FR2491186A1 - Soupape de decharge actionnee par valve pilote - Google Patents

Abstract

L'INVENTION A POUR OBJET UNE SOUPAPE DE DECHARGE ACTIONNEE PAR VALVE PILOTE ET DESTINEE A ETRE UTILISEE SUR DES ENCEINTES A MOYENNE ET HAUTE PRESSION. UNE VALVE PILOTE A DEUX ETAGES NON TRAVERSEE PAR L'ECOULEMENT ACTIONNE UNE SOUPAPE PRINCIPALE 7 DE CAPACITE NOTABLE. DES ELEMENTS DE COMMANDE DE L'ECOULEMENT ASSOCIES AU CLAPET DE PREMIER ETAGE 18 SONT UTILISES POUR ETABLIR UN FONCTIONNEMENT POSITIF DE LA SOUPAPE. DANS UNE FORME D'EXECUTION PREFEREE, LA VALVE PILOTE EST MONTEE A PROXIMITE IMMEDIATE DE LA SOUPAPE PRINCIPALE 7 ELLE-MEME MONTEE SUR L'ENCEINTE A CONTROLER. UN SELECTEUR A BILLE 16 ET DES ELEMENTS FOURNISSENT UN MOYEN POUR RACCORDER AVANTAGEUSEMENT A UN SYSTEME D'ESSAI SOIT LA VALVE PILOTE, SOIT TOUTE LA SOUPAPE, CE QUI AMELIORE LE TARAGE DE DECHARGE ET LES REGLAGES DE RAPPEL OU DE FERMETURE POUR LA COMBINAISON D'ENSEMBLE.

Description

1 2491186

L'invention se rapporte de façon générale aux soupapes de décharge actionnées par pression et concerne plus particulièrement une nouvelle valve pilote à deux

étages assurant le fonctionnement, à des pressions prédéter-

minées, d'une soupape de décharge principale ayant une capacité notablement plus grande. Plus précisément, la valve selon l'invention assure un fonctionnement amélioré de la soupape principale par la commande de la dynamique des pressions appliquées à la combinaison de la valve pilote, de la soupape principale et de la conduite ou du réservoir associé. L'invention prévoit aussi un procédé amélioré pour

tarer et éprouver les éléments sensibles à la pression.

L'état de la ichnique concernant des combinaisons d'une soupape de décharge et de valves est exposée dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique 3 595 263, 3 664 362,

3 512 560 et 3 568 706. Cependant, bien que le fonctionne-

ment établi par ces combinaisons de soupapes principale et de valve pilote soit acceptable, une commande appropriée des rapports dynamiques entre la valve pilote, la soupape principale et le réservoir ou la conduite sous pression est difficile à réaliser. De plus, les valves de type connu, quand elles sont éprouvées en place, permettent seulement dans beaucoup de cas un procédé pour éprouver un point de réglage de la valve pilote. Aussi le réglage de la pression de rappel ou de fermeture de la valve pilote et le fonctionne ment de la soupape principale restent sans *tre soumis à l'essai. La valve pilote selon l'invention permet l'essai en place du point d'action de la valve pilote, ainsi que l'essai de la pression de fermeture ou de rappel et l'essai de la soupape principale ou en variante l'essai de la valve pilote seule par l'utilisation de petites quantités d'un gaz

d'essai auxiliaire.

Ainsi, un but de l'invention est d'établir une valve pilote perfectionnée à deux étages pour commander le fonctionnement d'une soupape de décharge de pression à grande capacité en permettant une opération d'essai du premier étage de la valve pilote sans fonctionnement de la

soupape principale.

Un but de l'invention est d'établir une soupape de décharge de pression d'une capacité notable ayant une commande periectionnée-de l'écoulement du produit et de la dynamique des pressions associée à la valve pilote, & la soupape principale de décharge et aux réservoirs ou conduites demandant une décharge de pression. Un autre but de l'invention est d'établir une valve pilote perfectionnée à deux étages répondant à la pression dans laquelle l'écoulement du produit qui exerce la pression agissante ne s'effectue à travers chaque étage de la valve que pendant l'opération de décharge ou de rappel de la

valve pilote.

Un but complémentaire de l8invention est encore d'établir une valve pilote perfectionnée à deux étages, actionnée par pression pour commander une soupape principale de décharge de capacité notablement plus grande, dans laquelle le débit fortement réduit à travers la valve pilote peut être filtré de façon poussée, ce qui augmente la

fiabilité par la diminution de la contamination.

La soupape de décharge actionnée par pression, décrite ci-après, utilise un premier étage et un second

actionnés par pression qui sont mécaniquement indépendants.

Dans une forme d'exécution typique, la valve pilote à deux étages actionne une soupape principale notablement plus grande en mettant à l'échappement le volume de tète de la

soupape principale ramené a la pression ambiante. La concep-

tion de la soupape principale est telle qu'avant l'ouverture à l'échappement de la soupape principale, l'organe ou piston de fermeture de cette soupape principale est en équilibre

de pression avec le réservoir ou l'enceinte sous pression.

Quand le volume de tOte au-dessus dudit piston est mis à l'échappement à l'atmosphère, la pression du réservoir est

utilisée pour lever le piston et ouvrir la soupape princi-

pale, en établissant la décharge de pression désirée. Un signal de pression additionnel pour la valve pilote est fourni par un tube de pression placé près du réservoir ou de l'enceinte sous pression, ce qui donne une indication de la pression réelle du réservoir ou du produit en permettant à la valve pilote et à la soupape principale de revenir en position de rappel pour une pression de réservoir correcte

indépendante de la valeur du débit de la soupape principale.

Une caractéristique de la valve pilote à deux étages

décrite est l'utilisation d'un volume d'emmagasinage spéci-

fique pour commander le degré de variation du débit du produit dans la valve pilote entre le premier étage et le second. Ces vitesses de fonctionnement contrôlées assurent des opérations de décharge et de fermeture positives et plus précises à la fois pour la valve pilote et pour la soupape

principale.

Additionnellement, le premier étage ou étage captant la pression utilise une nouvelle coopération pilote-siège

comprenant des éléments sensibles à la pression et au débit.

Ces éléments assurent une commande perfectionnée des forces de levée et de fermeture ou de rappel du clapet, ce qui assure une réponse de soupape précise aux pressions de tarage

de rappel et de fermeture.

Un avantage supplémentaire obtenu par l'invention décrite consiste dans l'utilisation d'un sélecteur à bille qui permet de mettre à l'essai les étages de la valve pilote à l'aide d'une source indépendante et/ou tarée de gaz sous pression. L'introduction de gaz d'essai à des pressions supérieures à la pression d'emmagasinage du réservoir isole le premier étage pilote du produit normal en limitant ainsi l'essai de pression à la valve pilote seule. Lors de la réduction subséquente de la pression d'essai, l'action de la

valve pilote est telle que le raccordement d'essai est auto-

matiquement fermé et que la pression du produit est rétablie pour la valve pilote en permettant le débranchement de 3Q' l'équipement d'essai sans perte de pression du réservoir ou du produit

D'autres buts et avantages de l'invention apparai-

tront à la lecture de la description détaillée qui suit,

établie en référence au dessin annexé, dans lequel: la figure 1 est une vue en coupe de la valve pilote montrant le premier étage et le second, le sélecteur à bille et les passages intérieurs associés, les orifices de raccordement de la soupape principale et de la source de pression étant aussi représentés; -4 la figure 2 est une coupe de la partie de la soupape principale de l'invention contenant les admissions provenant du réservoirde la conduite ou de l'enceinte à décharger et montrant le tube de Pitot, l'orifice de t9te de la soupape principale et le tube de raccordement à la valve pilote; la figure 3 est une vue en perspective de la soupape de décharge actionnée par valve pilote selon une forme d'exécution préférée mais non exclusive dans laquelle la valve pilote à deux étages est montée à proximité immédiate de la soupape principale, cette figure montrant aussi le tube de raccordement de pression et sa prise de pression associée juste au-dessus de l'orifice d'entrée de la soupape principale; la figure 4 est une vue -schématique montrant en coupe le raccordement essentiel de la valve pilote et de la soupape principale, les éléments de soupape étant représentés

à l'état normal de non-échappement, -

la figure 5 est une vue schématique analogue à la figure 4, mais montrant les éléments de soupape dans l'état d'échappement ou de décharge; la figure 6 est une coupe partielle du premier étage de la valve pilote montrant un ensemble formant clapet en position de fermeture ou de nonéchappement et montrant en particulier la relation des éléments subissant la pression sur le clapet en association avec le siège du premier étage; et la figure 7 est une autre coupe partielle du premier étage de valve pilote montrant l'ensemble formant clapet dans une position d'ouverture ou d'écoulement et montrant en 3o particulier la relation des éléments de fermeture ou de

rappel 'sur le clapet associés au siège de premier étage.

En référence aux figures 1 et 2, la soupape de décharge actionnée par pression décrite ici se compose d'une valve pilote représentée de façon générale en 5 (voir la figure 1) et ayant un premier étage 10 et un second étage, indiqué de façon générale en 41, qui sont contenus dans un corps 4> Dans une forme d'exécution préférée, la valve pilote est montée à proximité immédiate de l'extrémité supérieure d'une soupape principale de décharge 7 (voir les figures 2,

4 et 5) communiquant avec la valve pilote à travers l'ori-

fice de tête 61 de la soupape principale et l'orifice 11 de contrepression de soupape principale et d'échappement sur la valve pilote. Dans la forme d'exécution décrite, un tuyau ou conduit lia raccorde les orifices 61 et 11 (voir la figure 3). Additionnellement (voir les figures 3, 4 et 5), il y a un tube extérieur de pression 6 faisant communiquer l'orifice d'admission 12 de valve pilote captant la pression de réservoir avec une prise de pression 63 contenue dans la partie inférieure de la soupape principale 7 juste au-dessus de la bride d'entrée 66 de la soupape principale et de son entrée 65. La prise de pression 63 communique avec un tube de pression totale 64 assurant des entrées de la pression de réservoir pour la valve pilote avant le fonctionnement de cette valve et pendant l'écoulement à travers la soupape principale. Typiquement, la bride inférieure 66 de la soupape principale est montée sur une ouverture ménagée sur un réservoir ou une conduite sous pression ou en communication avec ces espaces. Le fonctionnement de la soupape de décharge actionnée par pression met donc à l'échappement à travers cette soupape principale 7 le produit en vapeur et/ou en gaz contenu dans le réservoir ou la conduite sous pression

mentionné ci-dessus.

2a5 E1n fonctionnement, si on suppose que la pression de la vapeur et/ou du gaz du réservoir est au-dessous du réglage de décharge du premier étage déterminé par la précontrainte du ressort de compression réglable 30 comme représenté aux figures 1, 2 et 4, la pression statique de vapeur provenant du réservoir ou du conduit associé est appliquée à la face 68 du piston de la soupape principale en étant transmise par l'orifice 65, la prise de pression 63, le tube de pression 64, le tube de branchement 6, l'orifice d'entrée de pression 12, un passage 57 d'admission de pression au second étage, les alésages de plongeur 55-56, un passage principal de second étage 54, l'orifice 11 et le conduit lia. La pression est communiquée aussi à l'intérieur de la valve pilote (voir la figure 1) aux éléments de premier et de second étages par I41t18' le passage 57, le passage transversal 24 du premier étage de valve pilote, l'orifice d'entrée 17 du premier étage et le filtre 15o Ainsi, la pression du produit s'exerce sur

l'ensemble formant clapet 18 du premier étage contre la surfa-

ce définie parle siège d'entrée du premier étage ou orifice 17 et par la face inférieure 34 du piston de clapet (voir la figure 6). Le filtre 15 fait communiquer directement l'orifice d'essai 14a et le passage 24 en constituant un guide pour l'organe de fermeture par bille 16. La bille 16 la repose soit sur l'entrée 14a, soit sur le passage 24 comme on l'exposera plus loin. Le filtre 15 'ait communiquer aussi les passages 24 et 14a avec le passage 17 à travers sa

matière filtrante. -

Comme représenté sur la figire 1 et plus en détails sur les figures 6 et 7, l'ensemble 18 formant clapet du premier étage coopère avec le siège de premier étage 28 en utilisant des éléments sensibles à leécoulemsent et à la

pzessiono Ces eléments comprennent un piston 18c et un épau-

lement ou organe de fzermeture 19 adjacent au piston. Un siège 2Q_ de feimeture 20 du premier étage coop&re avec un Joint de clapet 25 de premier étage placé ooncentriquement par raopot

à l'épaulemeut 19 et au piston 18c entre ces éléments.

L'ensemble formant clapet 1 comprend de plus un tige 18b de clapet montée concentriquement à l'intérieur d'un guide de clapet formant porte-siege de sermeture 20a pour un déplacement en va-et-vient dans ce guide. L'extrémité inférieure du guide 20a definit le siège de fermeture 20 menticórn, ci-dessus. On remarquerPa que l'extréSmité '',seure 18d de la tige 18b de clapet est èa tous moments en contact 0 avec la chape infé. rieure AOa du eassorto La chape de ressort a n'est pas en contact avec la face supérieure 20b du guide de clapet 20a. ce qui permet un mouvement relatif entre ces élémentso Le Jeu ou l'intervalle prévu entre la chape 50a et la face 20b permet la compression du ressort de soupape pour l'accomplissement d'un réglage individuel de la course de levée du clapet et des forces de rappel appliquées à la

tige de clapet 18b par le ressort 50.

Le guide de clapet 20a formant porte-siège de fermeture du clapet est monté de plus à l'intérieur d'un prolongement 29 du porte-siège dans lequel il se visse. Le vissage et le mouvement relatif mentionné cidessus entre 18c et 20d établit un réglage vertical pour le siège de

fermeture 20. Cette construction permet le réglage indépen-

dant de la levée ou course et de la force de levée exercée sur l'ensemble formant clapet 18 pendant l'opération de décharge. Le clapet de premier étage et le siège présentent aussi des intervalles annulaires incorporés, utilisés pour

assurer un fonctionnement de clapet fiable et répétable.

Ces intervalles comprennent un intervalle périphérique entre

une lèvre de réaction 21 du clapet de premier étage au diamè-

tre extérieur de piston 32 et la surface intérieure du porte-

siège 29, c'est-à-dire l'intervalle 37; un intervalle entre une seconde partie de fermeture ou partie intermédiaire d'un diamètre extérieur 33 et la surface intérieure du siège 28, c'est-à-dire l'intervalle 39. Un intervalle additionnel 38 est délimité par la partie initiale de fermeture du piston au diamètre extérieur 34 et par la surface intérieure du

siège 28 au diamètre 28b.

En association avec les intervalles ci-dessus, il y a des chevauchements de la partie de fermeture du piston de clapet de premier étage (captage de pression) le long de la

surface au diamètre extérieur 34, c'est-à-dire le chevauche-

ment 35 et le chevauchement de la seconde partie de fermeture

ou partie de fermeture intermédiaire de l'organe de ferme-

ture du clapet de premier étage formant en regard du siège

le chevauchement 35.

Le second étage de valve 41 (voir les figures 1, 4 et ) comprend un ensemble plongeur de second étage 42 ayant un plongeur ou organe de fermeture de second étage 48 qui se déplace en va-et-vient dans un alésage 40 ayant un premier

diamètre inférieur 55 et un second diamètre supérieur 56.

Le plongeur 48 a une extrémité supérieure 48a et des Joints de travail 48b et 48c. Le Joint 48d de l'ensemble de plongeur permet à cet ensemble plongeur 42 de se déplacer en va-et-vient dans l'alésage 40 en réponse aux différences de pression au-dessus et au-dessous du plongeur. L'ensemble 42 comprend un porte-Joint inférieur de plongeur 43 incorporé

et un Joint de clapet 48o.

Le fonctionnement de ces éléments pendant la levée et la fermeture du clapet de premier étage sera décrit en

détails ci-après.

Quand il y a raccordement, comme montré sur la figure 4, avec une pression de produit moindre que celle nécessaire pour faire lever l'ensemble de clapet du premier étage 18, la conception de l'ensemble du clapet de second étage 42 et les zones différentes associées à l'organe de fermeture ou plongeur de second étage 48 maintiennent l'ensemble de clapet de second étage 42, comme représenté (voir les figures 1 et 4), dans sa position de non-échappement avec obturation contre le siège inférieur 45. Comme la pression de produit agit sur l'ensemble plongeur de second étage 42 au-dessous du joint 48d et que le piston 18c de premier étage est en contact avec son joint 17a en isolant l'extrémité supérieure - 48a du plongeur de second étage de ladite pression, le plongeur 48 est maintenu dans le diamètre supérieur 56 de l'alésage du plongeur 40 définissant un passage annulaire de pression de t8te et/ou des passages captant la pression constitués par l'alésage supérieur 56 et l'alésage inférieur et les passages 54 et 57. Les volumes enfermés associés aux alésages 55 et 56 et les parties adjacentes du plongeur délimitent une première chambre annulaire et une seconde associées aux positions d'échappement ou de décharge et de non-échappement du plongeur 48 dans l'alésage 40. Une première chambre est délimitée par le diamètre de plongeur et de l'alésage au-dessus du joint 48c quand celui-ci coopère avec le siège 45. Une seconde chambre est délimitée par le diamètre du plongeur et par l'alésage au-dessus du joint 48b quand celui-ci coopère avec la surface d'alésage 46 dans la

position de décharge ou d'échappement.

Comme on l'expliquera ci-après plus en détails, le plongeur 48 et les joints 48b, 48c coopèrent avec la région

d'obturation de ltalésage 46-et-le siège du joint d'échappe-

ment 45 pour obturer sélectivement ou ouvrir le volume de tête 68 respectivement dans la première position du plongeur

48 et dans la seconde.

Dans des conditions de non-échappementg la pression du réservoir agit sur les surfaces supérieure et inférieure du piston 69 de la soupape principale en se transmettant à travers l'ouverture 11 de la valve pilote et les orifices

ou passages 54, 55, 56 et 57 comme on l'a exposé ci-dessus.

Comme la surface effective 74 de la soupape principale est plus grande que la surface 75 du piston 69 formant l'organe de fermeture de la soupape principale, le piston reste en position de fermeture et il n'y a pas d'échappement pour le réservoir. La pression de réservoir ou du produit est captée à

travers l'entrée 65 de la soupape principale (voir les figu-

res 4 et 5). Le réglage de la pression de décharge du premier étage de la valve pilote est déterminé par la forde de précontrainte du ressort de compression 30 et des chapes de ressort associées 30a, 30b contenues dans le premier étage de la valve pilote (voir les figures 6 et 7). Quand la pression du produit augmente au-delà du réglage prédéterminé ou de tarage, la force exercée sur le clapet de premier étage par la pression du produit contre la surface effective de la partie initiale de fermeture du premier étage au diamètre 34, établie à travers l'orifice d'entrée 17 du

premier étage, le filtre 15, l'orifice ou siège 24 et l'ori-

fice d'admission 12, soulève le clapet 18 en ouvrant ainsi

l'admission 17 du premier étage et en permettant l'échappe-

ment du produit à travers la décharge 22 dans le porte-siège 29 du premier étage et le passage 50 de communication entre le premier étage et le second. 'a pression du produit agit maintenant sur l'extrémité supérieure 48a de l'ensemble

plongeur 42.

Le fonctionnement amélioré du nouveau clapet de premier étage qui est décrit ici résulte de l'utilisation

d'éléments de commande de l'éecoulement contenus sur l'ensem-

ble de clapet 18 et plus particulièrement sur le piston 18c.

Le fonctionnement de cette structure en décharge s'effectue comme suit; quand, comme indiqué ci-dessus, la pression de réservoir agissant sur la surface associée à la partie de fermeture initiale au diamètre 34 dépasse la force du ressort réglable 30, le piston de clapet 18e, obturant initialement l'ouverture ou orifice d'admission 17 du premier étage à travers l'intervalle qui s'étend sur la distance 36 et est adjacent à l'extrémité du piston 18c

coopérant avec le joint 17a, commence à se déplacer vertica-

lement vers le haute A ce moment, comme l'intervalle 38 entre le clapet et le siège est plus grand que l'intervalle 39, l'écoulement du produit à travers les intervalles 38 et 39, après rupture de l'obturation contre le joint 17a, est contr8lé essentiellement par le passage annulaire 39 ou par la longueur du chevauchement 350 Additionnellement, comme le chevauchement 35, associé à l'intervalle 39, est plus grand que le chevauchement 36, l'intervalle 39 commande le débit du produit maintenant amorcé à travers l'intervalle entre le clapet et le siège par le mouvement du clapet. La commande de débit par l'intervalle 39 et le chevauchement 35 est due à l'augmentation de la résistance à l'écoulement établie par

ces éléments.

L'éeoulement du produit a travers l'intervalle 38 et la chute de pression résultante à travers l'intervalle 39 produisent une force additionnelle vers le haut due à l' augmentation de la surface du piston de clapet au diamètre 33 de la seconde partie de l'organe de fermeture, La chute de pression additionnelle due à l'intervalle 39 qui comiade l'écoulement continue jusqu'à ce que le chevaucheman.t 35 s'apmroche de zéro en etablissant une force vers le haut constamment croissante due A la pression acdditionnelle agissant sur la surface inferieure de la lèvre de réaction du Diston au diamètre 52 qui est au-dessous de la lèvre de réaction 21 comme représenté par la flècohe indieatr"i-ce de l'écoulement 78 La chambre smnulaire 41, définie par la lèvre de réaction 21 et par la seconde section au diamèztre

33 de l'organe de fermeture, assure une amélioration addi-

tîonnelle dans l'operation de décharge car l'Itntervalle 4-a entre le bord cîrconzférentiel de lèvre 21a et la surface annulaire de siège 28a établit une résistance contr8lable à l'écoulement radial du produit en 41a au moment de la levée du clapet. Cette caractéristique permet une mailleure utilisation de la commande d'écoulement dans l'organe de

fermeture de la soupape.

Il

Dans la forme d'exécution préférée mais non limita-

ti&e décrite ci-dessus, l'intervalle 38 est plus grand que 39 et le chevauchement 35 est plus long que le chevauchement 36. A la différence des conceptions de soupapes connues, la nouvelle construction proposée établit des forces de soulèvement toujours croissantes sur le clapet pendant la décharge assurant l'opération de levée du clapet sans

inversion. Sans la structure mentionnée ci-dessus, le soulè-

1Q vement initial du clapet aboutirait à une baisse rapide de la pression à travers l'intervalle clapet-siège en provoquant une perte de la force de soulèvement appliquée au clapet 18 et par suite une refermeture ou oscillation de la pièce mobil ou une ouverture partielle avec un frémissement excessif ou une amorce d'écoulement. Dans ces conditions, il serait nécessaire de permettre.à la pression du réservoir de s'élever notablement au-dessus du réglage de décharge avant que l'instabilité de la soupape soit surmontée pour accomplir l'action complète du clapet et assurer le fonctionnement de aD la soupape de décharge. Un clapet oscillant ou frémissant aboutit comme on l'a montré à un tarage de soupape de décharge qui n'est pas satisfaisant et à un raccourcissement

de la durée de la soupape.

On remarquera que pendant la levée et la course

verticale du clapet décrites ci-dessus un écoulement prédé-

terminé de produit s'effectue constamment à l'atmosphère à travers l'intervalle 18a entre la tige de clapet 18b et le guide 20a en s'échappant par des passages 10a dans le bottier et par les fuites dans toute couverture (non représentée) ainsi qu'à travers l'orifice de décharge 22 du clapet. Un nouvel aspect complémentaire du premier étage qui a été décrit est l'obturation complète de l'écoulement de produit à travers 18a par le joint 25 et le siège 20 quand le clapet achève son mouvement de décharge comme représenté sur

la figure 7.

Comme exposé ci-dessus, le fonctionnement de l'ensem-

ble de clapet 42 du second étage est tel que, lors de l'opération dedécharge ou de levée de clapet 18 du premier étage à partir d'une position d'appui sur le siège 28 sous la pression de tarage, le plongeur ou organe de fermeture 43 du second étage, sur l'extrémité supérieure duquel s'exerce la pression du réservoir par l'orifice d'admission 50, est repoussé jusqu'à une position o le plongeur 48 du second étage et les joints 48b ont été déplacés verticalement vers le bas dans l'alésage 40 jusqu'à ce que ces joints assurent l'obturation contre la région de siège 46 au diamètre inférieur 55 de l'alésage 40 du second étage. Le mouvement

du plongeur écarte aussi le joint 48c du siège 45.

A ce moment (voir la figure 5), le volume de tête 68

de la soupape principale est mis à l'échappement à l'atmos-

phère à travers les passages 54, 55 l'alésage 40 et la sortie

grillagée 13. Quand le plongeur 48 est en position d'échappe-

ment, l'orifice d'échappement ou le passage 56 est fermé par l'action des joints 48b agissant sur la surface de siège 46 de l'alésage, ce qui termine ainsi la communication de fluide entre le réservoir a l'éhappement et le volume de t8te 68 de la soupape principale par le passage 57. De fa9on

plus importante, l'isolement du passage 57 élimine l'écoule-

ment de produit par le tube 64, le tube 6 et l'admission 12

de la valve pilote pendant l'éche.appement0 Comme la suppres-

sion de la contre-pression du volume 68 et le fonctionnement du piston de la soupape principale résultent de la mise à l'échappement du volume 68 par le second étage 41, comme on l'a exposé, l'écoulement du produit à travers le premier étage de la valve pilote est limité à de courtes périodes du

mouvement du clapet et du plongeur.

La pression de réservoir est maintenant captée par 3. le premier étage de valve pilote et par le second à travers l'orifice de premier étage 12, le tube 6, la prise de

pressiorn 63 et le tube 64.

Quand l'échappement à travers l'orifice 13 et l'action de clapet exposée ci-après font baisser la pression au-dessus de l'organe de fermeture 69, de la soupape principale et de sa face 74 jusqu'à une valeur notablement moindre que celle de la pression qui s'exerce sur la face inférieure 75, l'organe de fermeture ou piston d'obturation 69 se lève en permettant au produit du réservoir de s'échapper par les passages d'écou lement 65, 71 et par l'évacuation à l'atmosphère à travers

la sortie 67 (voir la figure 2).

Pendant l'échappement, comme indiqué ci-dessus, la pression totale du réservoir ou du conduit mis à l'échappe- ment est maintenant appliquée au tube de Pitot 64 placé dans

la soupape principale en 63 et fait communiquer cette pres-

sion à travers le tube 6 et l'orifice d'admission 12 de la valve pilote en maintenant ainsi l'ensemble de clapet du

second étage 42 à sa position basse ou d'échappement.

Comme on l'a exposé ci-dessus, l'amorçage d'une période d'échappement de la soupape principale a pour effet que le plongeur ou organe de fermeture 48 du second étage interrompt l'écoulement à travers le passage 57 après une très courte durée d'écoulement temporaire de produit. Aussi, le seul écoulement de produit à travers le premier étage sensible à la pression 10 est la quantité nécessaire pour actionner le second étage 41 et mettre en pression le volume au-dessus du second étage comprenant le -volume 52 et d'autres volumes associés de façon inhérente à la construction de lacombinaison du premier étage et du second. Ce petit volume d'écoulement permet l'utilisation d'un filtre très fin 15 en réduisant ainsi la quantité de particules contaminées ou de matières entrant dans la valve pilote. Une caractéristique de faible écoulement et le filtrage assurent une fiabilité de valve notablement améliorée et le maintien des tarages

de pression préalables.

quand l'écoulement de produit à travers la soupape principale 7 a provoqué un abaissement de la pression de 3à réservoir ou d'enceinte captée par le tube 64 jusqu'à une valeur pour laquelle le ressort 50 du tarage du premier étage de la valve pilote exerce une force suffisante pour le

commencement d'un mouvement de descente du clapet 18 de pre-

mier étage, le joint 25 associé au siège d'obturation du cla-

pet de premier étage s'ouvre et permet l'échappement d'une quantité contrôlée à partir de la chambre 23 du clapet de premier étage à travers le passage d'intervalle 18a entre le clapet 18 et le siège 20, comme on l'a exposé ci-dessus, jusqu'à l'atmosphère ou la pression ambiante. Cette action règle essentiellement l'abaissement de la pression dans la chambre 23 en commandant la descente du clapet de premier étage car l'échappement augmente en effet la différence de pression qui se présente A travers le clapet 18c et l'ori- fice 17o La diminution de la pression du produit ou de la vapeur dans la chambre 52 et les volumes intérieurs associés audessus de la surface de plongeur 48a et la diminution semblable de la pression résiduelle de réservoir

agissant à travers l'orifice 57 font lever l'ensemble plon-

- geur 48 en ramenant le joint 48c contre le siège 45.

On remarquera que sans l'action oontr1lée du clapet de premier étage décrite ci-dessus, un mouvement rapide du

clapet aurait pour résultat de fermer temporairement l'ori-

fice 17 et de refermer par conséquent ou de faire vibrer le

clapet de second étage aboutissant au fonotionnement transi-

toire destructeur ou au 'broutTage" de l'organe 69 de la

soupape principale.

Comme on l'a exposé ci-dessus, la pression de fermeture et/ou de rappel est à. un large degré oommandée par la course de l'ensemble de clapet 18$ Cependant, une commando fiable et précise de la pression de rappel dépend aussi doe la commande des pressions internes transitoires et des forces aérodynamiques associées au mouvement de clapete Ainsi, il est essentiel que la. conception du clapet et de son siège et a la lois le captage de pression et la faermere soient:ii_ tégrés pour assurer un Zonotionnement satisfaisant entre d'étroites marges des pressions de décharge et de fermetureo la descente contrAlée du clapet de premier étage est renforcée par la presence d'une chambre damzortissement 52 qui fournit le produit de tr2.vail pendant le fontionnement des clapets de premier et second étages pour assurer que

les pressions d'échappement au clapet et les pressions transi-

toires soient cohérentes et prévisibles.

On remarquera que le fonctionnement ci-dessus prévisible et contr8lé du clape, de premier étage s'effectue aussi & la levée quand la chambre d'amortissement 52 permet l'écoulement de produit a travers l'orifioe 17 en remplissant

la chambre 52 et en s'opposant au "broutage" ou aux pertur-

bations mécaniques transitoires dans le fonctionnement

résultant du second étage et de la soupape principale.

La valve pilote qui est décrite ici établit un fonctionnement contrôlé pendant la phase transitoire ou de travail quand le clapet de premier étage et le plongeur de second étage se déplacent de la première position à la seconde correspondant au tarage, à la décharge et à la fermeture par le contr8le des pressions transitoires se présentant dans les volumes associés au premier clapet et au second. Ces pressions sont importantes en établissant un fonctionnement stable pour le clapet de premier étage et le plongeur de second étage. Si les pressions s'abaissent trop rapidement à la fermeture ou s'élèvent trop rapidement à la levée, le fonctionnement de la soupape présentera un

mouvement oscillatoire ou broutage indésirable et dommageable.

Cependant, comme on l'a décrit, par l'utilisation de combi-

naisons prédéterminées de différentes surfaces de clapets et de volumes associés, l'abaissement de pression s'effectue à une vitesse réduite, ce qui aboutit à un mouvement de descente positif et contrôlé du clapet de premier étage et à

un rappel associé du plongeur de second étage.

Une caractéristique additionnelle de la valve pilote (voir la figure 1) décrite est l'incorporation d'un sélecteur à bille 16 placé entre l'orifice d'entrée de pression 12, le passage transversal 24 et l'orifice d'admission 14 pour un essai en place. Le sélecteur à bille est contenu dans un filtre de premier étage 15 établissant un guide pour le mouvement horizontal de la bille entre les ouvertures 24 et

un siège d'orifice 14a établi par l'orifice d'admission 14.

L'essai en place s'accomplit par envoi d'air ou d'un autre fluide convenable sous une pression connue au point d'admission ou d'essai 140 Quand la pression du produit ou de la vapeur du réservoir est plus élevée que celle du fluide d'essai et au-dessous du tarage de décharge du premier étage, l'action de la bille 16 dans l'orifice 14 ferme le raccordement de l'essai de la valve pilote en obturant le siège d'orifice 14a. Lors de l'application d'un gaz d'essai, quand la pression-d'essai appliquée atteint une valeur plus élevée que la pression de réservoir appliquée par l'orifice

12 et le tube 6, la bille 16 se déplace latéralement à l'in-

térieur du filtre 15 pour fermer l'orifice 24 en isolant ainsi

le produit contenu dans le réservoir. Une augmentation supplé-

mentaire de la pression du fluide d'essai aboutit au fonctionnement de la valve pilote et de la soupape principale sans élever la pression du réservoir jusqu'à sa valeur de décharge. Lors de l'abaissement de la pression d'essai, la bille 16, réagissant à la pression du produit & travers l'admission 12 et l'orifice 24 se déplace pour refermer le passage 14a en empochant un échappement par inadvertance d'un volume du produit lors de l'enlèvement du dispositif d'essai

de l'orifice 14.

Comme les spécialistes le comprendront, le sélecteur

à bille-fournit un procédé commode pour essayer le fonctionne-

ment d'une soupape de décharge et le point taré de décharge

sans nécessiter une augmentation de la pression du réservoir.

Cela diminue beaucoup le volume de gaz d'essai nécessaire puisqu'on utilise seulement un volume suffisant pour activer la valve pilote, la soupape principale étant actionnée par

le produit du réservoir.

Le fonctionnement de la soupape principale peut être empoché par l'utilisation d'un disque plein à la place de la fermeture grillagée 28 en obturant ainsi l'échappement 13 du second étage. Le disque étant en place, l'application de pression d'essai à l'orifice 14, comme exposé ci- dessus,

isole le réservoir de toute la valve pilote et la continua-

tion de l'écoulement de fluide deessai admis par l'orifice 14

0 assure le fonctionnement du premier étage sans faire fonction-

ner la soupape principale 7o On comprendra que cela permet un essai de la valve pilote sans perte de produit & travers

la soupape principale.

Ainsi on voit qu'on a établi selon l'invention une soupape de décharge actionnée par valve pilote utilisant une valve pilote sans écoulement à deux étages qui conduit pleinement aux buts et avantages recherchés. Bien qu'on ait décrit l'invention en se référant à une configuration particulière, des possibilités de modification apparaîtront aux spécialistes à la lumière de l'exposé qui précède et de telles modifications, rentrant dans le cadre de cet

exposé, feront partie de la présente invention.

Claims (13)

R E V E N D I C A T I 0 N S.

1. Valve pilote pour actionner une soupape princi-

pale de décharge pouvant fonctionner sans broutement, caractérisée en ce qu'à l'intérieur d'un corps (4), elle comprend un ensemble à clapet (18) monté dans ledit corps pour s'y déplacer d'un mouvement de va-et-vient et comprenant un clapet dont une extrémité, coopérant avec un siège (28) formé dans ledit corps, présente une première partie d'un

premier diamètre (34), une seconde partie d'un second dia-

mètre (33) et une surface oblique s'étendant entr lesdites

parties qui-sont en contact avec ledit siège dans une posi-

tion de fermeture de la valve tandis qu'un premier intervalle prédéterminé (38)est ménagé entre ladite première partis et le siège de valve dans ladite position de fermeture de la valve et qu'un second intervalle prédéterminé (39) est ménagé entre ladite seconde partie et le siège de valve dans

ladite position de fermeture de la valve.

2. Valve pilote selon la revendication 1, dans laquelle ledit premier intervalle prédéterminé est plus êgrand que ledit second intervalle prédéterminée

3. Valve pilote selon la revendication 1I comp:renant de plus un premier chevauchement de ladite première partie dans le siège de valve sur une distance prédéterminée (36) et un second chevauchement de ladite seconde partie dans le dit siège de valve sur une distance prédéterminée (35)

4. Valve pilote selon la revendication 3, dans laquelle ladite distance prédéterminée (35) dudit second

chevauchement est plus grande que ladite distance prédé-r-

minée (36) dudit premier chevauchement.

5. Valve pilote selon la revendication 1, dans laquelle ladite seconde partie a second diamètre (33) est

d'une section transversale plus grande que la section trans-

versale de ladite première partie à premier diamètre (34)

6. Valve pilote selon la revendication 1 comprenant de plus un moyen formant lèvre sur ladite première extrémité de clapet, ladite lèvre et ladite partie à second

diamètre délimitant une chambre de fluide.

7. Valve pilote selon la revendication 1 comprenant de plus: un orifice d'essai (14) dans ledit corps (4); un moyen de coi.imunication (24) pour le fluide avec ledit orifice d'essai et un siège; une admission de produit (12) dans ledit corps en communication pour le fluide avec ledit moyen de communi- cation; un moyen de guidage intermédiaire (15) entre ledit orifice d'essai (14) et le moyen de communication, ledit moyen de guidage communiquant en outre avec ledit orifice (14) et le siège (14a); un organe de fermeture (16) sensible au débit conten dans ledit moyen de guidage pour s'y déplacer d'un mouvement de va-et-vient, ledit organe obturant ledit orifice d'essai (14) ou ledit moyen de communication (24) à l'une ou l'autre des extrémités dudit mouvement; l'introduction de vapeur d'essai à une pression supérieure à la pression normale du produit isolant ladite admission de produit (12) en assurant le fonctionnement de

la valve pilote sans augmentation de la pression du produit.

8. Valve pilote à deux étages pour actionner une soupape principale équilibrée (7) et décharger un excès de pression de vapeur du produit, ayant un corps contenant un premier étage pilote (10) du type à clapet à mouvement de

va-et-vient sensible à la pression en permettant un écoule-

ment du produit à travers le clapet quand la pression du produit dépasse une valeur prédéterminée et un second étage pilote (41) répondant au débit du produit à travers le premier étage pour actionner ladite soupape principale, carac térisée en ce que le premier étage comprend un clapet (13) ayant à une extrémité un piston sensible à la pression. (13c) et une tige (13b), ledit piston présentant un premier diamètre de piston constant sur une longueur prédéterminée et un second diamètre de piston constant sur une secoode longueur prédéterminée tandis qu'un siège (28) en contact avec ledit piston pour une pression au-dessous de ladite valeur prédéterminée, présente un premier diamètre et un

second qui correspondent à la première longueur prédétermi-

née et à la seconde en ménageant un premier étranglement de débit délimité par ledit premier diamètre de piston, par la première longueur prédéterminée, par ledit premier diamètre de siège et par sa longueur prédéterminée et un second étranglement de débit délimité par ladite seconde longueur prédéterminée de piston au second diamètre et par le second diamètre du siège sur sa longueur prédéterminée, le mouvement dudit clapet par rapport audit siège assurant successivement la décroissance de l'étranglement du débit de fluide pour une course de piston essentiellement égale à ladite seconde

longueur prédéterminée.

9. Valve pilote selon la revendication 8, comprenant de plus: un épaulement intermédiaire (19) entre ledit piston (18c) et la tige (18b) un moyen dans ledit corps, coaxial à ladite tige de clapet, délimitant un alésage placé centralement; un moyen de montage de ladite tige de clapet pour un mouvement de va-et-vient dans ledit alésage pendant l'opération de décharge du premier étage;

un passage (18a) défini par un intervalle intermé-

diaire entre ladite tige et ledit alésage; un siège de fermeture (20) défini coaxialement par ledit alésage et constituant la terminaison axiale dudit alésage adjacente audit épaulement (19);

un joint (25) sur ledit clapet pour terminer l'écou-

lement du produit à travers ledit passage pendant la position de décharge dudit clapet; ledit épaulement et ledit joint (25) butant contre ledit siège de fermeture (20) en terminant la course de décharge dudit clapet tandis que ledit joint de fermeture (25) et le siège (20) coopèrent dans la décharge pour terminer l'écoulement du produit à travers ledit passage (18a).

10. Valve pilote à deux étages selon la revendication 8 ou la revendication 95 comprenant de plus dans ledit corps une chambre d'amortissement (52) en corimminnication de fluide avec ledit premier étage et le second pendant le

mouvement dudit clapet.

11. Valve pilote selon la revendication 10, dans laquelle ledit second étage comprend: un plongeur (48) dans ledit corps ayant une première extrémité et une seconde ainsi qu'une partie intermédiaire; un alésage défini par le bottier dudit second étage; ' un moyen retenant ledit plongeur pour un mouvement de va-et-vient dans ledit alésage d'une première position à une seconde correspondant aux pressions de tarage et de décharge respectivement, en définissant ainsi une première

chambre et une seconde, lesdites chambres étant en communi-

cation de fluide pour ladite première position et isolées pour ladite seconde position du plongeur; un moyen dans ledit corps en communication de fluide entre ladite chambre d'amortissement et avec l'extrémité supérieure du plongeur; un moyen admettant le produit à ladite première chambre pour ladite première position du plongeur; un moyen faisant communiquer ledit premier étage et la chambre d'amortissement pendant l'opération de décharge dudit premier étage, en déplaçant alors ledit plongeur jusqu'à sa seconde position; dans laquelle une pression du produit plus grande que ladite pression de tarage élève la pression de la chambre d'amortissement en faisant déplacer ledit plongeur jusqu'à ladite seconde position et en terminant ainsi l'écoulement du produit jusqu'à ladite première chambre et à travers ledit premier étage (10).o

12. Valve pilote sensible à la pression pour action-

ner une soupape principale de décompression pour décharger l'excès de pression de la vapeur du produit, ayant un premier étage (10) et un second (41) et un écoulement en cascade, caractérisée en ce qu'elle comprend en comabiniaison: un corps de valve (4) contenant lesdits étages et ayant un premier orifice d'admission (12) et un second (11) pour capter la pression du produit et la contrepression de la soupape principale respectivement, des orifices d'échappement (13) et d'essai (14) , ledit premier étage comprenant: un ensemble de clapet (18) monté dans ledit corps pour s'y déplacer en va-et-vient; ledit ensemble de clapet comprenant un clapet, présentant une première extrémité; un premier siège défini dans ledit corps; ladite première extrémité comprenant une première partie formant chambre d'un premier diamètre (34), une seconde partie d'un second diamètre (33), une surface oblique s'étendant entre ladite partie d'un premier diamètre

et ladite partie d'un second diamètre; -

ladite partie d'un premier diamètre coopérant avec ledit premier siège dans une position de fermeture de la valve; un premier intervalle prédéterminé (38) entre ladite partie d'un premier diamètre et ledit corps dans ladite position de fermeture de la valve; et un second intervalle prédéterminé entre ladite seconde partie au second diamètre et le premier siège dans ladite position de fermeture de la valve; et un moyen dans ledit Corps, mettant en communication de fluide ledit orifice d'admission et le premier siége; un deuxième siège et un troisième dans ledit corps un plongeur de second étage, ayant une extré'mitéJ supérieure et urne extrémité inférieure, destiné à se déplacer en va-et-vient dans ledit corps, ladite ex..ré' ité supérieure répondant à I 'écoulement de premier étage et mobile entre ledit deuxième siège et ledit troisième siège pour la première position et la seconde respectivement; un moyen faisant communiquer ledit premier siège et ledit premier orifice; un moyen mettant en communication de fluide ledit premier siège et l'extrémité supérieure du plongeur; un moyen úaisant communiquer ledit premier orifice et le troisième siège pour une première position du plongeur en admettant ainsi le produit audit premier otage; un moyen faisant communiquer ledit second orifice, l'orifice d'échappement et le second siège pour une seconde position du plongeur en empêchant ainsi l'écoulement du

produit à travers ledit premier étage et en amorçant l'écou-

lement du produit à travers ledit second siège du second étage; i la pression de produit en excès de ladite valeur prédéterminée déplaçant ledit clapet de la première position à la seconde et ledit plongeur de second étage se déplaçant jusqu'à la seconde position de plongeur en coopérant avec ledit second siège et en isolant ledit premier orifice d'admission, ce qui empêche ainsi l'écoulement du produit à

travers ledit premier siège.

13. Valve pilote selon la revendication 12, co.npre-

nant de plus une chambre d'amortissement (52) en communica-

tion de fluide avec ledit premier siège.