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SULZER FRERES. Société Anonyme, résidant à WINTERTHUR (Suisse) .
SOUPAPE A HAUTE PRESSION.
La présente invention concerne une soupape à haute pression et est caractérisée en ce que la chapelle de soupape comporte un piston amovi- ble contenant le siège de la soupape. Une autre caractéristique de l'inven- tion consiste en ce que le piston a la forme d'un corps creux ouvert dans une de ses surfaces de bout. De préférence la paroi latérale du piston qui en limite la cavité est percée de trous éventuellement de sections différen- tes permettant au fluide en circulation d'entrer et de sortir. Il convient de disposer le siège de la soupape entre les ouvertures d'entrée et de sor- tie du fluide en circulation., qui peuvent être fermées par le corps de la soupapes à l'intérieur de la paroi latérale du piston qui limite sa cavité.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la portion du pistion éloignée du corps de la soupape peut être entourée par une douillequi s'ap- puie contre un épaulement disposé à l'extérieur du piston entre les ouver- tures d'entrée et de sortie du fluide en circulation, et qui est percée de trous de passage du fluide en mouvement.Suivant une autre caractéristique de l'invention, on peut disposer aux deux extrémités de bout de la douille des garnitures emprisonnées entre le piston et l'alésage de la chapelle de soupape.
Il peut être avantageux de maintenir la douille en position fixe dans la chapelle de soupape par un écrou à chapeau percé de trous de passa- ge du piston.Le piston peut aussi recevoir une tension initiale au moyen d'un écrou auxiliaire qui. se visse sur son extrémité fermée et qui repose sur l'écrou à chapeau. On peut empêcher avantageusement le piston de tourner par rapport à la douille au moyen d'une goupille de sûreté. La chapelle de soupape peut être construite de préférence de façon à pouvoir se souder sur les canalisations de raccordement.
Les caractéristiques de l'invention sont faciles à comprendre
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diaprés la description détaillée qui en est donnée ci-après avec le dessin ci joint à l'appui, qui représente un exemple de réalisation d'une soupape à haute pression suivant l'invention.
L'alésage d'une chapelle de soupape 1 contient un piston 2 de préférence de forme cylindrique et à épaulement, qu'on peut faire sortir de la chapelle de soupape après avoir dévissé un écrou à chapeau 3, par exem- ple pour le remplacer. Le piston 2 a la forme d'un corps creux ouvert dans une de ses surfaces de bout 4. Il remplit en longueur de préférence la plus grande partie de l'alésage de la chapelle de soupape. La paroi latérale du piston qui limite sa cavité est percée d'ouvertures 5 et 6, dont la section et la forme peuvent être éventuellement différentes, par exemple avoir la forme de trous ou de fentes,et qui serventà faire entrer et sortir le flui- de qui circule dans la soupape. Le siège de la soupape se trouve dans la ca- vité du piston limitée par la paroi latérale.
Il est disposé sur la surface intérieure de la portion tubulaire du piston formée par la cavité, entre les ouvertures d'entrée et de sortie du fluide circulant dans la soupape. Le corps 7 de la soupape pénètre par la surface de bout ouverte du piston dans la cavité du piston qui comporte un guide du corps de soupape et, lorsqu'il repose sur le siège de la soupape, il interrompt la communication entre les ouvertures d'entrée et de sortie du fluide. La pointe du corps de soupape a de préférence la forme d'un cône, de sorte qu'en actionnant un volant ou un servo-moteur non représentés, on peut aussi exercer une action de réduction de section ou de réglage. Le sens de la circulation du fluide qui passe dans la soupape se dirige de préférence en s'éloignant de la pointe du corps de soupape, mais la circulation peut aussi s'effectuer en sens inverse.
La por- tion du piston éloignée du corps de soupape est entourée par une douille 8 qui s'appuie sur une portion en saillie ou épaulement 9 du piston. Cet épau- lement du piston se trouve à un endroit de la surface extérieure du piston situé entre les ouvertures d'entrée et de sortie du fluide en circulation.
La douille 8 comporte des ouvertures, par exemple des fentes 10, qui cor- respondent aux ouvertures de passage du fluide ménagées dans le piston, et qui lorsqu'on pose la douille sur le piston sont en face d'elles de façon à ne pas contrarier le passage du fluide en circulation. Des garnitures 11 et 12 disposées contre les deux surfaces de bout de la douille assurent l'é- tanchéité du piston par rapport à l'alésage de la chapelle de soupape. Cette étanchéité est importante non seulement en ce qui concerne le principe fon- damental de l'invention, mais encore indépendamment de lui.
L'écrou à chapeau 3 sert d'élément de fixation, lorsqu'on le visse sur le filetage correspondant de la chapelle de soupape, de la douil- le enfilée sur le piston dans l'alésage de la chapelle de soupape. Le file- tage intérieur de l'écrou à chapeau, ainsi que le filetage extérieur., de la chapelle de soupape ne subissent que des efforts de traction, de façon à assurer un contact aussi uniforme que possible entre les filetages, lors- que les forces existantes exercent une action défavorable. L'écrou à cha- peau 3 est percé d'un trou central 13 dans lequel pénètre l'extrémité plei- ne du piston qui comporte un filetage 14. Un écrou auxiliaire 15 peut se visser sur ce filetage et en s'appliquant contre l'écrou à chapeau fait prendre au piston de la tension initiale qui est nécessaire pour l'appli- quer sur son siège dans la chapelle de soupape.
Lorsqu'on serre l'écrou au- xiliaire 15 on exerce une pression sur les deux garnitures des extrémités de bout de la douille en complétant ainsi l'étanchéité entre le piston et la surface intérieure de la chapelle de soupape. La garniture consiste de préférence en une matière molle, par exemple en fibres d'amiante imprégnée de graphite en poudre.
La soupape étant mise en service, le fluide qui circule sous pression exerce une pression encore plus forte sur les deux garnitures 11 et 12 et le piston 2 est poussé sur une distance correspondante hors de la chapelle de soupape 1 dans le trou de l'écrou à chapeau 3. En serrant l'é- crou auxiliaire 15 jusqu'à ce qu'il s'applique contre l'écrou à chapeau 3,
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on peut réappliquer le piston 2 sur son siège dans la chapelle de soupape
1 et rétablir une parfaite étanchéité. L'étanchéité entre le siège de sou- pape amovible et la chapelle de soupape, offert par l'écrou à chapeau 3 et par la garniture 12 qui se trouve à l'extrémité de bout de la douille du même côté que cet écrou, s'établit d'une manière comparable à celle de l'é- tanchéité réalisée par exemple dans les couvercles connus des autoclaves.
De plus, l'étanchéité est encore assurée par la garniture 11 qui se trou- ve à l'autre extrémité de bout de la douille.La pression de serrage étan- che de cette garniture est aussi obtenue par l'action de la pression qui s'exerce à l'intérieur de la chapelle de soupape 1 sur les éléments mobiles dans la chapelle, assemblés avec le siège.Pour faire correspondre la po- sition des ouvertures de passage 10 de la douille 8 avec celle des ouver- tures 5 de la paroi latérale de la cavité du piston, une forte goupille 16 pénétrant dans la douille 8 et dans le piston 2 empêche la douille 8 de tour- ner.
La forme de construction de la soupape à haute pression suivant l'invention la rend particulièrement applicable en tant que soupape de ré- duction de section ou de réglage et elle peut aussi servir avec avantage de soupape d'alimentation, débouage et d'injection. L'usure éventuelle de la soupape due à de fréquentes manoeuvres, les détériorations subies par le siège de soupape ou les pertes par fuites dans la soupape elle-même, peu- vent être supprimées par des moyens relativement simples sans avoir recours à la dépense qui résulte du remplacement compliqué de la soupape.
A cet ef- fet, il suffit simplement en dévissant l'écrou à chapeau 3 de faire sortir de la chapelle de soupape le piston 2 avec le siège de soupape et la douil- le 8 et de réparer le siège de soupape ou de remplacer le piston défectueux par un piston neuf introduit dans la chapelle. Un autre avantage de la sou- pape à haute pression suivant l'invention consiste dans la possibilité de souder sur les canalisations d'alimentation les tubulures de raccord de la chapelle de soupape. Les garnitures supplémentaires des brides sont ainsi supprimées,et les risques de défauts d'étanchéité se produisant dans la canalisation sous pression sont atténués.
Les soupapes construites suivant l'invention conviennent particulièrement aux conduites dans lesquelles on doit faire circuler de la vapeur ou des liquides à haute pression et à tem- pérature correspondante, par exemple de l'eau à 300 C environ sous une pres- sion relative de 500 atmosphères. Ces soupapes ont alors des dimensions con- sidéralbes, 11' épaisseur de paroi de leurs tubulures de raccordement corres- pondant de préférence à leur diamètre intérieur de 100 mm dans l'exemple choisi et le piston ayant une longueur d'environ 1 mètre.