FR2490311A1 - Detendeur - Google Patents

Abstract

L'INVENTION EST RELATIVE A UN DETENDEUR COMPRENANT UN CANAL D'ENTREE 2 POUR DU GAZ A PRESSION ELEVEE, UNE CHAMBRE DE DETENTE 3 A LAQUELLE ABOUTIT CE CANAL A TRAVERS UNE OUVERTURE D'ADMISSION 4 MENAGEE DANS CETTE CHAMBRE, UNE SOUPAPE 5 COOPERANT AVEC CETTE OUVERTURE, UN CANAL DE SORTIE 6 POUR DU GAZ A PRESSION REDUITE PARTANT DE LA CHAMBRE DE DETENTE ET UNE CHAMBRE DE REGULATION 7 DE PRESSION COMMUNIQUANT AVEC LE GAZ A PRESSION REDUITE PRESENTANT DES MOYENS AGISSANT SUR LA SOUPAPE. IL COMPREND UN ELEMENT 10 PRESENTANT UNE FORME QUI VARIE SENSIBLEMENT EN FONCTION DE LA TEMPERATURE ET QUI COOPERE, DIRECTEMENT OU INDIRECTEMENT, AU MOINS AVEC LA SOUPAPE 5 OU LA CHAMBRE DE REGULATION 7.

Description

La présente invention est relative à un détendeur comprenant un canal d'entrée pour du gaz à pression élévée, une chambre de détente à laquelle aboutit ce canal à travers une ouverture d'admission ménagée dans cette chambre, une soupape coopérant avec cette ouverture, un canal de sortie pour du gaz à pression réduite partant de la chambre de détente et une chambre de régulation de pression communiquant avec le gaz à pression réduite etprésentant des moyens agissant sur la soupape.

Un tel detendeur est fréquemment utilisé dans des installations dans lesquelles il y a lieu de ramener un gaz à pression élévée à une pression plus basse prédéterminée et relativement constante. Cette installation comprend par exemple une bonbonne de gaz d une pression élévée, un réservoir ou un circuit dans lequel il y a lieu d'introduire et de maintenir du gaz à basse pression et un détendeur intercalé entre cette bonbonne et ce réservoir ou circuit.

La chute de pression dans le détendeur peut par exemple être réglée au moyen d'une vis agissant sur un organe élastique et faisant varier la pression sur la soupape.

Par ailleurs, dans certains cas il peut être important que la chute de pression varie en fonction de la température. Ceci est, par exemple, le cas dans les installations de débit de bière.

La pression à appliquer sur la bière en fût pour maintenir une concentration constante de gaz carbonique dans la bière dépend de la température de celle-ci dans le fAt. Une pression trop élévée a comme effet qu'une quantité excessive de gaz carbonique se dissout dans la bière, tandis qu'une pression trop basse crée une dégazéification de la bière.

Rinsi, lors d'un changement de température de la bière, la pression de gaz carbonique au-dessus du niveau de la bière, doit également varier, et ceci dans une rélation quasi linéaire avec la température pour maintenir une concentration constante de gaz carbonique dans la bière
La chute de pression dans un détendeur connu étant généralement indépendante de la température ambiantes un réglage de la pression à la sortie de ce détendeur en fonction de temperature devrait donc se faire manuellement en agissant sur la vis de réglage précitée.

Il est, par conséquent, évident qu'il est pratiquement impossible de réaliser manuellemnt un réglage du détendeur en fonction de la température qui soit suffisamment précis pour assurer une concentration sensiblement constante du gaz carbonique dans la bière.

Ce réglage devient même encore plus difficile lors du débit de la bière du fdt puisqu'il faut, à ce moment, appliquer une pression supplémentaire pour obtenir le débit voulu en tenant compte des pertes de charge dans les tuyauteries partant du fut vers le robinet de distribution.

Un des buts essentiels de la présente invention consiste à procurer un détendeur qui permet de remédier à cet inconvenient et qui permet donc d'obtenir un réglage automatique et continu de la variav-on de pression en fonction de la température, de sorte qu'à chaque moment on obtient une concentration sensiblement constante du gaz carbonique dans la bière et ceci indépendamment des variations de température.

A cet effet, suivant l'invention, le détendeur comprend un élément présentant une forme qui varie sensiblement en fonction de la température et qui coopère, directement ou indirectement, au moins avec la soupape ou la chambre de régulation de pression.

Avantageusement :, l'élément précité est monté de manière à agir sur une paroi mobile et/ou déformable de la chambre de régulation qui coopère avec la soupape, cette dernière étant appliquée contre l'ouverture d'admission susdite par un premier organe élastique à l'encontre d'un second organe élastique agissant également sur la paroi susdite.

Suivant une forme de réalisation particulière de l'invention, l'élément précité comprend un compartiment fermé raccordé à un soufflet coopérant avec la paroi mobile et/ou déformable de la chambre de régulation de pression, ce compartiment contenant un fluide, notamment un gaz, à coefficient de dilatation relativement important, de manière à ce que, lors des variations de température, ce fluide puisse agir sur la paroi susdite par l'intermédiaire du soufflet.

L'invention concerne encore une installation pour débiter de la bière comprenant une bonbonne de gaz carbonique à haute pression raccordée à un ou plusieurs futs de bière par l'intermédiaire d'un détendeur du type tel que décrit ci-dessus.

D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après, à titre d'exemple non-limitatif, d'une forme de réalisation particulière de l'objet de l'invention en se réferrant aux dessins annexés.

La figure 1 est une vue en coupe d'un detendeur suivant l'invention, règlé à une pression de 1 bar, à OOC.

La figure 2 est une vue en coupe de ce même détendeur, à 200C.

La figure 3 montre un schéma d'une installation de débit de bière suivant l'invention.

La figure 4 représente un graphique qui donne la pression nécessaire pour maintenir une concentration constante de gaz carbonique dans la bière en fonction de la température.

Dans les différentes figures, les mêmes chiffres de référence concernent des éléments identiques.

Les figures 1 et 2 montrent un détendeur 1; comprenant, dans un corps 9 , un canal d'entrée 2 pour du gaz à pression élevée , une chambre de détente 3 à laquelle aboutit le canal 2 à travers une ouverture d'admission 4, ménagée dans cette chambre , une soupape 5 coulissant dans la chambre 3 et destinée à régler le passage du gaz à travers l'ouverture 4,un canal de sortie 6 pour du gaz à pression réduite partant de la chambre de détente 3 et une chambre de régulation de pression 7 communiquant avec le gaz à pression réduite à travers un passage 8.

Ce détendeur 1 comprend encore un chapeau 12 dans lequel est logé un organe élastique, notamment un ressort à boudin 13 sur lequel agit une vis de ré glane 14 suivant l'axe de ce ressort.

Suivant l'invention, entre le corps 9 et le chapeau 12 est intercalé un élément 10,présentant une forme qui varie sensiblement en fonction de la température et coopère, directement ou indirectement, au moins avec la soupape 5 ou la chambre de régulation 7.

Cet élément 10 est monté i manière à agir sur une paroi mobile et/ou déformable de la chambre de régulation 7.

Dans la forme de réalisation montrée aux figures 1 et 2, cette paroi est formée par une membrane 11.

Cette membrane agit sur la soupape 5 par intermédiaire d'une pièce de transmission 15 montée entre cette membrane et la soupape 5, cette dernière étant appliquée contre l'ouverture d'admission^4 par un organe élastique constitué d'un ressort à boudin 16, agissant donc à l'encontre du ressort 13 prévu dans le chapeau 12.

L'élément 10 comprend un compartiment fermé 17 raccordé à un soufflet 18 rentrant dans ce compartiment et agissant sur la membrane 11 par l'intermédiaire d'un poussoir 19.

Ce compartiment 17 contient un fluide à coef escient de dilatation relativement important, de manière à ce que, lors de variations de la température, ce fluide puisse agir sur la membrane lipar l'intermédiaire du soufflet 18.

Ce compartiment 17 est constitué par un recipient cylindrique monté à coulissement dans un cylindre 20 intercalé entre le corps 9 du détendeur et son chapeau 12.

Ainsi recipient 17 et,par conséquent, le soufflet 18, prévu sur celui-ci est applique par le res sore contre le poussoir 19,ce dernier agissant alors sir lamembranell.La pression excercée par ce ressort sur le récipient 17 est régléepar la vis 14.

Le cylindre 20 présente une certaine inertie thermique de telle sorte que des variations brusques de température autour du détendeur ne sont transmises que graduellement au fluide contenu dans le récipient 17.

L'élément 10 est donc intercalé librement entre le corps 9 et le chapeau 12 du détendeur 1.

Ceci a comme avantage de permettre de transformer facilement des détendeurs existants,comportant un corps 9 sur lequel est adapté directement le chapeau 12.

Un détendeur tel que décrit ci-dessus et montré aux figures 1 et 2 est particulièrement applicable aux installations pour débiter de la bière.

Une telle installation a été représentée sché matiquement à la figure 3. Elle comprend succivement une bonbonne 21 contenant du gaz carbonique à haute pression, par exemple, de l'ordre de 65 bars, une conduite 22 reliant cette bonbonne au canal d'entrée 2 d'un détendeur 1, une conduite 23 partant du canal de sortie 6 du détendeur 1 et débouchant dans les parties supérieure d'un fflt 24 contenant de la bière 25 et une conduite 26 partant du fond du fût 25 vers une vanne de distribution 27.

Le fonctionnement et l'intérêt du détendeur suivant l'invention, notamment dans les installations de débit de bière, seront décrits ci-après.

Du gaz à pression élevée entre dans le canal 2, comme indiqué-par la flêche 28,pour atteindre, l'ouverture d'admission 4.

Le gaz agit sur la tête de la soupape 5 et libère celle-ci de son siège pour passer ainsi à travers la chambre de détente 5 vers le canal de sortie 6.

Ainsi, la pression monte dans la chambre de régulation 7 qui communique à travers le passage 8 avec le canal 6. Ceci a comme effet que la membrane 11 se bombe dans le sens du poussoir 19 en comprimant, par conséquent, le ressort 13.

La pression excercée par l'intermédiaire de la pièce de transmission 15 diminue et la soupape se déplace sous l'effet du ressort 16 vers son siège en réduisant ainsi l'ouverture d'admission 4.

Par cet effet d'étragement on crée une chute de pression dans la chambre de détente 3 et donc également dans la chambre de régulation 7.

Le bombage de la membrane se réduit et l'effet du ressort 13 sur la soupape 5 augmente, de sorte que cette dernière a à nouveau tendance à s'carter de son siège.

Ce jeu des deux ressorts 13 et 16 par l'intermédiaire de la membrane 17 assure donc le réglage de la pression dans'la chambre de détente 3 et, par conséquent, dans le canal de sortie 6.

Cette chute de pression peut être préréglée grâce à la vis 14 qui agit sur le ressort 13.

Ainsi, si par la vis 14 le ressort 13 a été comprimé plus fortement, il faudra, dans la chambre de régulation 7, avoir une pression plus forte pour que la soupape 5 se referme sur son siège.

Ceci concerne donc le fonctionnement du étendeur à température constante
Lorsqu'une variation de température se produit,par suite d'une variation du volume du fluide contenu dans le récipient 17, le soufflet 19 se déforme avec comme conséquence que la pression excercée par le poussoir 19 sur la membrane 11 change également.

En pratique, on régIe la pression dans le récipient 17 pour qu'à la température de O C cette pression corresponde à la pression atmosphérique
Ainsi, à une température supérieure à O C, le soufflet est comprimé et agit sur le poussoir 19 qui, à son tour, déforme la membrane ll dans le sens de la soupape 5.

La figure 2 montre le même détendeur que celui de la figure 1, mais à une température de 20GC
On constate donc que par suite de la dilatation du fluide contenu dans le récipient 17, le soufflet est comprimé et appuie sur la membrane ll par l'intermédiaire du poussoir 19. Ceci a donc exactement le même effet que si le ressort 13 avait été comprimé par la vis de réglage 14.

Le réglage manuel du détendeur en fonction de la température est ainsi donc remplacé par un réglage entièrement automatique.

L'intérêt particulier du détendeur suivant l'invention dans les installations de débit de bière résultera des considérations développées ci-après.

La concentration de gaz carbonique dans la bière est généralement préétablie . En Belgique, pour les bières les plus courantes la quantité de gaz carbonique est de l'ordre de 5 gr par litre.

Ainsi, la figure 4 montre la pression nécessaire en fonction de la température pour obtenir cette concentration de 5 gr par litre d'acide carbonique dans la bière.

Cette relation entre la température et la pression à appliquer au-dessus de la bière,en repos, a été représentée par la droite 30 qui montre qu'il s'agit d'une relation quasi linéaire.

La droite 31, sensiblement parallèle à la droite 30, montre cette relation lors du débit de la bière.

I1 va en effet de soi qu'on doit appliquer une pression supplémentaire pour surmonter les pertes de charge dans la conduite 26 entre le fût 24 et le robinet 27,de même que la différence de niveau de la bière entre le fQt et le robinet 27.

Dans le fût 24 il y-a deux phases, une phase gazeuse 32 formée de gaz carbonique et une phase liquide 25 formée par la bière, dans laquelle du gaz carbonique est dissoute.

Comme déjà signalé ci-dessus, cette quantité de gaz carbonique dissoute est normalement aux environs de 5 gr par litre de bière.

Pour maintenir une concentration constante de ce gaz carbonique à des températures différentes, il faut que la pression au-dessus de la bière, c'està-dire de la phase gazeuse 32 change en fonction de la température, suivant la rélation représentée au graphique de la figure 4.

La pression à appliquer sur la bière sera de 0,9 bar à 50C et de 2 bars à 200C, suivant ce graphique.

Il résulte donc de ce qui précède que,pour chaque installation de débit de bière et suivant les caractéristiques de cette installation on doit appliquer une pression bien spécifique sur la bière pour obtenir une concentration constante en acide carbonique dans celle-ci, pression qui varie cependant en fonction de la température de la bière. La pression supplémentaire à appliquer lors du débit de la bière doit être aussi petite que possible ; elle reste cependant constante de sorte qu'elle peut être instaurée automatiquement.

Quoique différents liquides ou gaz peuvent Btre utilisés dans le récipient 17, il a été constaté que la glycérine convient particulièrement bien dans des détendeurs destinés à être utilisés dans des installations de débit de bière.

Dans certains cas, on pourrait envisager d'utiliser,comme élément 10, dont la forme varie en fonction de la température , des matières solides particulières ayant un coefficient de dilatation suffisamment important ou encore une combinaison de matièressolidessubissant une déformation relativement importante sous l'effet de vari3tionsde tempé- rature et, comme paroi mobile etXou déformable, une pièce rigide coulissant dans cette chambre de régulation, telle qu'un piston.

Par ailleurs, le détendeur suivant l'invention pourrait encore s'appliquer dans d'autres domaines techniques où une régulation automatique de la chute de pression en fonction de la température s'avère nécessaire.

Claims (11)

REVSNDICATIONS

1. Détendeur comprenant un canal d'entrée 2 pour du gaz à pression élevée, une chambre de détente 3 à laquelle aboutit ce canal à travers une ouverture d'admission 4 ménagée dans cettte chambre, une soupape 5 coopérant avec cette ouverture, un canal de sortie 6 pour du gaz à pression réduite partant de la chambre de détente et une chambre de régulation 7 de pression communiquant avec le gaz à pression réduite présentant des moyens agissant sur la soupape, caractérisé en ce qu'il comprend un élément 10 présentant une forme qui varie sensiblement en fonction de la température et qui coopère,directement ou indirectement , au moins avec la soupape 5 ou la chambre de régulation 7.

2. Détendeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément précité 10 est monté de manière à agir sur une paroi mobile et/ou déformable 11 de la chambre de régulation 7 qui coopère avec la soupape 5, cette dernière étant appliquée contre l'ouverture d'admission susdite 4 par un premier organe élastique 16 à l'encontre d'un second organe élastique 13, agissant également sur la paroi susdite 11.

3. Détendeur suivant la revendication 2,caractérisé en ce que l'élément précité 10 comprend un compartiment fermé 17, raccord à un soufflet 18 coopérant avec la paroi mobile et/ou déformable 11 de la chambre de régulation de pression 7, ce compartiment contenant un fluide à coefficient de dilatation relativement impie tant, de manière à ce que, lors de variations de la température, ce fluide puisse agir sur la paroi susdite lu par l'intermédiaire du soufflet 18.

4. Détendeur suivant la revend@@@@i@ @ caractérisé en ce que le compartiment fermé @@ est constitué par un récipient monté à coulissement dans un logement ménagé 20 entre la paroi mobile et/ou déformable 11 précitée et le second organe élastique 13, ce dernier coopérant avec des moyens 14 permettant de règler la pression qu'il excerce sur le récipient 17 en direction de la paroi susdite 11.

5. Détendeur suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, ca@ctérisé en ce qu@@@ comprand une pièce de transmission rigide et mobile 19 mo@t@@ entre la soupape 5 et la paroi mobile et/ou dedorm@@@e 11, de manière à transmettre le déplacement et/ou da déformation de la paroi susdite 11 à la soupape 5, qui subit alors un déplacement correspondant par rapport à son siège 4.

6. Détendeur suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'axe du soufflet 18 s'étend suivant le direction de deplacemert de la soupape 5 et agit sur un poussoir 19 cooperant avec la paroi mobile et/ou déformable 11.

7. Détendeur suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la paroi mobile et/ou déformable 11 est formée par une membrane située entre la soupape 5 et le second organe élastique 13.

8. Détendeur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'élément précité 10 est entouré d'une enveloppe 20 présentant une certaine inertie thermique.

9. Détendeur suivant l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que liélément précité 10 est intercalé librement entre,d'une part, un corps 9 pour le passage du gaz, comprenant la soupape 5, la chambre de détente 3 et les canaux d'entrée 2 et de sortie 6 pour le gaz et, d'autre part, un chapeau 12 comprenant le second organe élastique 13, la paroi mobile et/ou déformable 11 se trouvant entre le corps susdit 9 et l'élément 10.

10. Détendeur suivant l'une quelconque des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que le fluide contenu dans le compartiment précité 17 est essentiellement constitué de glycerine.

11. Installation pour débiter de la bière, comprenant une bonbonne de gaz carbonique à haute pression 21 raccordée à un ou plusieurs fAts de bière 24 par l'intermédiaire d'un détendeur 1 suivant l'une quelconque des revendications précédentes.