FR2779247A1 - Pneumatically controlled reducing valve for gas bottles used in medical work and welding - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte à un ensemble détendeur de fluide sousThe present invention relates to a fluid expander assembly under
pression, en particulier de gaz sous pression, et à une bouteille de gaz sous pression pressure, especially pressurized gas, and a pressurized gas cylinder
équipée d'un tel ensemble détendeur. equipped with such a regulator assembly.
Habituellement, les gaz industriels, tels les gaz de soudage ou les gaz médicaux, sont stockés dans des récipients sous pression, en particulier dans des Usually industrial gases, such as welding gases or medical gases, are stored in pressure vessels, particularly in
bouteilles de gaz sous pression.pressurized gas cylinders.
A l'intérieur de ces récipients sous pression, le fluide peut être, selon le cas, à l'état gazeux, liquéfié Inside these pressure vessels, the fluid can be, as the case may be, in the gaseous state, liquefied
ou dissout.or dissolved.
En général, la pression du fluide à l'intérieur du récipient sous pression est beaucoup plus élevée que la pression d'utilisation du fluide et il est donc nécessaire de procéder à une détente, c'est-à-dire à une décompression du fluide, jusqu'à sa pression d'utilisation. A titre d'exemple, on peut citer le cas de l'oxygène qui est couramment comprimé dans des bouteilles de gaz à une pression de l'ordre de 2.107 Pa, par exemple, alors que l'oxygène gazeux est mis en oeuvre, dans les opérations de soudage, par exemple, à des pressions de In general, the pressure of the fluid inside the pressure vessel is much higher than the working pressure of the fluid and it is therefore necessary to carry out an expansion, that is to say a decompression of the fluid , up to its operating pressure. By way of example, mention may be made of the case of oxygen which is commonly compressed in gas cylinders at a pressure of the order of 2.107 Pa, for example, while gaseous oxygen is used, in welding operations, for example, at pressures of
l'ordre de 106 Pa.around 106 Pa.
Habituellement, la détente d'un fluide comprimé est réalisée au moyen d'un détendeur agencé sur le récipient de fluide sous pression, lequel détendeur permet de contrôler l'ouverture et la fermeture du passage de gaz du récipient sous pression vers l'extérieur de celui-ci et donc la détente du gaz de sa pression de stockage dans le récipient sous pression à une pression d'utilisation ou de distribution par exemple. En général, les ensembles détendeurs comprennent également des moyens de raccordement permettant d'assurer le remplissage dudit récipient avec du gaz sous pression, des moyens d'affichage des pressions et/ou des débits de fluide, et des moyens de sécurité permettant de pallier toute défaillance du système de détente ou toute mauvaise Usually, the expansion of a compressed fluid is carried out by means of a regulator arranged on the container of pressurized fluid, which regulator makes it possible to control the opening and the closing of the passage of gas from the container under pressure towards the outside of this and therefore the expansion of the gas from its storage pressure in the pressure container to a pressure of use or distribution for example. In general, the regulator assemblies also comprise connection means making it possible to ensure the filling of said container with gas under pressure, means for displaying the pressures and / or fluid flow rates, and safety means making it possible to overcome any trigger system failure or any bad
utilisation de celui-ci.use of it.
De manière connue en soi, pour assurer la détente du fluide sous pression, on peut soit séparer les organes de manoeuvre, c'est-à- dire notamment, le robinet d'ouverture/fermeture, les valves ou vannes, et les organes de détente, tel notamment le ou les clapets de détente, soit utiliser le clapet de détente pour assurer In a manner known per se, to ensure the relaxation of the fluid under pressure, it is possible either to separate the operating members, that is to say in particular, the opening / closing valve, the valves or valves, and the detent, such as the detent valve (s), or use the detent valve to ensure
les deux fonctions à la fois.both functions at the same time.
Lorsque l'on utilise le clapet de détente pour assurer ces deux fonctions, ledit clapet est habituellement couplé à un premier système fonctionnant en tout ou en rien, de manière à écraser ledit clapet sur son siège lors de la fermeture et à un second système de régulation permettant d'écarter ledit clapet de son siège de la distance nécessaire pour assurer le débit requis et When the expansion valve is used to perform these two functions, said valve is usually coupled to a first system operating in all or nothing, so as to crush said valve on its seat when closing and to a second system of regulation making it possible to move said valve from its seat by the distance necessary to ensure the required flow and
la pression désirée, lors de l'ouverture. the desired pressure, upon opening.
Actuellement, tous les détendeurs de bouteilles de gaz sous pression connus à ce jour, utilisent pour assurer la détente, un clapet et un piston ou une membrane soumis, d'un côté, à la pression de sortie du gaz sortant de la bouteille sous pression et, de l'autre côté, à la poussée inverse d'un ressort comprimé par une vis ou un moyen analogue. De tels détendeurs sont notamment décrits dans les Currently, all pressure regulators of pressurized gas cylinders known to date, use to ensure the expansion, a valve and a piston or a membrane subjected, on one side, to the outlet pressure of the gas leaving the pressurized bottle and, on the other side, to the reverse thrust of a spring compressed by a screw or the like. Such regulators are described in particular in the
documents FR-A-2735209, EP-A-275242, EP-A-308875, DE-A- documents FR-A-2735209, EP-A-275242, EP-A-308875, DE-A-
3441348, US-A-5009249, EP-A-467769, EP-A-443283 et LU-A- 3441348, US-A-5009249, EP-A-467769, EP-A-443283 and LU-A-
86802.86802.
Cependant, l'ensemble formé par le ressort de compression, la vis de réglage de la compression dudit ressort et l'organe de manoeuvre de ladite vis est particulièrement lourd et encombrant et doit répondre à des exigences strictes en termes de sécurité: vis imperdable, butée de limitation du serrage, ajustée à une However, the assembly formed by the compression spring, the screw for adjusting the compression of said spring and the operating member for said screw is particularly heavy and bulky and must meet strict requirements in terms of security: captive screw, tightening limit stop, adjusted to a
pression maximale (voir norme EN585)... maximum pressure (see standard EN585) ...
Par ailleurs, cet ensemble offre une ergonomie peut satisfaisante et peut être de manoeuvre et de manipulation difficiles dans certains cas, obligeant l'utilisateur à avoir recours à des moyens ou outils peu appropriés à la manoeuvre desdits organes de commandes, ce qui peut Furthermore, this assembly offers ergonomics which may be satisfactory and which can be difficult to maneuver and manipulate in certain cases, forcing the user to have recourse to means or tools which are unsuitable for maneuvering said control members, which can
engendre une détérioration desdits organes de manoeuvres. causes deterioration of said operating members.
En outre, le sens de manoeuvre de l'organe de manoeuvre de la vis engendre souvent des confusions avec la fonction de robinet étant donné que contrairement à un robinet classique, une manipulation dans le sens du serrage entraîne une ouverture plus grande du clapet et In addition, the direction of operation of the screw operating member often leads to confusion with the valve function since, unlike a conventional valve, manipulation in the direction of tightening results in a larger opening of the valve and
non une fermeture de celui-ci.not a closure of it.
De plus, pour des raisons de sécurité, il est généralement recommandé aux utilisateurs, de procéder à un relâchement total du ressort lors de la fermeture de la bouteille pour éviter une arrivée trop brutale du gaz sous In addition, for safety reasons, it is generally recommended that users carry out a total relaxation of the spring when closing the bottle to avoid too sudden arrival of gas under
pression sur le clapet ouvert à l'ouverture. pressure on the valve open on opening.
Cependant, étant donné que cette recommandation n'est pas toujours suivie, on assiste, en pratique à des chocs répétés notamment sur le clapet de fermeture, engendrant ainsi une usure plus rapide que prévue de celui-ci et donc However, since this recommendation is not always followed, in practice there is repeated impact, in particular on the closing valve, thus generating faster than expected wear of the latter and therefore
son remplacement plus fréquent.more frequent replacement.
Le but de la présente invention est donc de pallier les problèmes et inconvénients des détendeurs de l'art antérieur en proposant un ensemble détendeur de fluide sous pression, notamment pour récipient de fluide sous pression, présentant une ergonomie, une fiabilité et une sécurité améliorée et un encombrement réduit, lequel ensemble détendeur ne mette pas en oeuvre de système à vis The object of the present invention is therefore to overcome the problems and drawbacks of the regulators of the prior art by proposing a pressure regulator assembly for pressurized fluid, in particular for a container for pressurized fluid, having improved ergonomics, reliability and safety, and a reduced size, which regulator assembly does not implement a screw system
et à ressort de détente de l'art antérieur. and detent spring of the prior art.
En d'autres termes, le but de la présente invention est de proposer un ensemble détendeur amélioré par rapport au détendeur comportant des systèmes à vis et ressort de In other words, the object of the present invention is to propose an improved regulator assembly compared to the regulator comprising screw and spring systems.
détente de l'art antérieur.relaxation of the prior art.
La présente invention concerne alors un ensemble détendeur de fluide sous pression, notamment pour récipient de fluide sous pression, comprenant au moins une chambre principale de détente de gaz comportant au moins un compartiment à pression d'entrée, un compartiment à pression de sortie et un compartiment à pression de contrôle, ledit compartiment à pression d'entrée et ledit compartiment à pression de sortie communiquant par des moyens de détente, et ledit compartiment à pression de sortie et ledit compartiment à pression de contrôle étant The present invention therefore relates to a pressurized fluid expander assembly, in particular for a pressurized fluid container, comprising at least one main gas expansion chamber comprising at least one inlet pressure compartment, an outlet pressure compartment and a control pressure compartment, said inlet pressure compartment and said outlet pressure compartment communicating by expansion means, and said outlet pressure compartment and said control pressure compartment being
séparés par au moins une paroi mobile. separated by at least one movable wall.
Selon le cas, l'ensemble détendeur selon l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - lesdits moyens de détente comprennent un orifice de détente et des moyens d'obturation et en ce que ladite paroi mobile coopère avec lesdits moyens de d'obturation de manière à obturer au moins partiellement ledit orifice de détente en fonction d'une pression de contrôle prédéterminée et réglable régnant dans le compartiment à pression de contrôle; - il comporte, en outre, des moyens de régulation de pression permettant d'ajuster la pression de contrôle régnant dans le compartiment à pression de contrôle; - ledit compartiment à pression de contrôle comporte au moins un orifice d'entrée de gaz et au moins un orifice de sortie de gaz, l'orifice d'entrée de gaz communiquant avec un circuit de contrôle de pression commandé par une valve d'entrée de gaz; - l'orifice de sortie de gaz est commandé par une valve de sortie de gaz; - les valves d'entrée et de sortie de gaz sont des valves à commande par pression manuelle; - le compartiment à pression d'entrée comporte au moins un orifice d'alimentation en gaz relié à un circuit d'alimentation en gaz; - le circuit de contrôle de pression est relié au circuit d'alimentation en gaz; - les moyens d'obturation comprennent un clapet soumis à une force de tension par un moyen à ressort; - il comporte, en outre, des moyens de pré-détente de fluide sous-pression; - les moyens de prédétente de fluide sous pression sont reliés à la partie amont du circuit d'alimentation en gaz aboutissant dans la chambre principale de détente de gaz; - les moyens de prédétente de fluide sous pression ou premier étage de détente sont contenus par la bouteille ou le récipient sous pression sur lequel est monté l'ensemble détendeur; - il comporte, en outre, des moyens de fixation permettant le montage de l'ensemble détendeur sur un récipient de gaz sous pression, notamment une bouteille de gaz; - il comprend des moyens de mesure de débit et/ou de pression, tels des manomètres ou moyens analogues; - il comprend des moyens de limitation de débit, tel un limiteur de débit, agencés sur le circuit de contrôle de pression, de préférence entre la valve d'entrée de gaz et l'orifice d'entrée de gaz; - il comprend des moyens de contrôle des fluides, tels des clapets anti-retour ou moyens analogues; - il comprend des moyens de sécurité, tel un limiteur de pression, de préférence lesdits moyens de sécurité sont agencés sur le circuit de contrôle de pression, avantageusement entre le point de liaison entre le circuit d'alimentation en gaz et ledit circuit de contrôle de pression et la valve d'entrée de gaz; - l'orifice de sortie de gaz est relié à un circuit d'évacuation de gaz relié à l'atmosphère, de manière à permettre une régulation à la baisse de la pression régnant dans le compartiment à pression de contrôle; - le compartiment à pression de sortie comporte un orifice débouchant dans un conduit de gaz à pression d'utilisation, de préférence le circuit de gaz à pression d'utilisation comporte des moyens de sécurité, tel une Depending on the case, the regulator assembly according to the invention may include one or more of the following characteristics: - said expansion means comprise a relaxation orifice and closure means and in that said movable wall cooperates with said means shutter so as to at least partially close said expansion orifice as a function of a predetermined and adjustable control pressure prevailing in the control pressure compartment; - It further comprises pressure regulation means making it possible to adjust the control pressure prevailing in the control pressure compartment; - Said control pressure compartment comprises at least one gas inlet orifice and at least one gas outlet orifice, the gas inlet orifice communicating with a pressure control circuit controlled by an inlet valve gas; - the gas outlet orifice is controlled by a gas outlet valve; - the gas inlet and outlet valves are valves operated by manual pressure; - The inlet pressure compartment has at least one gas supply orifice connected to a gas supply circuit; - the pressure control circuit is connected to the gas supply circuit; - the shutter means comprise a valve subjected to a tension force by a spring means; - It further comprises means for pre-expansion of pressurized fluid; - The means for pre-expansion of pressurized fluid are connected to the upstream part of the gas supply circuit terminating in the main gas expansion chamber; - The means for pre-expansion of pressurized fluid or first expansion stage are contained by the bottle or the pressure container on which the regulator assembly is mounted; - It further comprises fixing means allowing the mounting of the regulator assembly on a container of pressurized gas, in particular a gas bottle; - It includes means for measuring flow and / or pressure, such as pressure gauges or similar means; - It includes flow limiting means, such as a flow limiter, arranged on the pressure control circuit, preferably between the gas inlet valve and the gas inlet orifice; - It includes means for controlling fluids, such as non-return valves or similar means; - It includes safety means, such as a pressure limiter, preferably said safety means are arranged on the pressure control circuit, advantageously between the connection point between the gas supply circuit and said control circuit pressure and gas inlet valve; the gas outlet orifice is connected to a gas evacuation circuit connected to the atmosphere, so as to allow downward regulation of the pressure prevailing in the control pressure compartment; - the outlet pressure compartment has an orifice opening into a gas line at operating pressure, preferably the gas circuit at operating pressure includes safety means, such as a
soupape de sécurité.safety valve.
La présente invention concerne également un récipient de fluide sous pression, notamment une bouteille de gaz sous pression, caractérisé en ce qu'il est équipé d'un ensemble détendeur selon l'invention, de préférence l'ensemble détendeur selon l'invention est incorporé dans un capotage de protection permettant d'éviter les chocs The present invention also relates to a container of pressurized fluid, in particular a bottle of pressurized gas, characterized in that it is equipped with a regulator assembly according to the invention, preferably the regulator assembly according to the invention is incorporated. in a protective cover to prevent shocks
directs sur l'ensemble détendeur.direct on the regulator assembly.
La présente invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide de modes de réalisation donnés à titre illustratif, mais non limitatif et en références aux The present invention will now be described in more detail using embodiments given by way of illustration, but not limitation and with reference to
schémas annexes.annexed diagrams.
La figure 1 représente un schéma d'un premier mode de réalisation d'un ensemble détendeur selon l'invention, sur lequel a été schématisé un dispositif de détente de gaz FIG. 1 represents a diagram of a first embodiment of a pressure reducer assembly according to the invention, on which a gas expansion device has been shown diagrammatically
selon l'invention.according to the invention.
Plus précisément, on voit une bouteille de gaz 31 contenant un gaz à haute pression, par exemple de l'oxygène à une pression de 2.107 Pa, laquelle bouteille 31 est équipée d'un ensemble détendeur de gaz selon More specifically, we see a gas cylinder 31 containing a high pressure gas, for example oxygen at a pressure of 2.107 Pa, which cylinder 31 is equipped with a gas pressure regulator assembly according to
l'invention à deux étages de détente 30 et 30'. the invention with two expansion stages 30 and 30 '.
Les dimensions et l'architecture du premier étage de détente 30 permettent d'incorporer celui-ci directement à l'intérieur de la bouteille 31 de gaz sous pression,.ce qui offre un double avantage, à savoir de faire gagner de la place et du poids étant donné que, dans ce cas, le premier étage de détente 30 ne nécessite pas d'être incorporé dans un corps résistant ou structure de protection, puisque celui-ci est protégé par l'enveloppe de la bouteille 31. Un manomètre 34 permet de contrôler en permanence la pression haute régnant dans la bouteille 31, lequel manomètre à sa prise de pression agencé en amont de The dimensions and architecture of the first expansion stage 30 make it possible to incorporate it directly inside the cylinder 31 of pressurized gas, which offers a double advantage, namely to save space and weight given that, in this case, the first expansion stage 30 does not need to be incorporated into a resistant body or protective structure, since the latter is protected by the envelope of the bottle 31. A pressure gauge 34 allows the high pressure prevailing in the bottle 31 to be constantly monitored, which manometer at its pressure tap arranged upstream of
l'étage de détente 30.the relaxation stage 30.
Le second étage de détente 30', agencé à l'extérieur de la bouteille 31, comprend une chambre principale 1 de détente de gaz comprenant 3 compartiments 2, 3, et 4, à savoir un compartiment 2 à pression d'entrée, un compartiment 3 à pression de sortie et un compartiment 4 à The second expansion stage 30 ', arranged outside the bottle 31, comprises a main gas expansion chamber 1 comprising 3 compartments 2, 3, and 4, namely a compartment 2 at inlet pressure, a compartment 3 with outlet pressure and a compartment 4 to
pression de contrôle.control pressure.
Plus précisément, le gaz ayant subit une prédétente dans le premier étage de détente 30, par exemple une prédétente d'une pression haute de 2.107 Pa à une pression moyenne de 2.106 Pa, est acheminé via un circuit d'alimentation 12 en gaz à pression moyenne jusque dans le compartiment 2 à pression d'entrée communiquant avec le compartiment 3 à pression de sortie, c'est-à-dire à pression basse, par l'intermédiaire de moyens de détente 9, 10 et 25, comprenant un clapet 10 de détente soumis à une force de tension par un moyen à ressort 25 et un orifice de détente 9 permettant le passage du gaz à moyenne pression depuis ledit compartiment 2 vers le More specifically, the gas having undergone a pre-expansion in the first expansion stage 30, for example a pre-expansion of a high pressure of 2.107 Pa to an average pressure of 2.106 Pa, is conveyed via a supply circuit 12 of pressurized gas medium to compartment 2 at inlet pressure communicating with compartment 3 at outlet pressure, that is to say at low pressure, by means of expansion means 9, 10 and 25, comprising a valve 10 detent subjected to a tension force by a spring means 25 and a detent orifice 9 allowing the passage of gas at medium pressure from said compartment 2 towards the
compartiment 3 à pression de sortie. compartment 3 with outlet pressure.
Afin de régler ou d'ajuster la pression de contrôle régnant dans le compartiment 4, la paroi mobile 16 séparant le compartiment à pression de sortie 3 et le compartiment à pression de contrôle 4 coopère avec des moyens d'obturation 10,25 de manière à obturer plus ou moins l'orifice de détente 9 et donc de faire varier le débit de gaz susceptible de passer à travers ledit orifice 9 de détente, en y subissant une détente jusqu'à une pression basse ou pression de sortie, par exemple une In order to adjust or adjust the control pressure prevailing in the compartment 4, the movable wall 16 separating the outlet pressure compartment 3 and the control pressure compartment 4 cooperates with closure means 10,25 so as to more or less shut off the expansion port 9 and therefore vary the flow of gas capable of passing through said expansion port 9, by undergoing expansion therein to a low pressure or outlet pressure, for example a
pression de l'ordre de 2.105 Pa.pressure of the order of 2.105 Pa.
Un circuit 22 de contrôle de pression, commandé par une valve d'entrée 20, débouche dans le compartiment 4 à pression de contrôle, via l'orifice 14. Ce circuit 22 de contrôle de pression achemine du gaz à pression d'entrée, c'est-à-dire à pression moyenne, capté en aval du premier étage de détente 30, jusque dans le compartiment 4 à pression de contrôle, de manière à permettre un ajustage de la pression dans ledit compartiment 4 à pression de contrôle jusqu'à la pression A pressure control circuit 22, controlled by an inlet valve 20, opens into the control pressure compartment 4, via the orifice 14. This pressure control circuit 22 routes gas at inlet pressure, c that is to say at medium pressure, sensed downstream of the first expansion stage 30, into the compartment 4 at control pressure, so as to allow an adjustment of the pressure in said compartment 4 at control pressure up to pressure
désirée correspondant à un niveau de détente donné, c'est- desired corresponding to a given level of relaxation,
à-dire à une obturation plus ou moins importante de that is to say a more or less significant obturation of
l'orifice de détente par les moyens d'obturation 10 et 25. the expansion orifice by the closure means 10 and 25.
De préférence, un limiteur de débit 41 est agencé Preferably, a flow limiter 41 is arranged
entre la valve d'entrée 20 et l'orifice d'entrée 14. between the inlet valve 20 and the inlet port 14.
A l'inverse, un orifice 15 de sortie de gaz permet d'évacuer une partie du gaz sous pression contenu dans le compartiment 4 à pression de contrôle, via un circuit d'évacuation 26 de gaz contrôlé par une valve 21 de sortie de gaz à commandes manuelles pneumatiques, laquelle valve 21 de sortie peut être reliée soit vers l'atmosphère, soit vers la sortie de gaz basse pression 39, par l'intermédiaire de circuit de gaz pouvant comprendre de un Conversely, a gas outlet orifice 15 makes it possible to evacuate part of the pressurized gas contained in the compartment 4 at control pressure, via a gas evacuation circuit 26 controlled by a gas outlet valve 21 with pneumatic manual controls, which outlet valve 21 can be connected either to the atmosphere or to the low pressure gas outlet 39, by means of a gas circuit which may include a
ou plusieurs clapets anti-retour 37. or more non-return valves 37.
Là encore, il est possible, voire souhaitable, d'inclure sur le circuit d'évacuation 26 de gaz un Again, it is possible or even desirable to include on the gas discharge circuit 26 a
limiteur de débit 20'.flow limiter 20 '.
De manière optionnelle, afin d'accroître la sécurité de l'ensemble détendeur selon l'invention, il est possible d'incorporer au circuit 26 d'évacuation de gaz un circuit de sécurité 26' comprenant un moyen 38 d'arrêt d'urgence, telle une valve d'arrêt d'urgence, de manière à pallier Optionally, in order to increase the safety of the regulator assembly according to the invention, it is possible to incorporate into the gas discharge circuit 26 a safety circuit 26 ′ comprising an emergency stop means 38 , such as an emergency stop valve, so as to overcome
tout dysfonctionnement éventuel de la valve 21. any malfunction of valve 21.
Selon un premier mode de réalisation, l'actionnement du moyen d'arrêt d'urgence 38 permet d'obtenir un arrêt immédiat de la détente et donc du débit de gaz au sein du According to a first embodiment, the actuation of the emergency stop means 38 makes it possible to obtain an immediate stop of the expansion and therefore of the gas flow rate within the
second étage de détente 30'.second 30 'relaxation stage.
Ce type de fonctionnement est préférentiellement utilisé lorsque la priorité est d'assurer un arrêt total de l'alimentation en gaz, par exemple durant une opération de soudage, de manière à pallier tout risque pour l'opérateur. Selon un deuxième mode de réalisation, l'actionnement du moyen d'arrêt d'urgence 38 permet d'assurer une alimentation non nulle et supérieure à un seuil prédéterminé. Ce type de fonctionnement est particulièrement adapté au domaine médical o le patient doit toujours être alimenté en mélange gazeux respiratoire. Après détente, le gaz à pression de sortie ou basse pression est évacué du compartiment à pression de sortie 3 par un orifice 13 de sortie de gaz débouchant dans un circuit 23 de sortie de gaz à pression basse, relié à la This type of operation is preferably used when the priority is to ensure a total shutdown of the gas supply, for example during a welding operation, so as to offset any risk for the operator. According to a second embodiment, the actuation of the emergency stop means 38 makes it possible to ensure a non-zero supply greater than a predetermined threshold. This type of operation is particularly suitable for the medical field where the patient must always be supplied with a respiratory gas mixture. After expansion, the gas at outlet pressure or low pressure is discharged from the outlet pressure compartment 3 through a gas outlet orifice 13 opening into a circuit 23 for outlet of gas at low pressure, connected to the
sortie basse pression 39.low pressure outlet 39.
Pour contrôler la pression du gaz sortant du compartiment 3 à pression de sortie, un circuit 24 de dérivation est aménagé sur le circuit 23 de sortie, lequel circuit de dérivation 24 est relié, d'une part, à un manomètre de contrôle 35 de la pression basse et, d'autre To control the pressure of the gas leaving compartment 3 at outlet pressure, a bypass circuit 24 is arranged on the outlet circuit 23, which bypass circuit 24 is connected, on the one hand, to a pressure gauge for controlling the low pressure and, on the other
part, à une soupape de sécurité 36. hand, to a safety valve 36.
En outre, de manière générale, la qualité de la détente d'un gaz est une fonction du rapport entre la surface de clapet de détente et la surface du piston ou de In addition, in general, the quality of the expansion of a gas is a function of the ratio between the surface of the expansion valve and the surface of the piston or
la membrane servant à ladite détente. the membrane used for said expansion.
Ainsi, dans un détendeur à double étage de détente conforme à l'invention, le premier étage 30 de détente permet de réduire considérablement les écarts de pression d'alimentation en gaz du second étage 30' de détente et permet, en outre, de réduire le rapport des sections, notamment de la surface de clapet 10 de détente, tout en conservant des performances de débits élevés en Thus, in a double-stage expansion valve according to the invention, the first expansion stage 30 makes it possible to considerably reduce the differences in gas supply pressure of the second expansion stage 30 ′ and also makes it possible to reduce the ratio of the sections, in particular of the relief valve surface 10, while retaining high flow performance in
maintenant, par ailleurs, un encombrement réduit. now, moreover, a reduced bulk.
En outre, on comprend que le premier étage 30 de In addition, it is understood that the first stage 30 of
détente délivre un gaz à pression moyenne fixe, c'est-à- regulator delivers a gas at fixed medium pressure, that is
dire non réglable, et le second étage de détente 30' délivre un gaz basse pression ou pression de sortie de valeur ajustable par le biais d'un pilotage pneumatique; la consigne de pression préréglée étant obtenue au moyen notamment de la valve 20 d'entrée de gaz commandant le passage de gaz à pression moyenne depuis le circuit 12 d'alimentation en gaz jusque dans le compartiment 4 à say not adjustable, and the second expansion stage 30 'delivers a low pressure gas or outlet pressure of adjustable value by means of a pneumatic control; the preset pressure setpoint being obtained by means notably of the gas inlet valve 20 controlling the passage of gas at medium pressure from the gas supply circuit 12 into the compartment 4 to
pression de contrôle.control pressure.
Pour faire descendre la valeur de consigne de pression dans le compartiment 4 à pression de contrôle, il suffit d'actionner la valve 21 de sortie de gaz ce qui permet d'évacuer le gaz et donc la pression s'exerçant To lower the pressure setpoint in the control pressure compartment 4, it suffices to actuate the gas outlet valve 21 which allows the gas to be evacuated and therefore the pressure exerted
dans le compartiment 4 à pression de contrôle. in compartment 4 at control pressure.
Les valves 20 et 21 d'entrée et de sortie, respectivement de gaz, peuvent être également des valves de type proportionnel assurant un réglage rapide par ouverture large au début de leur actionnement et ensuite précis par ouverture faible en fin d'actionnement; de tels The gas inlet and outlet valves 20 and 21, respectively, may also be proportional type valves ensuring rapid adjustment by wide opening at the start of their actuation and then precise by weak opening at the end of actuation; such
valves étant connues de l'homme de l'art. valves being known to those skilled in the art.
Les valves 20 et 21 commandant l'entrée et la sortie, respectivement des gaz contenus dans le compartiment 4 à pression de contrôle, peuvent être positionnées o on le souhaite sur le détendeur, contrairement aux organes connus de l'art antérieur, en particulier des organes à vis dont la mécanique implique leur agencement dans l'axe de la vis de commande et du ressort, c'est-à-dire perpendiculairement au piston ou à la membrane, afin d'être dans l'axe du clapet ou l'utilisation d'une mécanique complexe de renvois, d'articulations, de bielles... La figure 2 représente un schéma analogue à celui de la figure 1, à l'exception du fait qu'un limiteur 50 de pression de sécurité a été agencé sur le circuit 22 de contrôle de pression, en amont de la valve 20 d'entrée de gaz, de manière à limiter la pression du gaz entrant dans le compartiment 4 à pression de contrôle à une valeur maximale prédéterminée, par exemple à une valeur de 106 Pa. La figure 3 schématise un mode de réalisation analogue à celui de la figure 1, à l'exception du fait que, selon la figure 3, une soupape de sécurité 51 a été aménagée sur le circuit 22 de contrôle de pression en amont de la valve d'entrée de gaz 20, de manière à pallier toute surpression éventuelle de gaz dans ledit circuit 22 de contrôle de pression et éviter ainsi toute surpression intempestive à l'intérieur du compartiment 4 à pression de The valves 20 and 21 controlling the inlet and the outlet, respectively of the gases contained in the compartment 4 at control pressure, can be positioned where desired on the regulator, unlike the bodies known from the prior art, in particular screw members the mechanics of which implies their arrangement in the axis of the control screw and of the spring, that is to say perpendicular to the piston or to the diaphragm, so as to be in the axis of the valve or the use of a complex mechanism of references, articulations, connecting rods ... FIG. 2 represents a diagram similar to that of FIG. 1, with the exception of the fact that a safety pressure limiter 50 has been arranged on the pressure control circuit 22, upstream of the gas inlet valve 20, so as to limit the pressure of the gas entering the control pressure compartment 4 to a predetermined maximum value, for example to a value of 106 Pa. Figure 3 shows diagrammatically an embodiment similar to that of FIG. 1, except that, according to FIG. 3, a safety valve 51 has been fitted on the pressure control circuit 22 upstream of the inlet valve of gas 20, so as to overcome any possible overpressure of gas in said pressure control circuit 22 and thus avoid any untimely overpressure inside the compartment 4 at pressure of
contrôle.control.
La figure 4 représente un mode de réalisation analogue à celui de la figure 1 et combinant les variantes des figures 2 et 3, à savoir que le circuit 22 de contrôle de pression comprend, en amont de la valve 20 d'entrée de gaz, un limiteur 50 de pression de sécurité et une soupape FIG. 4 represents an embodiment analogous to that of FIG. 1 and combining the variants of FIGS. 2 and 3, namely that the pressure control circuit 22 comprises, upstream of the gas inlet valve 20, a safety pressure relief valve 50 and a valve
51 de sécurité.51 security.
La figure 5 représente, quant à elle, un autre de mode de réalisation du détendeur selon l'invention FIG. 5 represents another embodiment of the regulator according to the invention
partiellement analogue à celui de la figure 1. partially similar to that of Figure 1.
Plus précisément, la figure 5 schématise un détendeur selon l'invention ne comportant qu'un seul étage de détente 30' comprenant, comme dans le cas de la figure 1, une chambre 1 de détente divisée en trois compartiment 2, More specifically, FIG. 5 shows diagrammatically a regulator according to the invention comprising only a single expansion stage 30 ′ comprising, as in the case of FIG. 1, a relaxation chamber 1 divided into three compartment 2,
3 et 4.3 and 4.
Le gaz à haute pression issu de la bouteille 31 est acheminé, via un circuit de gaz haute pression 12, jusqu'au compartiment 2 à pression d'entrée, d'une part, et jusqu'au compartiment 4 à pression de contrôle, d'autre part, afin de permettre un ajustement de la pression dans The high pressure gas from the bottle 31 is conveyed, via a high pressure gas circuit 12, to compartment 2 at inlet pressure, on the one hand, and to compartment 4 at control pressure, d on the other hand, in order to allow an adjustment of the pressure in
ledit compartiment 4 à pression de contrôle. said compartment 4 at control pressure.
On remarque, qu'un limiteur 50 de pression de sécurité a été agencé sur le circuit 22 de contrôle de pression de manière analogue au mode de réalisation de la figure 2, ce qui permet de contrôler la pression maximale du gaz envoyé vers ledit compartiment 4 à pression de contrôle. Le mode de réalisation de la figure 5 est particulièrement bien adapté à certains fluides industriels, tel notamment l'acétylène (C2H2), lesquels sont stockés dans des bouteilles de gaz à une pression de stockage supérieure à leur pression d'utilisation mais suffisamment basse pour ne pas nécessiter de prédétente, Note that a safety pressure limiter 50 has been arranged on the pressure control circuit 22 in a manner similar to the embodiment of FIG. 2, which makes it possible to control the maximum pressure of the gas sent to said compartment 4 at control pressure. The embodiment of Figure 5 is particularly well suited to certain industrial fluids, such as acetylene (C2H2), which are stored in gas cylinders at a storage pressure higher than their operating pressure but low enough to do not require pre-stretch,
comme dans les modes de réalisations des figures 1 à 4 ci- as in the embodiments of FIGS. 1 to 4 below
avant. En effet, il est habituel de stocker l'acétylène dans des bouteilles 31 de gaz à une pression maximale de l'ordre de 20.105 Pa à 25.105 Pa environ, c'est-à-dire à une pression de l'ordre de celle obtenue après prédétente before. Indeed, it is usual to store acetylene in gas cylinders 31 at a maximum pressure of the order of 20.105 Pa to about 25.105 Pa, that is to say at a pressure of the order of that obtained after predetent
d'un gaz de type oxygène ou azote.of an oxygen or nitrogen type gas.
Les figures 6 et 7 représentent encore un autre mode de réalisation d'un ensemble détendeur de fluide sous pression, selon l'invention lequel ensemble détendeur comprend, comme représenté sur la figure 1, un premier étage 30 de détente et un deuxième étage 30' de détente, le deuxième étage 30' de détente comprenant une chambre principale 1 de détente divisée, cette fois, en 4 compartiments, à savoir un compartiment 2 à pression d'entrée o dans lequel est introduit le gaz ayant subit une prédétente dans le premier étage de pression 30, un compartiment 3 à pression de sortie communiquant avec le compartiment 2 à pression d'entrée par l'intermédiaire de moyens de détente 9, 10, 25, un compartiment 5 à pression atmosphérique communiquant avec l'atmosphère, via un orifice 5' de mise à la pression atmosphérique, et un compartiment 4 à pression de contrôle alimenté en gaz ayant subit une prédétente, via le circuit 22 de contrôle Figures 6 and 7 show yet another embodiment of a pressurized fluid expander assembly, according to the invention which expander assembly includes, as shown in Figure 1, a first expansion stage 30 and a second stage 30 ' expansion, the second expansion stage 30 'comprising a main expansion chamber 1 divided, this time into 4 compartments, namely a compartment 2 at inlet pressure o into which is introduced the gas having undergone a pre-expansion in the first pressure stage 30, a compartment 3 at outlet pressure communicating with compartment 2 at inlet pressure by means of expansion means 9, 10, 25, a compartment 5 at atmospheric pressure communicating with the atmosphere, via a port 5 'for atmospheric pressure, and a control pressure compartment 4 supplied with gas having undergone a pre-expansion, via the control circuit 22
de pression commandé par la valve d'entrée 20. pressure controlled by the inlet valve 20.
Le compartiment 3 à pression de sortie et le compartiment 5 à pression atmosphérique sont séparés par une paroi mobile 16', alors que le compartiment 5 à pression atmosphérique et le compartiment 4 à pression de contrôle sont séparés par une deuxième paroi mobile 16, lesdites parois mobiles 16 et 16' coopérant avec lesdits moyens d'obturation 10, 25 de manière à obturer au moins partiellement l'orifice de détente 9 en fonction d'une pression de contrôle prédéterminée et réglable régnant The compartment 3 at outlet pressure and the compartment 5 at atmospheric pressure are separated by a movable wall 16 ′, while the compartment 5 at atmospheric pressure and the compartment 4 at control pressure are separated by a second movable wall 16, said walls mobile 16 and 16 'cooperating with said closure means 10, 25 so as to at least partially close the expansion orifice 9 as a function of a predetermined and adjustable control pressure prevailing
dans le compartiment à pression de contrôle 4. in the control pressure compartment 4.
Selon ce mode de réalisation, la pression de pilotage régnant dans ledit compartiment 4 à pression de contrôle s'exerce sur la paroi 16' faisant office de piston, ladite paroi mobile 16' étant de section inférieure à la section de la paroi 16, ce qui présente l'avantage de permettre d'utiliser une pression de contrôle supérieure à la pression d'utilisation, ce qui permet d'effectuer une prédétente dans le premier étage de détente 30 d'amplitude plus faible que dans les modes de réalisation précédents et permet, en outre, un échappement des gaz à travers les valves d'arrêt d'urgence ou de réglage basse pression plus According to this embodiment, the pilot pressure prevailing in said compartment 4 at control pressure is exerted on the wall 16 'acting as a piston, said movable wall 16' being of section smaller than the section of the wall 16, this which has the advantage of making it possible to use a control pressure greater than the operating pressure, which makes it possible to perform a pre-expansion in the first expansion stage 30 of lower amplitude than in the previous embodiments and allows, in addition, an escape of gases through the emergency stop valves or low pressure adjustment more
efficace, de par l'écart de pression plus important. efficient, due to the greater pressure difference.
La figure 7 est analogue à la figure 6, à l'exception du fait que le premier étage 30 de détente a été supprimé, de manière à ce que le gaz sortant de la bouteille 31 soit acheminé à sa pression haute ou pression de stockage directement jusque dans le compartiment 2 à pression FIG. 7 is analogous to FIG. 6, except that the first expansion stage 30 has been omitted, so that the gas leaving the bottle 31 is conveyed at its high pressure or storage pressure directly into pressure compartment 2
d'entrée.entry.
Un tel mode de réalisation s'applique particulièrement bien au gaz conditionné en phase liquide, Such an embodiment applies particularly well to gas conditioned in the liquid phase,
tel le dioxyde de carbone, le protoxyde d'azote, le G.P.L. such as carbon dioxide, nitrous oxide, G.P.L.
ou tout autre gaz stocké à une pression haute sensiblement constante et peu élevée, c'est-à-dire de l'ordre de 15.105 or any other gas stored at a substantially constant and low high pressure, that is to say of the order of 15.105
Pa à 30.105 Pa, par exemples.Pa to 30.105 Pa, for example.
Fa à 30.10 Fa, par exemples.Fa to 30.10 Fa, for example.
L'ensemble détendeur selon l'invention présente, quelque soit son mode de réalisation, un certain nombre d'avantages par rapport au détendeur de l'art antérieur, à savoir une suppression de la vis et du ressort habituellement utilisés pour régler la détente, un réglage plus simple au moyen de valve actionnée par des boutons de réglage pneumatique, une ergonomie améliorée et une réduction de l'encombrement notamment par incorporation du premier étage de détente, lorsqu'il y en a un, à l'intérieur de la bouteille et par diminution de la The regulator assembly according to the invention has, whatever its embodiment, a certain number of advantages compared to the regulator of the prior art, namely a suppression of the screw and the spring usually used to regulate the relaxation, simpler adjustment by means of a valve actuated by pneumatic adjustment buttons, improved ergonomics and a reduction in size, in particular by incorporating the first expansion stage, when there is one, inside the bottle and by decreasing the
section du deuxième étage de détente. second stage section of relaxation.
En outre, afin d'éviter toute erreur de manipulation, les valves de réglage de la pression à l'intérieur du compartiment à pression de contrôle peuvent être dotées de moyens permettant à l'utilisateur de savoir immédiatement et sans erreur possible si son action va engendrer une augmentation ou une diminution de la pression à l'intérieur dudit compartiment à pression contrôlée, par exemple, lesdites valves de commandes peuvent être marquées avec un signe "+" en ce qui concerne la valve destinée à augmenter la pression à l'intérieur du compartiment à pression de contrôle et d'un signe "-" en ce qui concerne la valve permettant de diminuer la In addition, in order to avoid any handling error, the pressure adjustment valves inside the control pressure compartment can be provided with means allowing the user to know immediately and without possible error if his action is going to cause an increase or decrease in the pressure inside said pressure-controlled compartment, for example, said control valves may be marked with a "+" sign in relation to the valve intended to increase the pressure inside control pressure compartment and a "-" sign for the valve to reduce the
pression dans ledit compartiment.pressure in said compartment.
Par ailleurs, il est également possible d'incorporer au détendeur selon l'invention, des moyens de contrôle de débits, tel un débitmètre, destinés à contrôler le débit Furthermore, it is also possible to incorporate into the regulator according to the invention, flow control means, such as a flow meter, intended to control the flow
des gaz délivrés en sortie basse pression. gases delivered at low pressure outlet.
Claims (16)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9806810A FR2779247A1 (en) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Pneumatically controlled reducing valve for gas bottles used in medical work and welding |
Applications Claiming Priority (1)
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FR9806810A FR2779247A1 (en) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Pneumatically controlled reducing valve for gas bottles used in medical work and welding |
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FR2779247A1 true FR2779247A1 (en) | 1999-12-03 |
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ID=9526863
Family Applications (1)
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FR9806810A Pending FR2779247A1 (en) | 1998-05-29 | 1998-05-29 | Pneumatically controlled reducing valve for gas bottles used in medical work and welding |
Country Status (1)
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FR (1) | FR2779247A1 (en) |
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