FR2466800A1 - Soupape - Google Patents

Abstract

L'invention a pour objet une soupape destinée à être utilisée comme soupape de réglage de pression ou comme soupape de réglage de débit. Dans la soupape de réglage de pression la caractéristique du ressort de commande de la soupape est compensée par un orifice variable 70 où une pression est dérivée et renvoyée à la membrane de commande 20 de la soupape. L'orifice est formé par un élément annulaire 26 pouvant se déplacer à l'encontre d'un ressort 88 ayant reçu une tare initiale et un second orifice 83 est formé entre l'élément annulaire et la paroi d'un passage 24 dans lequel il se déplace. Le second orifice ne s'ouvre qu'après que la tare initiale a été vaincue par la force du fluide s'écoulant à travers l'élément annulaire après avoir passé par le siège 16 de la soupape. La soupape peut traiter des liquides ou des gaz et être utilisée pour contrôler avec précision la pression ou le débit dans les industries de la chimie ou les industries de traitement. (CF DESSIN DANS BOPI)

Description

SOUPAPE
La présente invention a pour objet une soupape et plus particulièrement mais non exclusivement une soupape destinée à régler la pression de liquides et de gaz.

Certaines soupape s de réglage connues comprennent un obturateur dont la position est commandée par un élément de commande, telle qu'une membrane ou un piston, lui-meme soumis à la pression du fluide à régler (soumis par exemple à la pression de sortie).

L'élément de commande est également soumis à une force d'équilibrage exercée par un ressort ou un volume de fluide sous pression sur le côté de l'élément opposé à celui soumis au fluide à régler.

L'utilisation de telles soupape s dans les processus industriels est limitée en raison du fait-que la caractéristique de la soupape, par exemple la relation entre l'écoulement du fluide à travers la soupape et la.

pression du fluide à la sortie de la soupape, est dominée par la caractéristique inhérente au ressort (ou l'équivalent du fluide sous pression).

L'action de la soupape dépend du mouvement de l'obturateur entre les positions entièrement fermée et entièrement ouverte et différentes applications requièrent une caractéristique globale de soupape qui diffère de celle imposée par la caractéristique force/déplacement du ressort de commande ou de l'équivalent fluidique.

On a déjà proposé de compenser partiellement la caractéristique élastique dans une soupape de réglage de pression du type réductrice de pression par un tube de Pitot présentant un orifice variable à l'une des extrémités et dont l'autre extrémité communique avec un côté de la membrane de la soupape, ceci comme décrit dans le fascicule du brevet britannique 1033196, mais de nombreuses applications modernes des soupapes de commande requièrent une pression différentielle très élevée pouvant aller jusqu'à 420 at et simultanément une valeur de consigne demeurant exacte pour toutes les conditions d'écoulement ce qui est impossible à réaliser avec les soupapes connues ou ne peut etre obtenu qu'avec l'adjonction de systemes à boucle de réaction compliqués pour commander la soupape et/ou l'écoulement qui la traverse.

Le but de l'invention est la réalisation d'une soupape présentant une caractéristique de fonction globale qui satisfasse aux exigences d'au moins certaines de ces applications industrielles ceci sans qu'on doive faire usage de ces complications supplémentaires.

Selon l'invention, la soupape est caractérisée par un élément mobile à l'intérieur d'un passage à travers lequel, en plus d'un premier chemin d'écoulement ménagé par un premier orifice où une pression est dérivée pour compenser l'effet de la caractéristique du ressort, un second chemin d'écoulement est possible, ménagé par un second orifice délimité entre une surface de l'élément mobile et une surface d'un autre élément, et est caractérisé en outre par un ressort agissant sur l'élément mobile et qui est taré initialement, le second orifice s'ouvrant ou s'agrandissant seulement après que la tare initiale a été surmontée.

Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple
la figure 1 est une coupe verticale à travers une première forme d'exécution de la soupape selon l'invention, certaines parties de la soupape, dont l'obturateur et l'organe de commande, étant représentées avec leur moitié gauche dans des positions correspor.dant à l'état entièrement fermé de la soupape et avec leur moitié droite dans des positions correspondant à l'état entièrement ouvert;
la figure 2 est une coupe semblable, à travers la partie supérieure d'une deuxième forme d'exécution de la soupape;;
les figures 3 à 6 sont des tracés enregistrés pour montrer les caractéristiques de travail et dans lesquels la pression de sortie est reportée verticalement en at en fonction du débit à travers la soupape de la figure 1 reportée horizontalement et mesurée par une chute de pression à travers un orifice de mesure standard; et
les figures 7 et 8 sont des coupes verticales à travers des parties de deux autres formes d'exécution de la soupape, respectivement.

La soupape représentée à la figure 1 est une soupape réductrice de pression laissant passer de l'air à une pression d'entrée minimale de 7 0 at et une pression de sortie maximale de 66, 5 at.

La soupape comprend un corps 10 en acier moulé, un dôme ou calotte 12 en acier moulé monté sur le corps, un obturateur 14 pouvant effectuer un mouvement de va-et-vient vertical dans le corps 10, un siège 16 disposé dans le corps 10, un poussoir 18, un organe de commande sous la forme d'une membrane 20 montée à son pourtour entre le corps 10 et le dôme 12, un logement cylindrique 22 faisant partie de moyens de compensation formant un passage 24, un élément tubulaire évasé 26 pouvant se déplacer longitudinalement dans le passage 24, et un tube 28 formant une conduite 30 s'étendant de l'intérieur de l'élément 26 à une plaque 32 à travers laquelle le poussoir 18 peut coulisser et qui est montée sur le corps 10 au-dessous de la membrane 20. La plaque 32 présente des rainures 33 dans sa face supérieure.

Le corps 10 présente un orifice d'entrée fileté 34 et un orifice de sortie fileté 36 recevant un embout fileté des moyens de compensation 22.

L'obturateur 14 est creux et présente un joint d'étanchéité annulaire 38 venant en contact avec le siège 16 et il est sollicité élastiquement vers le haut, en contact avec le poussoir 18, par un ressort de compression 40. L'obturateur est équilibré et comprend une pièce rapportée 42 à trou traversant (non représenté) de sorte que les forces exercées sur l'obturateur 14 et duesàlapression exercée sur l'obturateur 14 sont équilibrées.Le diamètre intérieur du siège 16 est égal au plus petit diamètre extérieur de l'obturateur 14 de sorte que lorsque la soupape est fermée la pression à l'intérieur du siège 16 agissant de façon à exercer une force dirigée vers le bas sur l'obturateur 14 est compensée erac'ement par la même valeur de pression agissant sur une surface égale de l'obturateur 14 de façon à exercer une force égale dirigée vers le haut.

Le poussoir 18 est sollicité vers le haut contre une plaque 50 par le ressort 40, cette plaque étant maintenue contre la face inférieure de la membrane 20 par un ressort conique de compression 52.

L'intérieur du dôme 12 communique avec l'entrée du corps 10 par un ensemble de perçages 24 comprenant des pointeaux 56 et 58 réglables manuellement. L'intérieur du dôme 12 peut être mis sous pression par
l'admission d'air à travers les perçages ceci depuis entrée, les poin
teaux étant ensuite fermés pour emprisonner l'air ou le gaz sous pres
sion dans le dôme 12.

Le dôme 12 renferme une plaque 60 reposant sur la membrane 20
et présentant un trou central 62 conduisant à des rainures radiales 64 dans la face inférieure de la plaque 60, pour que l'air ou le gaz souspression dans le dôme 12 agisse sur la face supérieure de la membrane 20.

La plaque 32 présente un trou traversant fileté 66 dans lequel l'ex- trémité filetée du tube 28 est vissée.

La conduite 30 que forme l'intérieur du tube 28 débouche dans une chambre 67 ménagée entre la plaque 33 et la membrane 20.

Le tube 28 se prolonge à travers la sortie 36 du corps 10 et son autre extrémité 68 délimite avec la surface intérieure adjacente de l'élément 26 un orifice annulaire 70.

L'orifice 70 varie en fonction de la position de l'élément 26 et en fonction de la forme de la partie terminale évasée 72 de l'élément 26, qui est-construite de manière à produire la caractéristique de fonctionnement voulue de la soupape, comme cela sera expliqué ci-dessous.

La portion aval 74 de l'élément 26 est cylindrique de sorte que l'élément 26 présente un rétrécissement 76 entre les extrémités de l'élément 26, celui-ci agissant ainsi comme un venturi sur le fluide passant à travers lui.

L'élément 26 présente au bout de sa portion terminale évasée 72 une face terminale annulaire tronconique en 80 pouvant venir en contact avec une surface intérieure tronconique 82 de la paroi du passage 24.

Un second orifice annulaire variable 83 est ainsi délimité entre la face 80 et la surface 82.

L'élément 26 présente des premier et second épaulements annulaires extérieurs 84 et 86, un ressort de compression 88 étant emprisonné entre le premier épaulement 84 et une araignée annulaire 90 de support fixée dans l'extrémité de sortie du prolongement 22. Le ressort 88 est monté avec une charge initiale ou taré de façon à solliciter l'élément 26 vers la droite et à maintenir la face 80 contre la face 82 jusqu'à ce que, comme expliqué ci-dessous, la force du-ressort soit dominée par la force exercée sur l'élément 26 et provenant de la pression exer
cée sur eelui-ci.

Le déplacement vers la gauche de l'élément 26 est limité par la
venue en contact du second épaulement 86 avec une butée tubulaire 92, fixée à l'araignée 90 et supportant l'élément 26 de manière qu'il puisse coulisser à travers la butée 92.

FONCTIONNEMENT
Avant de décrire le fonctionnement de la soupape décrite ci-dessus, il est utile de considérer le fonctionnement généralement bien connu d'une soupape connue dans laquelle le tube 28 et le prolongement 22 avec les composants qu'il renferme sont absents. Dans cette soupape connue, la plaque correspondant à la plaque 32 présente des ouvertures traversantes permettant à la pression d'air régnant du côté sortie de l'obturateur d'agir sur la face inférieure de la membrane 20.

Pour un débit massique déterminé à travers la soupape, l'obturateur prend une position particulière telle que la pression à la sortie est maintenue à une certaine valeur inférieure à celle de la pression à l'entrée, ceci dépendant de la pression de consigne régnant à l'intérieur du dôme 12.

Dans ces conditions, la force exercée vers le bas sur la membrane et due à la pression de consigne régnant dans le dôme est égale à la force exercée vers le haut sur la membrane et due à la pression de sortie agissant sur le côté inférieur de la membrane.

Pour une valeur différente du débit massique à travers la soupape, l'obturateur doit occuper une position différente afin de produire la diminution de pression requise et la membrane prendra également une position différente. Ainsi il se produira un changement de volume de l'air ou du gaz dans le dôme ce qui produira un changement de la pression de consigne régnant dans le dôme de sorte que la force exercée vers le bas sur la membrane sera différente.

Ainsi pour la nouvelle condition d'équilibre, la pression de sortie doit être différente de ce qu'elle était précédemment.

Dans le domaine d'écoulement reporté en abscisse, la pression de sortie étant reportée en ordonnée, la caractéristique de la soupape est généralement représentée par une ligne plus ou moins droite mais légèrement inclinée.

Beaucoup d'applications industrielles requièrent que la pression demeure constante ou beaucoup plus constante dans toutes les conditions d'écoulement, ce qui correspond à une caractéristique horizontale ou presque horizontale de la soupape.

La forme d'exécution décrite présente une caractéristique grandement améliorée qui est horizontale ou à très peu de chose près horizontale.

Lorsque le débit à travers la soupape augmente, la pression exercée sur l'élément 26 augmente jusqu'à ce que la force exercée sur l'élé- ment 26 dépasse la charge initiale du ressort 88, puis l'élément 26 se déplace à gauche jusqu a ce que la pression totale et les paramètres d'écoulement se stabilisent.

Dans l'état stable correspondant au débit massique maximal, l'élément 26 occupe la position représentée dans la moitié inférieure du prolongement 22 (figure 1).

L'obturateur 14 et la membrane 20 occupent les positions correspondantes représentées dans la moitié de droite de la figure 1.

Une partie de l'écoulement à travers le prolongement 22 passe par l'orifice 83 et autour du côté extérieur de l'élément 26. Le reste passe à travers l'élément 26 et, étant donné l'effet venturi dans le rétrsscissement 76, une baisse de pression se produit dans celui-ci.

C'est cette baisse de pression qui agit sur le côté inférieur de la membrane par transmission de la pression à travers le tube 28. La condition d'équilibre est obtenue par cette pression réduite.

Lorsque l'écoulement diminue, l'élément 26 subit une diminution de pression et de force et la charge du ressort 88 sollicite l'élément 26 vers la droite jusqu'à ce que la diminution de la section des orifices variables 70 et 83 produise une pression résultante sur l'élément 26 entraînant une nouvelle condition d'équilibre.

Maintenant, la quantité d'air circulant autour de l'élément 26 est plus faible tandis qu'il y en a davantage qui circule par le passage venturi 76 de sorte que la diminution de pression dans le passage est plus élevée; en d'autres termes la pression dans le passage 76 est légèrement plus faible que précédemment et une force quelque peu diminuée agit vers le haut sur la membrane 20.

La membrane se trouve maintenant légèrement plus bas pour assu rer l'équilibrage et l!Dbturateur 14 se trouve de meme légèrement plus bas.

I1 en résulte que dans la nouvelle position d'équilibre, la pression de Sortie est égale à > ou très proche de, la pression de sortie primitive.

Pour tous les débits a pression de sortie est maintenue à la même valeur ou très proche de la même valeur à cause de l'effet compensateur exercë par l'élément 26 et le tube 28.

Le profil de la portion évasée 72 est choisie soigneusement pour assurer des pressions correctes sous la membrane ceci dans toutes les conditions.

Lors d'essais effectués avec de faibles débits d'air et en utilisant seulement une faible pression d'entrée pour obliger l'obturateur à s'ouvrir entièrement, une soupape standard de type C2 produite par IV Pressure Controllers, Spur Road, North Feltham Trading Estate, Middlesex TW14 0SZ, Grande-Bretagne, a donné une chute de pression de 0,6 at au début de l'écoulement à l'écoulement maximal ceci avec une pression d'entrée de 21 at et une pression de sortie nominale de 7 -at.

L'enregistrement de cette caractéristique est représentée par le tracé
No 1 de la figure 3. Un autre enregistrement (No 2) est également représenté à la figure 3, dans lequel la pression d'entrée était de 14 at. Lors
3 des deux essais, le débit était égal à 769 Nm /h à la pression atmosphé- rique.

L'invention permet une amélioration sensible de cette performance.

Des essais initiaux ont été effectués en utilisant la même soupape C2 modifiée comme représenté à la figure 1 (mais sans le joint 200 décrit cidessous).

Les figures 4 et 5 illustrent des enregistrements effectués avec de l'air à des pressions à l'entrée d-e 14 at et 21 at respectivement et ceci avec une pression de sortie de 7 at dans chacun des cas et avec le même débit qu'à la figure 3. La chute de pression n'a été que d'environ 0,1 at.

Le coefficient de rigidité et la charge initiale du ressort 88 modifie la caractéristique de la soupape comme représenté par d'autres essais initiaux donnés par les enregistrements représentés à la figure 6.

Le débit a été le meme que précédemment. L'enregistrement supérieur a été effectué avec une pression d'entrée de 14 at et une pression de sortie de 7 at. Pour l'enregistrement du milieu on a utilisé le meme ressort mais la pression d'entrée a été amenée à 21 at. Dans l'enregistrement inférieur on a utilisé un autre ressort à plus faible coefficient de rigidité et semblable à celui du ressort utilisé pour les enregistrements représentés aux figures 4 et 5. La pression d'entrée a été, dans ce dernier essai, de 21 at et la pression de sortie à nouveau de 7 at.

Pour les deux enregistrements supérieurs le coefficient de rigidité du ressort était de 1,4 kg/cm et la charge initiale de 1,8 kg et dans l'enregistrement inférieur le coefficient de rigidité du ressort était de 3,6 kg/cm et la charge initiale dezéro.

La soupape décrite ci-dessus présente un autre avantage en ce sensque la membrane 20 nlest-pas exposée aux forces parasites provenant des effets dynamiques transitoires lors du fonctionnement de la soupape. Ces effets s'ils se présentent se produisent- immédiatement en aval de l'obturateur 14.

La pression agissant sur le côté inférieur de la membrane 20 es-t constituée seulement par celle existant à l'extrémité 68 du tube 28 provoquée par le passage venturi 76 situé juste à côté que présente l'élé- ment 26. Aucun effet dynamique transitoire ne se produit en ce point ou s'ils se produisent ils sont négligeables. En conséquence, la soupape est relativement plus stable en cours de fonctionnement que les soupape s connues utilisées de façon analogue et dans lesquelles l'élément de commande tel qu'une membrane est exposé à des effets dynamiques transitoires.

La figure 2 est une vue partielle d'une variante dans laquelle ie dôme renfermant de l'air sous pression est remplacé par un couvercle -100 renfermant un ressort de compression 102 disposé entre une butée -inférieure 103 et une butée supérieure 104 réglable pour modifier la charge sur le ressort 102 à l'aide d'une vis 106.

La butée inférieure 103 agit sur une membrane 20À semblable à la membrane 20 représentée à la figure 1 et le reste de la soupape qui n'est pas représenté ou décrit est exactement semblable à ce qui a déjà été décrit en regarddela figure 1; le fonctionnement de la soupape est également semblable à celui déjà décrit.

Pour les applications dans lesquelles la caractéristique globale de la soupape doit être différente l'élément 26 peut présenter un profil différent de celui représenté (qui est tel que la relation entre le déplace ment de l'élément 26 et le changement de la grandeur de l'orifice 70 soit linéaire) mais est choisi de façon à s'adapter à de telles caractéristiques différentes; en tous les cas le profil peut différer suivant que l'on traite du gaz, du liquide ou un mélange de gaz et de liquide.

La soupape peut également être autre qu'un réducteur de pression; elle peut par exemple être destinée à commander un débit ou répondre à une certaine relation dépendant à la fois de la pression et de l'écoulement.

Dans certains cas, il peut etre nécessaire de prévoir une atténuation supplémentaire du déplacement de l'élément 26. Ceci peut être obtenu en utilisant un anneau torique comme représenté en 200 à la figure 1 ce qui augmente le frottement entre l'élément 26 et la butée 92.

En variante, un anneau torique peut être logé dans une rainure extérieure pratiquée dans l'élément 26 pour engager la surface intérieure de la butée 92.

L'anneau torique a un caractère facultatif. L'élément 26 est soumis à une atténuation de frottement en raison de son contact à friction avec la butée 92 lorsque 1 anneau torique est supprimé et dans beaucoup de cas ce frottement est suffisant. L'essai initial mentionné ci-dessus a été effectué sans anneau torique et il n'est pas évident que l'utilisation d'un anneau torique ou atténuation supplémentaire était nécessaire.

La membrane 20 peut être en métal au lieu d'être en caoutchouc.

Selon une autre variante, le passage venturi peut être formé par un élément profilé contenu dans un élément creux tubulaire. Par exemple, l'élément profilé peut entourer l'extrémité 68 du tube 28 et être monté ou formé sur celui-ci.

Selon une autre variante, la variation de pression désirée à l'extrémité 68 peut être obtenue par un effet d'orifice ne dépendant pas de l'effet venturi; toutefois, la disposition de l'orifice, qu'elle soit du genre venturi ou autre, est prévue pour produire la compensation automatique nécessaire de la pression renvoyée à la membrane pour compenser la limitation de la force de commande (ressort, volume de fluide, ou autre moyen de commande) agissant sur la membrane ou autre élément de commande.

Les tracés représentés aux figures 3 à 6 se présentent sous la forme de boucles ouvertes en raison d'un effet d'hystérésis dans le fonctionnement de la soupape provoqué par le frottement agissant sur les parties mobiles. L'effet du frottement est tel que lorsque l'écoulement à travers la soupape augmente la relation entre la pression de sortie et l'écoule- ment est légèrement différente de celle se produisant lorsque l'écoulement décrit. La boucle d'hystérésis représente l'énergie dépensée pour vaincre le frottement lorsque les parties de la soupape se déplacent.

La surface tronconique 82 peut, si on le désire, être remplacée par une surface de révolution dont la génératrice est incurvée; ou elle peut encore présenter d'autres formes. Les formes de la surface intérieure de la partie 72 et de la surface 82 sont choisies en même temps que la caractéristique du ressort 88 et le positionnement relatif des parties formant les orifices de façon à obtenir la compensation voulue. L'orifice 83 présente une caractéristique qui est adaptée à celle de l'orifice 70.

L'orifice 83 peut être soit entièrement fermé (comme représenté dans la partie supérieure de la figure 1) ou dans d'autres applications il peut être ouvert, comme représenté à la figure 7, pour des écoulements compris entre zéro et la valeur pour laquelle la charge initiale du ressort 88 est compensée.

A la figure 7 l'élément 26 est représenté avec un rebord terminal 300 venant engager la butée 92.

L'orifice 83 est délimité par la surface intérieure cylindrique de l'enveloppe 22 des moyens de compensation.

Lors de l'étape finale du déplacement de élément 26, l'orifice 83 n'augmente pas de surface. Toutefois, l'orifice 70 continue à augmenter de surface lors de l'étape finale. Ainsi se produit une réduction supplémentaire de pression dans le conduit 30 lors de l'étape finale, ce qui provoque une augmentation supplémentaire de l'écoulement massique total à travers la soupape et les moyens de compens ation, de même qu'une augmentation de l'écoulement massique à travers l'orifice 83.

Ainsi, en augmentant la tare du ressort on assure une augmentation de la différentielle à travers les moyens de compensation ce qui augmente le transfert de pression de l'entrée de la soupape à l'entrée des moyens de compensation en maintenant ainsi la pression de sortie constante.

Dans d'autres applications, la butée 92 peut etre disposée de manière à garantir que le déplacement vers la gauche de l'élément 26 (lorsqu'on regarde la figure 1 par exemple) cesse lorsque la surface de l'orifice 89 atteint pour la première fois sa valeur maximale de sorte qu'au cune augmentation de la surface de l'orifice 70 n'est permise au-delà de ce point.

Pour d'autres applications, l'orifice 70 peut être agencé pour demeurer à surface constante pendant une partie du déplacement de ltélé- ment 26. Par exemple, la partie intérieure cylindrique de l'élément 26 peut être agencée pour se déplacer au-delà de l'extrémité 68 du tube 28 pendant la phase initiale du déplacement de l'élément 26 de sorte que la surface de l'orifice 70 demeure constante jusqu a ce que la surface intérieure évasée se déplace au-delà de l'extrémité 68.

Comme déjà mentionné, l'élément 26 peut se déplacer seulement après qu'un écoulement déterminé ait été atteint, le ressort 88 étant taré de façon à remplir cette fonction. Dans ce cas, le débit pour lequel l'orifice 83 s'ouvre est tel qu'il assure une chute de pression adéquate à l'extrémité 68 du tube 28. L'ouverture de l'orifice 83 assurera notamment qu'une telle chute de pression soit maintenue mais qu'en même temps toute différence de pression excessive dans le tube 28, pouvant provoquer une surcompression, soit évitée.

La figure 6 montre des exemples de surcompensation dans les
deux tracés supérieurs, le ressort étant trop dur et provoquant ainsi une
limitation exagérée de l'ouverture de l'orifice 83. Ceci à son tour en
trame une chute de pression trop élevée dans le tube 28 et une surcom
pensation dans la caractéristique relative à la pression de sortie finale
de la soupape.

Beaucoup d'autres variantes de la caractéristique globale de la
soupape peuvent être obtenues par le constructeur et ne peuvent être énu métrées ici.

Le déplacement de l'élément 26 peut être freiné dans certaines applications par l'action-de plus d'un ressort. Les ressorts peuvent agir successivement de manière à produire une action cumulative progressive par exemple; ou bien deux ressorts ou davantage peuvent air à l'unisson durant tout le déplacement; ou encore d'autres séquences ou combinaisons peuvent etre utilisées suivant les applications désirées.

Les moyens de compensation dans les arrangements typiques tels que ceux représentés aux figures 1 et 2 sont tels que l'orifice 70 produit une chute de pression adéquate au début du fonctionnement avec un faible débit à travers les moyens de compensation et telle qu'une commande appropriée soit maintenue dans toute la gamme de l'écoulement afin d'obtenir la caractéristique globale souhaitée de la soupape.

La caractéristique générale peut prévoir une compensation des pertes de charge ou des changements de pression dans un tuyau relativement long. Dans ce cas (non représenté) le corps 10 de la soupape est relié à une extrémité du tuyau et les moyens de compensation sont reliés à l'autre extrémité du tuyau. Le tube 28 peut ensuite être remplacé par un tube qui après avoir quitté l'enveloppe 22 passe à l'extérieur du tuyau et s'étend à ltextérieur du tuyau jusqu'à ce qu'il pénètre dans le corps 10.

Pour des raisons pratiques un tel tube peut être souple. En variante de la compensation, les pertes de charge dans le tuyau peuvent être compensées avec précision en un point situé immédiatement au voisinage du corps de la soupape.

Les moyens dé compensation décrits en regard des figures 1 et 2 peuvent facilement être construits de façon très robuste. Ceci est important dans les applications où, lors de la fermeture d'une installation sous pression dans laquelle la soupape est installée, la pression en aval de la soupape est détendue complètement et relativement rapidement. La pression emmagasinée en aval des moyens de compensation agit maintenant en sens inverse sur les moyens de compensation et l'élément 26 en particulier doit pour de telles applications être capable de résister à des pressions différentielles inverses très élevées, par exemple 420 at ou davantage. Les moyens de compensation dans de telles applications doivent également titre capables de résister à toutes les pressions différentielles directes, qui de façon correspondante peuvent être très élevées.

L'invention n'est pas limitée aux applications dans lesquelles on procède à une réduction de pression. Elle est également utilisable dans les applications où l'on contrôle des pressions inverses comme représenté à la figure 8.

Dans cette application un obturateur 314 est positionné au-dessus d'un siège 316 et est actionné par un ressort 317 venant engager la plaque 350. L'obturateur 314 est actionné par un poussoir 318 relié à un piston 319 formant une paroi mobile d'une chambre 367.

Un tube 328 communique avec la chambre 367 et avec l'intérieur de l'extrémité évasée d'un élément 326 des moyens de compensation (correspondant à l'élément 26 décrit ci-dessus).

La fonction des moyens de compensation est semblable à ceux déjà décrits sauf que la tendance que montre la pression d'entrée de la soupape à augmenter lorsque le débit augmente est compensée de manière à maintenir la pression à l'entrée 334 constante.

La pression sur le côté sortie de la vanne est captée par l'intermédiaire de perçages 335 et 337.

Dans une autre forme d'exécution (non représentée), les deux orifices variables des moyens de compensation sont délimités chacun partiellement par des éléments mobiles correspondants. L'un des éléments est semblable à l'élément 26, étant creux et présentant une extrémité évasée au voisinage du tube 28, et pouvant se déplacer à l'encontre d'un ressort. Toutefois aucun passage n'est prévu pour le fluide entre l'été ment et la paroi du passage dans lequel cet élément se déplace.

A la place de celui-ci il est prévu un second passage conduisant de la sortie de la soupape et débouchant dans le passage dans lequel celui des éléments mobiles semblable à l'élément 26 se déplace, en aval de l'élément.

Un second élément est prévu dans ce second passage et est agencé pour se déplacer à l'encontre d'un second ressort et un second orifice est ménagé entre ce second élément et la paroi du passage ceci comme pour l'orifice 83.

Les deux ressorts doivent entre corrélés étroitement ou être identiques et les déplacements des deux éléments doivent être corrélés de façon semblable. De préférence les deux éléments sont limités mécaniquement.

D'autres variantes de construction, prévoyant deux orifices formant des chemins d'écoulement en parallèle, sont possibles.

Au lieu de prévoir une enveloppe 22 située à proximité de la sortie du corps 10 de la soupape, elle peut être reliée à une extrémité d'un tuyau, son autre extrémité étant reliée à la sortie du corps 10. L'enveloppe et les parties qu'elle renferme ainsi que ce tuyau et le corps de soupape et son contenu sont considérés dans cette description comme constituant la soupape.

Les soupapes décrites et représentées sont-capables de traiter des liquides ou des gaz et peuvent être utilisées pour régler avec précision la pression ou le débit notamment dans les industries de la chimie et les industries de traitement.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Soupape comprenant un obturateur (14) dont la position est comman dée par un élément de commande (20), telle qu'une membrane ou un piston, et qui est soumis à une force produite par un ressort ou un volume de fluide sous pression, dans laquelle l'effet de la caractéristique du ressort ou du volume de fluide est compensé par une pression agissant sur l'élément de commande et qui est dérivée d'un orifice variable (70) ouvert en permanence et défini partiellement par un élément mobile (26; 326)- pouvant se déplacer, en étant soumis à l'effet d'un ressort (88) ou équivalent, en réponse aux changements du débit à travers la soupape, caractériséeen ce que l'élément mobile (26;326) est mobile à l'intérieur d'un passage (24) à travers lequel, en plus du premier chemin d'écoulement ménagé par le premier orifice (70), un second chemin d'écoulement est possible, ménagé par un second orifice (83) délimité entre une surface (80) de l'élément mobile (26;326) et une surface (82) d'un autre élément (22), et caractériséeen ce que le ressort (88) est taré initialement et le second orifice (83) s'ouvre ou s'agrandit seulement après que la tare initiale a été surmontée.

2. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que la dimension du premier orifice (70) continue à augmenter durant tout le mouvement de l'élément mobile (26;326) à l'encontre de la force du ressort (88).

3. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que la dimension du premier orifice (-70) demeure constante durant -;ne partie du déplacement de l'élément mobile (26;326) à l'encontre de la force du ressort (88).

4. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le premier orifice (70) atteint sa valeur maximale en mê- me temps que le second orifice (83) atteint sa valeur maximale.

5. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le second orifice (83) demeure fermé jusqu'à ce que la tare initiale du ressort (88) a été vaincue.

6. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,- caractérisée en ce que le second orifice (83) est toujours ouvert.

7. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caracté risée en ce que pendant le déplacement de l'élément mobile (26;326) la grandeur du second orifice (83) demeure constante.

8. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, ou selon la revendication 7 et l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la tare initiale ressort (88) est appliquée à deux surfaces (80,82) en contact qui peuvent être séparées pour former le second orifice (83) après que la tare initiale du ressort a été vaincue.

9. Soupape selon la revendication 6, caractérisée en ce que la tare initiale du ressort (8-8) est appliquée à deux bufées (92,300) en contact indépendamment des surfaces (80,82) formant le second orifice (83).

10. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'une des surfaces formant le premier orifice (70) est une surface de révolution d'une génératrice courbe autour d'un axe parallèle à la direction d'écoulement et se trouve sur une partie (72) de l'élément mobile (26;326).

11. Soupape selon la revendication 10, caractérisée en ce que le premier orifice (70) est formé sur une partie de la plage de déplacement de l'élément mobile (26;326) par une surface cylindrique à l'intérieur de 1' élément mobile (26;326).

12. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le second orifice (83) est formé en partie par une surface tronconique (82) par rapport à laquelle l'élément mobile (26;326) peut se déplacer.

13. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le second orifice '83) est formé sur une partie de la plage de déplacement de l'élément mobile (26;326) par une surface cylindrique intérieure d'une enveloppe (22), à l'intérieur duquel s'étend le passage (24).

14. Soupape don l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que l'obturateur (14) est commandé par un seul élément de commande (20).

15. Soupape selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que l'obturateur (14) est commandé par deux éléments de commande dont l'un est sensible à la pression intérieure de la soupape et l'autre (319) à la pression de compensation qui lui est appliquée par le conduit défini par l'élément mobile (328).