LU86199A1 - Soupape de detente - Google Patents

Description

Soupape de détente.

La présente invention concerne une soupape de détente de type pilote utilisée dans un système de canalisations de vapeur, d'air comprimé ou analo-5 gués, dans le but de maintenir une pression de fluide secondaire à une valeur réglée prédéterminée et, en particulier, elle concerne un moyen d'étanchéité perfectionné utilisé dans une partie coulissante d'une structure de plongeur solidarisée à une soupape prin-10 cipale ou pilote en vue de la commander.

Ainsi qu'on l'a décrit, par exemple, dans la publication de modèle d'utilité japonais n° 45-27184, une soupape de détente de type pilote comprend, outre une soupape principale, une soupape 15 pilote disposée dans un parcours de fluide communiquant avec le côté primaire de la soupape principale via une cavité ménagée au-dessus d'un piston qui est solidarisé à la soupape principale en vue de la commander. Ainsi qu'on le décrira ci-après, la soupape 20 pilote est commandée par un diaphragme qui fléchit en réponse à une pression de fluide dans le côté secondaire de la soupape principale, afin de contrôler la quantité de fluide s'écoulant dans la cavité précitée, entraînant ainsi le piston et la soupape principale 25 qui y est solidarisée, en fonction d'une différence de pression entre la surface supérieure du piston et sa surface inférieure qui se trouve dans l'atmosphère secondaire.

Une soupape de détente de ce type comprend 30 un piston et une soupape pilote qui effectuent un mouvement délicat en conformité avec les côtés primaire et secondaire, comme décrit ci-dessus, tout en influençant sensiblement les caractéristiques opérationnelles de la soupape elle-même. Plus spéci-! 35 fiquement, en ce qui concerne le piston, la pression y o \ 2 de fluide agissant sur la surface supérieure de ce dernier est contrôlée en laissant s’échapper le fluide primaire qui s'est écoulé dans la cavité ménagée au-dessus du piston via la soupape pilote, à travers 5 un espace libre défini entre le piston et le cylindre. Si cet espace libre est petit, la fuite de fluide est également petite, ce qui peut avoir pour effet de maintenir la soupape principale en position d'ouverture et/ou de provoquer un grippage du piston dans 10 le cylindre par suite d'un échauffement excessif.

Si l'espace libre est suffisamment élargi pour prévenir l'incident que représente ce grippage par échauffement, la fuite deviendra trop importante pour réduire la force nécessaire à l'entraînement de la soupape ’15 principale. En ce qui concerne la soupape pilote, si le fluide primaire s'écoule à travers un espace libre ménagé entre une tige pilote et un guide-tige pour pénétrer dans une cavité définie en dessous d'un diaphragme (appelée ci-après "chambre à diaphragme"), 20 la pression régnant dans la chambre à diaphragme et qui doit être initialement la pression secondaire, varie et, par conséquent, le diaphragme dont le fonctionnement est tributaire de cette pression, peut fonctionner incorrectement. Toutefois, .si l'espace 25 libre est rétréci pour empêcher la fuite, la résistance accrue au glissement de la partie coulissante perturbera le mouvement sans à-coups de cette dernière. Dès lors, il est souhaitable de prévoir, pour cette partie coulissante, une structure ayant un haut 30 pouvoir d'étanchéité et une faible résistance au glissement.

Afin de réaliser l'objet précité, dans la publication japonaise précitée, un espace libre fixe est défini entre le piston et le cylindre, tandis 35 . qu'une bague métallique est disposée dans une gorge « i 3 annulaire ménagée dans la paroi latérale du piston pour permettre, au fluide se trouvant au-dessus du piston, de s'échapper par l'espace libre entre la bague métallique et le cylindre.

5 Toutefois, une telle structure peut donner lieu à un fonctionnement instable de la partie coulissante avec, pour conséquence, un fonctionnement d'ensemble incorrect. Plus spécifiquement, la bague métallique qui est réalisée spécifiquement en bronze 10 phosphoreux, donne lieu à une fuite non uniforme entre la bague métallique et la surface intérieure du cylindre en raison de l'irrégularité de son diamètre extérieur, ce qui provoque parfois un grippage de la partie coulissante en raison de la dilatation 15 thermique avec, pour résultat, un fonctionnement ; incorrect. En conséquence, il est devenu nécessaire de remplacer la bague en bronze phosphoreux par une autre bague ayant une faible force élastique et une faible résistance de contact.

20 En conséquence, un objet de la présente invention est de fournir une structure de soupape de détente perfectionnée dont la partie coulissante est modifiée pour présenter un pouvoir d'étanchéité élevé et une faible résistance au glissement;ainsi 25 que pour éviter un grippage dû à la dilatation thermique .

Suivant la présente invention, on prévoit une soupape de détente comprenant une soupape principale et une soupape pilote qui sont associées chacune 30 à une structure de plongeur destinée à commander la soupape correspondante. La structure de plongeur est constituée d'un organe intérieur mobile comportant une surface extérieure cylindrique, ainsi que d'un organe extérieur fixe comportant une surface intérieure 35 cylindrique dirigée vers la surface extérieure de / ^ · 4 l'organe intérieur. Selon une caractéristique essentielle de la présente invention, le premier organe comporte au moins, dans sa surface extérieure, deux gorges annulaires espacées axialement l'une de l'autre 5 et dans chacune desquelles est adapté au moins un organe d'étanchéité annulaire. L'organe d'étanchéité est constitué d'une résine fluorée et il est au moins partiellement séparé. Dans la pratique, les premier et second organes peuvent être un piston et un cylindre 10 respectivement, pour commander la soupape principale, ou une tige pilote et un guide-tige respectivement, pour commander la soupape pilote.

Les caractéristiques et effets précités de la présente'invention, ainsi que d'autres seront 15 décrits ci-après plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue latérale en coupe d'une soupape de détente dans laquelle l'invention est mise en oeuvre ; 20 la figure 2 est une vue latérale agrandie partiellement en coupe d'une structure piston-cylindre de la soupape de détente de la figure 1 ; et la figure 3 est une vue latérale en coupe agrandie d'une structure de soupape pilote faisant 25 partie de la soupape de détente de la figure 1.

Dans ces différentes figures, les mêmes chiffres de référence désignent des éléments structuraux correspondants.

En se référant à la figure 1, une soupape 30 de détente selon une forme de réalisation de la présente invention comprend un collecteur 29 comportant un couvercle inférieur 31 pour contenir un flotteur 34, un corps principal 1 destiné à contenir un piston I 6, un cylindre 9, une soupape principale 5, ainsi 35 qu'une structure de séparateur comprenant des ailettes 5 de tourbillonnement 27 et un organe de purge 28, un corps 32 destiné à contenir une soupape pilote 11 et un logement de ressort 33 destiné à contenir un ressort de réglage de pression 14. Ces éléments sont 5 accouplés par leurs brides dans cet ordre comme illustré dans le dessin et en intercalant des joints appropriés entre eux. Un diaphragme 15 est disposé entre le corps de soupape pilote 32 et le logement de ressort 33.

10 Le corps principal 1 comporte un orifice d'entrée 2 et un orifice de sortie 3 formés coaxiale-ment l'un par rapport à l'autre et communiquant entre ; eux par un orifice de soupape 4. La soupape princi pale 5 qui est poussée vers le haut par un ressort ! 15 contre un siège de soupape formé autour de l'orifice de soupape 4, comporte un pointeau central s'étendant ! vers le haut et venant buter, à l'intérieur de l'ori- i fice de soupape 4, contre 1"'extrémité inférieure d'un axe de piston s'étendant vers le bas à partir du 20 piston 6.

La soupape pilote 11 est disposée entre un trou de communication 12 pour une cavité ménagée en dessous de la soupape principale 5 et un autre trou de.communication 13 pour une cavité ménagée au-25 dessus du piston 6, cette soupape pilote étant poussée vers'le haut par un ressort contre le diaphragme 15. D'autre part, le diaphragme 15 est sollicité par une semelle de ressort 23 à l'intervention d'un ressort de réglage de pression 14 dont la force de compres-30 sion peut être réglée par une vis de réglage 22.

Une chambre ménagée en dessous du diaphragme 15 (appelée chambre à diaphragme) est reliée à l'orifice de sortie 3 via un trou de communication 26, tandis / qu'une chambre ménagée au-dessus du diaphragme 15 /| 35 est reliée à l'atmosphère extérieure via un' trou de • ’ V - ^ 6 communication 25.

L'organe de purge 28 auquel est associé un tamis 32, est disposé à l'intérieur de l'espace ménagé en dessous de l'orifice de soupape 4.· L'or-5 gane de purge 28 est constitué de deux organes cylindriques coaxiaux, l'extrémité inférieure de l'organe intérieur étant évasée, tandis que plusieurs ailettes de tourbillonnement 27 sont disposées entre les organes intérieur et extérieur.

10 A l'intérieur du collecteur 29, un couvercle de flotteur hémisphérique 35 comportant plusieurs trous de part en part 36 est supporté au-dessus de la plaque inférieure 31 par un moyen approprié (non représenté), tandis qu'un flotteur sphérique creux 15 34 est monté librement à l'intérieur de l'espace compris entre le couvercle 35 et la plaque inférieure 31. La plaque inférieure 31 comporte un orifice de purge'37 pourvu d'un siège de soupape de purge 38 qui est normalement fermé par le flotteur 34 à la 20 manière d'un corps de soupape.

Lors de la mise en service, la soupape principale 5 est normalement fermée sous l'action de la force ascendante d'un ressort, tandis que la soupape pilote 11 est normalement ouverte par la force descen-25 dante prédéterminée du ressort de réglage de pression 14 p'réalablement réglé à l'aide de la vis de réglage 22. Lorsqu'un flux de vapeur renfermant de la vapeur d'eau pénètre dans l'orifice d'entrée 2, sa pression est acheminée, via le trou de communication 12, à 30 la cavité ménagée en dessous de la soupape pilote 11, puis à la cavité ménagée au-dessus du piston 6 via la soupape pilote ouverte 11 et le trou de communication 13, afin de pousser le piston vers le bas, ouvrant ainsi la soupape principale 5. Dès lors, 35 la vapeur pénètre dans le collecteur 29, elle passe ; i· 7 par la soupape principale ouverte 5, puis sort par l'orifice de sortie 3. Au cours de ce passage de la vapeur, les ailettes de tourbillonnement 27 impriment un mouvement tourbillonnaire à cette der-5 nière afin de séparer la vapeur d'eau par la force centrifuge et l'amener à s'accumuler au fond du collecteur 29 en guise de purge. Lorsque le liquide de purge s'est accumulé dans une mesure suffisante pour surmonter le poids du flotteur 34, ce dernier 10 quitte le siège de soupape 38 afin de décharger le liquide de purge par l'orifice 37 prévu à cet effet.

Si la tension de vapeur s'élève au-delà d'une va'leur prédéterminée, elle est acheminée à la chambre à diaphragme via lé trou de communication 15 26 afin de pousser le diaphragme 15 contre le ressort 14, ce qui a pour effet de fermer la soupape pilote 11 qui est poussée vers le haut par un ressort comme illustré dans le dessin, en assurant ainsi un équilibre de pression entre le dessus et le dessous du pis-20 ton 6 en raison de la fuite a;y ant lieu par un orifice 10 (figure 2) du piston 6. En conséquence,*la soupape principale 5 est fermée par la force du ressort avec l'appui de la tension de vapeur existant dans le côté primaire, arrêtant ainsi le flux de vapeur.

25 La même opération est répétée avec une va riation dans la tension de vapeur primaire afin, de régler sa pression secondaire à la valeur prédéterminée.

, La figure 2 illustre la structure de piston suivant la présente invention. Cette structure com-30 prend un cylindre 9 dans lequel est introduit un piston 6 en ménageant un petit espace libre entre eux. Le piston 6 comporte un orifice 10 destiné à établir une communication entre sa face supérieure et sa face inférieure dans le but précité. Dans la paroi cylin- / 35 drique extérieure de ce piston, sont ménagées deux o · 8 gorges annulaires 61 espacées l'une de l'autre et dans chacune desquelles est adapté un organe d'étanchéité annulaire 8. L'organe d'étanchéité 8 est constitué d'une résine fluorée et il est séparé au 5 moins à une partie 62. Un ressort à lames 7 est disposé entre l'organe d'étanchéité 8 et le fond de la gorge 61 afin de pousser l'organe d'étanchéité 8 contre la surface intérieure du cylindre 9 dans le but d'assurer un contact intime entre eux.

10 En se référant à présent à la figure 3, la structure de soupape pilote 11 (figure 1) suivant la présente invention comprend un guide-tige 16 et ; une tige pilote 17 introduite dans un trou de guidage 161 de ce dernier. Un siège de soupape 162 est formé ; 15 autour de l'extrémité inférieure du trou de guidage 161 pour entrer en contact avec un corps de soupape ! 21 de la tige pilote 17. Un trou horizontal de part i en part 18 intersectant le trou de guidage 161 est ménagé dans le guide-tige 16 et est relié au trou 20 de communication 13 (figure l) dans le but décrit ci-dessus.

La tige pilote 17 est constituée d'une broche 171 dont le diamètre est sensiblement inférieur au diamètre intérieur du trou de guidage 161 du guide-25 tige 16. La broche 171 comporte une partie élargie en forme de bride 172 qui en est solidaire, juste au-dessus du trou de part en part 18, un corps de soupape 21 fixé à son extrémité inférieure et un organe supérieur 173 adapté avec un ajustage serré 30 sur son extrémité supérieure, ainsi qu'un manchon 20 qui y est adapté avec un ajustage coulissant entre les deux éléments 172 et 173. Les éléments 20, 172 et 173 ont un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur du trou de guidage 161. Entre les 35 éléments 20 et 172, ainsi qu'entre les éléments 20 Ί · > 'V_. - ' 9 et 173, sont disposés respectivement deux organes d'étanchéité annulaires 19. Chaque organe 19 est réalisé en une résine fluorée et il est séparé au moins à une partie 191. Les dimensions axiales des 5 éléments 19 et 20 sont calculées de telle sorte que leur somme soit inférieure à l'écartement entre les éléments 172 et 173, tout en permettant un mouvement axial substantiel des éléments 19 et 20. Cette conception permet d'absorber une dilatation thermique 10 éventuelle des organes d'étanchéité 19 à la fois dans le sens axial et le sens radial afin d'éviter le problème précité du grippage. Par-dessus l'organe supérieur 173, est adapté un chapeau en forme de dôme 24 destiné à entrer en contact avec le diaphragme 15 15 (figure 1). '>

Ainsi qu'on l'a décrit ci-dessus, les organes d'étanchéité 8 et 19 constitués d'une résine fluorée et séparés au moins à une partie (62, 191) * conformément à la présente invention possèdent une 20 résistance au glissement sensiblement réduite et absorbent efficacement leur dilatation thermique éventuelle, tandis que leur séparation axiale sur chaque piston 6 ou chaque tige pilote 17 permet d'éviter leur inclinaison éventuelle qui peut donner 25 lieu à un contact non uniforme, maintenant ainsi un fonctionnement constant et sans à-coups de la soupape.

Il est à noter que la description ci-dessus a été donnée dans un but explicatif uniquement et que diverses modifications peuvent être envisagées 30 dans le cadre de la présente invention tel qu'il est défini dans les revendications ci-après.

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Claims (5)

1. Soupape de détente comprenant une soupape principale et une soupape pilote qui sont associées chacune à une structure de plongeur comprenant 5 un organe intérieur mobile comportant une surface extérieure cylindrique et un organe extérieur fixe comportant une surface intérieure cylindrique dirigée vers la surface extérieure de l’organe intérieur, en vue de commander cette soupape de détente, caracté-10 risée en ce que l’organe intérieur comporte, dans sa surface extérieure, au moins deux gorges annulaires espacées axialement l'une de l'autre et dans chacune ; desquelles est adapté au moins un organe d'étanchéité ' annulaire, cet organe d'étanchéité étant réalisé en 15 ; une résine fluorée, tandis qu'il est séparé au moins . à une de ses parties.

2. Soupape de détente selon la revendica- , tion 1, caractérisée en ce qu'un organe élastique est disposé entre le fond de la gorge et l'organe 20 d'étanchéité, de façon à pousser ce dernier contre la surface intérieure de l'organe extérieur.

3. Soupape de détente selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'organe élastique est un ressort annulaire à lames.

4. Soupape de détente selon la revendica tion* 1, caractérisée en ce que l'organe intérieur est un piston, tandis que l'organe extérieur est un cylindre, ce piston comportant un orifice par lequel ses deux côtés sont mis en communication.

5. Soupape de détente selon la revendica tion 1, caractérisée en ce que l'organe intérieur est une tige pilote, tandis que l'organe extérieur est un guide-tige, cette tige pilote ayant un diamètre réduit sur une partie intermédiaire, mais qui reste 35 inchangé de part et d'autre de cette dernière, tandis /; · 0 \ 9 > ψ 11 qu'un manchon cylindrique est adapté avec un ajustage coulissant sur cette partie intermédiaire, les organes d'étanchéité étant disposés autour de cette partie intermédiaire entre le manchon et les deux parties 5 de diamètre inchangé situées de part et d'autre de la partie intermédiaire, maintenant ainsi un certain jeu axial et radial, v • \ K \ λ \ v; 1 - »