FR2757243A1 - Valve for filling pressurised gas cylinders - Google Patents

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Abstract

The valve consists of a housing (1) with a feed channel leading to the cylinder being filled and a stepped channel (120) which is linked to the feed channel (3) and contains an axially-moving valve element (12) with an annular seal (125), engaging when closed with the smaller diameter step of the channel. The valve also incorporates a bush (130) which moves axially in the stepped channel and has a cylindrical inner chamber of the same diameter as the smaller step of the channel (120), containing the valve element (12). The bush is spring-loaded in the stepped channel and has a rear shoulder to limit the movement of the valve element inside it.

Description

La présente invention concerne les clapets de remplissage de réservoirs de gaz sous pression, du type comprenant, dans un corps, faisant typiquement partie d'un ensemble de commande et de distribution de gaz, destiné à être monté sur le réservoir et comportant au moins un passage débouchant dans le réservoir, un alésage étagé communiquant avec le passage, dans lequel coulisse axialement un élément de clapet comportant un joint annulaire coopérant, en position de fermeture, avec une portion de diamètre réduit de l'alésage étagé et déplaçable mécaniquement de l'extérieur, à l'encontre d'un organe élastique, vers une position d'ouverture. The present invention relates to filling valves for pressurized gas tanks, of the type comprising, in a body, typically part of a gas control and distribution assembly, intended to be mounted on the tank and comprising at least one passage opening into the tank, a stepped bore communicating with the passage, in which axially slides a valve element comprising a cooperating annular seal, in the closed position, with a reduced diameter portion of the stepped bore and mechanically movable from the outside, against an elastic member, towards an open position.

Un ensemble de commande et de distribution de gaz incorporant un tel clapet de remplissage est décrit dans la demande de brevet français N" 96.06925, du 5 Juin 1996, au nom de la demanderesse. A gas control and distribution assembly incorporating such a filling valve is described in French patent application No. 96.06925, of June 5, 1996, in the name of the applicant.

Dans les clapets connus, le joint annulaire délimite partiellement la section de passage du gaz sous pression lors de l'ouverture de l'élément de clapet et se trouve donc exposé, d'une part aux particules solides souillant éventuellement le gaz de remplissage, et d'autre part à la température élevée de ce dernier résultant de sa compression rapide adiabatique lors de l'ouverture des circuits entre la source de gaz sous pression et le volume intérieur du réservoir. In known valves, the annular seal partially delimits the passage section of the gas under pressure when the valve element is opened and is therefore exposed, on the one hand, to solid particles possibly contaminating the filling gas, and on the other hand at the high temperature of the latter resulting from its rapid adiabatic compression during the opening of the circuits between the source of gas under pressure and the interior volume of the tank.

Or les joints, généralement réalisés en élastomère, sont très fragiles vis-à-vis de ces particules étrangères et, plus encore, aux températures élevées qui peuvent entraîner une combustion partielle du joint, voire sa disparition, en contaminant les circuits de l'ensemble de commande et de distribution. However, the seals, generally made of elastomer, are very fragile vis-à-vis these foreign particles and, even more, at high temperatures which can cause partial combustion of the seal, or even its disappearance, by contaminating the circuits of the assembly. order and distribution.

La présente invention a pour objet de proposer une architecture de clapet de remplissage protégeant le joint contre les effets indésirables susmentionnés et offrant ainsi une durée de vie et une fiabilité considérablement accrues. The object of the present invention is to provide a filling valve architecture protecting the seal against the aforementioned undesirable effects and thus offering a considerably increased lifetime and reliability.

Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, le clapet comporte en outre une cage mobile axialement dans l'alésage étagé et définissant intérieurement une chambre de même diamètre intérieur que ladite portion de diamètre réduit de l'alésage étagé et recevant une partie de l'élément de clapet portant le joint pour recevoir, et abriter, ce dernier lors d'un déplacement de l'élément de clapet à partir de sa position de fermeture. To do this, according to a characteristic of the invention, the valve further comprises a cage movable axially in the stepped bore and internally defining a chamber of the same internal diameter as said portion of reduced diameter of the stepped bore and receiving a portion of the valve member carrying the seal to receive, and shelter, the latter during movement of the valve member from its closed position.

Selon une caractéristique plus particulière de l'invention, la cage comporte un épaulement interne susceptible de coopérer en appui avec la face arrière de l'élément de clapet lors du déplacement mécanique de ce dernier, permettant ainsi un déplacement conjoint de l'élément de clapet et de la pièce tubulaire à l'encontre de l'organe élastique. According to a more particular characteristic of the invention, the cage has an internal shoulder capable of cooperating in abutment with the rear face of the valve element during the mechanical movement of the latter, thus allowing joint movement of the valve element and of the tubular part against the elastic member.

Avec un tel agencement, le joint annulaire se trouve placé à l'abri de la pièce tubulaire avant l'ouverture effective de l'élément de clapet et est ainsi protégé mécaniquement et thermiquement par la cage. With such an arrangement, the annular seal is placed sheltered from the tubular part before the effective opening of the valve element and is thus protected mechanically and thermally by the cage.

D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels:
- la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un ensemble de commande et de distribution de gaz incorporant un clapet de remplissage selon l'invention; et
- les figures 2 et 3 sont des vues en coupe partielle montrant la séquence d'ouverture du clapet de remplissage selon l'invention.Other characteristics and advantages of the present invention will emerge from the following description of an embodiment, given by way of illustration but in no way limiting, made in relation to the appended drawings, in which:
- Figure 1 is a vertical sectional view of a gas control and distribution assembly incorporating a filling valve according to the invention; and
- Figures 2 and 3 are partial sectional views showing the opening sequence of the filling valve according to the invention.

Sur la figure 1 on reconnaît un ensemble de commande et de distribution de gaz conforme à la demande de brevet sus-mentionnée avec un corps allongé 1 dont l'extrémité inférieure sert au montage dans une ouverture d'un réservoir et qui incorpore, en série, en aval d'un passage d'entrée débouchant dans le réservoir 3, un clapet d'isolation 4, un détendeur de pression 5, une sortie moyenne pression 6, un sélecteur/régulateur de débit 9, et une sortie basse pression 8, le clapet d'isolation 4 étant actionnable par un organe de commande tubulaire 11 monté à rotation sur le corps i et abritant les éléments constitutifs ci-dessus. In Figure 1 we recognize a gas control and distribution assembly in accordance with the above-mentioned patent application with an elongated body 1 whose lower end is used for mounting in an opening of a tank and which incorporates, in series , downstream of an inlet passage opening into the tank 3, an isolation valve 4, a pressure reducer 5, a medium pressure outlet 6, a selector / flow regulator 9, and a low pressure outlet 8, the isolation valve 4 being actuable by a tubular control member 11 rotatably mounted on the body i and housing the above constituent elements.

Le remplissage d'un réservoir équipé d'un tel ensemble de commande et de distribution s'effectue par un moyen de clapet de remplissage comprenant essentiellement un élément de clapet 12 monté mobile axialement dans un alésage étagé 120 formé transversalement dans la partie inférieure du corps 1, interceptant le passage d'entrée 3 et traversant le corps pour permettre le montage, sur son extrémité opposée au clapet 12, d'un manomètre haute pression 81. The filling of a tank equipped with such a control and distribution assembly is carried out by a filling valve means essentially comprising a valve element 12 mounted axially movable in a stepped bore 120 formed transversely in the lower part of the body 1, intercepting the inlet passage 3 and passing through the body to allow the mounting, on its end opposite to the valve 12, of a high pressure manometer 81.

Selon un aspect de l'invention, I'alésage étagé 120 comprend une partie intérieure cylindrique droite se raccordant, vers l'entrée, via un premier épaulement radial 121, avec une première partie de diamètre réduit 122, laquelle se raccorde, via un second épaulement radial 123, avec une seconde partie de diamètre réduit formant col 124, qui s'évase ensuite largement pour se raccorder au taraudage 16 de l'embout de raccordement 15 servant au montage de l'équipement de remplissage déplaçant mécaniquement l'élément de clapet 12 vers sa position d'ouverture. According to one aspect of the invention, the stepped bore 120 comprises a straight cylindrical inner part which is connected, towards the inlet, via a first radial shoulder 121, with a first part of reduced diameter 122, which is connected, via a second radial shoulder 123, with a second part of reduced diameter forming a neck 124, which then widens widely to connect to the thread 16 of the connection end piece 15 used for mounting the filling equipment mechanically moving the valve element 12 towards its open position.

Comme on le voit mieux sur les figures 2 et 3, I'élément de clapet 12 comporte une partie de corps principale arrière de diamètre correspondant sensiblement au diamètre de la première partie de diamètre réduit 122 et dans laquelle est formée une gorge annulaire 124 recevant le joint annulaire d'étanchéité 125 coopérant normalement, en position de fermeture du clapet, avec la paroi de la portion de diamètre réduit 122 de l'alésage 120. As best seen in Figures 2 and 3, the valve element 12 comprises a rear main body part of diameter corresponding substantially to the diameter of the first reduced diameter part 122 and in which is formed an annular groove 124 receiving the annular seal 125 cooperating normally, in the valve closed position, with the wall of the reduced diameter portion 122 of the bore 120.

La partie principale du corps de l'élément de clapet se prolonge vers l'avant, au delà d'un épaulement radial 126, par une partie intermédiaire de diamètre réduit 127, de diamètre correspondant sensiblement à celui du col 124, et elle-même prolongée par une queue d'extrémité avant 128 faisant saillie hors du col 124 pour coopérer avec l'équipement de remplissage lors de la mise en place de ce dernier dans l'alésage 16. The main part of the body of the valve element extends forwards, beyond a radial shoulder 126, by an intermediate part of reduced diameter 127, of diameter corresponding substantially to that of the neck 124, and itself extended by a front end tail 128 protruding from the neck 124 to cooperate with the filling equipment during the positioning of the latter in the bore 16.

Selon l'invention, le clapet comporte en outre une cage métallique 130 montée à coulissement dans la partie principale de l'alésage étagé 120 et comportant, extérieurement, des passages axiaux 131. La cage 130 comporte une chambre intérieure ouverte vers l'avant et latéralement délimitée par un alésage 132 ayant le même diamètre que la première portion de diamètre réduit 122, et partiellement, vers l'arrière, par un épaulement radial 133. La cage 130 est sollicitée axialement en butée par son extrémité avant contre l'épaulement 121, par le ressort 13 disposé dans l'alésage étagé 120 et prenant appui sur un filtre 14 disposé à l'intersection de l'alésage 120 et du passage 3 et s'étendant en travers de ce dernier. According to the invention, the valve further comprises a metal cage 130 mounted to slide in the main part of the stepped bore 120 and comprising, externally, axial passages 131. The cage 130 comprises an interior chamber open towards the front and laterally delimited by a bore 132 having the same diameter as the first portion of reduced diameter 122, and partially, towards the rear, by a radial shoulder 133. The cage 130 is biased axially in abutment by its front end against the shoulder 121 , by the spring 13 disposed in the stepped bore 120 and bearing on a filter 14 disposed at the intersection of the bore 120 and the passage 3 and extending across the latter.

Le fonctionnement du clapet de remplissage selon l'invention est le suivant:
Dans la position de fermeture représentée sur la figure 1, l'élément de clapet 12 est plaqué, par la pression résiduelle dans le réservoir, avec son épaulement avant 126 en butée contre l'épaulement 123 de l'alésage étagé et avec le joint 125 coopérant en étanchéité avec la paroi de la première portion de diamètre réduit 122 de l'alésage étagé. La cage 130 est plaquée, par le ressort 13, contre l'épaulement 121, avec l'épaulement central 133 à distance de la face arrière de l'élément de clapet 12.The operation of the filling valve according to the invention is as follows:
In the closed position shown in Figure 1, the valve member 12 is pressed, by the residual pressure in the tank, with its front shoulder 126 abutting against the shoulder 123 of the stepped bore and with the seal 125 cooperating in sealing with the wall of the first portion of reduced diameter 122 of the stepped bore. The cage 130 is pressed, by the spring 13, against the shoulder 121, with the central shoulder 133 at a distance from the rear face of the valve element 12.

Lors de la mise en place, dans le taraudage 16, de l'équipement de remplissage, ce dernier, venant porter contre la queue 128, repousse l'élément de clapet 12 vers l'arrière de l'alésage étagé (vers la droite sur les figures 1 à 3). During the fitting, in the internal thread 16, of the filling equipment, the latter, coming to bear against the tail 128, pushes the valve element 12 towards the rear of the stepped bore (to the right on Figures 1 to 3).

Dans un premier temps, représenté sur la figure 2, l'élément de clapet 12 est reculé d'une distance telle que le joint 125 quitte la portion de diamètre réduit 122 de l'alésage étagé pour être reçu dans l'alésage 132 de la cage 130, la face arrière de l'élément de clapet 12 étant toujours écartée de l'épaulement 133. Firstly, represented in FIG. 2, the valve element 12 is moved back a distance such that the seal 125 leaves the reduced diameter portion 122 of the stepped bore to be received in the bore 132 of the cage 130, the rear face of the valve element 12 being always spaced from the shoulder 133.

Par la suite, I'élément de clapet 12 continuant à être repoussé vers l'intérieur, la face d'extrémité arrière de l'élément de clapet 12 vient porter contre l'épaulement interne 133 de la cage 130, tout complément de déplacement de l'élément de clapet 12 s'effectuant dès lors en entraînant la cage 130 à l'encontre du ressort 13, en libérant complètement le passage de gaz de l'extérieur vers l'intérieur de l'alésage étagé puis, via le filtre 14, et le passage d'entrée 3, dans le réservoir. Thereafter, the valve element 12 continuing to be pushed inwards, the rear end face of the valve element 12 comes to bear against the internal shoulder 133 of the cage 130, any further displacement of the valve element 12 therefore takes place by driving the cage 130 against the spring 13, completely freeing the passage of gas from the outside to the inside of the stepped bore then, via the filter 14 , and the inlet passage 3, in the tank.

On comprendra que, dès la configuration de la figure 2, le joint 125 vient se loger dans la cage 130, le joint demeurant à l'abri de cette dernière dès la pleine ouverture de l'accès à l'alésage étagé et pendant toute la séquence de remplissage, la cage 130 assurant ainsi, comme sus-mentionné, un rôle d'écran protecteur à la fois mécanique et thermique.  It will be understood that, from the configuration of FIG. 2, the seal 125 is housed in the cage 130, the seal remaining sheltered from the latter as soon as the access to the stepped bore is fully opened and throughout the filling sequence, the cage 130 thus ensuring, as mentioned above, a role of protective screen both mechanical and thermal.

Claims (7)

REVENDICATIONS 1. Clapet de remplissage de réservoir de gaz sous pression comprenant, dans un corps (1) destiné à être monté sur le réservoir et comportant au moins un passage (3) débouchant dans le réservoir, un alésage étagé (120) communiquant avec le passage (3) et dans lequel coulisse axialement un élément de clapet (12) comportant un joint annulaire (125) coopérant, en position de fermeture, avec une portion de diamètre réduit (122) de l'alésage étagé, et déplaçable mécaniquement de l'extérieur, à l'encontre d'un organe élastique (13), vers une position d'ouverture, caractérisé en ce qu'il comporte une cage (130) mobile axialement dans l'alésage étagé (120) et définissant une chambre cylindrique de même diamètre intérieur (132) que ladite portion de diamètre réduit (122) de l'alésage étagé et dans laquelle s'étend une partie de l'élément de clapet portant le joint (125) pour recevoir ce dernier lors d'un déplacement de l'élément de clapet (12) depuis sa position de fermeture. 1. Pressure gas tank filling valve comprising, in a body (1) intended to be mounted on the tank and comprising at least one passage (3) opening into the tank, a stepped bore (120) communicating with the passage (3) and in which axially slides a valve element (12) comprising an annular seal (125) cooperating, in the closed position, with a reduced diameter portion (122) of the stepped bore, and mechanically movable from the outside, against an elastic member (13), towards an open position, characterized in that it comprises a cage (130) movable axially in the stepped bore (120) and defining a cylindrical chamber of same internal diameter (132) as said portion of reduced diameter (122) of the stepped bore and in which extends a part of the valve element carrying the seal (125) to receive the latter during a displacement of the valve member (12) from its closed position. 2. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cage (130) comporte un épaulement interne (133) susceptible de coopérer en appui avec la face arrière de l'élément de clapet (12) lors du déplacement mécanique de ce dernier. 2. Valve according to claim 1, characterized in that the cage (130) has an internal shoulder (133) capable of cooperating in abutment with the rear face of the valve element (12) during the mechanical movement of the latter. 3. Clapet selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe élastique (13) porte en appui axial sur la cage (130). 3. Valve according to claim 1 or claim 2, characterized in that the elastic member (13) bears axially on the cage (130). 4. Clapet selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe élastique (13) porte en appui axial contre un filtre (14) disposé dans l'alésage étagé (120). 4. Valve according to claim 3, characterized in that the elastic member (13) bears axially against a filter (14) disposed in the stepped bore (120). 5. Ensemble de commande et de distribution de gaz pour réservoir de gaz sous haute pression, formant ledit corps (1) et comportant un clapet de remplissage selon l'une des revendications 1 à 4. 5. Gas control and distribution assembly for a high pressure gas tank, forming said body (1) and comprising a filling valve according to one of claims 1 to 4. 6. Ensemble selon la revendication 5 et la revendication 4, caractérisé en ce que le filtre (14) s'étend en travers du passage d'entrée (3). 6. An assembly according to claim 5 and claim 4, characterized in that the filter (14) extends across the inlet passage (3). 7. Ensemble selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un manomètre (81) monté dans ledit alésage étagé (120).  7. An assembly according to claim 5 or claim 6, characterized in that it comprises a pressure gauge (81) mounted in said stepped bore (120).
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