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DANS
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Fic
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Tre
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Disease
(3/ 4)
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Rupture
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Depression
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Tic
(1)
[15][_]
Physical
(3/ 3)
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142 s
(1)
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69 s
(1)
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de 1,2 mm
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2510705A1
Family ID 30537719
Probable Assignee Dresser Ind Inc Dallas Texas A Corp Of De
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title VALVE PILOTE POUR L'ACTIONNEMENT D'UNE SOUPAPE DE DECHARGE
EN Title PILOT-CONTROLLED SAFETY VALVE - HAS PILOT VALVE OPERATING IN
TWO STAGES WITH FLOW ADAPTOR
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION A POUR OBJET UNE VALVE PILOTE POUR L'ACTIONNEMENT D'UNE
SOUPAPE PRINCIPALE DE DECHARGE. L'ELEVATION DE LA PRESSION DANS UNE
CONDUITE OU UN RESERVOIR AU-DESSUS D'UN NIVEAU PREDETERMINE ENTRAINE
LE CLAPET 142 DE LA VALVE PILOTE QUI MET ALORS A L'ECHAPPEMENT UNE
CHAMBRE DE CONTREPRESSION ADJACENTE A L'OBTURATEUR DE LA SOUPAPE
PRINCIPALE.
LE CLAPET 142 PEUT PRESENTER UN PROLONGEMENT 142A FIXE A UN PLATEAU DE
DIAPHRAGME 140 SOUMIS A LA PRESSION A CONTROLER ET A UNE RESISTANCE
ELASTIQUE REGLABLE ET L'ACTIONNEMENT DU CLAPET MET A L'ECHAPPEMENT PAR
UN PASSAGE 147 LE VOLUME DE TETE DE LA SOUPAPE PRINCIPALE EN
COMMUNICATION AVEC UN PASSAGE 61.
The pilot-valve-controlled safety valve is for use with pipes and
vessels under high pressure. A valve operating in two stages, through
which the medium normally does not flow, controls one of considerably
greater capacity. Flow-regulation members perform the positive valve
function and work with the first stage, and the main valve is pref.
mounted directly on the vessel to be protected. A flow adaptor (100)
with a self-cleaning opening is mounted between the main chamber (68)
of the main valve and ports leading to the pilot valve. A ball (16) is
mounted in a selector (24,15) to allow testing of either the pilot
valve the complete valve. The pilot valve acts on the main one in
proportion to the amount of excess pressure. A partially
pressure-balanced valve unit of large dia. and joints of smaller dia.
increases sensitivity to excess pressure. A ball-valVe forms a
stopcock for testing gas.
Description
_________________________________________________________________
L'invention se rapporte de facon generale aux soupapes de decharge
actionnees par pression ayant des caracte ristiques d'ouverture
proportionnelle et instantanee. Les soupapes de decharge ayant une
caracteristique proportionnelle presentent une capacite d'echappement
ou de decharge qui est proportionnelle a la difference entre une
pression predeterminee ou de reglage et la pression particuliere
agissant sur la soupape. Par contraste, les soupapes aouver- ture
instantanee ou a echappement brusque presentent des caracteristiques
de decharge qui sont constantes et maximales apres que la pression
etablie depasse la valeur predeterminee ou de reglage.On decrira
ci-apres deux formes d'execution, une valve pilote proportionnelle a
etage unique ayant une vitesse d'ouverture reglable et une valve
pilote a ouverture instantanee a deux etages presentant la
oaracteristique de ne pas etre.traversee par l'echappement pendant le
fonctionnement de decharge. En conJonction avec chacune des valves
pilotes ci-dessus, on exposera un nouveau procede d'essai du point de
tarage des elements sensibles a la pression
On a utilise dans le passe des valves pilotes presen- tant la
caracteristique proportionnelle. Une valve pilote connue typique est
decrite dans le brevet des Etats-Unis d'Ameriqve 3 477 456.Les
structures utilisees dans les valves decrites emploient plus d'un
diaphragme et imposent typiquement que la pression du reservoir a
decharger s'eleve Jusqu'd la pression de reglage pour l'essai.
D'autres valves pilotes connues emploient une structure a equilibrage
mecanique de pression qui necessite des joints mobiles sous haute
pression de dimensions importantes et en grand nombre.
Ces constructions presentent ainsi en fonctionnement une hysteresis ou
retard prononce.
L'etat de la technique concernant des combinaisons d'une soupape de
decharge et de valves est expose dans les brevets des Etats-Unis
d'Amerique 3 595 263, 3 664 362, 3 512 560 et 3 568 70 and Cependant,
bien que le fonctionnement etabli par ces combinaisons de soupape
principale et de valve pilote soit acceptable, une commande appropriee
des rapports dynamiques entre la valve pilote, la soupape principale
et le reservoir ou la conduite sous pression est diffi cile a
realiser. De plus, les valves de type connu, dans bien des cas, quand
elles sont essayees en place, ne permettent qu'un procede pour essayer
un point de reglage de la valve pilote. Aussi le reglage de la
pression de rappel guide refermeture de la valve pilote et le
fonctionnement de la soupape principale restent sans etre essayes.La
valve pilote decrite ici permet l'essai en place du point d'action de
la valve pilote, ainsi que l'essai de la pression de refermeture -ou
de rappel et ltesS de la soupape principale su en variante l'es de la
valve pilote seule par 18wtilisation de petites quantites d'un gaz
d'essai auxiliaire.
Ainsi, un but de l'invention est d'etablir une valve pilote
perfectionnee a deux etages pour commander le fonctionnement d'une
soupape de decharge de pression a grande capacite en permettant une
operation d'essai du premier etage de la valve pilote sans
fonctionnement de la soupape principale.
Un but de l'invention est d'etablir une soupape de decharge de
pression d'une capacite notable ayant une commande perfectionnee de
l'ecoulement du produit et de la dynamique des pressions associee a la
valve pilote, a la soupape prin- cipale de decharge et aux reservoirs
cru conduites demandant une decharge de pression.
Un autre but de l'invention est d'etablir une valve pilote
perfectionnee a deux etages repondant a la pression dans laquelle
l'ecoulement du produit qui exerce la pression d'actionnement ne
s'effectue a travers chaque etage de la valve que pendant l'operation
de decharge ou de rappel de la valve pilote.
Un but complementaire de l'invention est encore d'etablir une valve
pilote perfectionnee a deux etages, actionnee par pression pour
commander une soupape principale de decharge de capacite notablement
plus grande, dans laquelle le debit fortement reduit a travers la
valve pilote peut astre filtre de facon poussee, ce qui augmente la
fiabilite par la diminution de la contamination.
Un but de l'invention est de proposer une valve pilote a un seul etage
pour actionner une soupape de decharge de grande capacite, la decharge
du produit par la combinaison etant proportionnelle a la surpression
exercee.
Un but additionnel de l'invention est d'etablir une soupape de
decharge ayant une caracteristique de decharge proportionnelle dans
laquelle les forces de friction agissant sur les elements sensibles a
la pression sont minimisees en donnant une aptitude amelioree a la
repetition du fonctionnement desire et une grande sensibilite.
Un autre but de l'invention est encore d'etablir une valve pilote
ayant une caracteristique de decharge proportionnelle comprenant une
structura de clapet par laquelle un equilibrage selectif de pression
aboutit a un mouvement temporaire de clapet reduit.
Un but complementaire de l'invention est encore d'etablir une soupape
de decharge actionnee par pression agissant proportionnellement et
employant un selecteur sensible a la pression de telle sorte que le
tarage de la valve pilote et le fonctionnement de la soupape
principale puissent s'obtenir sans elevation de la pression du produit
3usqu'au reglage de decharge de la combinaison et qui consomme une
quantite minimale de gaz d'essai.
On decrira une soupape de decharge actionnee par pression a un seul
etage dont l'element sensible a la pression actionne un clapet de
diametre relativement grand pour etablir un ecoulement proportionnel
ou une caracteristique de decharge ayant un gain ou une sensibilite a
la pression d'un niveau relativement eleve grace a une section d'ecou-
lement augmentee a l'ecart de son siege. Le clapet emploie un passage
d'equilibrage de pression et l'ensemble pilote comprend un organe de
commande de l'ecoulement reglable de l'exterieur.
Typiquement, la valve pilote decrite est utilisee pour commander une
capacite plus grande, c ' est-a-dire une soupape de decharge de
pression principale du type employant un organe d'obturation equilibre
par la pression. Le fonctionnement de la soupape principale
s'accomplit par l'echappement controle d'un volume au-dessus de
l'organe mobile de la soupape principale, ce qui a pour effet d'agir
sur la position de l'obturation de la soupape principale.
De cette facon, la capacite de soupape principale est essentiellement
"modulee" en proportion de la surpression exercee ou de la pression du
produit au-dela d'une valeur predeterminee,
Une soupape de decharge additionnelle actionnee par pression, decrite
ci-apres, utilise un premier etage et un second actionnes par pression
qui sont mecaniquement independants. Dans une forme d'execution
typique, la valve pilote a deux etages actionne une soupape principale
notablement plus grande en mettant a l'echappement le volume de tete
de la soupape principale ramene a la pression ambiante
La conception de la soupape principale est telle qu'avant l'ouverture
a l'echappement de la soupape principale, l'organe mobile ou piston de
fermeture de cette soupape principale est en equilibre de pression
avec le reservoir ou l'enceinte sous pression.Quand le volume de tete
au-dessus dudit piston est mis a l'echappement a l'atmosphere, la
pression du reservoir est utilisee pour lever les piston et ouvrir la
soupape principale, en etablissant la decharge depression desiree. Un
signal de pression additionnel pour la valve pilote est fourni par un
tube de pression place pres du reservoir ou de l'enceinte sous
pression, ce qui donne une indication de la pression reelle du
reservoir ou du produit en permettant a la valve pilote et a la
soupape principale de revenir en position de rappel pour une pression
de reservoir correcte independante de la valeur du debit de la soupape
principale.
Une caracteristique de la valve pilote a deux etages decrite est
l'utilisation d'un volume d'emmagasinage speci- fic pour commander le
degre de variation du debit du produit dans la valve pilote entre le
premier etage et le second. Ces vitesses de fonctionnement controlees
assurent des operations de decharge et de fermeture positives et plus
precises a la fois pour la valve pilote et pour la soupape principale.
Additionnellement, le premier etage ou etage captant la pression
utilise une nouvelle cooperation pilotesiege comprenant des elements
sensibles a la pression et au debit. Ces elements assurent une
commande perfectionnee des forces de levee et de fermeture ou de
rappel du clapet, ce qui assure une reponse de soupape precise aux
pressions reglees de decharge et de fermeture.
Un avantage supplementaire obtenu par l'invention decrite consiste
dans l'utilisation d'un selecteur a bille qui permet de mettre a
l'essai les etages de la valve pilote a l'aide d'une source
independante et/ou taree de gaz sous pression. L'introduction de gaz
d'essai a des pressions supdrieures a la pression d'emmagasinage du
reservoir isole le premier etage pilote du produit normal en limitant
ainsi l'essai de pression a la valve pilote seule. Lors de la
reduction subsequente de la pression d'essai, l'action de la valve
pilote est telle que le raccordement d'essai est automatiquement ferme
et que la pression du produit est retablie pour la valve pilote en
permettant le debranchement de l'equipement d'essai sans perte de
pression du reservoir ou du produit.
D'autres buts et avantages de l'invention apparat tront a la lecture
de la description detaillee qui suit, etablie en reference au dessin
annexe, dan5 lequel: la figure 1 est une vue en coupe de la valve
pilote montrant le premier etage et le second, le selecteur a bille et
les passages interieurs associes, les orifices de raccordement de la
soupape principale et de la source de pression etant aussi representes
la figure 2 est une coupe de la partie de la soupape principale de
l'invention contenant les admissions provenant du reservoir, de la
conduite ou de l'enceinte a decharger et montrant le tube de Pitot,
l'orifice de tete de la soupape principale et le tube de raccordement
a la valve pilote la figure 3 est une vue en perspective de la soupape
de decharge actionnee par valve pilote selon une forme d'execution
preferee mais non exclusive dans laquelle la valve pilote a deux
etages est montee a proximite immediate de la soupape principale,
cette figure montrant aussi le tube de raccordement de pression et sa
prise de pression associee
Juste au-dessus de l'orifice d'entree de la soupape principale la
figure 4 est une vue schematique montrant en coupe le raccordement
essentiel de la valve pilote et de la soupape principale, les elements
de soupape dotant representes a' l'etat normal de non-echappement la
figure 5 est une vue schematique analogue a la figure 4, mais montrant
les elements de soupape dans l'etat d'echappement ou de decharge la
figure 6 est une coupe partielle du premier.etage de la valve pilote
montrant un ensemble formant clapet en position de fermeture ou de
non-echappement et montrant en particulier la relation des elements
subissant la pression sur le clapet en association avec le siege du
premier etage;; la figure 7 est une autre coupe partielle du premier
etage de valve pilote montrant l'ensemble formant clapet dans une
positiin d'ouverture ou d'ecoulement et montrant en particulier la
relation des elements de fermeture ou de rappel sur le clapet et les
sieges associes la figure 8 est une vue agrandie de l'amortisseur
d'ecoulement employe dans la valve pilote de la presente invention la
figure 9 est une coupe selon la ligne 9-9 de la figure 8 la figure 10
est une vue schema tic de la valve pilote proportionnelle ou de
modulation actionnant une soupape principale equilibree et employant
un passage d'essai et un obturateur repondant a l'ecoulement la figure
Il est une coupe partielle de la valve pilote de modulation selon la
ligne de coupe 11-11 de la figure 12, avec des elements de commande de
l'ecoulement et des passages amenes par rotation dans le plan du
dessin pour faciliter l'expose des parties fonctionnelles et avec
omission des filtres la figure 12 est une vue de dessus de la valve
pilote avec coupe partielle selon la ligne 12-12 de la figure Il
montrant en particulier l'emplacement de la valve selectrice a bille
et des elements filtrants la figure 13 est une coupe partielle du
corps de valve suivant la ligne 13-13 de la figure 12, montrant en
particulier les passages dressai et d'admission, les filtres pour la
vapeur du produit et les passages d'interconnexion. en montrant
particulierement les elements repondant a la pression et commandant le
debit la figure 14 est une vue en perspective d'une forme d'execution
preferee de la valve pilote de modulation, montrant en particulier le
regleur de valve ajustable exterieur et le ressort de tarage la figure
15 est une autre vue en perspective de la valve pilote de modulation
ayant son couvercle en place; et la figure 16 est une courbe
representatrice indiquant la decharge de la soupape principale pour
des surpressions du produit appliquees a des soupapes de decharge.
En reference aux figures 1 et 2, la soupape de decharge actionnee par
pression decrite ici se compose d'une valve pilote representee de
facon generale en 5 (voir la figure 1) et ayant un premier etage 10 et
un second etage, indique de facon generale en 41, qui sont contenus
dans un corps 4. Dans une forme d'execution preferee, la valve pilote
est montee a proximite immediate de l'extremite superieure d'une
soupape principale de decharge 7 (voir les figures 2, 4 et 5)
communiquant avec la valve pilote a travers leori fice de tete 61 de
la soupape principale et sur la valve pilote a travers l'orifice Il de
contre-pression et d'echap- pement pour la soupape principale.Dans la
forme dBexdoution decrite, un tuyau ou conduit 11a raccorde les
orifices 61 et Il (voir la figure 3). Additionnellement (voir les
figures 3, 4 et 5), il y a un tube exterieur de pression 6 qui fait
communiquer l'orifice d'admission 12 de valve pilote captant la
pression de reservoir avec une prise de pression 63 contenue dans la
partie inferieure de la soupape principale 7 Juste au-dessus de la
bride d'entree 66 de la soupape principale et de son entree 65. La
prise de pression 63 communique avec un tube de pression totale 64
assurant des entrees de la pression de reservoir pour la valve pilote
avant le fonctionnement de cette valve et pendant l'ecoule ment a
travers la soupape principale.Typiquement, la bride inferieure 66 de
la soupape principale est montee sur une ouverture menagee sur un
reservoir ou une conduite sous pression ou en communication avec ces
espaces. Le fonctionnement de la soupape de decharge actionnee par
pression met donc a l'echappement a travers cette soupape principale 7
le produit en vapeur et/ou en gaz contenu dans le reservoir ou la
conduite sous pression mentionne cl-dessus.
En fonctionnement, si on suppose que la pression de la vapeur et/ou du
gaz du reservoir est au-dessous du reglage de decharge du premier
etage determine par la precontrainte du ressort de compression
reglable 30 comme represente aux figures 1, 2 et 4, la pression
statique de vapeur provenant du reservoir ou du conduit associe est
appliquee i la face 68 du piston de la soupape principale en etant
transmise par orifice 65, la prise de pression 63, le tube de pression
64, le tube de branchement 6, l'orifice d'entree de pression 12, un
passage 57 d'admission de pression au second etage, les alesages.de
plongeur 55-56, un passage principal de second etage 54, l'orifice Il
et le conduit lita. La pression est communiquee aussi a l'interieur de
la valve pilote (voir la figure 1) aux elements de premier et de
second etages par le passage 57, le passage transversal 24 du premier
etage de valve pilote, l'orifice d'entree 17 du premier etage et le
filtre 15. Ainsi, la pression du produit s'exerce sur l'ensemble
formant clapet 18 du premier etage contre la surface definie par le
siege d'entree du premier etage ou orifice 17 et par la face
inferieure 34 du piston de clapet (voir la figure 6). Le filtre 15
fait communiquer directement l'orifice d'essai 14a et le passage 24 en
constituant un guide pour 1 'organe de fermeture par bille 16. La
bille 16 repose soit sur l'entree 14a, soit sur le passage 24 comme on
l'exposera plus loin.Le filtre 15 fait communiquer aussi les passages
24 et 14a avec le passage 17 a travers sa matiere filtrante.
Comme represente sur la figure 1 et plus en details sur les figures 6
et 7, l'ensemble 18 formant clapet du premier etage coopere avec le
siege de premier etage 28 en utilisant des elements sensibles a
l'ecoulement et a la pression. Ces elements comprennent un piston 18c
et un epaulement ou organe de fermeture 19 adJacent au piston. Un
siege de fermeture 20 du premier etage coopere avec un joint de clapet
25 de premier etage place concentriquement par rapport a l'epaulement
19 et au piston 18c entre ces elements.
L'ensemble formant clapet 18 comprend de plus une tige 18b de clapet
montee concentriquement a l'interieur d'un guide de clapet formant
porte-siege de fermeture 20a pour un deplacement en va-et-vient dans
ce guide. L'extremite inferieure du guide 20a definit le siege de
fermeture 20 mentionne ci-dessus. On remarquera que ltextrdmite
superieure 18d de la tige 18b de clapet est a tous moments en contact
avec la chape inferieure 30a du ressort. La chape de ressort 30a n'est
pas en contact avec la face superieure 20b du guide de clapet 20a, ce
qui rermet un mouvement relatif entre ces elements.Le Jeu c
l'intervalle prevu entre la chape 30a et la face 20b permet la
compression du ressort de soupape 30 pour l'accomplissement d'un
reglage individuel de la course de levee du clapet et des forces de
rappel appliquees a la tige de clapet 18b par le ressort 30.
Le guide de clapet 20a formant porte-sihtge de fermeture du clapet est
monte de plus a l'interieur d'un prolongement 29 du porte-siege dans
lequel il se visse. Le vissage et le mouvement relatif mentionne
ci-dessals entre 18c et 20a etablit un reglage vertical pour le siege
de fermeture 20. Cette construction permet le reglage independant de
la levee ou course et de la force de levee exercee sur l'ensemble
formant clapet 18 pendant l'operation de decharge. Le clapet de
premier etage et le siege presentent aussi des intervalles annulaires
incorpores, utilises pour assurer un fonctionnement de clapet fiable
et reproductible.
Ces intervalles comprennent un intervalle peripherique entre une livre
de reaction 21 du clapet de premier etage au diametre exterieur de
piston 32 et la surface interieure du porte-siege 29, c'est-a-dire
l'intervalle 37; un intervalle entre une seconde partie de fermeture
ou partie intermediaire d'un diametre exterieur 33 et la surface
interieure du siege 28,c'est-a-dire l'intervalle 39. Un intervalle
additionnel 38 est delimite par la partie initiale de fermeture du
piston au diametre exterieur 34 et par la surface interieure du siege
28 au diametre 28b.
En association avec les intervalles ci-dessus, il y a des
chevauchements de la partie de fermeture du piston de clapet de
premier etage (captage de pression) le long de la surface au diametre
exterieur 34, c'est-a-dire le wi chement 36 et le chevauchement de la
seconde partie de fermeture ou partie de fermeture intermediaire de
L'organe de fermeture du clapet de premier etage formant en regard du
siege le chevauchement 35.
Le second etage de valve 41 (voir les figura 1, 4 et 5) comprend un
ensemble plongeur de second etage 42 ayant un plongeur ou organe de
fermeture de second etage 48 qui se deplace en va-et-vient dans un
alesage 40 ayant un premier diametre inferieur 55 et un second
diametre superieur 56. Le plongeur 48 a une extremite superieure 48a
et des
Joints de travail 48b et 48c.Le Joint 48d de l1enseitie de plongeur
permet a cet ensemble plongeur 42 de se deplacer -en va-et-vient dans
l'alesage 40 en reponse aux differences de pression au-dessus et
au-dessous du plongeur. Ensemble 42 comprend' un porte-joint inferieur
de plongeur 43 incor- pore et un Joint de clapet 480.
Le fonctionnement de ces elements pendant la levee et la fermeture du
clapet de premier etage sera decriten details ct-apres.
Quand il y a raccordement, comme montre sur la figure 4, avec une
pression de produit moindre que celle necessaire pour faire lever
l'ensemble de clapet du premier etage 18, la conception de l'ensemble
du clapet de second etage 42 et les zones differentes associees a
l'organe de fermeture ou plongeur de second etage 48 maintiennent
l'ensemble de clapet de second etage 42, comme represente (voir les
figures 1 et 4), dans sa position de non- echappement avec obturation
contre le siege inferieur 45.
Comme la pression de produit agit sur l'ensemble plongeur de second
etage 42 au-dessous du Joint 48d et que le piston lac de premier etage
est en contact avec son Joint 17a en isolait l'extremite superieure
48e du plongeur de second etage de ladite pression, le plongeur 48 est
maintenu dans le diame- tre superieur 56 de l'alesage du plongeur 40
definissent un passage annulaire de pression de tete et/ou des
passages captant la pression constitues par l'alesage superieur 56 et
l'alesage inferieur 55 et les passages 54 et 57.Les volumes enfermes
associes aux alesages 55 et 56 et les parties adjacentes du plongeur
delimitent une premiere chambre annulaire et une seconde associees aux
positions d'dchappe- ment ou de decharge et de non-echappement du
plongeur 48 dans l'alesage 40. Une premiere chambre est delimitee par
le diametre de plongeur et de l'alesage au-dessus du Joint 48c quand
celui-ci coopere avec le siege 45. Une seconde chambre est delimitee
par le diametre du plongeur et par l'alesage au-dessus du Joint 48b
quand celui-ei coopere avec la portee d'alesage 46 dans la position de
decharge ou d'echappement.
Comme on l'expliquera cl-apreS3 plus en details, le plongeur 48 et-les
Joints 48b, 48c cooperent avec la region d'obturation de l'alesage 46
et le siege du Jont d t echappe ment 45 pour obturer selective;aent ou
ouvrir le volume de tete 68 respectivement dans la premiere position
du plongeur 48 et dans la seconde.
Dans des conditions de non-echappement, la pression du reservoir agit
sur les surfaces superieure et inerieure du piston 69 de la soupape
principale en se transmettant a travers l'ouverture 11 de la valve
pilote et les orifices ou passages 54, 55, 56 et 57 comme on l'a
expose' ci-dessus.
Comme la surface effective 74 de la soupape principale est plus grande
que la surface 75 du piston 69 formant lBorgale de fermeture de la
soupape principale le piston reste en position de fermeture et il n'y
a pas d'echappement pour le reservoir.
La pression de reservoir ou du produit est captee a travers l'entree
65 de la soupape principale (voir les figu- res 4 et 5). Le reglage de
la pression de decharge du premier etage de la valve pilote est
determine par la force de precontrainte du ressort de compression 30
et des chapes de ressort associees 30a, 30b contenues dans le premier
etage de la valve pilote (voir les figures 6 et 7).Quand la pression
du produit augmente au-dela du reglage predetermine ou de tarage, la
force exercee sur le clapet de premier etage par la pression du
produit contre la surface effective de la partie initiale de fermeture
du premier etage au diametre 34, etablie a travers l'orifice d'entree
17 du premier etage, le filtre 15, l'orifice ou siege 24 et l'ori-
fice d'admission 12, souleve le clapet 18 en ouvrant ainsi l'admission
17 du premier etage et en permettant l'echappe- ment du produit a
travers la decharge 22 dans le porte-siege 29 du premier etage et le
passage 50 de communication entre le premier etage et le second. La
pression du produit agit maintenant sur l'extremite superieure 48a de
l1ensemble plongeur 42.
Le fonctionnement ameliore du nouveau clapet de premier etage qui est
decrit ici resulte de l'utilisation d'elements de commande de
l'ecoulement contenus sur l'ensem- ble de clapet 18 et plus
particulierement sur le piston 18c.
Le fonctionnement de cette structure en decharge s'effectue comme
suit; quand, comme indique ci-dessus, la pression de reservoir
agissant sur la surface associee a la partie de fermeture initiale au
diametre 34 depasse la force du ressort reglable 30, le piston de
clapet 18c, obturant initialement l'ouverture ou orifice d'admission
17 du premier etage a travers.l'intervalle qui s'etend sur la distance
36 et est adJacent a l'extremite du piston 18c cooperant avec le Joint
17a, commence a se deplacer verticalement vers le haut. A ce moment,
comme l'intervalle 38 entre le clapet et le siege est plus grand que
l'intervalle 39, l7ecoulement du produit a travers les intervalles 38
et 39, apres rupture de l'obturation contre le Joint 17a, est controle
essentiellement par le passage annulaire 39 ou par la longueur du
chevauchement 35. Additionnellement, comme le chevauchement 35,
associe a l'intervalle 39, est plus grand que le chevauchement 36,
l'intervalle 39 commande le debit du produit maintenant amorce a
travers l'intervalle entre le clapet et le siege par le mouvement du
clapet. La commande de debit par l'intervalle 39 et le chevauchement
35 est due a l'augmentation de la resistance a l'ecoulement etablie
par ces elements.
L'ecoulement du produit a travers l'intervalle 38 et la chute de
pression resultante a travers l'intervalle 39 produisent une force
additionnelle vers le haut due a l'augmentation de la surface du
piston de clapet au diametre 33 de la seconde partie de l'organe de
fermeture. La chute de pression additionnelle due a l'intervalle 39
qui commande l'ecoulement continue Jusqu' ce que le chevauchement 35
stapproche de zero en etablissant une force vers le haut constamment
croissante due a la pression additionnelle agissant sur la surface
inferieure de la levre de reaction du piston au diametre 32 qui est
au-dessous de la levre de reaction 21 comme represente par la fleche
indicatrice de l'ecoulement 78.La chambre annulaire 41, definie par la
levre de reaction 21 et par la seconde section au diametre 33 de
organe de fermeture, assure vue amelioration additionnelle dans
l'operation de decharge car l'intervalle 41a entre le bord
circonferentiel de levrc 21a et la surface annulaire de siege 28a
etablit une resistance controlable a l'ecoulement radial du produit en
41a au moment de la levee du clapet. Cette caracteristique permet une
meilleure utilisation de la commande d t coulement dans l'organe de
fermeture de la soupape.
Dans la forme d'execution preferee mais non limita- tive decrite
ci-dessus, l'intervalle 38 est plus grand que 39 et le chevauchement
35 est plus long que le chevauchement 36.
A la difference des conceptions de soupapes connues, la nouvelle
construction proposee etablit des forces de soulevement touJours
croissantes sur le clapet pendant la decharge assurant l'operation de
levee du clapet sans inversion. Sans la structure EQentionmee
ci-dessus, le soule- vement initial du clapet aboutirait a une baisse
rapide de la pression a travers l'intervalle clapet-sibge en
provoquant une perte de la force de soulevement appliquee au clapet 18
et par suite une refermeture ou oscillation de la piece mobile ou une
ouverture partielle avec un fremissement excessif ou une amorce
d'ecoulement.Dans ces conditions, il serait necessaire de permettre a
la pression du reservoir de s'elever notablement au-desus du reglage
de decharge avant que l'instabilite de la soupape soit surmontee pour
accomplir l'action complete du clapet et assurer le fonctionnement de
la soupape de decharge. Un clapet oscillant ou fremissant aboutit
comme on l'a montre a un tarage de soupape de decharge qui n'est pas
satisfaisant et a un raccourcissement de la duree de la soupape.
On remarquera que pendant la levee et la course verticale du clapet
decrites ci-dessus un ecoulement prede- termine de produit steffectue
constamment a llatmosphere a travers l'intervalle 18a entre la tige de
clapet 18b et le guide 20a en s'echappant par des passages 10a dans le
bottier 10 et par les fuites dans toute couverture (non representee
greater than ainsi qu'a travers l'orifice de decharge 22 du clapet. Un
nouvel aspect complementaire du premier etage qui a ete decrit est
l'obturation complete de l'ecoulenent de produit a travers 18a par le
Joint 25 et le siege 20 quand le clapet acheve son mouvement de
decharge comme represente sur la figure 7.
Comme expose ci-dessus, le fonctionnement de l'en-seF ble de clapet 42
du second etage est tel que, lors de l'operation de decharge ou de
levee de clapet 18 du premier etage a partir d'une position d'appui
sur le siege 28 sous la pression de tarage, le plongeur ou organe de
fermeture 48 du second etage, sur l'extremite superieure duquel
s'exerce la pression du reservoir par l'orifice d'admisslon 50, est
repousse Jusqu'd une position ou le plongeur 48 du second etage et les
Joints 48b ont ete deplaces verticalement vers le bas dans lialesage
40 Jusque ce que ces joints assurent l'obturation contre la region de
siege 46 au diametre inferieur 55 de l'alesage 40 du second etage.Le
mouvement du plongeur ecarte aussi le Joint 48c du siege 45.
A ce moment (voir la figure 5), le volume de tete 68 de la soupape
principale est mis a l'echappement a l'atmos phere a travers les
passages 54, 55, l'alesage 40 et la sortie grillagee 13. Quand le
plongeur 48 est en position d'echappe ment, l'orifice d'echappement ou
le passage 56 est ferme par l'action des Joints 48b agissant contre la
portee d'alesage 46, ce qui termine ainsi la communication de fluide
entre le reservoir a l'echappement et le volume de tete 68 de la
soupape principale par le passage 57. De facon plus importan- te,
l'isolement du passage 57 elimine l'ecoulement de produit par le tube
64, le tube 6 et l'admission 12 de la valve pilote pendant
l'echappement.Comme la suppression de la contre-pression du volume 68
et le fonctionnement du piston de la soupape principale resultent de
la mise a l'echappement du volume 68 par le second etage 41, comme on
l'a expose, l'ecoulement du produit a travers le premier etage de la
valve pilote est limite a de courtes periodes du mouvement du clapet
et du plongeur.
La pression de reservoir est maintenant captee par le premier etage de
valve pilote et par le second a travers l'orifice de premier etage 12,
le tube 6, la prise de pression 63 et le tube 64.
Quand l'echappement a travers 'orifice 13 et l'action de clapet
exposee ci-apres font baiss la pression au-dessus de 1'organe de
fermeture 69 de la sous pue principale et de sa face 74 Jusqu'd une
valeur notabie nt moindre que celle de la pression qui s'exerce sur la
face inferieure 75, l'organe de fermeture ou piston d'obturation 69 se
live en permettant au produit du reservoir de s'echapper par les
passages d1ecoulement 65, 71 et par l'dvacaAation a l'atmos- phere a
travers la sortie 67 (voir la figure 2).
Pendant l'echappement comme indique ci-dessus, la pression totale du
reservoir ou du conduit mis a l'echappe- ment est maintenant appliquee
au tube de Pitot 64 place dans la soupape principale en 63 et fait
communiquer oette pres sion a travers le tube 6 et l'orifice
d'admission 12 de la valve pilote en maintenant ainsi l'ensemble de
clapet du second etage 42 a sa position basse ou d'echappement0
Comme on l'a expose ci-dessus, l'amorcage d'une periode d'echappement
de la soupape principale a pour effet que le plongeur ou organe de
fermeture 48 du second etage interrompt l'ecoulement a travers le
passage 57 aprbs une tres courte duree d'ecoulement temporaire de
produit. Aussi, le seul ecoulement de produit a travers le premier
etage sensible a la pression 10 est la quantite necessaire pour
actionner le second etage 41 et mettre en pression le volume au-dessus
du second etage comprenant le volume 52 et d'autres volumes associes
de facon inherente a la construction de la combinaison du premier
etage et du second. Ce petit volume d'ecoulement permet l'utilisation
d'un filtre tres fin 15 en reduisant ainsi la quantite de particules
contaminees ou de matieres entrant dans la valve pilote. Une
caracteristique de faible ecoulement et le filtrage assurent une
fiabilite de valve notablement amelioree et le maintien des tarages de
pression prealables.
Quand l'ecoulement de produit a travers la soupape principale 7 a
provoque un abaissement de la pression de reservoir ou d'enceinte
captee par le tube 64 jusqu'd une valeur pour laquelle le ressort 30
du tarage du premier etage de la valve pilote exerce une force
suffisante pour le commencement d'un mouvement de descente du clapet
18 de premier etage, le Joint 25 associe au siege d'obturation du
clapet de premier etage s'ouvre et permet l'echappement d'une quantite
controlee a partir de la chambre 23 du clapet de premier etage a
travers le passage d'intervalle 18a entre le clapet 18 et le siege 20,
comme on l'a expose ci-dessus,
Jusqu'a l'atmosphere ou la pression ambiante.Cette action regle
essentiellement l'abaissement de la pression dans la chambre 23 en
commandant la descente du clapet de premier etage car l'echappement
augmente en effet la difference de pression qui se presente a travers
le clapet 18c et l'ors fice 17. La diminution de la pression du
produit ou de la vapeur dans la chambre 52 et les volumes interieurs
associes au-dessus de la surface de plongeur 48a et la diminution
semblable de la pression residuelle de reservoir agissant a travers
l'orifice 57 font lever l'ensemble plongeur 48 en ramenant le Joint
48c contre le siege 45.
On remarquera que, sans l'action controlee du clapet de premier etage
decrite ci-dessus, un mouvement rapide du clapet aurait pour resultat
de fermer temporairement l'orifice 17 et de refermer par consequent ou
de faire vibrer le clapet de second etage aboutissant au
fonctionnement transitoire destructeur ou au broutement de l'organe 69
de la soupape principale.
Comme on l'a expose ci-dessus, la pression de fermeture et/ou de
rappel est a un large degre commandee par la course de l'ensemble de
clapet 16. Cependant, une commande fiable et precise de la pression de
rappel depend aussi de la commande des pressions internes transitoires
et des forces aerodynamiques associees au mouvement de clapet
Ainsi, il est essentiel que la conception du clapet et de son siege et
a la fois le captage de pression et la fermeture soient integres pour
assurer un fonctionnement satisfaisant entre d'etroites marges des
pressions de decharge et de fermeture.
La descente controlee du clapet de premier etage est renforcee par la
presence d'une chambre d'amortissement 52 qui fournit le produit de
travail pendant le fonctionnement des clapets de premier et second
etages pour assurer que les pressions d'echappement au clapet et les
pressions transitoires soient coherentes et previsibles.
On remarquera que le fonctionnement ci-dessus previsible et controle
du clapet de premier etage s'effectue aussi a la levee quand la
chambre d'arortissement 52 permet l'ecoulement de produit a travers
l'orifice 17 en remplissant la chambre 52 et en's'opposant au
broutement ou aux pertur bations mecaniques transitoires dans le
fonctionnement rdsul- tant du second etage et de la soupape
principale.
La valve pilote qui est decrite ici etablit un fonctionnement controle
pendant la phase transitoire ou de travail quand le clapet de premier
etage et le plongeur de second etage se deplacent de la premiere
position a la seconde correspondant au tarage, a la decharge et a la
fermeture par le controle des pressions transitoires se presentant
dans les volumes associes au premier clapet et au second. Ces
pressions sont importantes en etablissant un fonctionnement stable
pour le clapet de premier etage et le plongeur de second etage.
Si les pressions s'abaissent trop rapidement a la fermeture ou
s'elevent trop rapidement a la levee, le fonctiormement de la soupape
presentera un mouvement oscillatoire ou broutement indesirable et
dommageable. Cependant, comme on a decrit, par l'utilisation de
combinaisons predeterminees de differentes surfaces de clapets et de
volumes associes, l'abaissement de pression s'effectue a une vitesse
reduite, ce qui aboutit a un mouvement de descente positif et controle
du clapet de premier etage et A un rappel associe du plongeur de
second etage.
On decrira mieux le fonctionnement de la valve pilote de modulation en
conJonction avec une soupape principale equilibree par la pression en
commencant par la figure 10 avec reference occasionnelle a la figure
11. Comme on l'a represente, l'ensemble pilote 131 consiste en un
corps 133 contenant des elements interieurs de passage de filtrage et
de reponse a la pression. Une enveloppe 132 est attachee en
cooperation a la partie superieure du corps 133 en protegeant la
partie superieure de la valve. A l'interieur de ladite enveloppe 132
et au-dessus de la partie superieure dudit corps 133 se trouve un
ressort 135 contenu entre les chapes superieure et inferieure 137 et
137a.Un ensemble 136 de reglage du ressort se compose d'une vis
superieure de reglage ou d'un autre dispositif de mise en position
138, d'un ensemble 134 retenant le regleur de ressort, place et
attache a l'extremite superieure dudit corps par des supports 130.
Le ressort de reglage 135 est retenu de facon reglable en compression
entre lesdites chapes 137 et 137a, la hauteur verticale du ressort et
par suite sa force de compression etant modifiee par la rotation de la
vis de reglage 138.
Quand on fait tourner la vis 138, la chape superieure 137 est empechee
de tourner par une broche 129 qui est retenue et fixee entre la chape
superieure de ressort 137 et une partie inferieure de ltensemble 134
supportant le regleur.
Sur la chape inferieure de ressort 137au un ensemble d'adaptation 139
du ressort a un diaphragme applique les forces de compression
de-l'extremit8 inferieure du ressort 135 au diaphragme 141 repondant a
la pression par l'intermediaire d'un plateau de diaphragme 140. Le
diaphragme est retenu a sa peripherie et de facon etanche entre la
partie superieure du corps 133 et une butee superieure 140a. Le
plateau de diaphragme 140 est fixe au diaphragme 141 et subit ainsi un
mouvement vertical car la pression interne du volume 141 a influencant
le diaphragme engendre des forces en opposition a celle exercee par le
ressort 135.
Un intervalle annulaire entre la butee superieure de diaphragme 140a
et le plateau de diaphragme 140 menage le
Jeu pour un mouvement vertical du diaphragme et etablit une limite de
course si des pressions superieures a celles escomptees se presentent.
Un espace annulaire additionnel 140b est etabli au voisinage de
l'interface plateau d'adaptation/butee superieure 140a /diaphragme 141
en etablissant l'intervalle de fonctionnement necessaire et contient
de plus une bague circulaire 140c de retenue du diaphragme.
La bague 140c est d'une grande importance pour le fonctionnement par
suite du fait que l'intervalle annulaire entre le plateau de
diaphragme 140 et la butee superieure 140a a l'interface du
diaphragme, se prolongeant par l'inter- valle 140b,a pour effet
d'etablir une zone de diaphragme peripherique annulaire non supportee
indique en 140d.
Dans le cas ou une quantite notable de produit en surpression est
admis au volume d'actionnement 141 a, la course verticale du plateau
de diaphragme 140 est limitee par la butee superieure 140a mais la
rupture du diaphragme sur la zone de diaphragme non supportee 140d
peut se presentera
Dans l'eventualite d'une surpression suffisante pour rompre ou
endommager le diaphragme, l'anneau de retenue 140c etablit un Joint
secondaire a ltinterface horizontale superieure du plateau de
diaphragme 140 et de la butee superieure comme represente en 140e.
La bague 140c utilise une matiere deformable qui sous les pressions
exercees constituera un Joint semi-pemments
Dans ces conditions, une quantite minimale de produit s'echap- pera a
travers la zone rompue et pendant une duree limitee la soupape
continuera a fonctionner0 L'utilisation de ce Joint secondaire
constitue ainsi un perfectionnement notable sur les soupapes connues
dans des situations soumettant la soupape a une pression du produit
excessive inattendue.
Le plateau de diaphragme 140 est fixe de facon etanche a un
prolongement vertical 142a. Les forces de diaphragme aboutissant au
deplacement du plateau 140 sont ainsi transmises et produisent un
mouvement identique du clapet 142. Un passage 143 etablit une
communication de produit et de pression - entre le volume superieur de
clapet 142b et le siege inferieur de clapet ou l'orifice 150. Le
clapet 142, quand il est actionne par des forces sur le diaphragme
141, se deplace en va-et-vient dans une chambre a clapet 142c ayant
des passages d'interconnexion, c'est-a-dire le passage d'evacuation
151 et le siege inferieur mentionne ci-dessus ou passage 150.Le volume
142c communique de plus avec l'orifice d'echappement pilote 148 par
l'orifice de sortie 147 et le passage 147a. Le volume 142c communique
aussi avec le volume de tete 61 de la soupape principale par le siege
ou l'orifice 150 et le passage d'interconnexion 150a, le passage 149
d'evacuation et d'alimentation de la tete et le tube d'interconnexion
lia. Le volume de diaphragme d'actionnement 141a est en communication
de pression et d'ecoulement avec un orifice de siege de clapet 150 par
l'intermediaire de l'etranglement de commande de debit 165, la cavite
a filtre 156 et les passages 159 et 160. L'element de commande du
debit est reglable manuellement a partir de l'exterieur de la soupape
par un ensemble de reglage 144, comme indique sur les figures 12 et
11.On remarquera que, dans la forme d'execution decrite,
l'etranglement du debit est calibre pour une correlation facile avec
le fonctionnement de la soupape.
Le volume d'actionnement du diaphragme ou chambre 141a et le siege ou
l'orifice de clapet inferieur 150 sont disposes en communication de
pression et d'ecoulement avec l'ori- fice d'essai 152 par
l'intermediaire de la cavite a filtres 156 les filtres 157, les
passages 159 et 160 dans le corps 133 et 1'ensemble selecteur a bille
154a. L'ensemble 154a comprend un organe obturateur ou bille 154
cooperant avec un siege d'admission d'essai 155 et un siege de sortie
de pression du reservoir 158. Le siege de sortie de la pression du
reservoir est en communication avec la pression du produit ou du
reservoir par le passage 153 et le tube 6 et par un tube pilote 64.Un
filtre 157 agit comme guide pour les courses de deplacement de
ltobturateur 154, tout en filtrant la vapeur du produit qui s'ecoule
par le tube 6 et le passage ou siege 158 du selecteur avant l'entree
dans les parties repondant a la pression de l'ensemble pilote.
En fonctionnement, dans des conditions normales, quand la pression du
produit depasse la pression atmospherique, la bille 154 est repoussee
en contact d'etancheite avec le siege 155 d'admission du passage
d'entree pour l'essai.
Si pendant un fonctionnement normal, c'est-a-dire sans. Echappement,
la pression du produit etant au-dessous du reglage de la valve pilote
assure par le ressort 135, un essai de ce reglage devient necessaire,
un gaz d'essai est introduit par orifice d'essai 152.
Quand la pression du gaz d'essai egalise ou depasse la pression
existante du produit, la bille obturatrice 154 se deplace en venant en
contact avec l'orifice 158 en permettant au gaz ou a la vapeur d'essai
de passer a travers le filtre 157 et le passage 159 en appliquant la
pression augmentee a la chambre sensible 141a. La bille etant dans
cette position, la pression du reservoir est encore reliee a partir du
tube 6 par le passage 160, la commande de debit 165 Jusqu'au volume de
tete 68 de la soupape principale et au clapet 142.
L'essai au gaz est dono utilise seulement pour appliquer la pression
au diaphragme 141 al in dractionner la valve pilote. Cela ne
necessitera que la petite quantite de gaz necessaire pour elever la
pression d os la cavite a filtre 156, le passage 159 et le volume
d'actionnement 141a du diaphragme depuis la pression du reservoir
Jusqu'au point de reglage ou legerement au-dessus. Tout le reste de
l'coulez ment de gaz necessaire pour actionner la valve pilote et la
soupape principale pendant l'essai est fourni par le reservoir
En reference encore aux figures 10 et 11, le fonctionnement detaille
de la valve pilote s'effectue comme expose. ci-apres. La pression du
produit etant au-dessous d'un reglage predetermine, produit par les
forces de compression sur le ressort 135, le clapet 142 est en contact
etanche avec le Joint 145 du siege de clapet. On remarquera que le
clapet est aussi en contact d'etancheite avec son logement par les
Joints 145a et 145b. Quand la pression du produit dans le volume
d'actionnement du diaphragme ou la chambre 141a egalise ou depasse
celle necessaire pour produire en 140d une force sous le diaphragme
suffisante pour surmonter la force antagoniste produite par la
compression du ressort 135, un mouvement vertical du clapet 142 est
amorce. Quand le clapet 142 se deplace verticalement, le contact
etanche avec le Joint clapet/siege 145 est rompu, ce qui a pour effet
de produire un ecoulement a travers l'etranglement reglable 165, le
siege de clapet. 150 et le volume de clapet 142c a travers le passage
ou orifice de decharge 147.
Par suite de la chute de pression produite par la commande de debit
165, la chambre de tete de la soupape principale, qui est maintenant a
une pression superieure a celle etablie au passage 150, se met a
l'echappement par les passages 147, 147a et 148. Cette action est en
contraste distinct avec la variante decrite ci-dessus, c'est-a-dire
une valve pilote fonctionnant instantanement car les forces sur le
clapet 142 sont equilibrees a un degre predetermine par ltorifice 143,
l'equilibre de force predetermine sur lequel le clapet 142 etablit son
mouvement vertical etant essentiellement stable et maintenu en un
point determine par la pression du reservoir au-dela d'une valeur
predeterminee ou prereglee.
L'equilibre de pression partiel predetermine du clapet 142 s'obtint
par l'utilisation de zones de pressions differentes sur les faces
superieure et inferieure respectivement du clapet 142. Comme decrit,
le volume 142b adJacent a la face superieure de piston est de surface
moindre quelaface inferieure de piston associee au siege 150 et au
Joint 145.
Comme le passage 143 assure une pression de produit egale dans la
chambre 142b et le passage d'admission ou siege 150, une force
resultante vers le haut s'exerce sur la tige de clapet 142a.
Quand l'action de decharge de la soupape s'effectue, comme expose
ci-dessus, le debit du produit a travers 165 aboutit a une baisse de
pression au-dessous du piston 142, tandis que la pression du produit
dans la chambre 141a reste a la valeur de decharge initiale. Par suite
de l'equilibre de force extremement delicat existant pendant le
mouvement du clapet 142 la baisse de pression mentionnee ci-dessus
diminue les forces agissant sur la face inferieure du clapet 142 en
tendant a refermer la valve. Cette tendance a la refermeture assure
une stabilite augmentee de la valve pilote.
Dans la forme d'execution decrite, 1'ensemble de commande du debit 165
est contenu dans une cavite 168 delimitee par le corps de valve 133.
La cavite 168 communique avec la vapeur du produit par l'intermediaire
de la cavite a filtre 156 et du passage d'interconnexion 160. La
cavite 168 communique en outre avec le siege du clapet pilote 150 en
etablissant la communication de pression et d'ecoulement entre la
source du produit et le volume de tete 68 de la valve principale par
le passage 61.
Au centre de la cavite de commande d'ecoulement 168 se trouve l'organe
obturateur 166. L'organe obturateur 166 est fixe de maniere reglable
au corps 133 de facon a permettre son mouvement transversal a
l'interieur de la cavite 168.
En cooperation avec l'extremite interieure 169 de l'obtura- teur 166
se trouve un siege de commande de l'ecoulement, delimitant un orifice
reglable 170.
Si le passage 165 est regle pour un petit orifice ou un fort
etranglement, les baisses de la pression initiale lors de la levee
d'ouverture seront fortes et le mouvement de valve sera relativement
plus rapiats, Avec un faible etranglement ou sans etranglement, on
aboutit a de faibles differences de pression a travers i'tranglement
165 et la vitesse de la valve et sa course seront notablement
reduites.
Une caracteristique additionnelle et essentielle de la soupape decrite
se trouve dans le rapport des diametres du clapet 142 et de la tige de
clapet 142a. L'utilisation d'un clapet 142 de diametre relativement
grand aboutit a un orifice de siege ou de decharge 150
proportionnelisment plus grand etablissant un volume de decharge ou
gain notahDlement augmente pour chaque unite de course verticale de
clapet0
Aussi, la capacite de la soupape principale associe, comme on le
decrira ci-apres par unite de pression du produit audessus d'une
valeur predeterminee est notablement plus grande.Cela est montre sur
la figure 14 annexee montrant la decharge de la soupape principale en
fonction de l'exces de pression au-dela de la valeur de reglage de la
valve pilote.
Pour continuer avec le fonctionnement de la valve pilote 131, la
course verticale du clapet 142 et l'e- chappement qui en resulte par
l'orifice d'echappement 148 permet l'echappement du volume de tete 68
de la soupape principale, interconnecte avec la valve pilote par le
passage 149 et, comme indique ci-dessus, la sortie finale a. travers
le passage d'event 148 de la valve pilote. A ce moment, la pression
exercee sur le piston 69 de la soupape principale est donc diminuee a
partir de sa valeur primitive ou d'obturation pour laquelle le piston
69 empochait effectivement l'ecoulement a travers l'orifice 65 et la
sortie 147.Cet abaissement de la pression provoque le mouvement
vertical de l'obturateur ou piston 69 de la soupape principale en
l'ecartant de ses joints par suite du desequilibre des pressions
appliquees a l'obturateur 69 de la soupape principale. Cependant,
encore en contraste distinctif avec la valve pilote a fonctionnement
instantane, l'equilibre des forces sur l'obturateur 69, du a
l'ecoulement du produit a travers l'orifice 71 de la soupape
principale et l1abaisse- ment de la pression dans la chambre -68 a
pour effet de remettre en position l'obturateur 69 en permettant a
travers la sortie 147 un debit d'ecoulement du produit determine par
l'exces de pression du produit.
Dans ces conditions, si la pression du produit continue a augmenter,
le repositionnement de l'obturateur de la soupape- principale
s'effectue par suite de l'augmentation de la course du clapet 142 et
de la continuation de la diminution de pression au-dessus de
l'obturateur 69 de la soupape principale Jusqu'a ce que se presente
l'echappement maximal comme on 1 'a montre sur la figure 16 a une
decharge de 100,'.
Dans l'alternative selon laquelle la pression du produit due a
l'echappement initial diminue, le mouvement inverse du piston de
soupape principale formant l'obturateur 69 s'effectue en diminuant la
pression du produit s'echappant par 67 jusqu'8 ce que le point de
reglage initial soit atteint, ce qui interrompt l'echappement. Les
specialistes reconnaitront que ce procede "proportionnel" de
fonctionnement d'une soupape de decharge de pression aboutit a une
diminution notable de la pression du produit a l'echappement en
protegeant ainsi la structure mise a ltechappement contre une
deterioration physique et en meme temps en obtenant les resultats
avantageux d'une perte minimale de produit.
Comme indique precedemment, la constitution de clapet decrite etablit
un orifice d'echappement de grand.diametre et utilise en meme temps
une section d'obturation de diametre relativement faible. Cela est
montre par la comparaison des diametres du clapet 142 et de ses Joints
associes 145a et 145 avec le diametre de la tige de clapet 142a et de
son
Joint associe 145b. Cette construction aboutit ainsi saune diminution
du frottement d'etancheite et de l'hysteresis ou du retard au
deplacement comme les specialistes des commandes le reconnattront. Ces
specialistes des commandes reconnattront en outre que les diminutions
du retard sont hautement avantageuses par suite du delicat equilibre
de forces entre les forces engendrees par la pression du produit dans
la chambre de clapet 142c et contre le diaphragme 141, et les forces
antagonistes etablies par le ressort 135. C'est un avantage
d'importance cruciale pour une valve pilote modu- lante du type decrit
par suite du fait que la course du clapet maximale est de l'ordre de
1,2 mm, l'intervalle complet de modulation etant de l'ordre de 0fiX5
mm.L'abaissement du frottement et du retard de IonctiosBnement avec la
construction de clapet stabilise a la prson qui a ete mentions nee
ci-dessus produit une combinaison de valve pilote et de soupape
principale ayant des caractdristiques notablement ameliorees et
hautement reproductibles qu'on ne rencontre pas dans les soupapes
connues.
Une caracteristique de la valve pilote a fonctionne- ment instantane
(voir la figure 1) est l'incorporation d'un selecteur a bille 16 place
entre le passage 12 d'entree sous pression puis le passage
intermediaire 24 et le passage d'admission d'essai 14. Le selecteur a
bille est contenu dans un filtre de premier etage 15 etablissant un
guide pour un mouvement horizontal de la bille entre les passages 24
et un siege d'orifice 14a forme par le passage d'admission 14.
L'essai s'accomplit par l'alimentation en air ou en un autre fluide a
une pression connue par le passage d'essai 14. Quand la pression de
vapeur du produit du reservoir est superieure a celle du fluide
d'essai et au-dessous du reglage de premier etage ou reglage de
decharge, l'action de la bille i6 dans l'orifice d'entree i4 ferme la
communication d'essai en obturant le siege 14a. Lors de l'applica-
tion d'un gaz d'essai, quand la pression d'essai appliquee atteint une
valeur superieure a la pression du reservoir etablie par le passage 12
et le tube 6, la bille 16 se deplace transversalement a l'interieur du
filtre 15 pour fermer le passage 24 en isolant ainsi le produit
contenu dans le reservoir.Une nouvelle augmentation de la pression du
fluide d'essai entrainera le fonctionnement de la valve pilote et de
la soupape principale sans elevation de la pression du reservoir
Jusqu'a sa valeur de decharge.
Lors de l'abaissement de la pression d'essai, la bille 16 reagissant a
la pression par l'admission 12 et le passage 24 se deplace a nouveau
en empechant I'echappement intempestif d'un volume du produit lors de
l'enlevement du dispositif d'essai du passage 14.
Comme le comprendront les specialistes, le selecteur a bille fournit
un procede commode - pour l'essai du fonctionnement de la soupape de
decharge et du point de reglage sans necessiter une augmentation de la
pression dans le reservoir. Cela diminue beaucoup le volume de gaz
d'essai necessaire puisqu'on n'utilise qu'un volume suffisant pour
activer la valve pilote, la soupape principale etant actionnee par le
produit du reservoir.
Le fonctionnement de la soupape principale quand on l'utilise avec la
valve pilote instantanee ou a fonctionnement brusque decrite en
reference aux figures 1 a 7 peut etre empeche par l'utilisation d'un
disque plein a la placede la grille 28', ce qui obture l'echappement
13 de second etage. Le disque etant en place, l'application de la
pression d'essai a l'orifice 14, comme decrit ci-dessus, isole ce
reservoir de toute la valve pilote et la continuation de
l'alimentation en fluide d'essai ou produit d'essai amene a travers
l'orifice 14 assure le fonctionnement du premier etage sans le
fonctionnement de la grande soupape principale 7. On comprendra que
cela permet l'essai de la valve pilote sans perte de produit a travers
la soupape principale.
En reference maintenant aux figures 4 et 5 et en reference en
particulier aux figures 8 et 9, on a represente un adapteur ou
amortisseur de debit indique de facon generale en 100. Sur la figure
4, la combinaison de valve pilote et de soupape principale comportant
l'amortisseur 100 est representee en etat statique de non-ecoulement.
Dans ces conditions, les billes ou spheres de commande 116 seront
comme indique sur la figure 1, c'est-a-dire qu'elles reposeront a
l'extremite inferieure du conduit central 106.Sur la figure 5,
l'ensemble mentionne ci-dessus est represente en position d'ecoulement
ou d'echappement dans laquelle les billes ou spheres 116 de commande
de l'ecoulement occupent une position telle que la bille la plus haute
bute et soit retenue par une broche de maintien 115, placee a travers
le conduit central 106 a son extremite superieure, c'est-a- dire a son
ouverture 110. Les billes 116 de commande de l'ecoulement sont ainsi
retenues dans le canal 106 par une partie du ressort 120a son
extremite inferieure et par la broche 115 a son extremite superieure.
L'ecoulement du produit a travers le canal central entraine le
deplacement des billes 116 a l'interieur du conduit selon un mouvement
limite par les pieces mentionnees ci-dessus 115 et 120.
Comme represente (voir les figures 4 et 5) l'adapteur d'ecoulement 100
est place entre la ulve pilote 5 a deux etages, actionnee par la
pression, et le volume de tete 68 du piston equilibre 69 de la soupape
principale 7 cette position, l'adapteur 100 wOnCtioSe pour commander
l'action du piston 69 de la soupape principale en tendant a diminuer
le debit de fluide a la fois vers le voltue de tete 68 de la soupape
principale et en provenance de ce volume quand le fluide s'ecoule a
travers le passage 61 de la tete de la soupape principale.
Avec l'adapteur 100 en place, le broutement typiquement rencontre dans
les soupapes connues est empeche. Un tel broutement se presente le
plus souvent dans les soupapes connues quand le piston 69 de la
soupape principale ferme celle-ci et il y a lieu de penser qu'il est
du a des variations transitoires de pression se presentant a l'entree
65 de la soupape principale. Ces variations de pression se propagent a
travers le tube de raccordement 6 en recyclant les elements sensibles
a la pression de la combinaison de la valve pilote et de la soupape
principale. Le mouvement rapide de ces elements produit de nouvelles
variations de pression, c'est-a-dire des pulsations qui aboutissent a
des forces mecaniques supplementaires sur les faces sous pression et a
un broutement resultant de la soupape.
Comme represente au mieux sur les figures 8 et 9, l'adapteur 100
comprend une douille d'amortissement 104 qui est de configuration
tubulaire avec un conduit central 106 comprenant un premier orifice
108 et un second 110.
Le second orifice 110 est etrangle aux emplacements 112 et 114 par un
axe transversal ou un organe 115 de retenue des billes loge dans
l'extremite superieure de la douille 104 au voisinage du second
orifice 110. L'ouverture restante entre le diametre interieur de
conduit central et l'axe est plus petite que le diametre de chacune
des billes 116 montees a l'interieur du conduit central 106, ce qui
retient lesdites billes a 1 'extremitd superieure du conduit 106.
Comme represente dans l'exemple d'execution preferee, sept billes 116
sont placees dans le conduit 106; cependant ce nombre de billes peut
varier selon le debit qu'il y a lieu d'etrangler a travers le conduit
central 106. Comme un specialiste pourra le comprendre, les billes 116
delimitent une zone d'ecoulement annulaire qui ne peut pas etre
restreinte ou engorgee par une seule particule de poussiere.
Les billes 116 sont d'un diametre plus petit que le diametre du
conduit central 106 et sont libres de se deplacer quelque peu a
l'interieur de ce conduit 106. Cette liberte de mouvement des billes
116 a pour effet de rendre l'adapteur 100 auto-nettoyant par le fait
que le mouvement des billes 116 agit pour nettoyer l'espace ouvert
annulaire entre les billes 116 et le conduit 106 en le debarrassant de
debris et de toute autre matiere qui pourraient avoir tendance a sty
rassembler.
L'adapteur 100 est maintenu en place par un ressort conique 118 qui
presente une extremite 120 chevauchant l'orifice 108 en empechant les
billes 116 de tomber a travers l'orifice 108. Le ressort 118 maintient
aussi l'adapteur 100 contre l'ouverture 102 par contact avec
l'extremite -de la-douille 104 adjacente a l'orifice 110.
Ainsi, il apparait qu'on a etabli selon l'invention une soupape de
decharge actionnee par valve pilote utilisant une valve pilote a deux
etages non traversee par l'echappement qui remplit les buts et
fonctions exposes en presentant les avantages indiques. Bien qu'on ait
decrit l'invention en reference a une configuration specifique et a
des modifications, les specialistes comprennent a la lumiere de
l'expose qui precede qu'on peut prevoir des variantes sans sortir du
cadre de l'invention definie par les revendications annexees.
Claims
_________________________________________________________________
1.R E V E N D I C A T I O N S.1. Valve pilote perfectionnee pour
regler le debit de decharge de la pression d'un produit a travers une
soupape de decharge proportionnellement a la surpression du produit
au-dela d'une valeur predeterminee, caracterisee par la combinaison
des elements ci-apres- un corps de valve (133)- un clapet (142) de
forme generale cylindrique ayant des extremites superieure et
inferieure et une tige (142a) s'etendant a partir de ladit extremite
superieure, la dite extremite inferieures presen5-int une surface de
pression effective plus grande que ' -dite extremite superieure- un
siege (150) dans ladite cavite contre ladite extremite inferieure de
clapet- une cavite, dans ledit corps pour contenir avec etancheite
ledit clapet- un moyen de montage dudit clapet dms ladite cavite pour
sa mise en position par mouvement de va-et-vient dans cette cavite, de
facon que le debit du produit a travers ledit siege (150) soit regle
proportiormellement par la position du clapet- un moyen repondant a la
pression du produit destine a mettre en position ledit clapet entre
des limites predeterminees pour des pressions depassant une valeur de
decharge predeterminee- un orifice (149) presente par ledit corps et
en communication avec ledit siege et avec le volume de tete de la
soupape principale- un etrangleur de debit (165) en communication avec
ledit orifice (149) et entre ledit orifice intermediaire et la source
de la pression du produit pour diminuer la pression dans ledit orifice
pendant l'operation de decharge- un passage d'echappement (147) dans
ladite cavite a distance dudit siege etablissant un ecoulement du
produit a travers ledit siege pour des positions de clapet au-dessus
de ladite valeur de decharge predeterminee- une chambre (142b)
au-dessus de ladite extremite superieure du clapet- un passage (143)
dans ledit clapet faisant communiquer ladite chambre (142b) et le
siege (15o) pour egaliser la pression de produitla combinaison
ci-dessus permettant que des pressions egales sur les dites extremites
superieure et inferieure du clapet creent une force resultante
ascendante exercee sur ledit clapet pendant l'operation de decharge.2.
Valve pilote pour l'actionnement d'une soupape principale afin de
decharger la pression du produit proportionnellement a l'exces de
pression, du type utilisant un echappement de produit contenu et un
etrangleur de debit pour mettre en position le piston de la soupape
principale equilibree, caracterise par la combinaison des elements
ci-apres- un corps de valve (133)- un clapet (142) sensible a la
pression dans ledit corps pour s'y deplacer en va-et-vient comprenant-
une extremite superieure prolongee par une tige (142a) de diametre
plus.petit delimitant une chambre de pression annulaire (142b)- des
moyens d'etancheite auxdites extremites- une extremite inferieure
delimitant une surface effective sous pression superieure a celle de
ladite chambre annulaire- un passage (143) dans ledit clapet faisant
communiquer lesdites surfaces pour egaliser les pressions superieure
et inferieure- un moyen (140) repondant a la pression du produit et
destine a mettre en position ledit clapet pendant l'operation de
decharge- un moyen a siege dans ledit corps cooperant avec ledit
clapet pour regler la pression du volume de tete de la soupape
principale- un moyen (165) restreignant le debit entre ladite
extremite inferieure de clapet et la source de pression du produit
pour diminuer la pression au voisinage de la face inferieure dudit
clapet pendant l'operation de dechargela combinaison ci-dessus
permettant que les pressions equilibrees du produit agissant sur ledit
clapet etablissent une force resultante ascendante en ameliorant la
stabilite de la soupape.30 Clapet pilote selon la revendication 29
dans lequel le Joint de clapet comprend- un Joint (145b) pour tige a
mouvement de vaet- vient presentant une premiere circonference et une
premiere force de frottement de Joint- un Joint (145a) de clapet a
deplacement de va-etvient presentant une seconde circonference et une
seconde force de frottement de Joint.4. Valve pilote selon la
revendication 3, dans laquelle ledit moyen a siege comprend un siege
de clapet ayant un diametre d'ecoulement effectif plus grand que le
diametre de Joint de ladite tige, ledit siege de clapet t le Joint de
tige etablissant une plots grande sensibilite de la valve pilote a des
surpressions sans augDIentation correspondante du frottement du
Joint.5. Valve pilote selon la revendication 2, comprenant de plus un
organe d'obturation par bille qui divise le circuit d'ecoulement
interieur de facon a ne necessiter du gaz d'essai que pour mettre en
pression un petit volume associe au diaphragme en menageant ainsi le
gaz d'essai.
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