LU88379A1 - clapet pour un robinet d'une bouteille de gaz comprimé ou liquéfié et robinet pourvu d'un tel clapet - Google Patents

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Description

CLAPET POUR UN ROBINET D'UNE BOUTEILLE DE GAZ COMPRIMÉ OU LIQUÉFIÉ ET ROBINET POURVU D'UN TEL CLAPET
La présente invention concerne un clapet pour un robinet d'une bouteille de gaz comprimé ou liquéfié destiné à être monté sur une conduite d'admission du robinet, comprenant un boîtier avec au moins une ouverture latérale obturable par un obturateur pourvu d'un passage de gaz et déplaçable, sous l'effet de moyens élastiques, entre une position d'obstruction des ouvertures et une position d'ouverture contre l'action desdits moyens élastiques et sous l'effet de la pression du gaz de remplissage et une soupape de niveau actionnée par un moyen de détection du niveau de remplissage, et au moins un orifice établissant une communication entre 11 intérieur du boîtier et la conduite d'admission d'une part et l'intérieur de la bouteille d'autre part. L'invention concerne également un robinet pourvu d'un tel clapet.
Un robinet pourvu d'un tel clapet est connu et est décrit plus en détail dans la demande de brevet français no. 91 16 025. Ce robinet est plus particulièrement destiné à des bouteilles ou bonbonnes de gaz qui sont rechargeables par l'utilisateur lui-même dans une station de distribution de gaz. Pour effectuer un remplissage correct d'une telle bouteille, dans le respect des règles de sécurité, il faut éviter de remplir complètement la bouteille afin de conserver au-dessus du gaz liquéfié une zone gazeuse pouvant faire tampon en cas d'exposition de la bouteille à une source de chaleur et pouvant se libérer à travers une soupape de sûreté qui doit, par conséquent, obligatoirement se trouver dans cette zone gazeuse. A cet effet, le robinet décrit dans la demande de brevet précité comporte un clapet bi-directionnel qui permet le remplissage et la vidange de la bouteille et qui est associé à une soupape de niveau qui, lors du remplissage de la bouteille, ferme automatiquement le clapet bi-directionnel lorsque le niveau du gaz dans la bouteille atteint un seuil prédéterminé.
Si, lors du remplissage, en fermant le robinet après la fermeture de la soupape de niveau par l'action du flotteur, une certaine quantité de gaz liquide reste emprisonnée à 11 intérieur du clapet et de la conduite d'admission du robinet. Or, vu que ce gaz emprisonné est en phase liquide et se trouve hors du champs d'action de la soupape de sécurité, il présente un danger d'explosion en cas de surchauffe. Pour parer à un tel danger, on a prévu un orifice dans la paroi du boîtier du clapet qui permet au gaz liquide de s'écouler dans la bouteille après la fermeture du robinet et permet ainsi à la soupape de sûreté d'exercer ses fonctions jusqu'à l'intérieur de la chambre et de la conduite d'admission. La section de cet orifice doit être inférieure à la section du passage dans l'obturateur pour permettre, après la fermeture de la soupape de niveau, d'accumuler une pression suffisante dans la chambre pour faire coulisser l'obturateur dans la position de fermeture des ouvertures latérales. Cet orifice, aussi petit soit-il, a néanmoins une influence négative sur la rapidité de fermeture du clapet lorsque le seuil de remplissage est atteint dans la mesure où il retarde la pressurisation de la chambre à l'intérieur du boîtier.
En outre, un utilisateur avisé pourrait poursuivre le processus de remplissage même après la fermeture de la soupape de niveau étant donné qu'une communication subsiste entre la conduite d'admission et l'intérieur de la bouteille à travers cet orifice. Certes, un tel remplissage excessif serait très lent à cause du·· débit limité à travers la faible section de l'orifice, mais, vu que la possibilité existe, il n'est pas exclu qu'une bouteille soit remplie au-delà du seuil de sécurité toléré par le détecteur de niveau et sa soupape de fermeture.
Le but de la présente invention est de prévoir un clapet du genre précité qui se ferme plus rapidement lorsque le seuil de remplissage est atteint et qui exclut toute possibilité de poursuite du remplissage de la bouteille après la fermeture du clapet.
Pour atteindre cet objectif, l'invention prévoit un clapet du genre décrit dans le préambule qui est caractérisé en ce que ledit orifice est associé à des moyens élastiques résistant à la pression maximale de remplissage pour assurer la fermeture étanche de l'orifice et qui cèdent à une pression supérieure à la pression de remplissage pour libérer l'orifice.
Selon le mode de réalisation le plus simple, lesdits moyens élastiques sont constitués d'un joint torique en caoutchouc élastique disposé dans une gorge autour du boîtier du clapet dans laquelle débouche(nt) le ou les orifices. L'invention prévoit également un robinet qui est pourvu d'un clapet tel que défini ci-dessus.
Selon une variante du robinet prévu par l'invention, l'orifice et lesdits moyens élastiques ne se trouvent pas dans la paroi du boîtier du clapet mais dans la paroi du canal d'admission.
En tout état de cause, étant donné que lesdits moyens élastiques résistent à la pression de remplissage, ils ne permettent plus la poursuite du remplissage à travers les orifices en question une fois que la soupape de niveau est fermée. En revanche, ils continuent d'exercer leurs fonctions de sûreté étant donné qu'ils cèdent sous l'action d'une pression excessive, supérieure à la pression de remplissage^ pour permettre l'écoulement des gaz renfermés dans le clapet et la conduite d'admission vers l'intérieur de la bouteille. D'autres particularités de 11 invention ressortiront d'un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous à titre d'illustration, en référence à la figure unique qui représente schématiquement une coupe verticale à travers un robinet et un clapet bi-directionnel conformément à la présente invention.
On va d'abord résumer brièvement, en référence à la figure, la constitution et le fonctionnement du robinet connu. Le lecteur voudra bien se référer à la demande de brevet français no. 91 16 025 pour plus de détails.
Le robinet représenté sur cette figure comporte un corps métallique 10, par exemple en laiton, dont la partie inférieure est pourvue d'un pas de vis 12 permettant au robinet d'être vissé sur une bouteille de gaz. Le robinet comporte un organe de fermeture 14 avec une garniture d'étanchéité 16 à l'intersection d'un canal axial d'admission 18 communiquant avec l'intérieur de la bouteille et un canal radial de sortie 20 communiquant avec un raccord 22 pouvant être connecté sur un circuit d'utilisation. L'organe de fermeture 14 est actionné manuellement à l'aide d'une manette ou d'un volant de manoeuvre.
Autour du canal d'admission 18 se trouve un passage 24 assurant une communication entre 1'intérieur de la bouteille et une soupape de sûreté 26. Cette soupape permet l'échappement des gaz en cas de surpression anormale du gaz à l'intérieur de la bouteille. A cet effet, le passage 24 doit obligatoirement être dans la zone gazeuse, c'est-à-dire que la bouteille ne peut pas être remplie jusqu'au corps 10 du robinet.
Le canal d'admission 18 est relié, à l'intérieur de la bouteille, à un clapet bi-directionnel 30 permettant aussi bien le remplissage que la vidange de la bouteille de gaz. Ce clapet 30 comporte un boîtier 32 avec deux ouvertures latérales 34 et 36. A l'intérieur de ce boîtier 32 se trouve une chambre cylindrique 38 contenant un obturateur 40 en forme de piston pouvant coulisser axialement et dont l'étanchéité par rapport au boîtier 32 est assurée par un joint annulaire 42. Ce piston 40 subit l'action d'un ressort 44 qui tend à maintenir le piston 40 dans la position de la figure 1, dans laquelle sa tête est maintenue, par l'intermédiaire d'un joint 46, de façon étanche contre le bord du boîtier 32 afin d'isoler les deux ouvertures latérales 34, 36 du canal d'admission 18. La chambre 38 est en communication avec le canal d'admission 18, à travers un passage axial 48 à travers le piston 40.
La partie inférieure du clapet 30 est constituée par la soupape de niveau proprement dite 52. Cette soupape 52 peut coulisser axialement entre une position d'ouverture libérant un passage annulaire des gaz entre le boîtier 32 et le pourtour de la soupape 52 et une position de fermeture dans laquelle la soupape 52 est maintenue, de façon étanche, par l'intermédiaire d'un joint 54 sur la partie inférieure du boîtier 32 formant le siège de cette soupape 52.
La soupape 52 comporte un pied arrondi qui coopère avec une came 56 montée de façon pivotante dans une chape 58 du boîtier 32. Cette came 56 comporte un contour profilé approprié de manière à engendrer un mouvement axial de la soupape 52 par glissement de son pied sur ce contour profilé. Le pivotement de la came 56 est engendré par un flotteur 62 sous l'effet de la montée ou de la descente du niveau de gaz liquéfié dans la bouteille.
Lorsque la bouteille est vide, le flotteur 62 se trouve en position basse, tandis ce que la soupape de niveau 52 se trouve en position relevée et ouverte sous l'effet de la came 56. En vue du remplissage de la bouteille, le raccord 22 est connecté sur une source de gaz et l'organe de fermeture 14 est ouvert par le volant de manoeuvre. Le gaz pénètre sous pression à travers la conduite d'admission 18 et enfonce, par suite de sa pression, le piston 40 contre l'action du ressort 44 jusqu'au fond de la chambre 38, libérant ainsi les deux ouvertures latérales 34 et 36 au passage du gaz dans la bouteille.
Le gaz pénètre également à travers le passage 48 du piston 40 et s'écoule autour de la soupape 52, en position ouverte, dans la bouteille. Il faut éviter une accumulation de pression dans la chambre 38, car une pressurisation de celle-ci risquerait de faire remonter le piston 40 et de fermer les deux ouvertures latérales 34 et 36. A cet effet, la section du passage annulaire d'écoulement de gaz autour de la soupape 52 doit être supérieure à la section du passage 48 pour éviter de comprimer le gaz dans la chambre 38.
Lorsque le flotteur 62 pivote, par suite du remplissage, dans le sens contraire des aiguilles d'une montre au-delà de la position angulaire de la figure 1, la came 56 libère la soupape 52 à une descente sur le joint 54 sous la pression du gaz de remplissage. Dès que la soupape 52 est fermée, l'augmentation de la pression à l'intérieur de la chambre 38 associé à l'action du ressort 44 fait remonter le piston 40 pour fermer le passage du gaz à travers les ouvertures 34 et 36 et terminer ainsi le processus de remplissage .
En vue de l'utilisation du gaz contenu dans la bouteille, il suffit d'ouvrir le robinet par son volant de manoeuvre. Lorsque la bouteille est tout-à-fait pleine et que la soupape de niveau 52 est fermée, l'écoulement du gaz de la chambre 38 et de la conduite d'admission 18 fait baisser la pression dans cette chambre 38 et permet à la pression du gaz dans la bouteille de soulever la soupape de niveau .52 en position ouverte. Le gaz peut dès lors s'écouler autour de la soupape 52 et s'échapper à travers le passage 48 du piston 40. Dès que le niveau de gaz liquide dans la bouteille a baissé jusque dans la position du flotteur 62 sur la figure, la soupape 52 est maintenue ouverte par la section circulaire du contour profilé de la came 56 et rien ne s'oppose à l'écoulement du gaz à travers le clapet 30 chaque fois que le robinet est ouvert.
La particularité de ce robinet est, par conséquent, d'assurer l'arrêt automatique du remplissage sans faire appel à l'attention ou à une intervention de l'utilisateur, ceci grâce à une soupape bi-directionnelle permettant la vidange de la bouteille à travers la soupape de niveau et dans le respect des règles de sécurité en vertu desquelles toute la zone gazeuse doit se trouver dans le champs d'action de la soupape de sûreté.
Pour éviter, après la fermeture de la soupape de niveau, un emprisonnement des gaz liquides dans le canal 18 et dans la chambre 38 et qui se trouveraient en-dehors de la zone d'action de la soupape de sûreté 26, on a prévu, dans la paroi du boîtier 32, un ou plusieurs orifices de sûreté 50 établissant une communication entre l'intérieur de la bouteille et 1'intérieur de la chambre 38 et du canal 18.
Toutefois, pour éviter les inconvénients et risques, décrits dans l'introduction, de tels orifices, la présente invention propose d'associer l'orifice 50 a des moyens assurant sa fermeture jusqu'à la pression maximale de remplissage.
Dans leur mode de réalisation le plus simple, ces moyens sont constitués d'un joint torique 64 en caoutchouc élastique logé dans une gorge autour du boîtier 32 dans laquelle débouche l'orifice 50. En supposant que la pression maximale de remplissage au moment de la fermeture de la soupape de niveau soit 12.105 Pa, le joint 64 est par exemple conçu pour résister à une pression de 16.105 Pa. La pression de remplissage n'est donc pas en mesure de faire céder le joint 64 pour ouvrir le ou les orifices 50 de sorte qu'un remplissage à travers ceux-ci après la fermeture de la soupape de niveau 52 n'est pas possible.
En revanche, si, par exemple par suite d'un échauffement, la pression dans la chambre 38 et dans le canal 18 dépasse le seuil 16.105 Pa, le joint élastique dégage l'orifice 50 et libère l'excès de pression vers l'intérieur de la bouteille. Étant donné que l'orifice 50 reste fermé durant la phase de remplissage, la pressurisation de la chambre 38 à la fermeture de la soupape 52 est plus rapide si bien que la réponse du clapet 30 à l'action du flotteur est également plus rapide.
Au lieu de prévoir un joint élastique 64, il est également possible d'associer l'orifice 50 à une petite soupape soumise à l'action d'un ressort calibré genre soupape de sûreté comme la soupape 26.
Par ailleurs, le ou les orifices de sûreté 50 et leurs moyens élastiques de fermeture ne doivent pas nécessairement se trouver dans la paroi du boîtier. Un positionnement dans la paroi de la conduite d'admission 18 fournit les mêmes résultats.
Un fonctionnement correct du clapet connu exigeait une section de l'orifice 50 inférieure à celle du passage axial 48. Cette condition n'existe plus dans le clapet préconisé par la présente invention étant donné qu'en fonctionnement normal, l'orifice 50 est toujours fermé.
Il est finalement à noter que l'invention n'est pas limitée à un clapet de type bi-directionnel tel que décrit ci-dessus à titre d'exemple en référence à la figure. Elle peut tout aussi bien être appliquée à un clapet qui ne sert qu'au remplissage de la bouteille, c'est à dire que l'extraction de gaz est réalisée par un autre robinet.

Claims (6)

1. Clapet pour un robinet d'une bouteille de gaz comprimé ou liquéfié, destiné à être monté sur une conduite d'admission (18) du robinet, comprenant un boîtier (32) avec au moins une ouverture latérale (34, 36) obturable par un obturateur (40) pourvu d'un passage (48) de gaz et déplaçable, sous l'effet de moyens élastiques, entre une position d'obstruction des ouvertures et une position d'ouverture contre l'action desdits moyens élastiques et sous l'effet de la pression du gaz de remplissage, une soupape de niveau (52) actionnée par un moyen (62) de détection du niveau de remplissage et au moins un orifice (50) établissant une communication entre l'intérieur du boîtier (32) et la conduite d'admission (18) d'une part et l'intérieur de la bouteille d'autre part, caractérisé en ce que ledit orifice (50) est associé à des moyens élastiques résistant à la pression maximale de remplissage pour assurer la fermeture étanche de l'orifice (50) et qui cèdent à une pression supérieure à la pression de remplissage pour libérer l'orifice (50).
2. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques sont constitués d'un joint torique (64) en caoutchouc élastique disposé dans une gorge autour du boîtier (32) du clapet dans laquelle débouche(nt) le ou les orifices (50).
3. Robinet pour gaz comprimés ou liquéfiés comprenant un corps de robinet (10) conçu pour être monté sur une bouteille de gaz et renfermant un organe de fermeture (14) à l'intersection d'une conduite d'admission (18) et d'une conduite de sortie (20), un moyen de manoeuvre de l'organe de fermeture, une soupape de sûreté (26), un clapet (30) comprenant un boîtier (32) avec au moins une ouverture latérale (34, 36) obturable par un obturateur (40) pourvu d'un passage (48) de gaz et déplaçable entre une position d'obstruction des ouvertures (34, 36) sous l'effet d'un moyen élastique (44) et une position d'ouverture contre l'action du moyen élastique (44) sous l'effet de la pression du gaz de remplissage, une soupape (52) actionnée par un moyen de détection du niveau de remplissage (62) et au moins un orifice (50) établissant une communication entre l'intérieur du boîtier (32) et la conduite d'admission (18) d'une part et l'intérieur de la bouteille d'autre part, caractérisé en ce que ledit orifice (50) est associé à des moyens élastiques résistant à la pression maximale de remplissage pour assurer la fermeture étanche de l'orifice (50) et qui cèdent à une pression supérieure à la pression de remplissage pour libérer l'orifice (50).
4. Robinet selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens élastiques sont constitués d'un joint torique (64) en caoutchouc élastique disposé dans une gorge circulaire dans laquelle débouche(nt) le ou les orifices (50).
5. Robinet selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdits orifices (50) et moyens élastiques sont prévus dans la paroi du boîtier (32) du clapet.
6. Robinet selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que lesdits orifices (50) et moyens élastiques sont prévus dans la paroi de la conduite d'admission (18).
LU88379A 1993-07-12 1993-07-12 clapet pour un robinet d'une bouteille de gaz comprimé ou liquéfié et robinet pourvu d'un tel clapet LU88379A1 (fr)

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