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Récipient à fermeture rapide pour gaz à haute pression.
Lorsqu'on utilise, pour la réalisation de réac- tions entre produits chimiques qui donnent lieu à un déga- gement gazeux, des récipients de dégagement qui sont en communication avec un récipient destiné à accumuler le gaz dégagé sous pression, on éprouve des difficultés à assurer une fermeture, étanche au gaz malgré la haute pression, du récipient de dégagement dans lequel est placée la masse qui dégage le gaz.
L'utilisation de joints étanches en-matières à base organique, telles que la fibre vulcanisée et autres produits analogues, ou de lubrifiants organiques, est sou- vent impossible parce que la réaction conduisant au déga- gement de gaz s'effectue avec un dégagement de chaleur con- sidérable qui entraîne la décomposition ou la destruction du joint étanche ou du lubrifiant; on rencontre, en même temps, des difficultés dans l'établissement du joint étanche par suite des dilatations thermiques différentes que subis-
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sent les éléments de construction métallique formant l'en- semble du récipient de dégagement.
Il est cependant le plus souvent désirable d'effectuer l'ouverture et la fermeture du récipient de dégagement aussi rapidement que possible et sans utilisation d'outils spéciaux, en vue d'y charger la masse dégageant le gaz ou pour le vider des résidus de réaction solides.
La présente invention a pour objet un récipient pour gaz à haute pression, en particulier pour le dégage- ment de gaz, à partir de masses susceptibles de dégager des gaz sous pression, dans lequel le joint étanche de l'élément de fermeture est réalisé au moyen de la pression propre du gaz.
On a déjà proposé antérieurement des dispositifs de ce genre, dans lesquels la pression propre du gaz appli- que un piston conique, disposé de façon coulissante dans l'embouchure du récipient, contre une garniture étanche qui s'appuie contre la paroi intérieure de l'embouchure; cette garniture est en métal de grande résistance et de ande élasticité et s'applique, de son c8té, contre le couvercle du récipient; on obtient ainsi un joint de fermeture étanche.
La garniture étanohe est, dans ce cas, constituée par une bague à paroi relativement épaisse à l'aide de laquelle il est impossible, ainsi que l'a confirmé l'expérience, d'ob- tenir un joint étanche complet fonctionnant égal-ement aux basses pressions, même lorsque les surfaces d'étanchéité sont bien adaptées l'une à l'autre - ou bien par un manchon élastique annulaire conique qui s'applique sur le piston lorsque ce dernier vient appuyer sur ledit manchon, mais seulement le long d'une ligne circulaire, ce qui fait que le joint étanche n'est pas non plus efficace aux basses pressions.
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On a maintenant reconnu que l'on ne peut obtenir un joint étanche donnant toute sécurité-même aux faibles pressions, telles qu'elles se produisent au cours des phases initiales du dégagement de gaz dans l'intérieur du récipient, que lorsqu'on utilise, comme garniture de joint étanche, un manchon à paroi mince de grande solidité et de grande élasticité, dont le bord se termine sous une forme conique à la faç on d'une lame de couteau, l'angle de conicité du manchon étant approximativement égal, mais avantageusement légèrement inférieur, à l'angle de conicité du piston.
Grâce à la forme ainsi donnée au manchon, le nombre de points de contact entre le manchon et le piston, qui ne forment qu'une ligne circulaire dans les dispositifs connus, est augmenté de façon à former une surface conique, c'est-à-dire une surface de joint étanche de dimensions considérables qui a, par conséquent, une efficacité complète marne aux faibles pressions. Ce dernier effet présente une grande importance dans le cas envisagé ici, car il faut que la fermeture soit à même de réaliser un joint dont l'étanchéité soit tout au moins suffisam- ment grande pour que la nouvelle formation de gaz représente plusieurs fois le volume de gaz qui s'échappe à travers le joint à la faible pression initiale.
Si cela n'était en effet pas le cas, l'élévation de pression ne se produirait, si elle se produisait, qu'avec une lenteur telle que des pertes de gaz très considérables auraient lieu avant que l'on ait pu obtenir la fermeture parfaitement étanche que l'on désire.
Le dessin annexé représente des exemples de réalisation de joints conformes à l'invention.
Dans ce dessin (fig. la, 1b, le) a est un récipient cylindrique à haute pression, fermé à la partie inférieure et ouvert à la partie supérieure, dont l'embou-
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chure présente un décolletage a1. b est un piston conique, dont le plus grand diamètre est approximativement égal à celui de la partie décolletée et qui peut être retiré du récipient au moyen d'une tige b1. La tige est guidée à travers un alésage correspondant dans le couvercle c et ce dernier est relié de façon séparable, au moyen d'un joint à baïonnette a2-c1, au récipient à haute pression.
La tige b1 du piston b porte, dans sa partie supérieure, un filetage muni d'un écrou b2, qui permet un serrage du piston contre le couvercle, la tige du piston étant immobilisée en rotation par rapport au couvercle par une nervure et une rainure b3. d est un manchon cylindrique à paroi mince en un métal de grande résistance et de grande élasticité, qui est avantageusement fixé de façon interchangeable aucouvercle c et qui s'applique avec un faible jeu contre la paroi intérieure de l'alésage de l'embouchure du récipient; le manchon se termine à sa partie inférieure sous une forme conique à la façon d'une lame de couteau, en s'appliquant de façon étanche contre le c8ne et en particulier contre la partie inférieure de ce dernier lors du serrage on du pressage du piston conique b.
Par le choix d'un petit angle de conicité correspondant pour le piston, on réussit à appliquer le manchon contre la paroi du réaipient avec une pression plusieurs fois supérieure à celle qui agit de bas en haut sur le piston, de sorte qu'il se produit une déformation élastique du couteau, ce dernier formant aussi un joint étanche même aux gaz sous très haute pression. Pour faciliter cette déformation élastique, on peut prévoir des rainures annulaires dans la paroi extérieure du manchon. L'angle de conicité du manchon est appro- ximativement égal à celui du piston et est avantageusement un peu plus faible que ce dernier angle, afin que la défor-
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mation du manchon reste de préférence limitée à la partie en lame de couteau de celui-ci, où elle s'exerce le plus fortement.
En outre, il est utile de choisir, pour le manchon, une matière dont le coefficient de dilatation thermique est inférieur à celui de la matière;choisie pour le récipient à haute pression a, afin que l'extraction du manchon puisse s'effectuer faoilement à haute température.
A l'extrémité supérieure du manchon, on a prévu un épaississement annulaire v qui a pour rôle, d'une part, de permettre de saisir le manchon plus facilement lors de son extraction et qui a pour effet, d'autre part, que le diamètre moyen du manchon en cet endroit varie extrêmement peu par rapport aux parties inférieures du manchon, de sorte qu'une fois que la pression du gaz a cessé de s'exercer, la partie inférieure plus mince du manchon revient plus facilement, sous 19action de son élasticité, à sa position originelle.
Lorsqu'on utilise des corps d'allumage initial et une amorce d'allumage; le piston est constitué sous forme de percuteur par disposition d'un petit appendice o.
En vue d'introduire la masse dégageant le gaz, masse qui se présente sous la forme d'un corps moulé p, le couvercle c est tout d'abord tourné de 90S en dévissant l'écrou b2 et en retirant l'ergot m du joint à baïonnette, puis ce couvercle est retiré á l'aide de poignées q, avec le piston
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pendant librement, pnr Ira J d8B n il I\ÇP eJ't . Le dis- positif de fixation qui empêche le piston de tourner, à l'aide d'une nervure et d'une rainure, présente une grande importance du fait que, ainsi que l'a prouvé l'expérience, les surfaces de joint sont facilement endommagées lors de l'extraction du piston et du manchon lors d'un mouvement simultané de rotation.
Le bloc est alors introduit dans le récipient ouvert a, les pièces du couvercle sont complè-
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tement remises en place, puis tournées de 908, jusqu'à ce que l'ergot de sécurité m s'engage dans le trou m1 prévu dans le couvercle. L'écrou b2 doit être dévissé de quelques spires au moment de l'allumage par percussion, afin de permettre la course de percussion du piston lorsque
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d 6pi sur la tige 1 L'écrou a==03Mê&e b est im" médiatement resserré. La fermeture est par conséquent terminée et l'étanchéité du joint augmente ensuite sous l'action de la pression propre du gaz dans le récipient.
A l'aide de la construction décrite, on peut fermer de façon'étanche des récipients à haute pression dans lesquels règne une pression de 150 atm. et plue, d'une manière sûre et sans utilisation de produits lubrifiants ou d'autres produits de joint, ce qui s'est montré impossible avec d'autres modes de fermetures connues de genre similaire ne présentant qu'un anneau conique élastique comme élément de joint.
Le dispositif conforme à l'invention n'est pas limité quant à son application, à l'obturation de récipients destinés à contenir des masses dégageant des gaz; il peut au contraire être utilisé également par exemple pour ouvrir rapidement l'orifice servant à changer le filtre dans un système de canalisation à haute pression dans lequel est monté un filtre et à effectuer la fermeture étanche sans pertes de gaz importantes lorsque la pression est rétablie.
Une forme de réalisation d'un tel dispositif est représentée en coupe, à titre d'exemple, à la fig. 2 dans laquelle a est une pièce intermédiaire qui correspond au récipient de la fig. 1 et qui comporte des tubulures de raccordement a1 et a2 pour une conduite à haute pression. a3 est un autre prolongement permettant d'effectuer le chan-
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gement du filtre. b est, ici aussi, .un piston conique qui peut être extrait du prolongement au moyen de la tige b1.
Cette tige est guidée à travers un trou pratiqué dans le couvercle c et ce dernier est relié de façon séparable au prolongement au moyen d'un point à baïonnette, b2 est l'écrou servant au serrage du piston. ! est le manchon cylindrique à paroi mince se terminant sous une forme conique à la façon d'une lame de couteau. 1: est un manchon cylindrique qui contient une masse filtrante ± et qui est fermé à ses deux extrémités par des filtres en matière céramique g1 et g2.
En vue de changer le filtre, la pression régnant dans le système est relâchée, l'écrou b2 est desserré et le couvercle c est retiré en même temps que le piston b du prolongement a en dégageant le joint à baïon- nette. Le manchon f peut ensuite être retiré immédiatement avec les filtres g1, g2 et être remplacé par un nouvel ensemble. La fermeture s'effectue ensuite dans l'ordre de succession inverse et, après serrage du piston b, un joint étanche sûr se forme immédiatement lors da rétablissement de la pression.
Suivant une autre caractéristique du récipient à haute pression conforme à 1*invention, on a trouvé que les alliages binaires, connus en eux-mêmes, du cuivre avec le glucinium, et contenant au moins 0,5 %, mais avantageusement entre 1,5 % et 4 %, de gluoinium, conviennent particu- lièrement à la fabrication du piston b de la fig. la car, ainsi qu'on le sait également, contrairement à l'acier, cette matière n'a pas tendance à changer de dimensions d'une manière inadmissible lors de sa trempe.
De plus, on a cons- taté que les alliages précités présentent également, dans les conditions particulières mentionnées dans ce qui préc\ède (action de gaz sous pression, le cas échéant chauffés),
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la résistance supérieure à la fatigue et à la corrosion qui a déjà été observée dans d'autres applications.
Revendications.
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1/ Récipient à fermeture rapide pour gaz à haute pression, dans lequel l'étanchéité de l'élément de fermeture est effectuée par application, sous l'effet de la pression propre du gaz, d'un piston de conformation conique, disposé de façon à pouvoir coulisser dans l'embouchure du récipient, contre un manchon métallique à paroi mince de grande résistance et de grande élasticité qui s'appuie contre la paroi intérieure de l'embouchure et qui s'applique de son côté contre le couvercle du récipient, caractérisé en ce que le bord du manchon (d) se termine sous forme conique, à la façon d'une lame de couteau et en ce que l'angle de conicité de ce manchon est approximativement égal mais avantageusement légèrement inférieur à l'angle de conioité du piston (b).