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La présente invention a pour objet un procédé de commande d'un or- gane de passage actionné au moyen d'un servo-moteur en particulier pour des pressions supérieures à 225 atmosphéres et des températures supérieures à
500 C dont la soupape se ferme dans le sens de la chute de la pression, et dans lequel la tige de cette soupape se raccorde au corps de soupape du cô- té opposé au siège de la soupape.L'invention a en outre pour objet un orga- ne de passage.destiné à l'exécution de ce procédé.
En position d'ouverture, les soupapes de ce genre ne peuvent être maintenues ouvertes que par la seule pression de la vapeur. La tige de sou- pape décharge le corps de la soupape de la pression de la vapeur sur une de ses faces tandis que l'autre est soumise à la pression de la vapeur sur tou- te son étendue. Pour pouvoir fermer la soupape, il faut donc exercer une pression sur sa tige dans le sens de la fermeture. Quand la soupape est fer- mée, elle peut être maintenue fermée par la pression de la vapeur puisque la pression ne charge plus que la surface du corps de soupape entourant la tige. Jusqu'à présent, la force de fermeture exercée sur la tige, au moyen d'un servo-moteur. par exemple, était maintenue jusqu'à ce que le corps de soupape repose effectivement sur le siège de soupape, et même en général pendant toute la durée de la fermeture.
Mais aux pressions super-critiques et aux températures dépassant 500 C, lorsque la soupape est fermée et qu'el- le est uniquement chargée par la pression de la vapeur, le siège de la sou- pape est soumis à un effort voisin de sa limite d'élasticité à chaud. Si 1' on voulait encore faire agir en plus la force de fermeture exercée par le servo-moteur, la matière du siège de la soupape se déformerait plastiquement au bout de quelque temps. A celà s'ajoute qu'aux pressions élevées, le frot- tement du presse-étoupe prend des valeurs importantes, en particulier du fait que l'on est obligé d'employer des bourrages mous en raison de la dilatation à la chaleur avec les fortes tiges alors utilisées.
Il faut donc que le ser- vo-moteur soit surdimensionné, c'est-à-dire qu'il puisse exercer une force supérieure à celle qui serait nécessaire uniquement pour surmonter la pres- sion de la vapeur au début du mouvement de fermeture. La force de fermeture agissant sur la tige peut correspondre de la sorte à une valeur double ou triple de la charge provoquée par la pression de la vapeur et détruire com- plètement le siège de la soupape,
Pour ce motif, il est proposé suivant l'invention de diminuer, par l'intervention d'un réglage la force exercée par le servo-moteur sur la ti- ge de la soupape pour fermer cette dernière, avant que le corps de la soupa- pe ne repose sur son siège. Le corps de soupape est donc pressé sur le siè- ge de la soupape tout au plus avec la force provoquée par la pression de la vapeur.
On peut dès lors calculer les dimensions de ce siège de façon que la matière dont il est constitué ne soit pas encore soumise à un effort exces- sif.
La force exercée sur la tige de la soupape par le servo-moteur peut être réglée en fonction de la position de la tige de soupape. Dans le cas d'un organe de passage avec servo-moteur actionnée par de l'huile sous pres- sion, on peut toutefois régler également cette force en fonction des condi- tions de pression de part et d'autre du piston du servo-moteur. Notamment dès que la pression de la vapeur agissant sur le corps de soupape dans le sens de la fermeture prend la prépondérance, l'huile devant être refoulée par le piston du servo-moteur est mise sous une plus forte pression de tel- le manière que les conditions de pression varient de part et d'autre du pis- ton.
La force exercée par le servo-moteur sur la tige de la soupape est de préférence constamment ramenée à sa valeur minimum. On arrive ainsi à mé- nager toutes les pièces le plus qu'il est possible et au réglage le plus cal- me.
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En vue de diminuer la force exercée sur la tige de la soupape, on peut de préférence abaisser au moins une partie de la puissance amenée au servo-moteur pour fermer la soupape. Avec un servo-moteur actionné par de l'huile sous pression, cela peut se faire en diminuant l'intensité de la pression d'huile du côté du piston du servo-moteur correspondant à la ferme- ture ; avec un servo-moteur électrique, cela peut être obtenu par exemple par réglage de l'intensité du courant ou de la tension. Mais parallèlement aussi, on peut diminuer la force agissant sur la tige en exerçant sur celle- ci une force antagoniste, par exemple en mettant sous une pression plus intense la face voulue du piston du servo-moteur.
On peut de plus étrangler la quantité d'huile refoulée hors du servo-moteur lors de la fermeture de la soupape et obtenir ainsi tout au moins un ralentissement du processus de fermeture et un freinage du mouvement du corps de soupape venant se po- ser sur le siège de la soupape.
On applique de préférence un dispositif de réglage au moyen duquel la force exercée par le servo-moteur sur la tige de la soupape pour fermer la soupape est diminuée avant que le corps de soupape ne repose sur le siè- ge de la soupape. On peut alors se servir pour le servo-moteur d'un tiroir distributeur actionné par de l'huile sous pression dans la conduite d'amenée duquel est placé pour le côté du piston du servo-moteur correspondant à la fermeture un dispositif de réglage par lequel l'intensité de la pression d'huile amenée peut être modifiée. Dans cette solution simple, le dispositif de réglage est uniquement un instrument supplémentaire qui est raccordé à des dispositifs de commande connus. On peut en outre appliquer un dispositif d'étranglement réglable sur le parcours de l'huile refoulée hors du servo- moteur lors de la fermeture de la soupape.
Si la surface de la section transversale de la tige de la soupape raccordée au corps de soupape est environ moitié de la surface circulaire correspondant au diamètre moyen du siège de la soupape, le servo-moteur doit exercer sensiblement la même force sur la tige tant pour fermer la soupape que pour l'ouvrir. Le diamètre externe du corps de soupape est alors de pré- férence d'environ une fois et demie le diamètre de la tige de soupape qui lui est raccordée. De cette manière, la surface étanche du corps de soupape coïncide sensiblement avec la surface du siège de la soupape. La tige peut en outre passer dans une douille dont le diamètre externe est plus grand que le diamètre du corps de soupape. Cela permet de réaliser une soupape sans couvercle et de retirer facilement l'ensemble de la tige de soupape de l'or- gane de passage.
Le corps de soupape porte de préférence au-dessous de sa surface étanche un talon qui, conjointement à la percée du siège de la soupape, exer- ce une action d'étranglement sur le milieu en cours d'écoulement dès avant la fermeture. On utilisait jusqu'ici des corps de soupape de ce genre afin que l'étranglement n'intervienne pas entre les surfaces étanches du corps et du siège de la soupape et ne détériore pas ceux-ci. Mais, en liaison avec la caractéristique principale de l'invention,apparaît cet important avantage supplémentaire qu'on peut tirer parti pour le réglage du temps et du parcours entre le début de l'étranglement et la fermeture hermétique totale.
C'est ainsi par exemple qu'on fait fermer la soupape à pleine force et à pleine vitesse jusqu'à ce que ne soit plus ouverte qu'une fraction de la section d'écoulement initiale, pour diminuer ensuite la force exercée par le servo- moteur sur la tige de soupape, de façon que la pression de la-vapeur qui n'agit plus que d'un côté du corps de soupape ferme lentement la soupape en surmontant le frottement du presse-étoupe.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortent de la descrip- tion qui suit, dans laquelle est expliqué plus en détail un exemple de réa- lisation de l'invention avec référence au dessin.
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Dans une canalisation à haute pression, la boîte de soupape 3, dans laquelle est monté le siège de soupape 4, est soudée entre un tuyau d'ame- née 1 et un tuyau d'évacuation 2. La tige de soupape 5 porte le corps de soupape 6 avec sa surface d'étanchéité 7. La tige passe dans une douille
8 et elle est rendue étanche vers l'extérieur au moyen d'un bourrage mou 9 qui est maintenu par une douille 10 et un écrou à chapeau 11. Un agent ré- frigérant peut être amené par l'espace annulaire 12 dans le chapeau 13 pour refroidir le presse-étoupe. La tige est reliée au piston 15 d'un servo-mo- teur actionné par de l'huile, par l'intermédiaire d'un accouplement 14. La chambre sous pression se trouve à l'intérieur du chapeau 13 et elle est fer- mée par les couvercles 16 et 17.
Si l'on démonte ces deux couvercles et l'é- crou à chapeau 11, on peut retirer par en haut l'ensemble de la tige de sou- pape 5 en même temps que la douille de guidage 8 et les autres pièces enfi- lées au-dessus de la tige.
A la tige est articulé un levier 18 qui peut osciller autour du point fixe 19. Ce levier agit sur le ressort 20 et en conséquence sur le tiroir distributeur 21. Ce tiroir distributeur peut en outre être influencé par la pression de l'huile dans les conduites de distribution 22,23 ou 24 - selon la position du tiroir rotatif 25. Si, par exemple, le tiroir distri- buteur 21 est poussé vers le bas par la pression de l'huile à l'encontre de la force du ressort 20, de l'huile sous pression peut arriver, en passant par la conduite d'amenée 26 et l'élément d'arrêt 27, sous le piston 15 du servo-moteur et soulever la soupape, l'huile qui se trouve au-dessus du pis- ton pouvant alors s'écouler par l'élément d'arrêt 28 et la conduite d'évacu- ation 29. De ce fait, le levier 18 comprime le ressort 20 et ramène finale- ment le tiroir distributeur 21 à sa position neutre.
Inversement, si le ti- roir distributeur 21 monte, de l'huile sous pression coule de la conduite d'amenée 30 du côté du piston 15 assurant la fermeture, et, du côté oppo- sé du piston l'huile est refoulée par la conduite d'évacuation 31. Il s'agit donc d'un rappel normal. Avec cette commande, toute position de la soupape correspond à une pression déterminée dans la conduite de distribution raccor- dée 22, 23 ou 24.
Il est important toutefois que la pression d'huile dans la condui- te d'amenée 30 - et par conséquent aussi du côté du piston 15 assurant la fermeture, quand le tiroir distributeur 21 est soulevé par une impulsion de fermeture - puisse être modifiée à l'aide du dispositif de réglage 31. La tige de la soupape étant en cours de descente, en effet, le ressort 32 est détendu par l'intermédiaire du levier 18, et,de ce fait, le piston 33 soule- vé. La conduite d'amenée de l'huile 34 peut alors être fermée et même la conduite d'évacuation 35 ouverte. La pression du côté du piston 15 assurant la fermeture et, en conséquence, la force exercée sur la tige est donc fonc- tion de la position de la tige de la soupape.
Pour des raisons de sécurité, on aura soin que la pression de l'huile ne tombe pas à zéro du côté assurant la fermeture mais conserve une faible valeur minimum.
Les éléments d'arrêt 27 et 28 servent en général à fermer la cham- bre sous pression du servo-moteur dans le cas où le tiroir distributeur doit être démonté aux fins de réparation. On peut cependant constituer l'élément d'arrêt 27 en organe d'étranglement réglable, qui est également réglé en fonction de la position de la tige de la soupape et diminuer ainsi la quanti- té d'huile qui s'écoule de sorte que le mouvement de fermeture peut être frei- né.
Il y a lieu de tenir compte du diamètre relativement grand de la tige de soupape par rapport au diamètre du corps de soupape et à celui du siège de soupape. Ceci est toutefois avantageux pour le calcul du servo-mo- teur en raison des conditions favorables de pression déjà évoquées.
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L'organe de passage représenté esuniquement un exemple. De nom- breuses variantes sont possibles dans le cadre de l'invention à part les servo-moteurs actionnés à l'huile sous pression, on peut employer des servo- moteurs électriques et des servo-moteurs avec commande à la main addition- nels. Toute la commande peut fonctionner non seulement hydrauliquement mais encore électriquement. Le rappel mécanique 18 peut être remplacé par d'autres éléments. Il est en outre possible aussi de ne pas faire dépendre la dimi- nution des forces agissant sur la tige uniquement de la position de la tige ou des conditions de pression de part et d'autre du piston du servo-moteur; on peut aussi appliquer à cette fin par exemple le rapport des pressions dans lé tuyau d'amenée 1 et dans le tuyau d'évacuation 2. En outre,la posi- tion de l'organe de passage ne joue aucun rôle.
On peut le faire tourner de 1800 à partir de la position figurée de façon que la soupape se forme vers le haut.