2999264 DESCRIPTION DE L'INVENTION 1- Domaine technique de l'invention : La présente invention porte sur une vanne gaz pouvant fonctionner jusqu'à une pression de 620 bar en oxygène. Elle s'adresse en priorité aux applications de conditionnement des gaz de l'air. 10 2- Problématique à laquelle répond l'invention : En effet, les producteurs de gaz de l'air font évoluer leurs recherches vers des bouteilles de gaz remplies à 450 bar, ce qui, actuellement semble représenter un optimum économique : quantité de gaz vendue par bouteille sur prix de revient, dont le coût 15 logistique. Pour remplir des bouteilles à 450 bar, il est nécessaire d'utiliser des vannes qui supportent une pression de 620 bar. La complexité réside dans le fait que ces vannes doivent être utilisées en oxygène, gaz hautement inflammable surtout à des pressions élevées, tout en n'utilisant que des 20 matériaux compatible avec des applications médicales de l'oxygène. Autrement formulée, la problématique est la suivante : - assurer une étanchéité parfaite entre le corps haute pression et la tige de clapet mobile d'une part, entre le clapet et le siège (fermeture parfaite de la vanne), d'autre part, 25 - dans un matériau compatible avec une application médicale de l'oxygène, ce qui exclut de très nombreux produits, - résistant à des tests de compression adiabatique oxygène de 620 bar, 3- Exposé de l'invention : 30 La vanne objet des présentes intègre l'ensemble de ces contraintes, et repose sur une combinaison d'éléments innovants : - Les entrées et sorties de gaz sont inclinées à 28° par rapport à l'axe usuel d'entrée - sortie des gaz, lequel est perpendiculaire au corps de la vanne. Cette 2 2999264 inclinaison permet d'obtenir un meilleur écoulement du gaz à l'intérieur de la vanne, l'entrée et la sortie étant parallèle, leurs axes faiblement décalés. Des gorges de décompression ont été intégrées, permettant d'atténuer l'effet de compression adiabatique lors de l'arrivée soudaine du gaz (ouverture d'un coup en amont), notamment en utilisation oxygène. Ainsi, lors de l'irruption brutale du gaz dans la vanne, les 2 gorges successives vont permettre au gaz de se détendre avant d'atteindre le premier joint d'étanchéité Une double étanchéité dynamique entre le corps et la tige mobile assurée par un joint technique doublé d'un joint torique. Un système de cartouches amovibles pour faciliter le contrôle et la maintenance des joints garantissant l'étanchéité de la partie haute pression. Une étanchéité métal - métal entre le clapet et le siège, nécessitant l'équilibrage de la vanne. Les 2 corps (inférieur et supérieur) peuvent être montés avec les entrées - sorties dans le même plan ou à 900, et disposent de surcroît chacun de 2 entrées - sorties placées sur les 2 faces opposées. Sur le principe de fonctionnement, la vanne peut être, au choix, commandée manuellement ou disposer d'une commande pneumatique pilotée. Dans les 2 versions, le principe est le même : - En position fermée, le clapet qui se présente comme un bossage conique de la tige repose sur le clapet ; - Du fait de la forme de cette tige de clapet, les pressions exercées par le gaz s'équilibrent complètement en position ouverte, et quasi - complètement en position fermée, de telle sorte que l'effort maximal à produire pour actionner la vanne est faible. - Lors de l'ouverture de la vanne, le gaz diffuse (progressivement dans les premières secondes) dans la 2° chambre pour s'écouler en sortie. - 4- Présentation des plans: Les plans annexés présentent une vue en coupe respectivement de la vanne à commande pneumatique pilotée, et de la vanne à commande manuelle. Les 2 modèles ne différent que par le module de commande, interchangeable d'un modèle à l'autre.TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a gas valve that can operate up to a pressure of 620 bar in oxygen. It is primarily intended for air conditioning applications. 2- Problematic to which the invention responds: Indeed, the producers of air gases are changing their research to gas cylinders filled to 450 bar, which currently seems to represent an economic optimum: quantity of gas sold per bottle on cost price, including the logistics cost. To fill cylinders at 450 bar, it is necessary to use valves that support a pressure of 620 bar. The complexity lies in the fact that these valves must be used in oxygen, a highly flammable gas especially at high pressures, while using only materials compatible with medical oxygen applications. Otherwise formulated, the problem is the following: - ensure a perfect seal between the high pressure body and the movable valve stem on the one hand, between the valve and the seat (perfect closing of the valve), on the other hand, in a material compatible with a medical application of oxygen, which excludes a very large number of products, resistant to adiabatic oxygen compression tests of 620 bar, 3-Invention of the present invention all these constraints, and is based on a combination of innovative elements: - The gas inlets and outlets are inclined at 28 ° with respect to the usual axis of entry - exit of the gases, which is perpendicular to the body of valve. This inclination makes it possible to obtain a better flow of gas inside the valve, the inlet and the outlet being parallel, their axes slightly offset. Decompression gorges have been integrated, making it possible to attenuate the adiabatic compression effect during the sudden arrival of the gas (opening of a blow upstream), in particular in oxygen utilization. Thus, during the sudden burst of gas in the valve, the 2 successive grooves will allow the gas to relax before reaching the first seal A dynamic double seal between the body and the movable rod provided by a seal technique coupled with an O-ring. A system of removable cartridges to facilitate the control and the maintenance of the joints guaranteeing the tightness of the high pressure part. A metal - metal seal between the valve and the seat, requiring the balancing of the valve. The 2 bodies (lower and upper) can be mounted with the inputs - outputs in the same plane or at 900, and each have 2 inputs - outputs placed on the 2 opposite sides. On the operating principle, the valve can be, optionally, manually controlled or have a controlled pneumatic control. In both versions, the principle is the same: - In the closed position, the valve which is presented as a conical boss of the stem rests on the valve; - Due to the shape of the valve stem, the pressures exerted by the gas are fully balanced in the open position, and almost completely in the closed position, so that the maximum force to produce to operate the valve is low . - When opening the valve, the gas diffuses (gradually in the first seconds) into the 2nd chamber to flow out. - 4- Presentation of the plans: The attached plans show a sectional view respectively of the pneumatic controlled valve, and the manually operated valve. The 2 models differ only by the control module, interchangeable from one model to another.
3 2999264 Sur ces plans, en repères 1 et 2, se trouvent les corps supérieur et inférieur, réalisés en laiton extrêmement résistant type SW1. Ces corps peuvent pivoter de 90° l'un par rapport à l'autre. Le repère 3 nous indique les entrées et sorties inclinées à 28° (l'entrée peut être indifféremment sur le corps supérieur ou inférieur, la sortie étant sur le corps opposé). La vue en coupe permet d'appréhender l'amélioration sensible de l'écoulement du gaz par rapport à des entrées sorties perpendiculaires à la tige de clapet. Le repère 4 nous indique les 2 gorges de décompression successives, qui sont placées dans chacun des 2 corps. Le repère 5 montre la cartouche amovible intégrant la double étanchéité ; l'aspect amovible est intéressant pour une maintenance simplifiée des parties les plus sensibles. En repère 6, nous avons le système d'étanchéité double joint : joint technique en premier niveau, joint torique en second niveau. Enfin, le repère 7 nous indique l'étanchéité métal - métal pour l'étanchéité vanne fermée (tige de clapet sur siège). 5- Détails de réalisation : - Les entrées sorties sont usinées en diamètre 12.7, inclinées à 28°. - La double étanchéité est assurée par un joint à lèvres et ressort (joint technique) puis par un joint torique. Ces 2 joints sont positionnés dans une cartouche qui s'insère dans le corps supérieur ou inférieur de la vanne. Cette cartouche dispose de son propre joint torique pour accroître encore l'étanchéité, et elle est maintenue dans son logement par les brides qui sont assemblées ensuite. - Les gorges de décompression sont usinées dans les corps inférieur et supérieur, de largeur 3 mm sur profondeur 2 mm environ. 6- Application : Ce type de vanne va trouver son application industrielle dans le conditionnement des gaz sous pression élevée (300-450 bar) et sur des procédés de mise en oeuvre des gaz sous pression. 43 2999264 On these planes, in marks 1 and 2, are the upper and lower bodies, made of extremely resistant brass type SW1. These bodies can rotate 90 ° relative to each other. The mark 3 indicates the inputs and outputs inclined at 28 ° (the input can be indifferently on the upper or lower body, the output being on the opposite body). The sectional view makes it possible to apprehend the substantial improvement in the flow of the gas with respect to the inlets exits perpendicular to the valve stem. The mark 4 indicates the two successive decompression grooves, which are placed in each of the two bodies. The mark 5 shows the removable cartridge incorporating the double seal; the removable aspect is interesting for a simplified maintenance of the most sensitive parts. In reference 6, we have the seal system double seal: technical seal in first level, O-ring in second level. Finally, the mark 7 indicates the metal - to - metal sealing for closed valve sealing (valve stem on seat). 5- Details of realization: - The inputs are machined in diameter 12.7, inclined at 28 °. - The double seal is ensured by a lip seal and spring (technical seal) then by an O-ring. These 2 seals are positioned in a cartridge that fits into the upper or lower body of the valve. This cartridge has its own O-ring to further increase the seal, and it is held in its housing by the flanges that are then assembled. - The decompression grooves are machined in the lower and upper bodies, 3 mm wide and about 2 mm deep. 6- Application: This type of valve will find its industrial application in the conditioning of gases under high pressure (300-450 bar) and on processes for operating gases under pressure. 4