FR2756390A1 - Appareil de regulation automatique de pression de gaz - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un appareil de régulation automatique de pression de gaz à double détente dans deux étages successifs (4, 5), à travers deux soupapes respectivement amont de prédétente (10) et aval de détente (13) actionnées chacune individuellement par une membrane (6, 7) délimitant, d'un côté, une chambre à gaz prédétendu (4a) ou détendu (5a) et, du côté opposé, une chambre atmosphérique (4b, 5b), les deux chambres atmosphériques communiquant entre elles et avec l'atmosphère ambiante par un seul et même évent (17) continuellement ouvert. L'appareil comporte un dispositif obturateur taré déprimogène automatique (19) de sécurité contre une crevaison de la membrane (6) de l'étage amont de prédétente (4), interposé dans un conduit (18) reliant les deux chambres atmosphériques (4a, 5a), ce dispositif étant normalement ouvert et se fermant sous l'action d'une surpression déterminée dans la chambre à air (4b) de l'étage de prédétente (4), de façon à isoler celle-ci de la chambre à air (5b) de l'étage de détente (5) donc de l'évent (17) de cette dernière, avec réouverture du dispositif par suppression de ladite surpression. L'invention est applicable à la régulation de la pression d'un gaz combustible délivré par un réseau de distribution de gaz.

Description

La présente invention concerne généralement et a essentiellement pour objet un appareil de régulation automatique de pression de fluide gazeux en particulier de gaz notamment à action de réglage progressive, du type à double détente dans deux étages successifs respectivement à travers deux soupapes respectivement amont de prédétente et aval de détente disposées en série dans la voie d'écoulement traversant l'appareil, actionnées chacune individuellement par une membrane manométrique étanche à ressort taré d'équilibrage, délimitant, par sa face côté soupape, une chambre à gaz prédétendu ou détendu et, par sa face opposée, une chambre hors gaz contenant ledit ressort et normalement remplie d'air extérieur constamment maintenu à la pression atmosphérique ambiante, ladite soupape amont étant interposée entre la tubulure d'entrée de gaz à prédétendre et la chambre à gaz prédétendu tandis que ladite soupape aval est interposée entre ladite chambre à gaz prédétendu et la tubulure de sortie de gaz détendu en communiquant avec ladite chambre à gaz détendu, les deux chambres à air communiquant entre elles et avec l'atmosphère ambiante par un seul et même évent ouvert en permanence.

Un appareil de ce genre, destiné notamment à être interposé dans une conduite ou tuyauterie entre une source de gaz sous pression relativement élevée, telle qu'un réseau de distribution de gaz combustible, et un appareil ou une installation d'utilisation ou de consommation auquel ledit gaz doit être fourni sous une pression moindre et de préférence sensiblement constante, est connu notamment par la publication NO 2 618 868 du brevet français NO 87.10759.

Selon ce document de la technique antérieure, l'organe obturateur à position d'ouverture et d'étranglement modulable de la soupape aval de détente est à double effet alterné ou bidirectionnel de fermeture par deux faces opposées d'un même clapet pouvant coopérer séparément respectivement avec deux sièges annulaires d'étanchéité respectivement amont et aval respectivement dans deux positions extrêmes opposées de fin de course correspondantes, l'organe obturateur étant maintenu, par le ressort de sa membrane de commande associée, dans sa position extrême de fermeture appliquée contre son siège aval en configuration initiale hors service de l'appareil qui comporte un moyen manuel externe d'armement, c'est-à-dire de commande momentanée d'ouverture forcée agissant contre ledit ressort. La tige ou queue de la soupape aval est reliée à ladite membrane de commande associée par l'intermédiaire d'une soupape de sûreté ou de décharge montée entre la chambre de détente et la chambre à air adjacente directement sur ladite membrane portant le siège annulaire de cette soupape dont la tige ou queue est reliée audit système de commande manuelle d'armement accessible de l'extérieur.

Cette soupape de sûreté est normalement maintenue fermée par un ressort de tarage mais s'ouvre automatiquement par surpression éventuelle du gaz détendu, c'est-à-dire en cas d'accroissement anormal de la pression aval en mettant ainsi la chambre de détente en communication temporaire avec la chambre à air adjacente pour mise à l'échappement, dans ladite chambre à air, de l'excès de pression du gaz détendu avec égalisation résultante des pressions sur les deux faces opposées de la membrane déplacée alors par son ressort de charge en provoquant la fermeture de sécurité de la soupape aval sur son siège aval, ce qui interrompt l'arrivée de gaz à détendre.

Un agencement similaire est révélé par le brevet français antérieur NO 1 587 337 concernant un régulateur de pression de fluide en particulier de gaz à double détente avec soupape de sûreté semblable à celle du document précédent et avec soupape aval à double action alternée ou bidirectionnelle de fermeture dont la tige d'organe obturateur, reliée à sa membrane de commande associée, porte deux clapets coaxiaux respectivement amont et aval dont les faces actives respectives sont mutuellement en regard en étant tournées l'une vers l'autre pour coopérer alternativement avec deux sièges annulaires d'étanchéité correspondants. Cet appareil connu exerce les mêmes fonctions de sécurité que dans le brevet français antérieur sus mentionné pour protéger l'installation, alimentée en gaz détendu, contre les conséquences nuisibles de fuites survenant soit dans cette installation, soit dans le régulateur lui-même car, en cas de fuite importante dans ladite installation ou dans la conduite la raccordant au régulateur de pression, la baisse brutale de pression, exercée par le gaz sur la membrane de la chambre de détente, provoque la fermeture et le maintien positif en position fermée du clapet amont. Par contre en cas de surpression du gaz détendu, la soupape de sûreté précitée s'ouvre en provoquant également la fermeture de la soupape aval par son clapet amont et l'arrêt d'arrivée de gaz à détendre.

Ainsi, la présence d'une soupape aval avec organe obturateur à double action alternée de fermeture soit par clapet simple à double effet ou par deux clapets à simple effet solidaires l'un de l'autre est nécessaire pour la mise en sécurité du régulateur lors d'un excès de débit, de manque de pression en amont ou de déchirure de la membrane de la chambre de détente lorsque la surface de l'orifice créé par la rupture est supérieure en section transversale de passage à quelques millimètres carrés, cette sécurité étant obtenue par déplacement de la membrane de l'étage aval de détente sous l'action de son ressort de charge qui applique, par une transmission mécanique de liaison, l'organe obturateur de la soupape aval sur son siège amont.

Par notamment la publication N0 2 654 176 du brevet français NO 89 14 430 est connu un régulateur de pression de gaz à simple détente avec sécurité vis-à-vis d'une crevaison accidentelle de sa membrane. Ce moyen de sécurité est constitué par un dispositif obturateur automatique taré, monté dans l'évent de la chambre à air dudit régulateur et généralement ouvert en fonctionnement normal mais qui, en cas de crevaison accidentelle de la membrane, se ferme en raison de la surpression créée par l'échappement de gaz dans la chambre à air d'où égalisation des pressions sur les deux faces opposées de la membrane déplacée alors par son ressort de charge dans le sens de la fermeture de la soupape de détente en interrompant ainsi le débit de l'appareil et en empêchant tout échappement de gaz vers l'extérieur dans l'atmosphère ambiante.

Les appareils connus notamment précités à double détente présentent l'inconvénient que, lorsque la membrane de la chambre de prédétente ou du premier étage crève accidentellement, le gaz, s'échappant ainsi par l'orifice créé dans la membrane, remplit la chambre atmosphérique de l'étage amont de prédétente, du fait que le débit gazeux d'entrée dans cette chambre est supérieur au débit d'échappement par l'évent dont la section transversale libre de passage relativement réduite et la présence d'un filtre dans ledit évent causent une perte de charge réductrice du débit gazeux d'échappement à travers l'évent. L'équilibre des pressions des deux côtés opposés de la membrane associée étant ainsi rompu, la membrane se déplacera dans le sens d'un accroissement d'ouverture de la soupape amont de prédétente, de sorte que le gaz à prédétendre, arrivant par la tubulure d'entrée de l'appareil, ne sera pas prédétendu mais pénétrera partiellement dans la chambre atmosphérique de l'étage aval de détente en provenance de l'évent auquel cette chambre est reliée, avec rupture d'équilibre concomitante et déplacement de la membrane associée à cette dernière chambre avec, pour conséquence, que le gaz non prédétendu, arrivant dans la chambre de détente, ne sera pas détendu, d'où augmentation considérable de la pression dans ladite chambre de détente puisque la détente n'est plus assurée et les appareils d'utilisation ou de consommation de gaz, alimentés par ce régulateur, risquent d'être détériorés par cette pression élevée de sortie du régulateur et d'alimentation desdits appareils.

A titre purement indicatif donc non limitatif, le gaz, arrivant à l'appareil de régulation de pression, est généralement à une pression de 0,5 à 4 bar. Il subit, dans le premier étage de l'appareil, une prédétente abaissant sa pression à une valeur de 0,30 à 0,35 bar puis, dans le second étage de l'appareil, une détente abaissant sa pression à une valeur d'environ 21 mbar + 5 % (1 mbar) qui est sa pression nominale de sortie du régulateur et d' arrivée aux appareils d'utilisation ou de consommation du gaz. En cas de crevaison de la membrane de l'étage amont de prédétente, cette pression nominale de sortie sera d'environ 200 à 250 mbar, soit au moins 10 fois plus élevée que la pression nominale réglementaire prescrite par les spécifications officielles, lesquelles exigent, par mesure de sécurité, que la pression de gaz dans les habitations ne dépasse pas 50 mbar. Par ailleurs, la crevaison de la membrane de l'étage amont de prédétente entraîne une perte de gaz de l'ordre de 2 m3 à l'atmosphère par l'évent.

La présente invention a donc principalement pour but de pallier cet inconvénient de la technique antérieure en créant un appareil régulateur de pression du type défini précédemment et qui, en cas de crevaison ou de rupture de la membrane de l'étage amont de prédétente, permet
- une régulation sans gêne pour l'utilisateur lors de faibles débits
- une mise en sécurité positive dès qu'une demande ou un appel de gaz intervient
- une absence de fuite donc de perte de gaz par l'évent donc une protection concomitante de l'environnement contre une pollution atmosphérique correspondante.

Ce problème technique est résolu par la présente invention qui est caractérisée par un dispositif obturateur taré déprimogène automatique de sécurité, interposé dans le conduit reliant la chambre à air de l'étage amont de prédétente à l'évent commun, ledit dispositif obturateur étant normalement ouvert et se fermant sous l'action d'une surpression relativement à un plafond de pression déterminé dans ladite chambre à air de l'étage amont de prédétente, de façon à isoler celle-ci dudit évent donc de la chambre à air de l'étage aval de détente, avec réouverture dudit dispositif par suppression de ladite surpression.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'évent précité communique direcement uniquement avec la chambre à air de l'étage aval de détente qui est reliée à la chambre à air de l'étage amont de prédétente par un conduit de liaison dans lequel est monté le dispositif obturateur précité.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif obturateur précité est associé à la soupape amont de prédétente précitée dont l'organe obturateur à position d'ouverture modulable est à double effet alterné de fermeture respectivement dans deux positions extrêmes opposées de fin de course respectivement amont et aval, ledit organe obturateur étant maintenu, par le ressort de sa membrane de commande associée, dont l'une de ses deux positions extrêmes de fermeture en configuration initiale inactive ou hors service dudit appareil, lequel de préférence comporte un moyen automatique ou manuel d'ouverture forcée de ladite soupape, agissant notamment momentanément sur ladite membrane ou sur ledit organe obturateur à l'encontre du ressort chargeant ladite membrane.

Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, le moyen automatique d'ouverture forcée précité est un conduit calibré de débit de fuite de gaz dans l'organe obturateur de la soupape amont de prédétente, débouchant, par une extrémité ouverte, dans l'espace communiquant avec la tubulure d'entrée de gaz à prédétendre dans la position extrême de fermeture en configuration initiale inactive précitée et, d'autre part, par son extrémité ouverte opposée, dans un espace isolé de la chambre à gaz prédétendu dans l'autre position extrême de fermeture dudit organe obturateur.

Selon encore une autre caractéristique de l'invention et conformément à une variante d'exécution de celle-ci, le moyen manuel d'ouverture forcée précité est un système mécanique à commande ou manette externe, automatiquement rappelé et maintenu élastiquement en position inactive à l'état non actionné et déplaçable par action manuelle en position active de mise en prise avec l'organe obturateur précité de la soupape amont de prédétente pour déplacer celui-ci vers sa position d'ouverture par traction ou poussée axiale exercée à la main sur ledit système.

L'invention présente l'avantage économique important d'être adaptable en particulier à l'appareil connu initialement défini plus haut (document FR-2 618 868) en montant le dispositif obturateur de l'invention dans l'évent commun aux deux chambres atmosphériques entre le débouché amont, dans cet évent, du conduit individuel reliant l'évent à la chambre atmosphérique de l'étage amont de prédétente et le débouché aval, dans ledit évent, du conduit individuel reliant la chambre atmosphérique de l'étage aval de détente audit évent.

L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre en se référant aux dessins schématiques annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs illustrant plusieurs modes de réalisation spécifiques actuellement préférés de l'invention et dans lesquels
- la figure 1 représente une vue schématique de principe d'un premier mode de réalisation de l'invention à armement automatique de l'étage amont de prédétente
- la figure 2 est une vue schématique de principe représentant un deuxième mode de réalisation de l'invention à armement manuel de l'étage amont de prédétente
- la figure 3 est une vue fragmentaire schématique de principe d'une variante de réalisation de la soupape amont de prédétente
- la figure 4 est une vue partielle en coupe axiale représentant un mode de réalisation du dispositif obturateur directement intégré dans le conduit de liaison formant le corps de ce dispositif
- la figure 5 est une vue en coupe axiale longitudinale isolée d'une variante du dispositif obturateur sous la forme d'un ensemble autonome destiné à être monté par insertion ou emmanchement ajusté dans le conduit de liaison
- la figure 6 est une vue en coupe transversale dudit dispositif obturateur selon la ligne de section VI-VI de la figure 5 ; et
- la figure 7 est une vue fragmentaire en coupe axiale de l'étage amont de prédétente montrant en particulier le dispositif obturateur selon la figure 4 et la commande manuelle d'armement de la soupape amont de prédétente soit par traction ou par poussee.

Selon l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, l'appareil régulateur de pression de gaz conforme à l'invention comprend un corps creux 1 à paroi étanche au gaz, subdivisé par des cloisons internes notamment 2 et 3 en deux enceintes ou espaces internes respectivement d'étage amont de prédétente 4 et d'étage aval de détente 5. L'espace interne de l'étage amont de prédétente 4 est subdivisé par une membrane souple 6 imperméable au gaz en deux chambres adjacentes respectivement de prédétente 4a et d'air 4b situées de part et d'autre de la membrane 6 tandis que l'espace interne 5 de l'étage aval de détente est partagé par une membrane souple imperméable 7 en deux chambres adjacentes respectivement de détente 5a et d'air 5b situées de part et d'autre de la membrane 7.

L'appareil comporte en outre une tubulure d'entrée 8 de gaz à prédétendre communiquant avec la chambre de prédétente 4a par une voie de passage 9 réglée par une soupape de prédétente 6. L'appareil comporte également une tubulure de sortie de gaz détendu 11 communiquant d'une part avec la chambre de prédétente 4a à travers une voie de passage 12 réglée par une soupape de détente 13 et, d'autre part, avec la chambre de détente 5 par un orifice de passage 14.

La chambre à air 4b de l'étage amont de prédétente contient de l'air maintenu constamment à la pression atmosphérique extérieure ambiante et contient un ressort par exemple hélicoïdal de compression taré 15 prenant appui par une extrémité contre la membrane 6 pour charger celle-ci et par son extrémité opposée contre le fond 4c de la chambre atmosphérique 4b. La chambre à air 5b de l'étage aval de détente contient également de l'air maintenu constamment à la pression atmosphérique externe ambiante ainsi qu'un ressort taré par exemple hélicoïdal de compression 16 prenant appui par une extrémité contre la membrane 7 et par son extrémité opposée contre la paroi de fond 5c de ladite chambre à air qui débouche en outre en permanence vers l'atmosphère extérieure à travers un évent 17 constamment ouvert.

Un conduit de liaison 18 relie les deux chambres à air 4b et 5b pour les faire communiquer généralement en permanence en fonctionnement normal de l'appareil, de sorte que les deux chambres à air 4b et 5b sont maintenues à la pression atmosphérique ambiante à travers l'évent unique 17 équipant la chambre à air 5b.

Un dispositif obturateur unidirectionnel 19 est monté dans le conduit de liaison 18 entre les deux chambres à air 4b et 5b et agencé de telle façon qu'il se ferme en cas d'un excès de pression occasionnel ou accidentel dans la chambre à air 4b de l'étage amont de prédétente pour isoler cette chambre à air de la chambre à air 5b de l'étage aval de détente. Ce dispositif obturateur 19 est constitué par une soupape analogue notamment à une soupape de retenue ou de non-retour, telle que par exemple une soupape à bille ou à clapet guide comportant un siège annulaire d'étanchéité 19a dont la face annulaire d'étanchéité est tournée du côté de la chambre à air 4b de l'étage amont de prédétente, un organe obturateur 19b constitué par une bille dont la tige ou queue 19c est constamment sollicitée par un ressort par exemple hélicoïdal taré de compression 19d chargeant la bille l9b pour la rappeler constamment en position d'ouverture, cette bille étant placée du côté de la chambre à air 4b.

L'organe obturateur de la soupape 10 comporte deux clapets respectivement aval 10a et amont lOb coaxialement alignés et espacés en étant solidarisés l'un de l'autre par une tige ou queue de soupape commune 10c. Les faces annulaires d'étanchéité respectivement des deux clapets 10a et lOb sont mutuellement en regard et coopèrent respectivement avec deux sièges annulaires d'étanchéité coaxialement alignés 10d et 10e. La tige 10c de l'organe obturateur de la soupape 10 est guidée en coulissement rectiligne dans un palier 20 solidaire du corps 1 et situé dans la chambre de prédétente 4a. Cette tige 10c est reliée de préférence directement à la membrane 6 coaxialement à celle-ci par un élément mécanique de liaison avantageusement desmodronique 21, de sorte que la soupape 10 est asservie en position à sa membrane de commande 6 en pouvant occuper une position d'ouverture infiniment variable réglant ainsi, de façon correspondante, la section libre de passage d'écoulement du gaz.

La soupape 10 peut ainsi fermer la voie de passage 9 par coopération alternée de ses clapets 10a et lOb respectivement avec les sièges d'étanchéité correspondants 10d et 10e.

La soupape de détente 13 est avantageusement à tête en champignon 13a dont les deux faces opposées sont actives en ce qu'elles constituent respectivement des faces d'étanchéité pouvant coopérer alternativement avec deux sièges annulaires d'étanchéité respectivement amont 13b et aval 13c intérieurement solidaires du corps 1. La tige 13d de cet organe obturateur mobile traverse la cloison 3 délimitant la chambre de détente 5 en étant guidée en coulissement par un palier fixe 22 monté dans l'orifice de traversée correspondant de cette cloison. La tige d'organe obturateur 13d est reliée à la membrane 7 de l'étage aval de détente par une tringlerie de transmission 23 contenue dans la chambre de détente 5 et comportant par exemple un levier basculant du premier genre 24 pivotant autour de son point intermédiaire fixe 25 et dont un bras est relié par une articulation à glissement 26 à la tige 13d de l'organe obturateur de la soupape 13 tandis que son autre bras est relié par une articulation glissante 27 à la membrane 7 par une tige 28 coaxiale à cette membrane et, ce, de la manière suivante.

La tige 28 porte l'organe obturateur 29 d'une soupape de sûreté ou de décharge 30 située dans la chambre de détente 5a et dont le siège annulaire d'étanchéité 31 est coaxialement solidaire de la membrane manométrique 7 en y ménageant ainsi une voie de passage d'échappement 32 débouchant respectivement, du côté amont, dans la chambre de détente 5a à travers l'orifice central du siège 31 et, du côté opposé, dans la chambre atmosphérique 5b. La voie de passage 32 est définie par un manchon tubulaire 33 coaxial à la membrane 7 et dépassant en saillie respectivement de part et d'autre de celle-ci, ce manchon portant le siège d'étanchéité 31 du côté de la chambre de détente 5a. La tige 28, aboutissant à la face de l'organe obturateur 29 qui est opposée à l'autre face de celui-ci coopérant avec le siège d'étanchéité 31, se prolonge par un segment 28' de l'autre côté de l'organe obturateur 29 à partir de la face d'étanchéité de celui-ci et traverse la chambre atmosphérique 5b ainsi que la paroi de fond 5c de celle-ci à travers un palier de préférence étanche de glissement 34 pour dépasser vers l'extérieur de cette paroi de fond sous la forme d'une manette de traction formant tirette de commande manuelle d'armement 35 accessible de l'extérieur.

Le tronçon de tige 28' comporte, en un emplacement intermédiaire de celui-ci, une butée 36 formée par exemple par un collet, un épaulement transversal, une coupelle ou un élément analogue ou équivalent, contre laquelle prend appui une extrémité d'un ressort taré de compression 37 par exemple hélicoïdal, entourant le segment de tige 28' et dont l'extrémité opposée prend appui contre la face annulaire transversale extrême de la douille 33 faisant saillie à l'intérieur de la chambre 5b, cette extrémité de ressort pouvant évidemment aussi s'appliquer directement contre la membrane 7 sur la face de celle-ci du côté de la chambre atmosphérique 5b. Le ressort 37 sollicite ainsi constamment l'organe obturateur 29 de la soupape 30 en exerçant sur cet organe obturateur une action de rappel en position de fermeture de la soupape 30 pour le maintenir constamment appliqué contre son siège d'étanchéité 31. Le ressort 37 est taré en précontrainte de compression de telle façon que sa force de précontrainte soit supérieure à la force du ressort taré 16 chargeant la membrane 7.

Dans le mode de réalisation selon la figure 1, l'organe obturateur de la soupape de prédétente 10 est pourvu, dans sa tige vioc, d'un conduit judicieusement calibré 38 dont les extrémités ouvertes opposées débouchent à l'extérieur à travers la surface de paroi latérale de la tige 10c et destiné, lorsque la soupape 10 est fermée par son clapet aval 10a appliqué contre son siège correspondant 10d, à maintenir une communication entre la tubulure d'entrée de gaz 8 et la chambre de prédétente 4a. A cet effet, la position relative du conduit calibré 38 par rapport à la tige 10c de la soupape 10 est telle que l'extrémité ouverte aval 38a de ce conduit calibré 38 débouche latéralement dans la chambre de prédétente 4a au-delà, c'est-à-dire en aval du clapet 10a tandis que l'extrémité amont ouverte 38b du conduit calibré 38 débouche latéralement vers l'extérieur entre les deux clapets respectivement amont lOb et aval 10a dans la voie de passage 9 donc de telle manière, que, dans la position de fermeture du clapet amont lOb appliqué contre son siège d'étanchéité associé 10e, la tubulure d'entrée de gaz 8 soit isolée du conduit calibré 38, c'est-à-dire ne communique plus avec ce dernier.

Cet orifice calibré 38 exerce une double fonction, à savoir : en premier lieu, permettre la mise en fonctionnement du régulateur par la fuite constante de gaz à travers ce conduit, de la tubulure d'entrée 8 à la chambre de prédétente 4a, lorsque le régulateur est au repos et, en second lieu, faciliter la mise en sécurité du régulateur en limitant le débit de gaz de celui-ci lors d'un appel de consommation à la tubulure de sortie de gaz 11.

Le fonctionnement de cet appareil est le suivant
Initialement en l'absence de gaz dans la tuyauterie d'amenée de gaz, le régulateur, supposé être en parfait état de fonctionnement, est au repos, de sorte que la membrane manométrique 6 de l'étage amont de prédétente dans l'enceinte 4 est repoussée par son ressort taré de charge 15 avec déplacement concomitant de l'organe obturateur de la soupape de prédétente 10 dans le sens de la fermeture de son clapet aval 10a qui est ainsi maintenu appliqué contre son siège d'étanchéité associé 10d. Lors de la mise en gaz de la conduite ou canalisation d'amenée de gaz, le gaz à prédétendre, arrivant par le conduit d'entrée 8, passe par le conduit calibré 38 et remplit la chambre de prédétente 4a en exerçant ainsi, sur la membrane 7, une force de pression antagoniste équilibrant la force de seuil de pression correspondant au tarage du ressort 15 en déplaçant ainsi l'organe obturateur mobile de la soupape de prédétente 10 en sens inverse, c'est-à-dire dans le sens d'ouverture du clapet aval 10a donc dans le sens de fermeture du clapet amont lOb qui vient alors s'appliquer en appui contre son siège d'étanchéité amont associé 10e. L'appareil est alors en position d'attente de mise en service, c'est-à-dire d'armement. Auparavant à l'état de repos précité du régulateur, la soupape de détente 13 est maintenue fermée par la face active aval de son clapet 13a maintenue appliquée contre son siège d'étanchéité aval associé 13c par le ressort taré 16 de charge de la membrane 7 déplacée ainsi en agissant sur le système mécanique de transmission 23 dans le sens de fermeture précité de la soupape de détente 13.

La mise en service normal, c'est-à-dire l'armement de l'appareil s'effectue en tirant momentanément à la main sur la tirette ou manette 35 de l'étage aval de détente donc sur la membrane manométrique 7 de celui-ci, laquelle agit sur le système mécanique de transmission 23 dans le sens de l'ouverture de la soupape 13 dont l'organe obturateur mobile ou clapet 13a s'écarte de son siège d'étanchéité aval 13c en une position intermédiaire entre les deux sièges respectivement aval 13c et amont 13b de la soupape 13. Dans la position d'attente précitée de l'appareil, le gaz, prédétendu par son passage à travers le conduit calibré 38 et remplissant la chambre de prédétente 4a, exerce sa pression sur la face amont du clapet 13a de l'organe obturateur de la soupape de détente 13 en contribuant ainsi à la maintenir fermée par application de son clapet 13a contre le siège d'étanchéité aval associé 13c en renforçant ainsi l'action du ressort taré 16 sur la membrane 7 de l'étage aval de détente.

La soupape de détente 13 ayant été ainsi amenée temporairement dans sa position d'ouverture par traction manuelle sur la manette 35, le gaz prédétendu, remplissant la chambre de prédétente 4a, passe alors par la soupape de détente 13 en s'y détendant à la pression nominale d'utilisation désirée en parvenant dans la tubulure de sortie 11 et en remplissant simultanément la chambre de détente 5a à travers la voie de passage 14 pour repousser la membrane 7 en sens inverse à l'encontre de son ressort de charge 16, de sorte que la soupape de détente 13 est maintenue en position ouverte et l'on peut alors lâcher la tirette 35.

Si, lorsque le régulateur est hors service, une crevaison ou rupture de la membrane manométrique 6 de l'étage amont de prédétente 4 se produit, le gaz de la chambre de prédétente 4a s'échappe par le trou de crevaison de la membrane 6 et remplit la chambre atmosphérique adjacente 4b et passe dans le conduit de liaison 18 avec un débit d'écoulement tel qu'il repousse la bille ou le clapet guide 19b du dispositif obturateur 19 vers sa position de fermeture en application sur son siège d'étanchéité associé 19a à l'encontre de son ressort taré de rappel 19d et, ce, en raison de la résistance à l'écoulement dudit gaz à travers ce dispositif obturateur créée par la perte de charge causée par la section de passage annulaire libre relativement faible existant entre la bille 19b et la paroi latérale du conduit 18, de sorte que l'écoulement de gaz en direction de la chambre atmosphérique 5b de l'étage aval de détente 5 est bloqué ou interrompu, ce qui interdit toute fuite donc perte de gaz vers l'extérieur à travers l'évent 17. Il est à noter qu'en cas de crevaison de la membrane 6, le gaz de la chambre de détente 4a s'applique avec la pression d'admission sur la face amont du clapet 13a de la soupape de détente 13. Lors de l'armement du régulateur par traction manuelle sur la tirette 35, comme, en raison de l'état fermé de la soupape de prédétente 10 dont le clapet aval 10a reste appliqué contre son siège d'étanchéité associé lOd, le remplissage de la chambre de prédétente 4a ne s'effectue que par le conduit calibré 38 à section libre de passage réduite, le débit d'écoulement du gaz à travers la soupape de détente 13 momentanément maintenue ouverte au moyen de la tirette 35, est relativement faible avec diminution concomitante de la pression de gaz dans la chambre de prédétente 4a donc dans la chambre atmosphérique associée 4b et dans le conduit de liaison 18 d'où ouverture du dispositif obturateur 19 mettant la chambre atmosphérique 4b à l'échappement dans la chambre atmosphérique 5b de l'étage aval de détente. Par conséquent, l'écoulement de gaz dans la tubulure de sortie 11 se trouve très ralenti, ce qui constitue un signe de dysfonctionnement du régulateur. Dès qu'on lâche alors la tirette 35, l'appareil se remet en position initiale de sécurité, de sorte qu'il est nécessaire de le réarmer et ce phénomène se répète chaque fois qu'on actionne la tirette 35, ce qui signale la présence d'une anomalie dans l'appareil.

Si la crevaison ou rupture de la membrane 6 se produit lorsque le régulateur est en fonctionnement, alors le gaz de la tubulure d'entrée 8 envahit la chambre atmosphérique 4b comme précédemment, le dispositif obturateur de sécurité 19 se ferme, les pressions respectivement dans la chambre de prédétente 4a et dans la chambre atmosphérique associée 4b deviennent sensiblement égales, le clapet aval de sécurité îOa de la soupape de prédétente 10 s'applique, sous l'action devenue prépondérante du ressort 15 chargeant la membrane 6, contre son siège d'étanchéité associé 10d en fermant ainsi la voie de passage 9. Si, à ce moment, le débit du régulateur est nul, il se produit alors un accroissement sensible de la pression aval par rééquilibrage de la pression dans la chambre de détente 5a sans aucune gêne pour l'usager et il en va de même si le débit est très faible. Par contre, dès l'appel, par l'utilisateur, d'un débit supérieur au débit disponible par le conduit calibré 38, il se produit alors un déséquilibre des pressions respectivement entre la chambre de détente 5a et la chambre atmosphérique associée 5b, de sorte que le clapet 13a de la soupape de détente 13 est appliqué par sa face aval sur le siège d'étanchéité associé 13c sous l'action du ressort 16 chargeant la membrane 7, laquelle action est alors devenue prépondérante, de sorte que l'appareil se trouve alors en étant de sécurité dite positive puisque la pression de gaz tend toujours à maintenir fermée la soupape de détente 13 et, ce, sans fuite de gaz par l'évent 17.

Ce type de sécurité est valable lorsque l'augmentation de pression de gaz, due à l'absence de prédétente, est sans gêne pour l'utilisateur et reste compatible avec les valeurs de pression normalisées, en particulier, dans les régulateurs dont le rapport de la section libre de passage dans la soupape de détente 13 à la surface de la membrane 7 de l'étage aval de détente est relativement faible.

Pour les régulateurs ne satisfaisant pas à cette condition, le conduit calibré 38, permettant l'armement automatique de la chambre de prédétente 4a, peut avantageusement être remplacé par une commande manuelle de réarmement selon le mode de réalisation représenté par exemple sur la figure 2, dans lequel la soupape de prédétente 10 ne comporte plus de conduit calibré dans son organe obturateur mais où une tige de traction 39 est coaxialement reliée à la membrane 6 de l'étage amont de prédétente en dépassant en saillie à l'extérieur à travers la paroi de fond 4c de la chambre atmosphérique 4b en traversant un palier de guidage à glissement 40 de préférence étanche pour former une tirette à rappel élastique se terminant à l'extérieur par une manette ou poignée 41. Ainsi pour mettre le régulateur initialement en service, on tire temporairement sur la manette 41 pour causer l'ouverture de la soupape de prédétente 10 en écartant le clapet aval 10a de son siège associé 10d. Au lieu d'une tirette 39 permettant une action temporaire d'ouverture de la soupape 10 par traction, il est possible d'utiliser un dispositif de commande manuelle par poussée exercée notamment sur le clapet amont 10b de la soupape 10 dans la position de fermeture initiale de celle-ci et, ce, selon la disposition et l'agencement du régulateur permettant l'accessibilité à un tel dispositif de poussée.

La figure 3 représente une variante de réalisation 10' de la soupape de prédétente, dans laquelle celle-ci est semblable, par sa forme, à la soupape de détente 13, c'est-àdire comporte une tête en champignon 42 coaxialement solidaire de la tige ou queue 10c s'étendant dans la chambre de prédétente 4a, cette tête en champignon formant clapet unique pouvant coopérer alternativement, par ses deux faces opposées, respectivement avec un siège annulaire d'étanchéité amont 43 et avec un siège annulaire d'étanchéité aval 44, ces deux sièges étant axialement espacés et mutuellement en regard l'un de l'autre. L'organe obturateur comporte un conduit calibré 45 à extrémités opposées ouvertes 45a et 45b.

L'orifice d'extrémité 45a débouche dans la voie de passage 9 soit à travers la face amont du clapet 42 en dehors de la projection du contour apparent du siège correspondant 43 sur cette face du clapet 42 comme cela est représenté en trait plein sur la figure 3, soit à travers la face latérale périphérique du clapet 42 selon le tracé tireté. L'autre orifice d'extrémité 45b du conduit calibré 45 débouche à l'extérieur dans la surface de paroi latérale de la tige 10c de l'organe obturateur de la soupape 10' en aval du clapet 42, c'est-à-dire du côté opposé à la face amont de celui-ci.

L'emplacement de l'orifice d'extrémité amont 45a du conduit 45 débouchant dans la face amont du clapet 42 est tel qu'en position fermée du clapet 42 appliqué contre le siège amont associé 43, l'orifice 45a est situé en dehors du siège d'étanchéité 43 de façon à ne plus communiquer avec la tubulure d'entrée 8 dont il est ainsi isolé. L'emplacement de l'orifice extrême aval 45b du conduit 45 est tel qu'en position fermée du clapet 42 par application de sa face aval sur le siège associé 44, cet orifice 45 soit situé en aval dudit siège 44, de façon à déboucher directement dans la chambre de prédétente 4a.

Dans cette variante, l'élément de liaison formant tige 21 de la queue 10c de soupape 10' est relié par un système de liaison 23' à la tige 28a liée à la membrane 6, ce système de liaison 23' étant identique ou semblable au système de liaison 23 de l'étage de détente, dont les composants 24, 25, 26, 27 sont analogues et correspondent respectivement aux composants homologues 24', 25', 26', 27' dudit système de transmission 23' de l'étage de prédétente. L'interposition de ce système de transmission 23' est ici nécessaire pour inverser le sens du mouvement relatif de translation de la soupape 10' par rapport à celui de la soupape 10 de la figure 1 afin d'assurer un fonctionnement correct de la soupape de prédétente 10' dans cette variante.

La figure 4 représente un mode de réalisation particulier du dispositif obturateur de sécurité 19 dont l'enveloppe est constituée directement par la paroi latérale du conduit de liaison 18 directement aménagée dans l'épaisseur du corps 1 du régulateur, de sorte que la structure interne de ce dispositif est directement logée dans un chambrage correspondant 46 de la paroi latérale interne du conduit de liaison 18. La bille ou boule 19b de l'organe obturateur peut coopérer en position fermée avec le siège annulaire 19a porté par une bague emmanchée dans un alésage correspondant du chambrage 46 de façon à venir en butée contre un épaulement annulaire radialement interne extrême de cet alésage avec interposition d'une garniture annulaire de joint d'étanchéité 47 montée dans une gorge périphérique correspondante de ladite bague. La tige 19c, solidaire de la bille l9b et traversant la bague porte-siège l9a, se termine par un disque transversal 48 venant en appui de butée contre l'extrémité adjacente du ressort 19d logé dans un alésage de plus grand diamètre dudit chambrage 46 et prenant appui, par son extrémité opposée, contre un épaulement annulaire radialement interne terminal de cet alésage.

Les figures 5 et 6 représentent une variante du dispositif obturateur 19, dans laquelle celui-ci est constitué par un ensemble autonome ou indépendant complet comportant un manchon tubulaire 49 à alésage longitudinal 50 ouvert à ses deux extrémités opposées et dans lequel sont logés les divers éléments composants actifs internes de la soupape dudit dispositif obturateur 19, disposés dans deux chambrages adjacents 46' de diamètres respectivement différents de l'alésage 50, correspondant à l'alésage 46 et à la configuration de montage correspondante représentés sur la figure 4. Cet ensemble séparé est directement emmanché avec un ajustement approprié dans un alésage ou chambrage correspondant de diamètre uniforme correspondant sensiblement au diamètre externe du manchon 49 qui prend alors appui par sa face transversale extrême aval contre un épaulement annulaire radialement interne aval conjugué dudit alésage 46'.

La figure 7 représente simultanément, par raison de commodité, deux variantes différentes de la commande manuelle d'armement de l'étage amont de prédétente 4 dont un mode de réalisation à commande manuelle par traction est représenté sur la figure 2 le régulateur étant équipé, au choix, d'une seule de ces deux variantes. Sur la figure 7, le dispositif obturateur 19 représenté est celui de la variante montrée sur la figure 4.

La membrane manométrique 6, fixée par sa bordure périphérique radialement externe dans le corps 1 entre celuici et un couvercle amovible 51 délimitant, avec la membrane, la chambre atmosphérique 4b, est maintenue serrée dans sa partie centrale entre un plateau 52 appliqué contre la face côté chambre à air 4b de la membrane et une contre-plaque formant moyeu 53 appliquée contre la face opposée, côté chambre de prédétente 4a, de la membrane et solidaire d'un bout d'arbre coaxial 54 traversant, de façon étanche, la membrane 6 et le plateau 52 en saillie au-delà de celui-ci.

Le serrage précité est réalisé au moyen d'une bague intérieurement filetée formant écrou 55 vissée sur une portée extérieurement filetée correspondante du bout d'arbre 54. La tige 21 de l'organe obturateur de la soupape de prédétente à deux clapets 10 est vissée par une portion extérieurement filetée extrême correspondante coaxialement dans un trou borgne conjugué s'étendant dans la contre-plaque 53 et dans le bout d'arbre 54. Ici les deux sièges d'étanchéité opposés 10d et 10e sont portés par un même support annulaire 56 monté dans la cloison interne 2 du corps 1 séparant la chambre de prédétente 4a de la tubulure d'entrée 8. La bague de serrage 55 sert d'élément de centrage au ressort taré de charge 15 qui est également centré par un bossage circulaire cylindrique coaxial 57 solidaire de la face interne de la paroi de fond 4c du couvercle 51.

La tige 39 formant tirette, qui traverse la paroi de fond 4c de façon étanche grâce à la présence d'une garniture annulaire de joint d'étanchéité dans cette paroi, se termine extérieurement par la poignée de traction 41. Cette tige 39 comporte, en un emplacement intermédiaire, un collet de butée 58 et entre celui-ci et le fond d'un évidement en cuvette formé dans le bossage 57 est interposé un ressort par exemple hélicoïdal 59 de rappel de la tirette 39 en position rétractée lorsqu'on a lâché la poignée 41 après l'avoir tirée. L'extrémité de la tirette 39, située à l'intérieur de la chambre atmosphérique 4b, est traversée par une lumière ou fente longitudinale axiale 60 et cette extrémité est engagée entre les deux branches d'une chape ou fourche 61 terminant le bout d'arbre 54, cette extrémité formant ainsi un tenon articulé à glissement à ladite chape par un axe transversal 62 traversant la fente ou lumière 60. Dans la position élastiquement rétractée de la tirette 39, cet axe de liaison 62 est situé en une position intermédiaire dans la lumière rectiligne allongée 60. lorsqu'on tire sur la poignée 41, la tirette 39 se déplace axialement en translation vers l'extérieur jusqu'à ce que le fond extrême de la lumière allongée 60 vienne en butée contre l'axe de liaison 62 en comprimant simultanément le ressort de rappel 59, de sorte qu'à partir de cet instant, la tirette déplace le bout d'arbre 54 avec la membrane 6 et la tige 21 dans le sens d'ouverture du clapet aval lOb de la soupape de prédétente 10.

Selon l'autre variante précitée de la commande manuelle d'armement de l'étage amont de prédétente, cette commande manuelle s'effectue par poussée directe sur la face amont du clapet amont 10a de la soupape de prédétente 10. Cette poussée est exercée coaxialement par exemple par un boutonpoussoir 63 accessible de l'extérieur du boîtier 1 de l'appareil en étant monté dans le corps de celui-ci et coaxialement solidaire d'une tige 64 susceptible de venir momentanément en contact, par son bout d'extrémité libre, avec le clapet amont 10a de la soupape de prédétente 10. A cet effet, l'ensemble du bouton-poussoir 63 et de la tige 64 est monté coulissant dans un alésage 65 du corps 1 et de préférence d'un bouchon amovible 66 monté de façon étanche dans le corps 1. Le bouton-poussoir est monté de façon étanche dans cet alésage grâce à la présence d'une garniture élastique de joint d'étanchéité 66a logée dans une gorge périphérique correspondante d'une portée de guidage glissant 67 du bouton-poussoir et un ressort par exemple hélicoïdal 68 de rappel de l'ensemble du bouton-poussoir 63 et de sa tige 64 en une position extrême écartée du clapet 10a est interposé avec une précontrainte de compression dans l'alésage 65 entre la portée 67 et la paroi de fond opposée de cet alésage traversée par un trou 69 à travers lequel la tige 64 sort en saillie.

La liaison en translation coulissante de la tirette 39 par le système de fente longitudinale 60 et d'axe d'accouplement 62 avec la membrane 6 et l'organe obturateur de la soupape 10 a pour but de permettre le rappel automatique de la tirette 39 par son ressort 59 dans une position d'attente supprimant toute liaison positive en direction axiale avec la membrane 6 et l'organe obturateur de la soupape 10, c'est-à-dire en restituant, à ces deux éléments, leur mobilité totale ou liberté de mouvement entière. Il en est de même avec la commande manuelle d'armement par poussée au moyen par exemple de l'ensemble à bouton-poussoir 63, 64 qui, à l'état non actionné, est rappelé automatiquement par son ressort de rappel 68 dans une position d'attente dans laquelle toute liaison positive est supprimée entre la tige 64 et l'organe obturateur de la soupape 10 grâce à l'intervalle d'espacement ainsi créé entre ces deux éléments.

La soupape de sûreté ou de décharge 30 fonctionne de la façon suivante en partant de son état généralement fermé en fonctionnement normal de l'appareil, en se référant à la figure 1 ou 2. Un accroissement anormal de la pression aval dans la tubulure de sortie 11 de gaz détendu donc dans la chambre de détente 5a produit un soulèvement de la membrane 7 de l'étage aval de détente 5 à l'encontre, d'une part, du ressort 16 chargeant la membrane et, d'autre part, du ressort 37 de rappel de l'organe obturateur ou clapet 29 de la soupape de sûreté 30 dans sa position fermée, jusqu'à ce que le siège d'étanchéité 31 de la soupape de sûreté 30 décolle de son organe ou clapet obturateur 29 en permettant ainsi un échappement à l'air libre, à travers la chambre atmosphérique 5b et l'évent 17, d'une partie du volume gazeux confiné dans la chambre de détente 5a. La valeur de réglage, pour laquelle la soupape de sûreté 30 s'ouvre pour évacuer la surpression, est déterminée par le tarage (force initiale de précontrainte en compression) du ressort de rappel 37 de l'organe obturateur 29 de la soupape de sûreté 30.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemples purement illustratifs. Elle couvre par conséquent tous les équivalents des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons dans le cadre des revendications annexées.

Claims (5)

REVENDICATIONS

1. Appareil de régulation automatique de pression de fluide gazeux en particulier de gaz notamment à action de réglage progressive, du type à double détente dans deux étages successifs (4, 5) respectivement à travers deux soupapes respectivement amont de prédétente (10 ; 10') et aval de détente (13) disposées en série dans la voie d'écoulement traversant l'appareil, actionnées chacune individuellement par une membrane manométrique étanche (6, 7) à ressort taré d'équilibrage (15, 16), délimitant, par sa face côté soupape, une chambre à gaz prédétendu (4a) ou détendu (5a) et, par sa face opposée, une chambre hors gaz (4b, 5b) contenant ledit ressort et normalement remplie d'air extérieur constamment maintenu à la pression atmosphérique ambiante, ladite soupape amont (10, 10') étant interposée entre la tubulure d'entrée (8) de gaz à prédétendre et la chambre à gaz prédétendu (4a) tandis que ladite soupape aval (13) est interposée entre ladite chambre à gaz prédétendu (4a) et la tubulure de sortie de gaz détendu (11) en communiquant avec ladite chambre à gaz détendu (5a), les deux chambres à air (4b, 5b) communiquant entre elles et avec l'atmosphère ambiante par un seul et même évent (17) ouvert en permanence, caractérisé par un dispositif obturateur taré déprimogène automatique de sécurité (19) interposé dans le conduit (18) reliant la chambre à air (4b) de l'étage amont de prédétente (4) audit évent commun (17), ledit dispositif étant normalement ouvert et se fermant sous l'action d'une surpression relativement à un plafond de pression déterminé dans ladite chambre à air (4b) de l'étage amont de prédétente (4), de façon à isoler celle-ci dudit évent (17) donc de la chambre à air (5b) de l'étage aval de détente (5) avec réouverture dudit dispositif (19) par suppression de ladite surpression.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit évent (17) communique directement uniquement avec la chambre à air (5b) de l'étage aval de détente (5) qui est reliée à la chambre à air (4b) de l'étage amont de prédétente (4) par un conduit de liaison (18) dans lequel est monté le dispositif obturateur précité (19).

3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif obturateur précité (19) est associé à la soupape amont de prédétente (10, 10') dont l'organe obturateur à position d'ouverture modulable est à double effet alterné de fermeture respectivement dans deux positions extrêmes opposées de fin de course respectivement amont et aval, ledit organe obturateur étant maintenu, par le ressort (15) de sa membrane de commande associée (6), dans l'une de ses deux positions extrêmes de fermeture en configuration initiale inactive ou hors service dudit appareil, lequel de préférence comporte un moyen automatique (38 ; 45) ou manuel (41 ; 63) d'ouverture forcée de ladite soupape, agissant notamment momentanément sur ladite membrane ou sur ledit organe obturateur à l'encontre dudit ressort (15) chargeant ladite membrane (6).

4. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen automatique d'ouverture forcée précité est un conduit calibré (38 ; 45) de débit de fuite de gaz dans l'organe obturateur de la soupape amont de prédétente (10 10') précité débouchant, d'une part par une extrémité ouverte (38b ; 45a), dans l'espace (9) communiquant avec la tubulure (8) d'entrée de gaz à prédétendre dans la position extrême de fermeture en configuration initiale inactive précitée et, d'autre part par son extrémité ouverte opposée (38a ; 45b), dans un espace isolé de la chambre à gaz prédétendu (4a) dans l'autre position extrême de fermeture dudit organe obturateur.

5. Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen manuel d'ouverture forcée précité est un système mécanique à manette externe (41 ; 63), automatiquement rappelé et maintenu élastiquement en position inactive à l'état non actionné et déplaçable par action manuelle en position active de mise en prise avec l'organe obturateur de la soupape amont de prédétente (10 ; 10') précité pour déplacer celui-ci vers sa position d'ouverture par traction ou poussée axiale exercée à la main sur ledit système.