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Brevet d'invention Soupape de sûreté L'objet de l'invention est une soupape de sûreté de nature à garder indéfiniment une étanohéité parfaite tant que la pression maximum prévue n'est pas atteinte e à per- mettre d'assurer la continuation du service des appareils protégés par ce dispositif après qu'il a fonctionné et que la pression a été ramenée en-dessous du maximum prévu.
Ce dispositif est particulièrement utile pour des fluides sous pressions très élevées, pour lesquels il est difficile d'avoir des soupapes à clapet qui sont et restent étanches.
Il est plus utile encore dans des cas particuliers tels que celui d'une chaudière à chauffage indirect par un fluide évoluant en circuit primaire fermé,dans lequel il est important que la quantité de ce fluide reste constante,donc que toute fuite soit évitée.
Son application n'est toutefois pas limitée à ces cas.
La description qui va suivre,en regard du dessin annexé donné à titre d'exemple,fera bien comprendre comment
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l'invention peut être réalisée.
La fig.I représente en coupe par son axe général un dispositif conforme à l'invention,dont la fig. 2 repré- sente un détail.
La fig. 3 représente également en coupe un autre mode de réalisation.
Dans la fig.I,sur la paroi 1 du récipient à pro- téger contenant un fluide sous pression,est montée la sou- pape dont l'ensemble est désigné par 2 et qui,lorsque la pression dans le récipient 1 devient excessive,met ce réci- pient en communication avec l'atmosphère un tuyau 3 avec ou sans interposition de dispositifs avertisseurs.
En service normal,la communication avec l'atmos- phère est empêchée par un clapet 4 posant sur un siège 5 ménagé dans la buselure 6.Un ressort 7 dont la tension est réglable selbn la pression maximum qu'on s'est assignée et que nous appellerons A,presse le clapet sur son siège au moyen d'une rondelle 8 portant sur un épaulement de la tige 9.
Il est connu qu'un clapet de ce genre garde dif- ficilement son étanchéité: en cas de pression très élevée, toute perte d'étanchéité est particulièrement grave parce que la perte de fluide devient vite importante et parce que ce fluide an passant détériore le clapet et son siège ; fois que la soupape a fonctionné,son étanchéité ne peut gé- néralement être rétablie que par un rodage.
C'est pourquoi,dans l'invention,la communication entre le récipient 1 et l'atmosphère est empêchée en outre par un obturateur 10 serré de façon étanche encre le bas de la buselure 6 et le dessus ddune bague II dont la face inférieure 12 a de préférence une forma sphérique et est
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pressée sur un siège conique 13 ménagé dans le piètement 14 fixé sur le récipient I.
La pression nécessaire pour assurer l'étanohéité entre 6 et 10,entre 10 et II,entre II et 14,est assurée par des boulons 15 assemblant la bride 16 du corps de la soupape avec la bride 17 du piètement 14.
L'obturateur est fait en toute matière appropriée, de forme et d'épaisseur telles qu'il se rompe sous l'effet de la pression du fluide dans le récipient I lorsqu'elle at- teint un taux que nous appellerons B,supérieur à la pression normale de service ,mais inférieur à la pression maximum A qui doit déterminer la levée du clapet 4.
De la sorte, tant que la pression B n'est pas atteinte le clapet 4 n'est pas en contact avec le fluide sous pression et toute fuite est impossible.Dès que la'pression B est dépas- sée, l'obturateur 10 est rompu et la soupape se comporte comme une soupape de sûreté ordinaire .Lorsque la pression maximum A est atteinte.le clapet 4 se soulève et du fluide sous pres- sion s'échappe par le tuyau 3 jusqu'à ce que la pression soit inférieure au maximum A; le clapet 4 retombe alors et referme la soupape.
A partir de ce moment,il se peut que, comme nous l'avons dit plus haut,IL soupape ne soit,plus parfaitement étanche, mais les fuites qui peuvent alors exister n'empêche- ront pas la continuation du service tout au moins pendant un certain temps, jusqu'à ce qu'or, puisse l'interrompre sans inconvénient.
Par exemple, si l'appareil protégé par la soupape est une chaudière de locomotive, on pourra poursuivre la marche jusqu'à une station ou un dépôt, où l'on pourra remplacer l'obturateur 10. S'il s'agit d'une chaudière à circuit primaire fermé, on profitera de cet arrêt pour rem- placer dans ce circuit le fluide perdu du fait de l'ouverture @
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de la soupape et des fuites ultérieures éventuelles.
L'obturateur 10 peut être un simple disque d'épaisseur unif orme . Cependant, on peut lui donner toute forme convenable pour assurer que sa rupture se produise d'une façon déterminée. Dans le cas représenté, on a assuré sa rupture par cisaillement circulaire le long de la paroi interne de la buselure 6 en lui donnant la forme représentée en coupe, fig. 2, qui comporte une surépaisseur central e limitée par un épaule ment 10a dont le diamètre correspond au diamètre interne de la buaelure 6.
Afin d'éviter que la portion ainsi cisaillée puisse être projetée contre le clapet 4 et puisse se coincer entre celui-ci et son siège, on a disposé en travers de la buselure 6 une goupille 18, maintenue en place par soudure en 19 et 20.
Dans le mode de réalisation représenté par la fig.
3, on retrouve sous des formes quelque peu différentes, avec les mêmes numéros de référence., la plupart des organes de celui représenté par la fig. 1. La bride 17 est reliée au récipient sous pression par une lyre ou col de cygne 34.
La différence essentielle entre ces deux modes de réalisation consiste dans la forme et la disposition de l'obturateur, désigné par 21 sur la fig. 3.
Dans ce dernier cas, l'obturateur est circulaire, d'épaisseur uniforme, pourvu en son centre d'une ouverture circulaire que traverse le téton fileté 22 d'un blochet 23 portant un écrou 25 servant à assembler ce blochet avec une rondelle 26 ; l'obturateur 21 est serré de façon étanche entre le blochet et la rondelle, qui peuvent être pourvus de rainures 27 aidant à assurer l'étanchéité, ou de tous autres moyens connus.
Le bord externe de l'obturateur 21 est de même encastré de façon étanche entre des portées 28 et 29 dont sont pourvues les brides 16 et 17, et qui peuvent aussi être
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rainurées ou pourvues d'autres moyens d'étanohéité.
Le bloohet 23 et la rondelle 26 ont un diamètre légèrement inférieur au diamètre de l'enaastrement de l'obturateur afin d'assurer la rupture par cisaillement selon une circonférence invariable.
Au-dessus de cet encastrement, la chambre 30 contenant le bloohet 23 est élargie pour ménager un passage au fluide sous pression après rupture de l'obturateur; à cet effet également, le bloohet 23 est percé de passages 310
Un ressort 33, par exenple une ou plusieurs rondelles Belleville, disposé au-dessus du bloohet 23, est destiné à amortir le choc contre le fond de la chambre 30 lors de la rupture de l'obturateur.
En pratique, lors de l'application de l'invention à un générateur de vapeur, la pression du ressort sur le clapet sera réglée pour la pression du timbre ; l'obturateursera calculé pour se rompre sous une pression comprise entre la pression de service et oelle du timbre.
Des modifications de détail peuvent être apportées à la réalisation de l'invention, sans que pour cela on sorte nécessairement du cadre de l'invention.
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Invention patent Safety valve The object of the invention is a safety valve capable of keeping perfect etanoheity indefinitely as long as the maximum pressure provided for is not reached and to ensure the continuation of service. devices protected by this device after it has been in operation and the pressure has been reduced below the maximum prescribed.
This device is particularly useful for fluids under very high pressures, for which it is difficult to have flap valves which are and remain sealed.
It is even more useful in particular cases such as that of a boiler with indirect heating by a fluid operating in a closed primary circuit, in which it is important that the quantity of this fluid remains constant, and therefore that any leakage be avoided.
However, its application is not limited to these cases.
The description which follows, with reference to the appended drawing given by way of example, will make it clear how
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the invention can be realized.
Fig.I shows in section by its general axis a device according to the invention, of which fig. 2 represents a detail.
Fig. 3 also shows in section another embodiment.
In fig. I, on the wall 1 of the container to be protected containing a pressurized fluid, is mounted the valve, the assembly of which is designated by 2 and which, when the pressure in the container 1 becomes excessive, puts this receptacle in communication with the atmosphere is a pipe 3 with or without the interposition of warning devices.
In normal service, communication with the atmosphere is prevented by a valve 4 resting on a seat 5 formed in the nozzle 6. A spring 7 whose tension is adjustable according to the maximum pressure that has been assigned and that we will call A, press the valve on its seat by means of a washer 8 bearing on a shoulder of the rod 9.
It is known that a valve of this type retains its tightness with difficulty: in the event of very high pressure, any loss of tightness is particularly serious because the loss of fluid quickly becomes significant and because this fluid passing by deteriorates the valve. valve and its seat; Once the valve has been in operation, its tightness can usually only be restored by lapping.
This is why, in the invention, the communication between the container 1 and the atmosphere is further prevented by a shutter 10 tightly tightened against the bottom of the nozzle 6 and the top of a ring II, the underside of which 12. preferably has a spherical shape and is
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pressed on a conical seat 13 formed in the base 14 fixed on the container I.
The pressure necessary to ensure the etanoheity between 6 and 10, between 10 and II, between II and 14, is provided by bolts 15 assembling the flange 16 of the valve body with the flange 17 of the base 14.
The shutter is made of any suitable material, of shape and thickness such that it breaks under the effect of the pressure of the fluid in the receptacle I when it reaches a rate that we will call B, greater than the normal operating pressure, but lower than the maximum pressure A which must determine the lifting of the valve 4.
In this way, as long as the pressure B is not reached, the valve 4 is not in contact with the pressurized fluid and any leakage is impossible. As soon as the pressure B is exceeded, the shutter 10 is broken and the valve behaves like an ordinary safety valve. When the maximum pressure A is reached, the valve 4 lifts and pressurized fluid escapes through the pipe 3 until the pressure is lower than maximum A; the valve 4 then drops and closes the valve.
From this moment, it is possible that, as we said above, the valve is no longer perfectly sealed, but the leaks which may then exist will not prevent the continuation of the service at least during a while, until gold can interrupt it without inconvenience.
For example, if the device protected by the valve is a locomotive boiler, we can continue walking to a station or a depot, where we can replace the shutter 10. If it is a question of a closed primary circuit boiler, we will take advantage of this shutdown to replace in this circuit the fluid lost due to opening @
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valve and any subsequent leaks.
The shutter 10 can be a simple disc of uniform thickness. However, it can be given any suitable shape to ensure that its rupture occurs in a specific way. In the case shown, its rupture was ensured by circular shearing along the internal wall of the nozzle 6, giving it the shape shown in section, FIG. 2, which has a central extra thickness e limited by a shoulder 10a whose diameter corresponds to the internal diameter of the bar 6.
In order to prevent the portion thus sheared from being thrown against the valve 4 and being able to get stuck between the latter and its seat, a pin 18 has been placed across the nozzle 6, held in place by welding at 19 and 20. .
In the embodiment represented by FIG.
3, we find in somewhat different forms, with the same reference numbers., Most of the components of that shown in FIG. 1. The flange 17 is connected to the pressure vessel by a lyre or gooseneck 34.
The essential difference between these two embodiments consists in the shape and the arrangement of the shutter, designated by 21 in FIG. 3.
In the latter case, the shutter is circular, of uniform thickness, provided at its center with a circular opening through which the threaded stud 22 passes with a block 23 carrying a nut 25 used to assemble this block with a washer 26; the shutter 21 is tightly clamped between the block and the washer, which may be provided with grooves 27 helping to ensure the seal, or any other known means.
The outer edge of the shutter 21 is similarly embedded in a sealed manner between the surfaces 28 and 29 with which the flanges 16 and 17 are provided, and which can also be
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grooved or provided with other means of etanoheity.
The bloohet 23 and the washer 26 have a diameter slightly less than the diameter of the recess of the shutter in order to ensure the rupture by shearing according to an invariable circumference.
Above this recess, the chamber 30 containing the bloohet 23 is widened to provide a passage for the pressurized fluid after rupture of the shutter; also for this purpose, the bloohet 23 is pierced with passages 310
A spring 33, for example one or more Belleville washers, arranged above the bloohet 23, is intended to absorb the impact against the bottom of the chamber 30 when the shutter breaks.
In practice, when applying the invention to a steam generator, the pressure of the spring on the valve will be adjusted for the pressure of the gong; the obturator will be calculated to rupture under a pressure between the service pressure and that of the gong.
Modifications of detail can be made to the embodiment of the invention, without necessarily departing from the scope of the invention.