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" Soupape automatique pour systèmes à fluide sous pression " La. présente invention se rapporte à. une soupape à commande automatique.
Dans la perforation des roches et dans les opérations ana- logues, il est de pratique courante d'employer une perforatrice pneumatique ou outil pneumatique analogue et d'utiliser un jet d'eau sous forte pression en vue d'enlever les fragments prove- , nant du travail de l'outil. Si le jet d'eau vient à faire, défaut, * l'outil risque de subir une détérioration..
La présente invention vise à établir une soupape destinée à empêcher le fonctionnement de la perforatrice en l'absence d'une arrivée d'eau suffisante. La soupape est du type à membrane et contrôle l'arrivée de l'air nécessaire au fonctionnement de la perforatrice. Elle est contrôlée elle-même par l'arrivée d'eau.
Toutefois, comme la pression de 1.air est sujette à des variations dans des limites assez étendues et que, par conséquent, la force nécessaire pour fermer la soupape varie, il n'est pas tout à fait indiqué d'utiliser directement la pression de l'eau pour la commande de la soupape. Suivant la présente invention la soupape est commandée pneumatiquement par la pression d'air qu'elle contrôle, l'admission de l'air pour l'actionnement de la soupape étant contrôlée par une soupape auxiliaire maintenue normalement fermée par la pression de l'eau. L'application de
1*invention n'est pas limitée aux perforatrices pneumatiques, mais
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peut avoir lieu partout où l'arrivée de l'air doit dépendre du maintien de la pression d'un fluide auxiliaire.
Une construction type comprenant l'objet de la présente invention est représentée à titre d'exemple et en coupe axiale dans le dessin annexé.
La soupape à membrane comporte, comme d'habitude, un passage principal à air 1, taraudé à ses extrémités en 2 et 5 ou présen- tant tout autre mode de connexion pour la canalisation par laquel- le l'air sous pression arrive à la perforatrice. Le canal à air présente latéralement un orifice 4, autour duquel est formé un siège plat pour la membrane 5 de la soupape. En regard de cet orifice se trouve un déflecteur 6 s'étendant à travers le passage à air principal le Sur le coté de la membrane 6 en caoutchouc au analogue se trouve un organe d'actionnement 7 attaché à la dite membrane et présentant une forme propre à presser cette membrane sur le déflecteur 6, de manière à interrompre le passage de l'air.
Le sens dn passage de l'air est indiqué par la flèche, c'est-à- dire, que 2 représente le coté d'admission ou d'amont de la soupape.
La membrane 5 est serrée contre son siège par le boîtier 8 de l'organe d'actionnement, boulonné au passage à air principal 1.
Ce boîtier constitue un guidage pour l'argane d'actionnement 7 et communique avec l'atmosphère par l'orifice 9. Un ressort 10 travaillant à la compression peut être prévu au-dessous de la bride supérieure de l'organe d'actionnement 7, en vue d'assurer l'ouverture maximum de la soupape. Toutefois, ce ressort peut être supprimé et la soupape maintenue ouverte uniquement par la pression de l'air au-dessous de la membrane 5.
Le bottier 8 de l'organe d'actionnement est fermé par une paroi mobile qui sert à commander pneumatiquement l'organe d'ac- tionnement. Cette paroi peut consister en un piston monté à. cou- lissement dans une partie cylindrique du boîtier, ou bien, et comme montré dans l'exemple représenté au dessin, être constituée par une membrane 11, destinée à commander la soupape.
Cette membrane 11 est maintenue d'une manière étanche aux fluides sur la bride supérieure du logement 8 de l'organe d'ac- tionnement au moyen de la bride inférieure d'un boîtier de soupape auxiliaire 12. Ce boîtier comprend à. proximité de la membrane ou paroi mobile du. logement de l'organe d'actionnement, une chambre de pression 13. La surface de la membrane 11 soumise à la pression qui règne dans la chambre 13 est Supérieure à la surface de la membrane de soupape 5 d'une quantité telle, que lorsque l'air sous pression est admis à la chambre 13, la pression du ressort 10 et la pression s'exerçant sur la membrane 5 seront surmontées et la soupape se fermera.
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L'admission d'air à la chambre 13 est contrôlée par une soupape auxiliaire. Pour permettre une ouverture facile da la soupape principale après l'interruption de l'arrivée d'air à la chambre 13, on prévoit une:'soupape d'échappement destinée à mettre la chambre 13 en communication avec l'atmosphère. La soupape auxiliaire et la soupape d'échappement doivent soit être d'un type (soupape-tiroirs par exemple) qui n'est pas affecté par la pres- sion de l'air qui le traverse, soit présenter une si faible sur- face à la pression de l'air que les variations de cette pression n'affectent pas le fonctionnement d'une manière sensible.
Dans le mode de construction représenté au dessin, la soupape auxiliaire et la soupape d'échappement sont combinées. Un corps de soupape auxiliaire 14 est monté à coulissement dans une botte à bourrage rendue étanche aux fluides par le cône en caoutchouc 15 disposé à l'intérieur de la chambre 12 de la soupape auxiliaire, ce corps de soupape auxiliaire étant muni d'une tête élargie 16 qui est guidée à son tour par le boîtier 12. Partant de la petite chambre 17 de la soupape auxiliaire, chambre rendue étanche par le cône 15, un passage 18 conduit à la chambre de pression 13. Un autre passage 19, formé dans la paroi du bottier 12 de la soupape auxiliaire, dans la membrane 11 et dans la paroi du logement 8 de l'organe d'actionnement, conduit au canal à air principal 1 qui débouche sur le ctté d'amont dn déflecteur 6.
Un passage d'échap- pement 20, pratiqué dans le corps 14 de la soupape auxiliaire, conduit à l'espacs 21 situé au-delà du cône en caoutchouc 15, et de là à l'atmosphère, à travers l'orifice 22. L'extrémité infé- rieure du passage 20 forme, avec le cône en caoutchouc 15, une soupape d'échappement du type à tiroir. Un tampon en caoutchouc 23, inséré dans l'extrémité du corps 14 de la soupape auxiliaire, constitue, conjointement avec l'embouchure du passage 19, une soupape auxiliaire sujette aux variations de la pression du fluide, cette soupape présentant toutefois une si faible surface, qu'elle se trouve à peine affectée par la dite pression.
Un ressort 24, comprimé entre le fond du bottier 12 de la soupape auxiliaire et la tête 16 détermine la pression nécessaire pour maintenir la soupape auxiliaire 23 fennéeo
L'extrémité supérieure du boîtier 12 de la soupape auxiliaire est obturée par une paroi mobile.
Cette'dernière peut aussi être constituée soit par un piston usuel se déplaçant dans la partie cylindrique du bottier 12, soit, et comme montré au dessin, par une membrane 25, contre laquelle la tête 16 se trouve appliquée par un ressort 24. La membrane 25 est maintenue d'une manière étanche aux fluides sur la bride'supérieure du bottier 12 de la soupape auxiliaire à l'aide d'un chapeau .26 présentant un taraudage 27 ou d'autres moyens de fixation pour un conduit dérivé depuis le
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tuyau d'arrivée d'eau. Le chapeau 26 est réuni au boîtier 12 de la soupape auxiliaire au moyen de boulons de fixation.
La soupape suivant l'invention fonctionne comme suit : aussi longtemps que la pression d'eau est importante et suffisante pour empêcher une détérioration de la perforatrice, de 15 à 20 livres anglaises au pouce carré, les divers organes de la soupape occu- pent la position représentée au dessin. La pression d'eau qui s'exerce sur la membrane 25 maintient la soupape auxiliaire 23 fermée, tandis que la chambre de pression 13 se trouve en communi- cation avec l'atmosphère à travers la soupape d'échappement 15, 20 et l'orifice 22. Par conséquent, le diaphragme 5 de la soupape principale est màintenu dans la position soulevée par la pression d'air qui s'exerce dans le canal à air principal 1, ainsi que par le ressort 10.
La pression d'eau normale peut être beaucoup plus élevée, par exemple, inférieure de 10 livres, anglaises au pouce carré à la pression de l'air, cependant, son unique effet consis- tera à mettre le corps de la soupape auxiliaire 14 en contact avec le fond du boîtier de cette dernière soupape.
Toutefois, si la pression d'eau vient à descendre au dessous d'une limite, par exemple 15 livres anglaises au pouce carré, déterminée d'avance par le ressort 24, la soupape auxiliaire est soulevée par ce dernier ressort, et 1,*air sous pression se propa- gera à travers les passages 19 et 18, pour arriver dans la chambre de pression 13, où il provoquera un abaissement de la membrane 11 contre l'antagonisme du ressort 10 et amènera une fermeture de la soupape 5, 6 par l'organe d'actionnement 7.
Pour que la ferme- ture de la soupape 5, 6 soit assurée d'une manière opportune, il n'importe point que la pression d'air varie par exemple entre 70 à 100 livres anglaises au pouce carré car, à toute augmentation de la pression au-dessous de la membrane 5 correspond une augmen- tation de la pression dans la chambre de pression 13. On peut éventuellement prévoir des moyens pour limiter la descente de l'organe d'actionnement d'une manière positive, afin d'éviter que la membrane 5 ne soit soumise à une pression excessive.
Il importe que la soupape d'échappement soit fermée avant que la soupape auxiliaire n'ouvre l'admission de l'air sous pres- sion à la chambre de pression 13. Dans la construction représen- tée au dessin, ce résultat est atteint par l'emploi d'un tampon en caoutchouc 23 suffisamment compressible, qui continue à obturer le passage 19 d'une manière étanche aux fluides jusqu'à, ce que le passage 20 soit obturé de la même manière par le cône en caout- chouc 15. Le rétablissement de"la pression d'eau aura pour effet de rouvrir la soupape principale, en provoquant la fermeture de la soupape auxiliaire 23, 19 et l'ouverture de la soupape d'échap- pement 20, 15.