement, des moyens de réglage peuvent être prévus pour adapter le dispositif de sécurité à differents cas d'application ou différents régimes de fonctionnement.
Les fig. 3 à 5 montrent une forme d'exécution du dispositif de sécurité dans laquelle le piston et les moyens pour régler la section du canal d'écoulement sont disposés de façon coaxiale. Ce dispositif comporte une conduite formée par deux parties coaxiales 51, 52 munies à leurs extrémités libres de moyens, par exemple d'un filetage, permettant d'insérer le dispositif dans une canalisation de fluide. Sur son autre extrémité, la partie 51 se termine par deux longerons 51' et 51", qui prolongent la paroi de la conduite 51. en deux régions diamétralement opposées et forment entre elles deux ouvertures latérales de la conduite du dispositif.
A leurs extrémités libres, les parties 51', 51" présentent une épaisseur réduite, de telle sorte que le diamètre extérieur qu'elles définissent correspond à celui d'une douille 53 munie de deux encoches diamétralement opposées dans lesquelles s'adaptent les extrémités des parties 51', 51". La surface extérieure de la douille 53 et des extrémités 51', 51" sont munies d'un filetage correspondant à un filetage intérieur de la partie de conduite 52, permettant ainsi de lisser la partie 52 sur l'extrémité de l'ensemble 51, 53.
Le piston du dispositif selon les fig. 3 à 5 est formé par deux parties 60, 62 dont la première présente une partie conique coopérant avec un joint annulaire 54 monté dans la pièce 51. La partie centrale de la pièce 60 est traversée par deux ouvertures 61, 61' représentant le canal d'écoulement à travers le piston. La partie 62 du piston ayant essentiellement la forme d'un disque, percée de deux ouvertures permettant le passage des longerons 51' et 51", présente dans sa partie centrale des ouvertures 63, 63' de même forme que les ouvertures 61, 61'. La partie 62. guidée par les longerons 51', 51", ne peut se déplacer qu'axialement, alors que la partie 60, connectée à 62 au moyen d'une vis 64, peut être décalée angulairement par rapport à 62.
Ainsi, comme le représente la fig. 5, les ouvertures 61, 63 et 61', 63' peuvent être décalées l'une par rapport à l'autre pour définir la section du canal d'écoulement à travers le dispositif. Pour permettre ce réglage, la partie 60 présente deux bras latéraux traversant les ouvertures latérales formées dans la conduite 51 entre les longerons 51 et 51", l'extrémité de ces bras s'adaptant dans un manchon réalisé en deux parties 55, 56 dont le diamètre intérieur correspond au diamètre extérieur de la partie 62.
Les deux parties 55 et 56 peuvent être vissées l'une dans l'autre, un joint annulaire 57 assurant l'étanchéité de l'ensemble à cet endroit.
Chaque partie du manchon présente un alésage axial d'un diamètre légèrement supérieur au diamètre extérieur des parties de conduite 51 et 52, et des joints à lèvres 58 et 59 sont disposés à l'intérieur des parties extrêmes du manchon pour assurer l'étanchéité du manchon par rapport à la conduite 51, 52.
La fig. 3 représente une position extrême du piston, dans laquelle le fluide arrivant par la partie 52 de la conduite traverse les canaux d'écoulement 61, 63 et 61', 63' pour sortir par la partie 51. Le fluide remplit, bien entendu, en général tout l'espace intérieur du dispositif. La partie 60 étant solidaire du manchon 55, 56, une rotation de celui-ci permet de régler la section de passage du fluide par un décalage angulaire de la partie 60 par rapport à 62. L'ensemble du piston et du manchon est déplaçable axialement contre la force de retenue produite par le frottement des joints 58 et 59 sur la périphérie des conduites 51, 52. Du fait de l'utilisation dejoints à lèvres, cette force de retenue augmente avec une augmentation de la pression de fluide à l'intérieur du manchon.
Lorsque, par exemple par suite d'une rupture de la conduite en aval du dispositif, la pression du fluide baisse de ce côté du dispositif, la différence entre les pressions s'exerçant sur les côtés amont et aval du piston dépassera la valeur de seuil définie essentiellement par la force de retenue du manchon sur la conduite SI, 52. Le piston se déplacera alors axialement et, enfin de course, obturera par la partie conique de la pièce 60 I'ouverture dujoint 54.
Une fois que la cause de son actionnement a été supprimée, le piston peut être placé de nouveau dans sa position initiale telle que représentée à la fig. 3 et le dispositif reprend sa fonction de surveillance de la canalisation.
La fig. 6 illustre de façon quelque peu schématique une forme d'exécution du dispositifd'obturation dans laquelle le piston est soumis à une force de retenue magnétique réglable depuis l'extérieur de la conduite. La conduite 71 présente une ouverture d'entrée 72 et une ouverture de sortie 73 formée par unjoint 74, ce dernier étant retenu au moyen d'une pièce de fermeture 75 munie d'un filetage de connexion intérieur. L'extrémité opposée de la conduite 71 est fermée par une pièce 76 présentant en son centre une ouverture de passage pour une tige de piston 80. L'ouverture de passage est entourée par unjoint à lèvres 77 assurant l'étanchéité et fournissant une certaine force de retenue variable avec la pression d'entrée du fluide.
Le piston de ce dispositif est réalisé en deux parties 78 et 79. dont la dernière présente une partie conique d'obturation similaire aux exemples précédents. Les deux parties du piston sont montées de façon rotative l'une par rapport à l'autre, la partie 78 étant guidée axialement par un ergot 78' qui s'engage dans une rainure longitudinale. De cette façon, seule la partie 79 peut se déplacer angulairement pour le réglage de la section du canal d'écoulement du fluide à travers le piston. Ce réglage est réalisé par l'intermédiaire de la tige de piston 80 qui porte à une extrémité un bouton de réglage 81 et qui, à son autre extrémité. tourne librement dans les deux parties du piston. Dans son mouvement axial, la tige 80 est rendue solidaire du piston par des moyens indiqués schématiquement.
Un pignon 82. solidaire de la tige 80 est disposé à l'intérieur d'une creusure de la pièce 79 et coopère avec un pignon 83 monté sur la pièce 78. Le pignon 83 commande à son tour une denture intérieure 84 de la pièce 79. L'ensemble constitue ainsi un dèmulti- plicateur facilitant le réglage de la section du canal d'écoulement par l'intermédiaire du bouton de réglage 81.
La pièce 78 du piston comporte un aimant annulaire 85 aimanté dans le sens axial. A l'extérieur de la conduite tubulaire 71 qui, dans ce cas, est réalisée en un matériau non magnétique, sont disposés deux aimants annulaires 86 et 88 également aimantés axialement dans le même sens que l'anneau 85. Ces aimants annulaires extérieurs sont encastrés dans des piéces de support respectives 87 et 89 déplaçables axialement sur la conduite 71 au moyen d'une vis sans fin 90 logée dans deux supports 92 et 93 solidaires de la conduite 71.
La vis 90 présente, sur une partie coopérant avec le support 87, un filet à droite et, sur une deuxième partie coopérant avec le support 89, un filet à gauche, de sorte qu'une rotation d'un bouton de réglage 91 permet de déplacer les aimants 86 et 88 dans des directions opposées par rapport à la conduite 71. Cela permet de régler la force d'attraction magnétique exercée par les aimants 86 et 88 sur l'aimant 85 et, par conséquent, la force de retenue par laquelle le piston tend à se maintenir dans sa position de repos intermédiaire à l'encontre de la différence des pressions s'exerçant sur ces deux faces amont et aval respectivement.
La fig. 7 illustre une variante selon laquelle le piston présente une partie 94 en matière magnétiquement perméable coopérant avec un électro-aimant disposé à l'extérieur de la conduite 71, ici également non magnétique. Cet électro-aimant comporte une armature 95 et une bobine 96 alimentée par un circuit non représenté. Cette disposition permet de régler la force de retenue du piston par un réglage du courant passant dans la bobine 96 et se prête donc particulièrement bien à une commande à distance de cette force de retenue.
La fig. 8 représente une autre variante dans un dispositif similaire à celui de la fig. 6 où les éléments analogues ont été désignés par les mêmes numéros de référence. Dans le cas de la fig. 8, le piston 97 est également formé de deux parties déplaçables angulairement l'une par rapport à l'autre, et l'une de ces parties est solidaire d'une tige 98 traversant la paroi 76 de la conduite présentant à son extrémité libre un bouton de réglage 81. La partie périphérique du piston est munie d'un joint gonflable 99 qui communique avec un canal 100 traversant la tige du piston 98. Ce canal 100 est relié à l'extérieur de la conduite 71, par l'intermédiaire d'une pièce de raccord 101, à une source de fluide non représentée à pression réglable.
L'ajustement de cette pression permet, par voie hydraulique ou pneumatique, d'ajuster la force de friction effective entre le joint gonflable 99 et la paroi intérieure de la conduite 71.
Selon une variante, le canal 100 peut communiquer avec la chambre de piston par l'intermédiaire d'une ouverture latérale 102 de la tige 98, de façon à faire agir la pression du fluide en amont du piston sur le joint 99 et faire ainsi dépendre la force de retenue de la pression du fluide à l'entrée du dispositif de sécurité.
La fig. 9 représente une autre forme d'exécution du dispositif en ce qui concerne la partie de commande de celui-ci. Le piston non représenté sur cette figure est de nouveau déplaçable dans un tube cylindrique 103 et solidaire d'une tige de commande 108 munie d'un bouton de réglage 81. La partie non représentée du dispositif peut être réalisée comme dans les figures précédentes, le bouton de commande 81 permettant de régler la section du canal d'écoulement du fluide à surveiller. La conduite 103 est prolongée par un tube 104 vissé sur l'extrémité du tube 103, ce dernier présentant une piéce de fermeture 105 munie d'un joint à lèvres 109 assurant l'étanchéité du passage de la tige 108 à travers la pièce 105.
Une membrane flexible 110 est fixée à l'intérieur du tube 104 au moyen d'un tube 111 retenu dans le tube 104 par un couvercle 106 vissé à l'extrémité du tube 104. La membrane 110 est fixée à la tige 108 qui la traverse, par l'intermédiaire d'un organe 112 représenté schématiquement. Unjoint 107 assure l'étanchéité du passage de la tige 108 à travers le couvercle 106, ce dernier présentant une ouverture d'admission de fluide 113.
Une ouverture d'admission de fluide 114 peut également être prévue dans la partie de la paroi 104 située tntre la membrane 110 et la plaque de fermeture 105 de la chambre de piston. Ainsi. le piston peut être commandé par la différence entre les pressions régnant de part et d'autre de la membrane 110, permettant en particulier d'actionner le piston dans un sens ou dans l'autre et/ou de définir sa force de retenue. Le dispositif peut ainsi servir, dans cette forme d'exécution, de vanne commandée à distance par voie hydraulique ou pneumatique.
L'entrée de fluide 113 peut par exemple être reliée à un dispositif surveillant le degré de remplissage d'une cuve alimentée par l'intermédiaire du dispositif de la fig. 9, de sorte que celui-ci est actionné automatiquement, lorsqu'un niveau prédéterminé est atteint dans la cuve, par la pression du fluide admis par l'ouverture 113 et s'exerçant sur la membrane 110 provoquant le déplacement du piston vers la position d'obturation.
D'autres applications et formes du présent dispositif sont aisément envisageables par l'homme de métier à partir des exemples donnés ci-dessus.
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CLAIMS
1. Safety shut-off device for a circuit or pipe under pressure, comprising a pipe intended to be inserted in the circuit or the pipe, a piston displaceable relative to the pipe and arranged so as to come and close, in one of its positions extremes, a section for passage of the fluid through the pipe and so as to provide, in another position, a flow channel for the fluid, characterized in that it comprises means for adjusting the section of the flow channel so as to establish, under normal conditions, a determined fluid pressure difference between the upstream and downstream sides of the piston, and means for keeping the piston in equilibrium, against the difference in pressures exerted on its sides upstream and downstream, up to a threshold value of this difference,
so that exceeding this threshold value causes the piston to move to the closed position of the pipe.
2. Device according to claim 1, characterized in that the piston has two parts movable relative to each other to form a flow channel of adjustable section.
3. Device according to claim 2, characterized in that at least one of said parts of the piston is crossed by an orifice forming at least one part of the flow channel, the relative displacement of the two parts of the piston making it possible to adjust the cross-section of this orifice.
4. Device according to claim 3, characterized in that the two parts are rotatable with respect to each other.
5. Device according to claim 3, characterized in that it comprises mechanical actuation means for producing the relative displacement of said two parts of the piston, these means comprising a reduction gear disposed between a control member and the movable part or parts of the piston.
6. Device according to claim 1, characterized in that it comprises means for retaining the piston, these means being mechanical means. hydraulic, pneumatic, magnetic and electromagnetic.
7. Device according to claim 6. characterized in that said retaining means are arranged to automatically adapt the retaining force to pressure variations upstream of the piston.
8. Device according to claim 6, characterized in that said retaining means are adjustable from outside the pipe of the device.
9. Device according to claim 2, in which the piston is displaceable in a piston chamber forming part of said pipe, an outlet orifice of this chamber being arranged to be closed by the piston in said extreme position, characterized in that it comprises a mechanical member passing through the wall of the pipe. this member being coupled with one of the parts of the piston which can be displaced relative to one another, to allow the section of the flow channel to be adjusted.
10. Device according to claim 9, characterized in that said mechanical member is a rotary rod.
He. Device according to claim 9, characterized in that the rod passes through the wall of the pipe on the upstream side of the piston.
12. Device according to claim II. characterized in that it comprises a yeast joint placed around the rod between the latter and the wall of the pipe.
13. Device according to one of claims Il or 12, characterized in that it comprises a lip seal placed around the piston between the latter and the wall of the piston chamber.
14. Device according to claim 2, in which the pipe is rectilinear, characterized in that one of the displaceable parts of the piston comprises an actuating element passing through a lateral opening of the pipe, this opening allowing movement of the element d actuation corresponding to the movement of said movable part of the piston. the actuating element being integral with an adjustment member disposed outside the pipe and arranged to ensure a sealed closure of said opening of the pipe.
15. Device according to claims 3 and 14, wherein the pipe has a cylindrical outer surface, characterized in that the adjusting member is a sleeve surrounding the pipe in an axially and angularly movable manner and in that two yeast joints are disposed respectively upstream and downstream of said lateral opening, between the wall of the pipe and the sleeve.
The present invention relates to a safety shut-off device for a circuit or pipe under pressure, comprising a pipe interposed in the circuit or the pipe, a piston displaceable relative to the pipe and arranged so as to come and close, in one of its positions. extremes, a section for passage of the fluid through the pipe and so as to provide, in another position, a flow channel for the fluid.
Safety shutter devices that can be used to shut off a pressurized gas line are already known, in which the piston is actuated by the shock wave produced by an explosion upstream of the device. Such a device is designed to react to a sudden and very significant increase in pressure and generally comprises special means which must ensure closure at these high pressures, which implies a dimensioning and a construction which does not allow the device to be used. for other applications.
The object of the present invention is to provide a device intended to be inserted in a circuit or a pipe for supplying or distributing fluid of different kinds, for example in a hydraulic control circuit such as a control circuit for jacks or hydraulic brakes, or a distribution pipe for compressed gas or pressurized steam, or a liquid such as water or petroleum, without affecting the normal operation of such a circuit or pipe, but allowing avoid an undesired flow of the fluid in the event of a pipe rupture in the part located downstream of the device or during another phenomenon leading to an undesirable pressure drop downstream of the device.
To this end, the closure device according to the invention is characterized in that it comprises means for adjusting the cross section of the flow channel so as to establish, under normal conditions, a determined fluid difference between the upstream sides and downstream of the piston, and means for keeping the piston in equilibrium against the difference in pressures exerted on its upstream and downstream sides, up to a threshold value of this difference, so that an overshoot of this threshold value causes a displacement of the piston to the closed position of the pipe.
According to one embodiment, the piston has two parts that can be displaced relative to each other to form a flow channel of adjustable section. More particularly, said parts of the piston can be traversed by an orifice forming at least part of the flow channel, the relative displacement of the two parts of the piston making it possible to adjust the section of this orifice.
The closure device according to the invention may include means for retaining the piston in the form of mechanical, hydraulic, pneumatic, magnetic and / or electromagnetic means.
These means can be arranged to automatically adapt the retaining force to pressure variations upstream of the piston and can be adjustable from outside the pipe of the device.
The device according to the invention may comprise a mechanical member, such as a rotary rod, passing through the wall of the pipe, this member being coupled with one of the parts of the piston which can be displaced relative to each other to allow adjustment. of the section of the flow channel. According to an embodiment, an element of action
ment passes through a lateral opening of the pipe and is integral with an adjustment member arranged to ensure a tight closure of said opening of the pipe.
According to an alternative embodiment, the piston can be controlled, by means of a rod passing through the wall of the pipe, by a flexible membrane fixed to the rod and mounted inside a chamber integral with the pipe. .
Hydraulic or pneumatic means can be provided to act on the diaphragm so as to control the retaining force of the piston and / or to actuate the latter under the effect of an external command to close off the pipeline.
Figs. 1 and 2 show a first embodiment of the device according to the invention, FIG. I being a section along a plane of symmetry passing through the axis of the piston and FIG. 2 a section along the line Il-Il of FIG. islands fig. 3 to 5 show a second embodiment of the device according to the invention, FIG. 3 being a section along line III-III of FIG. 4 and fig. 4 and 5 being respectively sections of the device according to lines IV-IV and V-V of FIG. 3.
Figs. 6 to 9 show diagrammatically, in axial section, other forms and variant embodiments of the device according to the invention.
The device shown in figs. I and 2 comprises a body 1 having an inlet connection part 11 and an outlet connection part 12 each provided with a thread enabling the safety device to be inserted in a pipe, for example in the supply line in water from a washing machine.
The hollow body 1 essentially comprises three chambers, namely an inlet chamber 13, a piston chamber 14 and an outlet chamber 15. The piston chamber 14 is formed by a sleeve 2 housed in a corresponding recess in the body 1 and having fluid inlet and outlet openings, designated respectively by 21 and 22. By means of these openings, the piston chamber 14 communicates respectively with the inlet and outlet chambers which, at their other end, lead to the corresponding connection parts. A piston 3, disposed inside the sleeve 2 so as to be axially displaceable, comprises two juxtaposed parts 31, 32, crossed respectively by openings 33 and 34. The shape of these openings is shown by way of example at fig. 2.
It is chosen so as to allow, by a relative rotation between the two parts of the piston, to regulate the flow of fluid through the device. To this end, the part 32 is integral with an adjustment rod 4 which passes through a bore of the part 31 as well as the part of the body 1 formed opposite the socket 2 by a plug 5 screwed into the body 1. The part 31 has at its periphery a cam 35 which engages in a longitudinal groove 23 of the sleeve 2 and prevents the rotation of the part 31 relative to this sleeve. In the axial direction, the parts 31, 32 move together, the rod 4 being arranged to carry a fastening element such as a spring ring 41 facing the part 31.
At its free end, the rod 4 comprises an adjustment button 42 making it possible, on the one hand, to give the part 32 of the piston a certain angular offset relative to the part 3 1 and, on the other hand, to move the 'the piston assembly in axial direction. At the point where the rod 4 passes through the plug 5, a lip seal 6 is disposed in the plug and surrounds the rod 4. The seal at the periphery of the plug 5 is ensured by an annular seal 7. The part 32 of the piston has on the downstream side of the piston a conical part which closes the outlet opening of the sleeve 2, progressively, when the piston moves in the direction of the flow of fluid.
The outlet opening of the piston chamber 14 is further formed by the central opening of an annular seal 8 which ensures a tight closure of the fluid channel in the final position of the piston during its axial closing movement. When the present safety device is inserted in a fluid circuit having a maximum flow rate determined downstream of the device, the flow rate is adjusted through the channel 33, 34 of the piston, as a function of this maximum flow rate, by means of the button 42. This adjustment is carried out in particular so that the piston remains in equilibrium in the fluid stream despite the pressure drop across the channel 33, 34 and by any liquid leaks at the periphery of the piston, the latter not being necessarily waterproof.
The surface of the piston subjected to the fluid pressure upstream of the piston is reduced, compared to the surface of the piston on the downstream side thereof, by the cross section of the rod 4 which represents a non-negligible fraction of the total cross section piston. The adjustment of the section of the channel 33, 34 thus allows, even without other means of retaining the piston, to achieve the equilibrium of the latter for a given maximum flow rate. If, following a rupture of the pipe for example, the pressure downstream of the piston suddenly drops, the piston moves in the direction of the current and closes the opening 22. The pipe is thus closed automatically in such a case and can be opened again when the maximum authorized flow is restored.
The piston is then placed, by means of the button 42, in an axial position allowing the passage of the liquid, if necessary again adjusting the flow rate through the passage channel of the piston.
An additional means for retaining the piston in its equilibrium position is constituted by the lip seal 6. The action of this seal on the rod 4 is reinforced when the fluid current pressure upstream of the piston increases, the presence of this seal not only makes it possible to offset the adjustment range of the triggering threshold of the safety device, but also to avoid inadvertent actuation of the latter following an increase in pressure upstream of the piston, this is i.e. in entry room 13.
Other means of retaining the piston can be used to replace the means mentioned above or to supplement these. One can in particular provide a second lip seal on the periphery of the piston, so as to increase the retaining force during a sudden increase in the inlet pressure. According to an alternative embodiment, the rod 4 may have a negligible section and be provided with a mechanical means, for example a spring, a magnetic means, an electromagnetic means or a hydraulic means to obtain a force. retained on the piston, this force can be either constant or variable. More particularly, adjustment means can be provided to adapt the safety device to different application cases or different operating regimes.
Figs. 3 to 5 show an embodiment of the safety device in which the piston and the means for adjusting the section of the flow channel are arranged coaxially. This device comprises a pipe formed by two coaxial parts 51, 52 provided at their free ends with means, for example a thread, making it possible to insert the device in a fluid pipe. On its other end, the part 51 ends in two longitudinal members 51 'and 51 ", which extend the wall of the pipe 51. in two diametrically opposite regions and form between them two lateral openings of the pipe of the device.
At their free ends, the parts 51 ′, 51 ″ have a reduced thickness, so that the outside diameter which they define corresponds to that of a socket 53 provided with two diametrically opposite notches in which the ends of the parts 51 ', 51 ". The external surface of the socket 53 and of the ends 51 ′, 51 "are provided with a thread corresponding to an internal thread of the pipe part 52, thus making it possible to smooth the part 52 on the end of the assembly 51, 53.
The piston of the device according to fig. 3 to 5 is formed by two parts 60, 62 of which the first has a conical part cooperating with an annular seal 54 mounted in the part 51. The central part of the part 60 is crossed by two openings 61, 61 ′ representing the channel d flow through the piston. The part 62 of the piston having essentially the shape of a disc, pierced with two openings allowing the passage of the longitudinal members 51 'and 51 ", has in its central part openings 63, 63' of the same shape as the openings 61, 61 ' The part 62. guided by the longitudinal members 51 ', 51 ", can only move axially, while the part 60, connected to 62 by means of a screw 64, can be angularly offset with respect to 62.
Thus, as shown in fig. 5, the openings 61, 63 and 61 ', 63' can be offset relative to each other to define the section of the flow channel through the device. To allow this adjustment, the part 60 has two lateral arms passing through the lateral openings formed in the pipe 51 between the side members 51 and 51 ", the end of these arms fitting into a sleeve made in two parts 55, 56 of which the inside diameter corresponds to the outside diameter of part 62.
The two parts 55 and 56 can be screwed into each other, an annular seal 57 ensuring the tightness of the assembly at this location.
Each part of the sleeve has an axial bore of a diameter slightly greater than the outside diameter of the pipe parts 51 and 52, and lip seals 58 and 59 are arranged inside the end parts of the sleeve to seal the sleeve with respect to the pipe 51, 52.
Fig. 3 shows an extreme position of the piston, in which the fluid arriving through the part 52 of the pipe passes through the flow channels 61, 63 and 61 ', 63' to exit through the part 51. The fluid fills, of course, by general all the interior space of the device. The part 60 being integral with the sleeve 55, 56, a rotation of this makes it possible to adjust the cross section of the fluid by an angular offset of the part 60 relative to 62. The assembly of the piston and the sleeve is axially displaceable against the retaining force produced by the friction of the seals 58 and 59 on the periphery of the pipes 51, 52. Due to the use of lip seals, this retaining force increases with an increase in the fluid pressure inside of the sleeve.
When, for example following a rupture of the pipe downstream of the device, the fluid pressure drops on this side of the device, the difference between the pressures exerted on the upstream and downstream sides of the piston will exceed the threshold value essentially defined by the retaining force of the sleeve on the line SI, 52. The piston will then move axially and, finally in stroke, will close by the conical part of the part 60 the opening of the joint 54.
Once the cause of its actuation has been removed, the piston can be returned to its initial position as shown in fig. 3 and the device resumes its function of monitoring the pipeline.
Fig. 6 illustrates somewhat schematically an embodiment of the closure device in which the piston is subjected to a magnetic retaining force adjustable from the outside of the pipe. Line 71 has an inlet opening 72 and an outlet opening 73 formed by a seal 74, the latter being retained by means of a closure piece 75 provided with an internal connection thread. The opposite end of the pipe 71 is closed by a piece 76 having in its center a passage opening for a piston rod 80. The passage opening is surrounded by a lip seal 77 ensuring the sealing and providing a certain force variable retention with the fluid inlet pressure.
The piston of this device is made in two parts 78 and 79. the last of which has a conical obturation part similar to the previous examples. The two parts of the piston are rotatably mounted with respect to each other, the part 78 being guided axially by a lug 78 'which engages in a longitudinal groove. In this way, only the part 79 can move angularly for adjusting the section of the fluid flow channel through the piston. This adjustment is carried out by means of the piston rod 80 which carries at one end an adjustment button 81 and which, at its other end. rotates freely in both parts of the piston. In its axial movement, the rod 80 is made integral with the piston by means indicated schematically.
A pinion 82. integral with the rod 80 is disposed inside a recess of the part 79 and cooperates with a pinion 83 mounted on the part 78. The pinion 83 in turn controls an internal toothing 84 of the part 79 The assembly thus constitutes a multiplier facilitating the adjustment of the section of the flow channel by means of the adjustment knob 81.
The part 78 of the piston comprises an annular magnet 85 magnetized in the axial direction. Outside the tubular pipe 71 which, in this case, is made of a non-magnetic material, are arranged two annular magnets 86 and 88 also magnetized axially in the same direction as the ring 85. These outer annular magnets are embedded in respective support parts 87 and 89 movable axially on the pipe 71 by means of an endless screw 90 housed in two supports 92 and 93 integral with the pipe 71.
The screw 90 has, on a part cooperating with the support 87, a right-hand thread and, on a second part cooperating with the support 89, a left-hand thread, so that a rotation of an adjustment knob 91 allows move the magnets 86 and 88 in opposite directions with respect to the pipe 71. This makes it possible to adjust the magnetic attraction force exerted by the magnets 86 and 88 on the magnet 85 and, consequently, the retaining force by which the piston tends to remain in its intermediate rest position against the difference in pressures exerted on these two upstream and downstream faces respectively.
Fig. 7 illustrates a variant in which the piston has a portion 94 of magnetically permeable material cooperating with an electromagnet disposed outside of the pipe 71, here also non-magnetic. This electromagnet comprises an armature 95 and a coil 96 supplied by a circuit not shown. This arrangement makes it possible to adjust the retaining force of the piston by adjusting the current passing through the coil 96 and therefore lends itself particularly well to remote control of this retaining force.
Fig. 8 shows another variant in a device similar to that of FIG. 6 where similar elements have been designated by the same reference numbers. In the case of fig. 8, the piston 97 is also formed of two parts which can be displaced angularly with respect to each other, and one of these parts is integral with a rod 98 passing through the wall 76 of the pipe having at its free end a adjustment button 81. The peripheral part of the piston is provided with an inflatable seal 99 which communicates with a channel 100 passing through the piston rod 98. This channel 100 is connected to the outside of the pipe 71, by means of 'A connecting piece 101, to a source of fluid not shown at adjustable pressure.
The adjustment of this pressure makes it possible, hydraulically or pneumatically, to adjust the effective friction force between the inflatable seal 99 and the interior wall of the pipe 71.
According to a variant, the channel 100 can communicate with the piston chamber by means of a lateral opening 102 of the rod 98, so as to make the pressure of the fluid upstream of the piston act on the seal 99 and thus make depend the fluid pressure retaining force at the inlet of the safety device.
Fig. 9 shows another embodiment of the device with regard to the control part thereof. The piston not shown in this figure is again movable in a cylindrical tube 103 and secured to a control rod 108 provided with an adjustment button 81. The not shown part of the device can be produced as in the previous figures, the control button 81 for adjusting the section of the fluid flow channel to be monitored. The pipe 103 is extended by a tube 104 screwed onto the end of the tube 103, the latter having a closing piece 105 provided with a lip seal 109 ensuring the tightness of the passage of the rod 108 through the part 105.
A flexible membrane 110 is fixed inside the tube 104 by means of a tube 111 retained in the tube 104 by a cover 106 screwed to the end of the tube 104. The membrane 110 is fixed to the rod 108 which passes through it , via a member 112 shown schematically. A seal 107 seals the passage of the rod 108 through the cover 106, the latter having a fluid inlet opening 113.
A fluid inlet opening 114 can also be provided in the part of the wall 104 located between the membrane 110 and the closure plate 105 of the piston chamber. So. the piston can be controlled by the difference between the pressures prevailing on either side of the membrane 110, making it possible in particular to actuate the piston in one direction or the other and / or to define its retaining force. The device can thus serve, in this embodiment, as a valve controlled remotely by hydraulic or pneumatic means.
The fluid inlet 113 can for example be connected to a device monitoring the degree of filling of a tank supplied via the device of FIG. 9, so that it is actuated automatically, when a predetermined level is reached in the tank, by the pressure of the fluid admitted by the opening 113 and acting on the membrane 110 causing the displacement of the piston towards the position shutter.
Other applications and forms of the present device can easily be envisaged by those skilled in the art from the examples given above.