FR2500107A1 - Soupape de decharge actionnee par valve pilote - Google Patents

Abstract

L'INVENTION A POUR OBJET UNE SOUPAPE PRINCIPALE DE DECHARGE ACTIONNEE PAR VALVE PILOTE ET DESTINEE A ETRE ASSOCIEE A DES RESERVOIRS OU CONDUITS A MOYENNES ET HAUTES PRESSIONS. UNE VALVE PILOTE ACTIONNE UNE SOUPAPE PRINCIPALE DE DECHARGE D'UNE CAPACITE NOTABLEMENT PLUS GRANDE. DANS UNE FORME D'EXECUTION PREFEREE, LA SOUPAPE PRINCIPALE EST MONTEE DIRECTEMENT SUR LE RESERVOIR SOUS PRESSION QUI DOIT ETRE MIS A L'ECHAPPEMENT QUAND LA PRESSION DU FLUIDE CONTENU Y ATTEINT UNE VALEUR PREDETERMINEE ET LA VALVE PILOTE EST MONTEE DE PREFERENCE AU VOISINAGE EN COMMUNIQUANT AVEC LA SOUPAPE PRINCIPALE. SELON L'INVENTION, UN ADAPTEUR D'ECOULEMENT 100 A PASSAGE AUTO-NETTOYANT EST DISPOSE ENTRE LE VOLUME A CONTRE-PRESSION DE LA SOUPAPE PRINCIPALE ET L'ORIFICE D'ECHAPPEMENT PAR LA VALVE PILOTE POUR AMELIORER LE FONCTIONNEMENT. CET ADAPTEUR COMPREND UN CONDUIT TUBULAIRE 106 DANS LEQUEL SONT MONTEES DES BILLES 116 LIBREMENT MOBILES ENTRE LES EXTREMITES 108 ET 110 DU CONDUIT.

Description

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 technique concernant des combinaisons d'une soupape de décharge et de valves est exposée dans les b'evets des Etats-Unis d'Amérique 3 595 263, 3 664 362, 3 512 560 et 3 568 706. Cependait, bien que lefonctlonnementétablipar 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 pro-

cédé 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 fonctionnement de la soupape prin-

cipale restent sans être soumis à l'essai. La valve pilote selon l'invention permet 1' essai en place du point d'action

de la valve pilote, ainsi que l'essai de la pression de fer-

meture ou de rappel et l'essai de la soupape principale ou

en variante l'essai de la valve pilote seule par l'utilisa-

tion de petites quantités d'un gaz d'essai auxiliaire.

Ainsi, un but de l'invention, qui complèteceIerevendiquée par la demande de brevet français 81.18286 du 29 septembre1981, 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 fonctionne-

ment 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 perfectionnée de l'écoulement du produit et de la dynamique des pressions associée à la valve pilote, à 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 l'invention 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 a 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 tête de la

soupape principale ramené à 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 tète 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 apparaî-

tront à la lecture de la description détaillée qui suit,

établie en référence au dessin annexé, dans lequel: la figure a 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; la figure 2 est une coupe de la partie de la soupape principale de l'invention contenant les admissions provenant du réservoir, de la conduite ou de l'enceinte aà décharger et montrant le-tube de Pitot, l'orifice de tète de la soupape principale et le tube de raccordement à la valve pilote; la figurez3 est une vue en perspective de la soupape

de décharge actionnée par valve pilote selon une forme d'exé-

cution 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 jasie 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 nonéchappement; 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 non-échappement et montrant en particulier la relation des éléments subissant la pression sur le clapet en association avec le siège du premier étage; la figure ? 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 particulier la relation des éléments de fermeture ou de rappel sur le clapet associés au siège de premier étage; la rZure 8 est une vue gagndie de l'amcwieeur d'écolement employé dans la valve pilote dela présente invention; et la figure 9 est une coupe selon la ligne 9-9 de la

figure 8.

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

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d'une soupape principale de décharge 7 (voir les figures 2,

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

fioe 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.

215 En 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 Il 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 le passage 57, le passage transversal 24 du premier étage de valve pilote, l'orifice d'entrée 17 du premier étage et le filtre 15. Ainsi, la pression du produit s*exerce sur

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

ce définie par le 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 repose soit sur l'entrée 14a, soit sur le passage 24 comme on l'exposera plus loin. Le filtre 15 fait communiquer aussi les passages 24 et 14a avec le passage 17 à travers sa

matière filtrante.

Comme représenté sur la figure 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 l'écoulement et à la

pression. Ces éléments comprennent un piston 18c et un épau-

lement ou organe de fermeture 19 adjacent au piston. Un siège de fermeture 20 du premier étage coopère avec un joint de clapet 25 de premier étage placé concentriquement par rapport

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

L'ensemble formant clapet 18 comprend de plus une tige 18b de clapet montée concentriquement à l'intérieur d'un guide de clapet formant portesiège de fermeture 20a pour un déplacement en va-et-vient dans ce guide. L'extrémité inférieure du guide 20a définit le siège de fermeture 20 mentionné ci-dessus. On remarquera que l'extrémité supérieure 18d de la tige 18b de clapet est à tous moments en contact o0 avec la chape inférieure 30a du ressort, 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 éléments. Le jeu ou l'intervalle prévu entre la chape 30a et la face 20b permet la compression du ressort de soupape 3. 5 30 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 30.

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 18e et 2Qb 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 30 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 audessous du plongeur. L'ensemble 42 comprend un porte-joint inférieur de plongeur 43 incorporé

et un Joint de clapet 48c.

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 tête 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 l'alésage 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-echappement, 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 force 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. La 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'écoulement 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 18c, 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 haut. 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'écoulement du produit à travers l'intervalle 38 et la chute de pression résultante à travers l'intervalle 59 produisent une force additionnelle vers le haut due à 11' 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 commande l'écoulement contiruejusqu'à ce que le chevauchement 35 s'approche de zéro en établissant une force vers le haut constamment croissante due à la pression additionnelle agissant sur la surface inférieure de la lèvre de réaction du piston au diamètre 32 qui est au-dessous de la lèvre de réaction 21 comme représenté par la flèche indicatrice de l'écoulement 78. La chambre annulaire 41, définie par la lèvre de réaction 21 et par la seconde section au diamètre

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

tionnelle dans l'opération de décharge car l'intervalle 4la entre le bord circonférentiel de lèvre 21a et la surface annulaire de siège 28a établit une résistance contrôlable 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-

tiwe décrite ci-dessus, l'intervalle 38 est plus grand que 39 et le chevauchement 35 est plus long que le chevauchement 36. 53 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 mobile 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 8télever 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 ao 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 I8a 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 4& 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 à l'échappement et le volume de t8te 68 de la soupape principale par le passage 57. De façon

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'échappement. 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 , le premier étage de valve pilote et par le second à travers l'orifice de premier étage 12, le tube 6, la prise de

pression.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 6'9 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 aprèsune 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 la combinaison 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 réservoir ou d'enceinte captée par le tube 64 jusqu'à une valeur pour laquelle le ressort 30 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 à travers le clapet 18e et l'ori- fice 170 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 contrôlée 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 fonctionnement transi-

toire destructeur ou au"broutemmet" 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 commandée par la course de l'ensemble de clapet 18. Cependant, une commande fiable et précise de la pression de rappel dépend aussi de la commande des pressions internes transitoires et des forces aérodynamiques associées au mouvement de clapet. Ainsi, il est essentiel que la conception du clapet et de son siège et

à la fois le captage de pression et la fermeture soient in-

tégrés pour assurer un fonctionnement satisfaisant entre

d'étroites marges des pressions de décharge et de fermeture.

La descente contrôlée du clapet de premier 5tage est renforcée par la présence d'une chambre d'amortissement 52 qui fournit le produit de travail pendant le fonctionnement 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 clapet de premier étage s'effectue aussi à la levée quand la chambre d'amortissement 52 permet l'écoulement de produit à travers l'orifice 17 en remplissant

la chambre 52 et en s'opposant au wbroutementl ouaux 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 contr8lé 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 oubroutement 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 contr8lé 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 14. 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 à 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 d'essai admis par l'orifice 14

assure le fonctionnement du premier étage sans faire fonction-

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

la soupape principale.

En référence maintenant aux figures 4 et 5 et parti-

culièrement en référence aux figures 8 et 9, on a représenté un adapteur ou amortisseur d'écoulement indiqué de façon générale en 100. Sur la figure 4, la combinaison de la

valve pilote et de la soupape principale comprenant l'amor-

tisseur 100 est représentée à l'état statique ou de non-

écoulement. Dans ces conditions, les billes ou a u

commande 116 seront comme indiqué sur la figure 1, c'est-à-

dire qu'elles reposent à l'extrémité inférieure du conduit central 106. Sur la figure 5, l'ensemble mentionné ci-dessus est représenté dans la position d'écoulement ou d'échappement, dans laquelle les billes ou sphères commandant l'écoulement occupent une position telle que la bille la plus haute bute contre une broche de retenue 115 disposée transversalement par rapport au conduit central 106 à son extrémité supérieure, c'est-à-dire à l'orifice 110. les billes de commande 116 sont donc retenues dans le tube 106 par une partie 120 du ressort 118 à l'extrémité inférieure de ce

tube et par la broche 115 à son extrémité supérieure. L'écou-

lement du produit à travers le conduit central s'effectue avec des déplacements des billes 116 à l'intérieur du conduit

selon un mouvement limité par les éléments 115'et 120 mention-

nés ci-dessus.

Comme représenté (voir les figures 4 et 5), l'adap-

teur 100 est placé entre la valve pilote à deux étages 5 actionnée par pression et le volume de tête 68 du piston équilibré 69 de la soupape principale 70. Dans cette position, l'adapteur 100 fonctionne pour commander l'action du piston de soupape principale 69 en tendant à restreindre l'écoulement de fluide à la fois vers le volume de tête 68 de la soupape principale et à partir de ce volume quand l'écoulement se

fait à travers l'orifice de tête 61 de la soupape principale.

L'adapteur 100 étant en place, la vibration typique-

ment observée dans les soupapes connues est empêchée. Une telle vibration se présente le plus souvent dans les soupapes connues quand le piston 69 de la soupape principale se ferme et il y a lieu de penser qu'elle est due à des variations transitoires de pression se présentant à l'entrée 65 de la soupape principale. Ces variations transitoires de pression se propagent à travers le tube de liaison 6 en recyclant les éléments sensibles à la pression de la combinaison à valve pilote et à soupape principale. Un mouvement rapide de ces éléments produit de nouvelles variations de pression, c'est-à-dire des pulsations, qui engendrent des forces mécaniques additionnelles et par suite la vibration de la soupape. Comme on l'a mieux représenté sur les figures 8 et 9, l'adapteur 100 comprend une douille d'amortisseur 104 qui est de constitution tubulaire avec un conduit central 106 présentant un premier orifice 108 et un second 110. Le second orifice 110 est étranglé en des points 112 et 114 par une broche transversale 115 retenant les billes et logée dans l'extrémité supérieure du bouchon 104 au voisinage du second orifice 1100 L'intervalle restant entre le diamètre intérieur du conduit central et la broche transversale est plus petit que le diamètre de l'une quelconque des billes 116 logées à l'intérieur du conduit central 106, ce qui retient lesdites

billes à l'extrémité supérieure du conduit 106.

Comme représenté dans la forme d'exécution préférée de la figure 1, sept billes 116 sont placées dans le conduit 106; cependant, on peut faire varier ce nombre selon la

réduction désirée de débit à travers le conduit central.

Comme le spécialiste peut le comprendre, les billes 116 déter-

minent une surface annulaire d'écoulement notable qui ne peut pas être étranglée ou obstruée par une seule particule de poussière. Les billes 116 sont d'un diamètre plus petit que le diamètre du conduit central 106 et sont libres de se mouvoir jusqu'à un certain point à l'intérieur du conduit 116. Cette liberté de mouvement des billes 116 a pour résultat que l'adapteur 100 est auto-nettoyant parce que le mouvement des billes 116 agit pour nettoyer l'espace annulaire entre les billes 116 et le conduit 106 en le débarrassant de débris et autres matières qui pourraient avoir tendance à s'y

3Q rassembler.

L'adapteur 100 est maintenu en place par un ressort conique 118 qui comprend unL-- extrémité 120 chevauchant l'orifice 108 et garantissant que les billes 116 ne tombent pas à travers cet orifice 108. Le ressort 118 maintient aussi l'adapteur 100 contre l'ouverture 102 par contact avec l'extrémité de la douille 104 adjacente au second orifice 110. 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 modifications apparaîtront aux spécialistes à la lumière de l'exposé qui précède. L'invention englobe les diverses modifications qui rentrent

dans le cadre des revendications annexées.

Claims (8)

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

1. Ensemble à soupape comprenant une valve pilote à deux étages et une soupape principale, dans lequel la

valve pilote (5) et la soupape principale (7) sont en commu-

nication de fluide à travers au moins un conduit (lia), caractérisé par un adapteur d'écoulement (100) monté dans ledit conduit (lia) et comprenant une douille tubulaire (104) avec un conduit axial (106) dans lequel est logée au moins

une bille (116).

2. Ensemble à soupape selon la revendication 1, dans lequel ladite bille (116) est d'un diamètre plus petit que

le diamètre dudit conduit axial (106).

3. Ensemble à soupape selon la revendication 1, dans lequel ledit conduit axial (106) comprend un premier orifice (108) et un second (110) ainsi qu'un moyen (115) pour restreindre ledit second orifice (110) afin d'empêcher le

passage de ladite bille (116).

4. Ensemble à soupape selon la revendication 1, comprenant de plus un ressort (118) assurant le montage du

dit adapteur d'écoulement (100) dans ledit conduit (11a).

5. Valve pilote (5) à deux étages pour actionner une soupape principale (7) comprenant un corps qui contient un premier étage pilote (10) du type à clapet à va-et-vient

sensible à la pression, ladite valve pilote étant en communi-

cation de fluide avec ladite soupape principale et se caractérisant par un amortisseur d'écoulement de fluide (100) comprenant un tube à conduit central (106) présentant une entrée et une sortie avec une pluralité de billes (116) logées

dans ledit conduit central.

6. Valve pilote à deux étages selon la revendication , dans laquelle lesdites billes (116) sont retenues dans

ledit conduit (106) à ladite entrée et à ladite sortie.

7. Valve pilote à deux étages selon la revendication , dans laquelle chaque bille (116) de ladite pluralité de billes est d'un diamètre plus petit que le diamètre dudit

conduit central (106).

8. Valve pilote à deux étages selon la revendication , comprenant de plus un ressort conique (118) assurant le montage dudit amortisseur d'écoulement (100) dans ladite

valve pilote (5).