FR2999710A1 - Dispositif d'indication de pression - Google Patents

Abstract

Le dispositif (200) est destiné à détecter et à isoler une fuite de gaz. Il peut être fixé à un orifice d'utilisateur d'un récipient en cylindre. Il comporte une structure en forme de disque souple (206) qui est finement réglée de façon à s'infléchir vers l'extérieur en réponse à une accumulation de pression du gaz exercée contre cette structure (206). Le disque infléchi (206) vient en contact avec une broche mobile (204) et la pousse vers l'extérieur à partir de l'intérieur du dispositif (200). Le mouvement vers l'extérieur de la broche (204) perce un sceau en papier (213) s'étendant au sommet du dispositif (200), indiquant par conséquent une fuite depuis l'intérieur du système de vanne du récipient. Le dispositif (200) supporte la pression exercée sur celui-ci, de façon à isoler également la fuite du gaz comprimé.

Description

Dispositif d'indication de pression Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif d'indication de pression destiné à être fixé à un orifice d'utilisateur de différents récipients de gaz. Le dispositif est susceptible d'indiquer visuellement une fuite de vanne et d'isoler la fuite de façon à empêcher tout matériau à l'intérieur du cylindre de s'échapper. Arrière-plan de l'invention Des applications de traitement et de fabrication industrielles, telles que la fabrication des semiconducteurs, requièrent, de façon caractéristique, la manipulation sûre de gaz hydrogénés et halogénés toxiques, corrosifs et/ou inflammables et de mélanges de ceux-ci. A 15 titre d'exemple, l'industrie des semi-conducteurs est souvent basée sur les hydrures gazeux de silane (SiH4), et sur des gaz comprimés liquéfiés tels que l'arsine (AsH3) et la phosphine (PH3) pour le traitement des tranches. Différents processus de semi-conducteurs utilisent le SiH4, 20 l'AsH3 ou le PH3 à partir de récipients qui ont des pressions de stockage atteignant jusqu'à 10 000 kPa (1500 psig). En résultat de leur extrême toxicité et/ou pyrophoricité et de leur pression de vapeur élevée, un relâchement incontrôlé de ces gaz, qui peut se produire du fait d'une 25 défaillance de composants du système de distribution ou d'une erreur humaine lors d'opérations de changement de cylindre, peut produire des résultats catastrophiques. Par exemple, le relâchement d'un gaz inflammable tel que le silane peut avoir pour résultat un feu, une détérioration 30 des systèmes et/ou un potentiel de dommages aux personnes. Des fuites d'un gaz hautement toxique, tel que l'arsine, pourraient avoir pour résultat des dommages aux personnes ou même la mort. Après le remplissage d'un récipient par un gaz 35 pyrophore, tel que le silane, il y est fixé un capuchon d'orifice de sortie. Cependant, une fuite interne de silane à travers le siège de vanne peut s'accumuler à l'intérieur d'un volume d'espace mort derrière le capuchon d'orifice de sortie. Lorsque le capuchon est retiré, le silane qui a fui peut émerger de l'orifice d'utilisateur et venir en contact avec l'air, produisant en résultat un bruit de "petite explosion". Le bruit de petite explosion peut être accompagné d'une flamme à l'orifice d'utilisateur. Des fuites de silane relativement faibles peuvent ne pas produire d'indication visuelle d'une fuite, mais peuvent cependant avoir pour résultat un bruit de petite explosion lorsque le silane vient en contact avec l'air. La petite explosion peut également être accompagnée d'une flamme dans l'orifice d'utilisateur. La fuite interne de silane à travers le siège de vanne peut se produire durant le transport de cylindres de silane, pendant lequel un moment suffisant peut être communiqué au siège de vanne pour provoquer son ouverture momentanée puis son relogement. Cette ouverture momentanée du siège de vanne est connue dans l'industrie sous le nom de "renvoi", et peut appliquer une pression suffisante sous le capuchon d'orifice de sortie pour qu'une petite explosion puisse se produire lorsque le capuchon est retiré. Le renvoi peut être un problème particulier avec les vannes pneumatiques chargées par ressort.

De plus, le silane peut s'oxyder en formant des particules blanches de dioxyde de silicium, qui peuvent ensuite se déposer sur le siège de vanne. Du fait des particules déposées, la vanne ne peut plus établir une étanchéité vis-à-vis des fuites lorsque la vanne est fermée, ce qui a par conséquent pour résultat une fuite à travers l'orifice (connue dans l'industrie des gaz sous le nom de "traversée d'orifice"). Il existe un besoin non satisfait d'améliorer la sécurité des récipients de silane. D'autres aspects de la 35 présente invention apparaîtront de façon évidente à une personne ayant une connaissance ordinaire de la technique lors de l'étude de la description, des dessins et des revendications joints à celle-ci. Résumé de l'invention La présente invention concerne un dispositif d'indication de pression fixé à un orifice d'utilisateur d'un cylindre sous pression. Le dispositif comporte une structure en forme de disque souple qui peut être finement réglée de façon à s'infléchir vers l'extérieur en réponse à une accumulation de pression du gaz exercée contre la structure en forme de disque. Le disque infléchi vient en contact avec une broche mobile et pousse la broche vers l'extérieur à partir de l'intérieur du dispositif. Le mouvement vers l'extérieur de la broche perce un sceau s'étendant sur le dispositif, de façon à indiquer visuellement une fuite interne à travers un siège de vanne à partir de l'intérieur de la vanne du cylindre. Le dispositif est conçu de façon à ne fournir un tel indicateur que lorsque des niveaux dangereux de gaz ont fui intérieurement dans le cylindre. De cette manière, l'indicateur visuel signale à l'opérateur de ne pas retirer le dispositif de l'orifice d'utilisateur et de ne pas utiliser le cylindre pour la délivrance de gaz contenu à l'intérieur du cylindre. Le dispositif supporte la pression exercée sur celui-ci, de façon à isoler ainsi également la fuite du gaz comprimé. L'invention peut comprendre n'importe lesquels des aspects qui suivent sous différentes combinaisons, et peut également comprendre tout autre aspect décrit ci-dessous dans le texte de la description ou dans les dessins joints.

Dans un premier aspect de l'invention, il est proposé un dispositif d'indication de pression pour enregistrer et isoler une fuite de gaz comprimé à partir d'une vanne fermée d'un cylindre de gaz. Le dispositif d'indication de pression comprend un boîtier défini, partiellement, par une 35 partie de boîtier supérieure et une partie de boîtier inférieure, la partie de boîtier supérieure étant caractérisée par un canal intérieur s'étendant à travers celle-ci, et la partie de boîtier inférieure étant caractérisée par un canal d'écoulement de gaz s'étendant à travers celle-ci. La partie de boîtier inférieure est disposée à l'intérieur d'un orifice d'utilisateur de la vanne de cylindre. Une broche mobile est disposée a l'intérieur du canal intérieur de la partie de boîtier supérieure. Un diaphragme plein dans un état neutre est disposé entre les parties de boîtier supérieure et inférieure. Le diaphragme comporte une surface inférieure et une surface supérieure. La surface supérieure du diaphragme plein est orientée vers la broche, et la surface inférieure du diaphragme plein est orientée vers la partie de boîtier inférieure, la surface inférieure étant en communication vis-à-vis des fluides avec le canal d'écoulement de gaz. Le diaphragme est hermétiquement scellé en place le long d'un bord de celui-ci. Il est procuré un sceau, qui s'étend le long d'une surface extérieure du boîtier supérieur, à travers lequel la broche est configurée de façon à s'étendre lorsque ladite broche est dans l'état activé. Le diaphragme plein est configuré de façon à s'infléchir d'un état neutre à un état activé vers la broche en réponse à l'application d'une pression d'activation prédéterminée contre au moins une partie de la surface inférieure du diaphragme. Le diaphragme, dans l'état activé, s'infléchit d'une ampleur suffisante contre la broche pour qu'une partie de la surface supérieure du diaphragme pousse la broche à partir de l'intérieur du canal intérieur sur une distance axiale suffisante à travers le boîtier supérieur pour déplacer la broche vers l'extérieur du boîtier, de façon à permettre ainsi à la broche de percer le matériau et d'indiquer visuellement la fuite du gaz comprimé à partir de l'intérieur du volume intérieur du cylindre.

Dans un deuxième aspect de l'invention, il est proposé un système de sécurité pour isoler et indiquer une fuite de gaz comprimé. Le système comprend un cylindre pour contenir un gaz comprimé ; un trajet d'utilisateur défini en partie par un corps de vanne fixé à une partie supérieure du cylindre ; un capuchon d'indication de pression comportant un boîtier supérieur et un boîtier inférieur accouplé à celui-ci, le boîtier inférieur venant en prise par vissage à l'intérieur du trajet d'utilisateur du cylindre, le boîtier inférieur comportant un canal d'écoulement de gaz configuré de façon à recevoir un écoulement du gaz comprimé ; le capuchon comprenant de plus un disque disposé entre le boîtier supérieur et le boîtier inférieur, le disque comportant une périphérie fermement fixée à des parties de bord correspondantes des boîtiers supérieur et inférieur ; une broche mobile située à l'intérieur du boîtier supérieur, la broche étant espacée d'une distance prédéterminée vis-à-vis de la surface supérieure du disque ; la surface supérieure du disque étant configurée de façon à s'infléchir à partir d'un état neutre vers la broche en réponse à une accumulation prédéterminée de pression à l'intérieur du canal d'écoulement de gaz, qui est exercée contre la surface inférieure du disque, la surface supérieure du disque étant infléchie d'une ampleur suffisante pour exercer une force qui pousse la broche vers l'extérieur à partir du boîtier supérieur dans une direction axiale de façon à enregistrer une fuite de pression. Brève description des dessins Les objets et avantages de l'invention seront mieux compris à partir de la description détaillée qui suit des formes de réalisation préférées de celle-ci en association avec les figures jointes, dans la totalité desquelles des numéros de référence identiques désignent des éléments identiques, et dans lesquelles : la figure la représente un dispositif d'indication de 35 pression incorporant les principes de l'invention, selon lesquels le dispositif est fixé à un orifice latéral d'un corps de vanne ; la figure lb montre une vue en coupe transversale d'une vanne comportant un orifice d'utilisateur latéral dans lequel le dispositif d'indication de pression selon la présente invention peut venir en prise à l'intérieur de celui-ci ; la figure 2a montre une vue en coupe transversale du dispositif de la figure la, dans laquelle le dispositif est 10 dans un état neutre ; la figure 2b montre une vue en coupe transversale du dispositif de la figure la, dans laquelle le dispositif est dans un état activé ; la figure 3 montre une vue en perspective du 15 dispositif d'indication de pression selon la présente invention des figures 1 et 2 ; et la figure 4 montre des composants avant l'assemblage du dispositif d'indication de pression selon la présente invention, selon les principes de la présente invention. 20 Description détaillée de l'invention La présente invention concerne un dispositif d'indication de pression. L'invention est présentée ici sous la forme de différentes formes de réalisation et en se référant à différents aspects et éléments et 25 caractéristiques de l'invention. La relation et le fonctionnement des différents éléments de cette invention seront mieux compris avec la description détaillée qui suit. La description détaillée englobe les éléments et caractéristiques, les aspects et 30 les formes de réalisation dans différentes permutations et combinaisons, comme entrant dans le cadre de la divulgation. La divulgation peut par conséquent être spécifiée comme comprenant, étant constituée, ou étant essentiellement constituée, par n'importe lesquelles de ces 35 combinaisons et permutations de ces éléments et caractéristiques, aspects et formes de réalisation spécifiques, ou par l'une ou plusieurs, sélectionnées, de celles-ci. La figure la représente une forme de réalisation d'un dispositif d'indication de pression 100 selon les principes de la présente invention. Le dispositif 100 est représenté fixé dans un orifice d'utilisateur latéral 108 d'un corps de vanne manuel 101. Une vue en coupe transversale d'un corps de vanne pneumatique 101 dans lequel peut être inséré le dispositif 100 est représentée en figure lb. Des filetages situés le long du boîtier inférieur 106 (figure la) du dispositif 100 peuvent venir en prise et s'accoupler par vissage avec des filetages le long de l'orifice d'utilisateur 108. La partie filetée (figure la) du corps de vanne 101 peut être fixée au sommet d'un corps de cylindre. Dans le cas où un gaz comprimé stocké à l'intérieur du cylindre fuit à travers un siège de vanne 111 (figure lb) du corps de vanne 101, du gaz peut s'accumuler à l'intérieur d'un volume d'espace mort 112 (figure lb) voisin du dispositif 100, de façon à amener ainsi la pression à s'élever jusqu'à la pression de remplissage du cylindre. Les figures 2a et 2b représentent le dispositif d'indication de pression 100 des figures la et lb en vue en 25 coupe transversale, et, dans celles-ci, le dispositif 200 est représenté dans un état neutre et dans un état activé, respectivement. La personne ayant une bonne connaissance de la technique comprendra le fait que la totalité des éléments du dispositif 100 des figures la et lb sont 30 incorporés dans les figures 2a et 2b. En résultat, les éléments et caractéristiques du dispositif 200 représenté dans les figures 2a et 2b devront être compris en relation avec les éléments et caractéristiques représentés dans les figures la et lb. 35 Si l'on se réfère aux figures 2a et 2b, l'élévation de pression est exercée contre un diaphragme souple 206 du dispositif 200. De façon générale, et comme cela sera expliqué plus en détail, le dispositif 200 comprend une broche mobile 204 qui est conçue de façon à être poussée vers l'extérieur par un diaphragme souple 206 en réponse à 5 la pression. Lorsque la broche 204 s'étend axialement vers l'extérieur, elle perce un matériau 213 disposé sur le boîtier supérieur 201, comme représenté en figure 2b. La broche 204 reste étendue dans ce que l'on appelle un "état activé" tandis que le dispositif 200 isole et contient la 10 pression, de façon à empêcher ainsi le gaz comprimé de fuir au-delà du dispositif 200. La broche étendue 204 et le matériau percé 213 jouent le rôle d'indicateur visuel de l'existence de niveaux élevés de fuite de gaz à travers le siège de vanne 111 et dans l'orifice d'utilisateur 108. De 15 cette manière, un opérateur peut voir que le cylindre présente une fuite de gaz inacceptable, qui n'est pas appropriée pour l'utilisation. L'aptitude du dispositif 200 à isoler une fuite de gaz comprimé, ainsi qu'a enregistrer une telle fuite, avant l'utilisation du cylindre, produit 20 un niveau de sécurité accru. Les figures 2a et 2b montrent le dispositif 200, qui représente le dispositif 100 de la figure 1 en vue en coupe transversale. Une personne ayant une bonne connaissance de la technique comprendra le fait que les éléments de la 25 figure 1 sont incorporés dans les figures 2a et 2b. En résultat, les éléments et caractéristiques du dispositif 200 représenté en figure 2 devront être compris en relation avec les éléments et caractéristiques représentés en figure 1. La figure 2a représente une vue en coupe transversale 30 du dispositif 200 dans l'état relâché. L'état relâché, tel qu'il est utilisé ici et tout au long de la description, est défini par l'absence de fuite de gaz, ou, d'une autre façon, par l'absence de fuite de gaz sous une quantité suffisante pour créer une pression contre le diaphragme 35 souple 206 du dispositif 200 qui pousse la broche mobile 204 vers l'extérieur à partir de l'intérieur du boîtier supérieur 201. Les termes "relâché" et "neutre" seront utilisés de façon interchangeable tout au long de la description, et visent à avoir la même signification, à savoir celle d'un cylindre dans un état sûr.

La figure 2a représente la broche mobile 204 configurée dans un état relâché. La broche 204 est entièrement disposée à l'intérieur du boîtier supérieur 201. La pointe de la broche 204 est représentée en dessous du matériau 213 et entièrement à l'intérieur du boîtier supérieur 201. De préférence, la pointe n'est pas en contact avec le matériau 213 lorsque la broche 204 est dans l'état relâché, de façon à éviter une perforation involontaire du matériau 213. La broche 204 est représentée sans filetage, de façon à lui permettre de coulisser d'une façon contrôlée à l'intérieur du boîtier supérieur 201. Un ressort 203 est représenté enroulé autour de la base de la broche 204. Le ressort enroulé 203 exerce une légère force vers le bas contre la broche 204 de façon à empêcher une extension involontaire de la broche 204 lorsqu'elle est dans l'état relâché. Dans un exemple, le ressort 203 peut être établi entre environ 7 kPa et environ 70 kPa (entre 1 et 10 psi) pour empêcher la broche 204 de se mettre dans l'état relâché. Le diaphragme 206 ressemble à une structure en forme de disque qui peut être formée à partir de n'importe quel matériau approprié, y compris de l'acier à ressorts ou d'autres alliages métalliques. Le diaphragme 206 est configuré de façon à s'infléchir et à pousser la broche 204 vers l'extérieur à partir du boîtier supérieur 201 lorsqu'une fuite de gaz suffisante à travers le siège de vanne 111 et dans l'orifice d'utilisateur 108 (figure lb) se produit. Le gaz qui a fui s'écoule ensuite à travers un canal de gaz 217 du dispositif 200 et finit dans le réservoir 208, où la pression peut s'élever jusqu'à une pression d'activation prédéterminée suffisante pour infléchir le diaphragme 206 vers le haut sous une structure en forme de dôme, comme représenté en figure 2b, de telle sorte que le dispositif 100 acquiert un état infléchi ou activé. Les termes "infléchi" et "activé", tels qu'ils sont utilisés ici, visent à avoir la même signification, et seront utilisés de façon interchangeable tout au long de la description. Les figures 2a et 2b montrent que le diaphragme 206 est disposé entre les parties de boîtier supérieure et inférieure 201 et 207, respectivement. Le diaphragme 206 10 comporte une surface inférieure 231 et une surface supérieure 230. La surface supérieure 230 est configurée de façon à faire face à la broche 204. La figure 2a montre qu'un espace prédéfini 235 existe entre la surface supérieure 230 et le bas de la broche 204, de façon à 15 permettre au diaphragme 206 de s'infléchir vers le haut, vers la broche 204. La surface inférieure 231 du diaphragme 206 est dirigée dans une direction vers la partie de boîtier inférieure 207. La surface inférieure 231 bute sensiblement, de préférence, contre le boîtier inférieur 20 207 dans l'état relâché (figure 2a). Les bords 236 et 237 du diaphragme 206 sont hermétiquement scellés en place entre le boîtier supérieur 201 et le boîtier inférieur 207. Dans une forme de réalisation, les bords 236 et 237 sont hermétiquement scellés par soudage d'un cordon autour de la 25 totalité de la périphérie du dispositif 100. Le soudage peut être effectué à l'aide d'un dispositif de soudage orbital, comme cela est connu dans la technique. L'épaisseur du cordon est de préférence supérieure ou égale à l'épaisseur de paroi du boîtier supérieur 201. Les bords 30 236 et 237 sont par conséquent hermétiquement scellés et restent fixes à tout moment (ou, autrement dit, durant l'état relâché de la figure 2a et l'état activé de la figure 2b), de façon à empêcher un gaz de s'écouler vers l'extérieur au-delà du réservoir 208 et de fuir 35 potentiellement au-delà des bords 236 et 237 et vers l'extérieur du dispositif 200. Les parties du diaphragme 206 à l'intérieur des bords 236 et 237 ne sont ni attachées ni fixées à de quelconques surfaces du boîtier supérieur 201 ou du boîtier inférieur 207, de façon à permettre ainsi au diaphragme 206 de s'infléchir. La surface inférieure 231 est en communication fluidique avec le réservoir 208 et le canal d'écoulement de gaz 217. Dans le cas d'une fuite à travers le siège de vanne 111 (figure lb) et dans l'orifice d'utilisateur 108 (figure lb), un gaz stocké à l'intérieur d'un cylindre peut s'écouler dans le canal de gaz 217 et s'accumuler à l'intérieur du réservoir 208. Le réservoir 208 peut avoir n'importe quelle forme de section transversale. Dans la forme de réalisation de la figure 2a et de la figure 2b, le réservoir 208 est de forme rectangulaire. Le réservoir 208 est conçu de façon à avoir un volume prédéterminé, qui a de préférence une section transversale plus grande que la section transversale du canal de gaz 217, de façon à permettre une accumulation de pression suffisante, jusqu'à une pression d'activation, à l'intérieur de celui-ci, qui infléchit de façon adéquate le diaphragme 206 de façon à pousser la broche 204 axialement vers le haut au-delà du boîtier supérieur 201. La figure 2b montre que lorsque du gaz continue à s'accumuler à l'intérieur du réservoir 208, la pression s'élève à une pression d'activation ou de seuil prédéterminée qui provoque l'inflexion du diaphragme 206 vers le haut dans l'espace prédéfini 235. Le diaphragme 206 subit un changement de configuration et passe de l'état relâché de la figure 2e à l'état infléchi de la figure 2b.

La surface supérieure 230 du diaphragme infléchi 206 appuie contre la broche 204. Le diaphragme 206 pousse la broche 204 à partir de l'intérieur du boîtier supérieur, faisant saillir la broche 204 à travers le boîtier supérieur 201 et lui faisant percer le matériau 213. Le matériau percé 213 et la broche axialement étendue 204 indiquent visuellement une fuite de gaz à travers le siège de vanne 111. Dans une forme de réalisation préférée, lorsque le gaz stocké est du silane, la fuite s'est produite à des niveaux dangereux, qui peuvent produire en résultat une petite explosion de silane si le dispositif 200 est retiré du corps de vanne 101. Par conséquent, le dispositif d'indication de pression 200 selon la présente invention peut réduire de façon significative le risque de petite explosion de silane par l'indication à un opérateur de ne pas retirer le dispositif 200 de l'orifice d'utilisateur 108 du cylindre.

Un matériau d'entourage ou de stabilisation 218 est suffisamment rigide pour stabiliser, supporter et maintenir le diaphragme 206 dans la configuration infléchie finale représentée en figure 2b. Le matériau 218 est suffisamment rigide pour rester fixe lorsque le diaphragme 206 passe de l'état relâché à l'état activé. Le type spécifique de matériau 218 est sélectionné de façon à empêcher le diaphragme 206 de continuer à avoir tendance à s'infléchir excessivement, de façon à empêcher ainsi le diaphragme 206 de subir une rupture potentielle. De cette manière, le matériau 218 procure un support structurel au diaphragme infléchi 206 et maintient le diaphragme 206 dans la position infléchie. Le matériau 218 permet au diaphragme 206 d'isoler le gaz comprimé à l'intérieur du réservoir 208. Si la pression exercée contre la surface inférieure 231 du diaphragme 206 devait augmenter, le matériau environnant 218 posséderait une rigidité suffisante pour contrecarrer cette augmentation de pression, de façon à empêcher ainsi le diaphragme infléchi 206 d'avoir davantage tendance à s'infléchir et/ou de se déplacer davantage vers le haut. La combinaison du diaphragme 206, du matériau environnant 218 et d'autres composants du dispositif 200 est conçue et construite de façon à supporter, de préférence, une pression maximale égale à environ 5/3 la pression nominale du cylindre.

De plus, le type spécifique de matériau d'entourage 218 sélectionné est de préférence suffisamment rigide pour limiter la distance axiale maximale du diaphragme 206. Des résines Delrin® disponibles dans le commerce et d'autres matières plastiques disponibles dans le commerce appropriées connues dans la technique peuvent être utilisées dans la présente invention pour conférer la rigidité nécessaire. La figure 2a montre qu'en plus de l'espace prédéfini 235 entre le bas de la broche 204 et le diaphragme 206, un espace prédéfini 286 est présent entre le bas du matériau d'entourage 218 et le diaphragme 206 dans l'état relâché. L'espace prédéfini 286 est créé grâce à l'effilement du bas du matériau d'entourage 218 vers l'intérieur à partir des bords 236 et 237 vers chacun des côtés de la broche 204, comme représenté en figure 2e. L'espace prédéfini 286 permet au diaphragme 206 de se déplacer axialement tandis qu'il s'infléchit et peut représenter la distance axiale maximale sur laquelle le diaphragme 206 s'infléchit. Le diaphragme 206 peut s'infléchir et se déplacer axialement sur la distance nécessaire pour pousser la broche 204 vers l'extérieur à travers le matériau 213, en réponse à la pression d'activation (ou, autrement dit, la pression à laquelle le dispositif 200 indique visuellement des niveaux de fuite de gaz inacceptables à travers le siège de vanne 111, par le perçage du matériau 213 par la broche 204). Le diaphragme 206 peut continuer à s'infléchir vers le haut jusqu'à ce qu'il vienne en contact avec le matériau d'entourage 218. Lorsque le diaphragme 206 s'infléchit vers le haut et bute contre le matériau d'entourage 218, la pression de gaz contre la surface inférieure 231 du diaphragme 206 est contrecarrée par la pression vers le bas exercée contre la surface supérieure 230 du diaphragme 206 par le matériau d'entourage 218. Le diaphragme 206 acquiert une position infléchie finale dans laquelle le diaphragme 206 reste sensiblement jusqu'à ce que la pression d'activation contre la surface inférieure 231 soit supprimée. L'espace prédéfini 235 entre le diaphragme 206 et la broche 204 et l'espace prédéfini 286 entre le diaphragme 206 et le matériau d'entourage 218 sont tous deux réduits sensiblement à zéro. Cette réduction de chacun des espaces 235 et 286 est associée à une augmentation correspondante du volume du réservoir 208, comme représenté en figure 2b. Si l'on se réfère encore à la figure 2a, la broche 204, dans l'état relâché, peut être espacée d'un espace prédéterminé 290 vis-à-vis du matériau d'entourage 218.

Lorsque la broche 204 est poussée par le diaphragme 206 en réponse à une pression d'activation, la broche 204 peut se déplacer axialement vers le haut d'une distance égale à l'espace 290. La distance de l'espace 290 est conçue de façon à assurer que la pointe de la broche 204 puisse s'étendre au-delà de la partie de boîtier supérieure 201 et percer le matériau 213 lorsque le diaphragme 206 s'infléchit. La figure 3 représente un dispositif 300, qui représente le dispositif 200 de la figure 2 en vue en perspective. Un boîtier inférieur 307 comporte des éléments d'étanchéité qui empêchent une fuite de gaz à travers le dispositif 200. De façon spécifique, un élément d'étanchéité 310 et un joint d'étanchéité 339 sont représentés avec le boîtier inférieur 307. L'élément d'étanchéité 310 et le joint d'étanchéité 339 viennent en prise à l'intérieur d'un orifice latéral 108 d'un corps de vanne 101 (figure lb) de façon à permettre à un gaz qui a fui intérieurement (ou, autrement dit, un gaz qui s'est écoulé à travers le siège de vanne 111) de s'écouler au- delà du dispositif 300 et d'être relâché dans l'atmosphère. Des filetages 340 peuvent venir en prise par vissage sur des filetages complémentaires le long de l'orifice latéral 108 du corps de vanne 101. On comprendra que d'autres variations connues dans la technique pour créer des surfaces d'étanchéité entre le dispositif 300 et le corps de vanne 101 sont prévues.

Les critères pour concevoir un dispositif approprié 200 selon les formes de réalisation représentées dans les figures la, lb et les figures 2b, 2b peuvent dépendre de différents paramètres. Par exemple, la conception du dispositif 200 devrait de préférence tenir compte de plusieurs paramètres, comprenant la détermination de la pression d'activation minimale à l'intérieur du réservoir 208 à laquelle des niveaux élevés de gaz qui a fui pourraient être considérés comme toxiques ou pourraient provoquer un petit feu ou un bruit de petite explosion s'ils sont relâchés dans l'atmosphère. Dans une forme de réalisation, la pression d'activation à laquelle le diaphragme 206 devrait être conçu pour s'infléchir et pousser la broche 204 vers l'extérieur de façon à percer le matériau 213 peut aller d'environ 70 kPa (10 psi) à environ la pression maximale du cylindre. De plus, également, la conception d'un diaphragme approprié 206 devrait également prendre en considération le type de gaz qui est délivré. Le type de gaz stocké peut affecter l'épaisseur requise du diaphragme 206. Une faible pression exercée contre la surface inférieure du disque 231 peut imposer l'emploi d'un diaphragme 206 relativement plus fin. Par exemple, des gaz tels que l'arsine sont des gaz liquéfiés, ayant une pression limitée par leur pression de vapeur. L'arsine exerce une pression de vapeur d'approximativement 1400 kPa (200 psi) à 21,1°C (70°F). Du fait qu'une telle pression de délivrance relativement faible exerce une faible ampleur de pression à la surface inférieure 231 du diaphragme 206, un diaphragme 206 plus fin et moins rigide, plus susceptible de s'infléchir, peut être préférable, car même des concentrations relativement faibles d'arsine relâchée dans l'atmosphère pourraient être considérées comme dangereuses. D'autres gaz, qui remplissent des cylindres à des 35 pressions d'environ 8750 kPa (1250 psi) ou plus, et qui peuvent être moins dangereux, peuvent potentiellement nécessiter un diaphragme 206 plus épais et plus rigide afin d'éviter un infléchissement prématuré du diaphragme 206 qui pourrait indiquer visuellement un faux positif. Dans une autre forme de réalisation, si le gaz stocké à l'intérieur d'un cylindre est du silane, le diaphragme 206 peut être configuré de façon à s'infléchir en réponse à une pression d'activation à l'intérieur du réservoir 208 qui correspond à un nombre de grammes de silane qui a fui suffisant pour provoquer une petite explosion de silane. Le dispositif d'indication de pression selon la présente invention peut être identifié de façon spécifique pour assurer qu'il soit fixé et utilisé avec le cylindre voulu. De cette façon, une fixation involontaire, par exemple, d'un dispositif d'indication de pression élevée à un cylindre basse pression, ou inversement, peut être évitée. Dans un exemple, le dispositif d'indication de pression peut être codé en couleur par rapport à la couleur de son cylindre correspondant pour lequel il est prévu. La sélection d'un matériau approprié pour le diaphragme 206 peut comprendre l'acier inoxydable, des alliages métalliques et analogues. Des matériaux différents nécessiteront des épaisseurs différentes pour s'infléchir à une pression d'activation prédéterminée pour un gaz particulier ayant une pression définie à l'intérieur d'un cylindre. Par conséquent, l'épaisseur du disque et la rigidité ou la résistance du disque sont également, de préférence, prises en compte avec la sélection du matériau. La conception du diaphragme 206 peut également prendre en considération le volume net effectif du réservoir 208 dans lequel un gaz qui a fui s'accumule avant que le diaphragme 206 ne s'infléchisse. La taille du cylindre peut également être prise en compte. De plus, également, d'autres considérations de conception peuvent comprendre la distance sur laquelle il est nécessaire que le disque s'infléchisse avant de venir en contact avec la broche 204 (à savoir, indiquée par les espaces prédéterminés 235 et 236 en figure 2a). Une configuration optimale du dispositif 200 mettra en oeuvre un équilibre des paramètres de conception précédemment mentionnés pour permettre au diaphragme 206 de s'infléchir de façon sélective en réponse à une pression d'activation prédéterminée. Les paramètres précédemment mentionnés interagissent entre eux de façon à déterminer la configuration et la construction finales du diaphragme 206 et de l'ensemble du dispositif 200. La conception et la construction du diaphragme 206 de façon à ce qu'il s'infléchisse de façon sélective à l'intérieur d'une plage de pression spécifique assurent que des cylindres soient retirés du service par un opérateur uniquement lorsque c'est nécessaire. Une accumulation de pression inférieure à la pression d'accumulation peut toujours permettre le retrait du dispositif 100 à partir de l'orifice d'utilisateur 108 du cylindre s'il est déterminé que le gaz qui a fui à partir du cylindre pourrait être relâché à des niveaux qui ne sont pas dangereux et/ou qui sont relâchés à des niveaux qui sont dilués à un niveau virtuellement sûr. La capacité du dispositif 200 à être réglé à une pression d'activation spécifique pour produire de telles indications visuelles peut par conséquent éviter des faux positifs. De nombreuses techniques peuvent être employées pour construire un dispositif 100. Des moyens possibles pour la construction du dispositif 100 selon la présente invention peuvent être mieux compris en relation avec la figure 4, qui représente l'agencement spatial de composants les uns par rapport aux autres avant leur assemblage. Le matériau de stabilisation 418, la broche 404 et le diaphragme 406 sont assemblés de façon à être contenus à l'intérieur du boîtier supérieur 401. La broche 404 est légèrement tendue à quelques kPa (quelques psig) avec un ressort d'accompagnement 403 enroulé de façon hélicoïdale autour de la broche 404. De cette façon, le ressort 403 empêche la broche 404 de se déplacer involontairement vers la partie de boîtier supérieure 401 et de percer le matériau 413 dans l'état relâché ou neutre de façon à générer une fausse lecture positive. De plus, bien que cela ne soit pas visible en figure 5 4, un effilement graduel peut être créé à partir de chacun des bords du matériau de stabilisation 418 jusqu'aux côtés de la broche 404, comme représenté en figure 2a, de façon à créer les espaces nécessaires pour que le diaphragme 406 s'infléchisse en réponse à une pression d'activation. 10 Un joint d'étanchéité 405 peut être, de façon optionnelle, disposé entre le bas de la broche 404 et la surface supérieure 430 du diaphragme 406 afin d'assurer un contact adéquat entre le diaphragme 406 et la broche 404. Le joint d'étanchéité 405 crée un espace 235 qui est conçu 15 de façon à empêcher un contact électrique entre la broche 204 et la surface supérieure 230. De cette manière, aucune conductivité électrique n'existe entre la broche 204 et le boîtier supérieur 201 dans l'état neutre. Inversement, dans l'état activé, une conductivité électrique existe entre la 20 broche 204 et le boîtier supérieur 201. Le joint d'étanchéité 405 peut être optionnel si seul un petit déplacement de la broche s'est produit. Du gaz qui a fui s'étend dans une direction vers le haut (comme représenté par la flèche en figure 4), à travers le canal de gaz 417, 25 et finit ensuite dans un réservoir 408. Le réservoir 208, comme représenté dans les figures 2a et 2b, est créé après que la surface inférieure 431 du diaphragme 406 a été hermétiquement scellée sur la partie de boîtier inférieure 407. De façon spécifique, le réservoir 208 est défini par 30 la surface inférieure 431 du diaphragme 406, la surface en indentation 408 de la partie de boîtier inférieure 407 et la périphérie de la surface en indentation 408. Les bords du diaphragme 406 le long de sa surface supérieure 430 sont soudés à la partie de boîtier supérieure 401, et les bords 35 du diaphragme 406 le long de sa surface inférieure 431 sont soudés à la partie de boîtier inférieure 407, de façon à créer ainsi un scellement étanche le long de la périphérie du dispositif 400. La soudure s'étend de préférence complètement autour de la périphérie de la surface supérieure 430 et de la surface inférieure 431 du diaphragme 406. Le cordon de soudure a de préférence une épaisseur équivalant à au moins une partie de l'épaisseur de paroi de la partie de boîtier supérieure 401 et de la partie de boîtier inférieure 407. Les soudures sont suffisamment robustes pour supporter la pression du gaz qui a fui à l'intérieur du réservoir 408. Le reste du diaphragme 406 reste non soudé, de façon à lui permettre de s'infléchir en réponse à une pression d'activation prédéterminée, comme représenté en figure 2b. La partie de boîtier supérieure 401 peut contenir une ouverture le long de sa surface supérieure pour la fixation d'un matériau 413. La partie de boîtier inférieure 407 peut être usinée à des dimensions spécifiques qui correspondront aux dimensions correspondantes d'un orifice latéral 108 du corps de vanne 101 (figure lb). L'assemblage final des composants de la figure 4 est de préférence effectué par soudage. Le dispositif d'indication de pression selon la présente invention tel qu'il a été décrit permet de façon avantageuse à des cylindres d'être retirés du service avant de retirer le dispositif et d'exposer un opérateur à des niveaux de gaz dangereux à l'orifice d'utilisateur 108. De petites explosions de silane peuvent être évitées lorsque le dispositif d'indication de pression selon la présente invention a visuellement indiqué une broche étendue à travers un matériau percé. Du fait que le dispositif reste fixé au corps de vanne du cylindre et que la broche fait saillie à travers un matériau percé, la broche ne revient pas dans la partie de boîtier supérieure du dispositif. L'indicateur visuel est par conséquent permanent, et signale à l'opérateur qu'il faut retirer le cylindre de la zone de production. Le cylindre non sûr peut être renvoyé en usine, où le personnel peut porter un équipement de protection et appliquer des procédures de manipulation sûres normalisées lors du retrait du dispositif. Après que le dispositif a été retiré de l'orifice d'utilisateur du cylindre, une ligne de déchet peut être reliée, dans laquelle la vanne du cylindre est ouverte de façon à transférer de façon sûre le gaz à un épurateur OU à un autre cylindre. D'autres alternatives de conception peuvent être 10 employées pour obtenir un infléchissement prédéterminé du diaphragme. Dans une autre forme de réalisation, le dispositif d'indication de pression ne contient pas de réservoir dans lequel le gaz qui a fui s'accumule. A la place, lorsque le diaphragme du dispositif s'infléchit 15 initialement vers le haut, la surface spécifique de la surface inférieure du diaphragme contre laquelle appuie le gaz qui a fui s'agrandit, de façon à permettre ainsi une poursuite de l'infléchissement jusqu'à ce que l'état activé complet ait été obtenu. 20 Bien que la présente invention ait été décrite en référence à des fuites à l'intérieur de cylindres, ou comprendra que la présente invention peut être employée dans n'importe quel récipient de stockage et de délivrance à haute pression approprié. De plus, le dispositif 25 d'indication de pression peut être utilisé en combinaison avec d'autres dispositifs, comme, par exemple, une soupape de détente de pression. Bien que la présente invention puisse éliminer l'apparition de petites explosions de silane, elle peut 30 également être utile comme dispositif d'indication de pression pour détecter des niveaux dangereux de gaz toxiques qui ne sont pas pyrophores, mais qui indiquera visuellement à un opérateur que le cylindre contient une quantité toxique de gaz à l'arrière du dispositif afin que 35 le dispositif ne soit pas retiré de façon à exposer l'orifice d'utilisateur.

Bien qu'il ait été montré et décrit ce qui est considéré comme constituant certaines formes de réalisation de l'invention, on comprendra bien entendu que différents changements et modifications de forme ou de détail peuvent 5 être aisément apportés sans s'écarter de l'esprit ni de l'étendue et de l'applicabilité de l'invention. Par conséquent, il est prévu que cette invention ne soit pas limitée à la forme ni aux détails exacts montrés et décrits ici, ni à quoi que ce soit de moins que la totalité de 10 l'invention décrite ici et revendiquée par la suite.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'indication de pression (100 ; 200 ; 300 ; 400) pour enregistrer et isoler une fuite de gaz pressurisé à partir d'une vanne fermée (101) d'un cylindre 5 de gaz, comprenant : un boîtier défini, en partie, par une partie de boîtier supérieure (201 ; 401) et une partie de boîtier inférieure (106 ; 207 ; 307 ; 407), la partie de boîtier supérieure (201 ; 401) étant caractérisé par un canal 10 intérieur s'étendant à travers celle-ci, et la partie de boîtier inférieure (106 ; 207 ; 307 ; 407) étant caractérisée par un canal d'écoulement de gaz (217 ; 417) s'étendant à travers celle-ci, la partie de boîtier inférieure (106 ; 207 ; 307 ; 407) étant disposée à 15 l'intérieur d'un orifice d'utilisateur (108) de la vanne de cylindre (101) ; une broche mobile (204 ; 404) disposée à l'intérieur du canal intérieur de la partie de boîtier supérieure (201 ; 401) ; 20 un diaphragme plein (206 ; 406), dans un état neutre, disposé entre les parties de boîtier supérieure et inférieure (201 ; 401 ; 106 ; 207 ; 307 ; 407), le diaphragme (206 ; 406) comportant une surface inférieure (231 ; 431) et une surface supérieure (230 ; 430), la 25 surface supérieure (230 ; 430) du diaphragme plein (206 ; 406) étant orientée vers la broche (204 ; 404), et la surface inférieure (231 ; 431) du diaphragme plein (206 ; 406) étant orientée vers la partie de boîtier inférieure (106 ; 207 ; 307 ; 407), la surface inférieure (231 ; 431) 30 étant en communication fluidique avec le canal d'écoulement de gaz (217 ; 417), le diaphragme (206 ; 406) étant hermétiquement scellé en place le long d'un bord (236, 237) de celui-ci ; un joint d'étanchéité s'étendant le long d'une surface 35 extérieure du boîtier supérieur (201 ; 401), à travers lequel la broche (204 ; 404) est configurée de façon às'étendre lorsque ladite broche (204 ; 404) est dans l'état activé ; dans lequel le diaphragme plein (206 ; 406) est configuré de façon à s'infléchir d'un état neutre à un état activé vers la broche (204 ; 404) en réponse à une pression d'activation prédéterminée exercée contre au moins une partie de la surface inférieure (231 ; 431) du diaphragme (206 ; 406), le diaphragme (206 ; 406), dans l'état activé, s'infléchissant d'une ampleur suffisante contre la broche (204 ; 404) pour qu'une partie de la surface supérieure (230 ; 430) du diaphragme (206 ; 406) pousse la broche (204 ; 404) à partir de l'intérieur du canal intérieur sur une distance axiale suffisante à travers le boîtier supérieur (201 ; 401) pour déplacer la broche (204 ; 404) à l'extérieur du boîtier, de façon à permettre ainsi à la broche (204 ; 404) de percer un matériau (213 ; 413) et d'indiquer visuellement la fuite du gaz comprimé à partir de l'intérieur du volume intérieur du cylindre.
2. 2. Dispositif (100 ; 200 ; 300 ; 400) selon la revendication 1, dans lequel le diaphragme (206 ; 406) est configure de façon à se déplacer de l'état neutre à l'état activé lorsque la pression prédéterminée s'élève jusqu'à une pression d'activation.
3. 3. Dispositif (100 ; 200 ; 300 ; 400) selon la revendication 1, comprenant en outre un matériau de stabilisation (218 ; 418) disposé à l'intérieur d'un volume intérieur de la partie de boîtier supérieure (201 ; 401), le matériau de stabilisation (218 ; 418) étant sensiblement fixe et entourant une ou plusieurs surfaces de la broche (204 ; 404).
4. 4. Dispositif (100 ; 200 ; 300 ; 400) selon la revendication 1, comprenant en outre un réservoir (208 ; 408) défini en partie par la partie de boîtier inférieure (106 ; 207 ; 307 ; 407) et la surface inférieure (231 ; 431) du diaphragme (206 ; 406).
5. 5. Dispositif (100 ; 200 ; 300 ; 400) selon la revendication 1, dans lequel le dispositif (100 ; 200 ; 300 ; 400) comporte un premier espace prédéfini (286) entre au moins une partie de la surface inférieure du matériau de stabilisation (218 ; 418) et la surface supérieure (230 ; 430) du diaphragme (206 ; 406) dans l'état neutre.
6. 6. Dispositif (100 ; 200 ; 300 ; 400) selon la revendication 1, dans lequel le diaphragme (206 ; 406), dans l'état activé, est maintenu dans la configuration infléchie, grâce à quoi la surface inférieure (231 ; 431) du diaphragme (206 ; 406) est espacée vis-à-vis du boîtier inférieur (106 ; 207 ; 307 ; 407), avec la surface inférieure (231 ; 431) du disque (206 ; 406) à une pression inférieure ou égale à la pression d'activation 15 prédéterminée.
7. 7. Dispositif (100 ; 200 ; 300 ; 400) selon la revendication 3, dans lequel un espace prédéterminé (290) existe entre le matériau de stabilisation (218 ; 418) et la broche (204 ; 404), la broche (204 ; 404) étant configurée 20 de façon à se déplacer de façon coulissante vers le matériau de stabilisation (218 ; 418) lorsque le diaphragme (206 ; 406) se déplace de l'état neutre à l'état activé.
8. 8. Système pour isoler et indiquer une fuite de gaz comprimé, comprenant : 25 un cylindre pour contenir un gaz comprimé ; un trajet d'utilisateur défini en partie par un corps de vanne (101) fixé à une partie supérieure du cylindre ; un capuchon d'indication de pression comportant un boîtier supérieur (201 ; 401) et un boîtier inférieur 30 (106 ; 207 ; 307 ; 407) accouplé à celui-ci, le boîtier inférieur (106 ; 207 ; 307 ; 407) venant en prise par vissage à l'intérieur du trajet d'utilisateur du cylindre, le boîtier inférieur (106 ; 207 ; 307 ; 407) comportant un canal d'écoulement de gaz (217 ; 417) configuré de façon à 35 recevoir un écoulement du gaz comprimé ;le capuchon comprenant en outre un disque (206 ; 406) disposé entre le boîtier supérieur (201 ; 401) et le boîtier inférieur (106 ; 207 ; 307 ; 407), le disque (206 ; 406) comportant une périphérie (236, 237) fermement fixée à des parties de bord correspondantes du boîtier supérieur (201 ; 401) et du boîtier inférieur (106 ; 207 ; 307 ; 407) ; une broche mobile (204 ; 404) située à l'intérieur du boîtier supérieur (201 ; 401), la broche (204 ; 404) étant 10 espacée d'une distance prédéterminée vis-à-vis de la surface supérieure (230 ; 430) du disque (206 ; 406) ; dans lequel la surface supérieure (230 ; 430) du disque (206 ; 406) est configurée de façon à s'infléchir à partir d'un état neutre vers la broche (204 ; 404) en 15 réponse à une accumulation prédéterminée de pression à l'intérieur du canal d'écoulement de gaz (217 ; 417), qui est exercée contre la surface inférieure (231 ; 431) du disque (206 ; 406), la surface supérieure (230 ; 430) du disque (206 ; 406) étant infléchie d'une ampleur suffisante 20 pour exercer une force qui pousse la broche (204 ; 404) vers l'extérieur à partir du boîtier supérieur (201 ; 401) dans une direction axiale de façon à enregistrer une fuite de pression.
9. 9. Système selon la revendication 8, comprenant en 25 outre un matériau de stabilisation (218 ; 418) disposé à l'intérieur du boîtier supérieur (201 ; 401), le matériau de stabilisation (218 ; 418) comportant un canal à l'intérieur duquel la broche (204 ; 404) vient en prise de façon coulissante. 30
10. 10. Système selon la revendication 8, dans lequel le canal d'écoulement de gaz (217 ; 417) s'achève dans un réservoir (208 ; 408).
11. 11. Système selon la revendication 9, dans lequel le matériau de stabilisation (218 ; 418) a une rigidité 35 supérieure à celle du disque (206 ; 406).
12. 12. Système selon la revendication 8, comprenant en outre un joint d'étanchéité s'étendant le long d'une surface extérieure du boîtier supérieur (201 ; 401), à travers lequel la broche (204 ; 404) est configurée de façon à s'étendre lorsque ladite broche (204 ; 404) est dans l'état activé.
13. 13. Système selon la revendication 8, dans lequel la broche (204 ; 404) comporte un ressort (203 ; 403) autour de la broche (204 ; 404), dans lequel le ressort (203 ; 403) est enroulé sous une pression suffisante pour empêcher une extension axiale de la broche (204 ; 404) à partir de l'intérieur du boîtier supérieur (201 ; 401) en l'absence de l'accumulation prédéterminée de pression à l'intérieur du canal d'écoulement de gaz (217 ; 417) exercée contre la surface inférieure (231 ; 431) du disque (206 ; 406).
14. 14. Système selon la revendication 8, dans lequel le disque (206 ; 406) est maintenu sous une configuration infléchie, dans laquelle la surface inférieure (231 ; 431) du disque (206 ; 406) est espacée vis-à-vis de la surface du boîtier inférieur (106 ; 207 ; 307 ; 407).
15. 15. Système selon la revendication 9, dans lequel le disque (206 ; 406), dans l'état neutre, a sa surface inférieure (231 ; 431) sensiblement en contact avec le boîtier inférieur (106 ; 207 ; 307 ; 407), et dans lequel le disque (206 ; 406), dans l'état infléchi, a au moins une partie de sa surface inférieure (231 ; 431) espacée vis-à-vis du boîtier inférieur (106 ; 207 ; 307 ; 407), avec une partie correspondante de sa surface supérieure (230 ; 430) en contact avec la broche (204 ; 404), et, de façon optionnelle, avec le matériau de stabilisation (218 ; 418).