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La présente invention concerne une soupape pour l'échappe-* ment d'un fluide nous pression, par exemple pour la protection d'un our électrique contre une pression interne excessive résultant d'une explosion ou de toute autre cause, des disques d'éclatement ou des soupapes d'échappement connues chargées par ressort n'assurant pas une .protection adéquate.
L'invention a pour but d'obtenir une tella soupape suscepti- ble d'être utilisée avec des récipients sous pression ou au contraire dans le.quel. existe un vide plus ou moins poussée Une telle soupape
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peut litre utilisée, par exemple, dans les carters de moteur pour assu- rer une protection contre les pressions résultant des explosions.
Des fours électriques fonctionnant sous vide ou dans une atmosphère inerte sont utilisés pour la fusion et le raffinage de beau- coup de métaux réfractaires comme la molybdène, le titane et le zirco- nium et ils sont utilisés actuellement de plus en plus pour traiter des aciers spéciaux. Ces fours fonctionnent à des temp-ératures qui peuvent dépasser 2.000 C et l'enveloppe du four est maintenue à une température de sécurité soit à l'aide d'une chemise d'eau, soit par circulation d'eau dans un serpenti-n monté sur l'enveloppe.
Dans certaines circonstances., des ares- parasites peuvent s'établir, ou la paroi interne de la chemise peut laisser pénétrer un arc ou du métal fondu, ce qui entratne des fuites d'eau dans la chemise de refroidissement du four. Cet accident est extrêmement dangereux et une explosion se produit presqu'inévitablement quand de la vapeur est produite en grandes quantités. On peut empêcher le développement de ces arcs parasites, mais les moyens utilisés dans ce but peuvent ne pas fonctionner, de sorte qu'il faut envisager un échappement pour éviter toute pression excessive.
L'explosion présente probablement elle-même un stade primaire et un stade secondaire, st il est important que la soupape d'échappe- ment se ferme instantanément pour empêcher le stade secondaire de liez- plosion qui suit l'onde de choc et l'irruption subséquente d'air. L'ex- plosion secondaire est produite par l'oxydation immédiate du métal fon- du à haute température et par réaction de l'air avec l'hydrogène atomi- que.
Quand des fours travaillent sous un vide poussé, il est im- portant d'éviter toute entrée d'air dans ces fours. Tout moyen utilisé pour laisser échapper la pression en excès doit donc être parfaitement étanche à l'air.
La présente invention a pour objet une soupape d'échappement caractérisée en ce qu'elle comprend un organe agencé pour ouvrir et former une lumière d'échappement dans une chambre, par exemple un four
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électrique, un plongeur axial externe porté par ledit organe et susoep- tible de glisser dans un cylindre, une soupape dans le cylindre comman- dée par ledit plongeur et commandant l'admission d'air de charge au cylindre pour appliquer une pression au plongeur afin de fermer la soupape d'échappement, et des moyens pour retarder cette action de fermeturede la soupape d'échappement jusqu'à ce que cette dernière soit complètement ouverte,
la disposition étant telle que la soupape d'échappement s'ouvre pour diminuer la pression dans la chambre et se ferme sans permettre pratiquement à l'air d'enter dans celle-ci.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exé- @ oution de la soupape selon l'invention.
La figure 1 en est une coupe.
La figure 2 est une vue, à plus grande échelles d'un détail représenté à la figure 1.
La soupape d'échappement représentée coopère avec une ouvert ture ménagée dans une paroi 1 d'un four 2, un joint 3 d'une manière élastique, par exemple du néoprènes étant placé dans une rainure en queue d'aronde adjacente au bord de ladite ouverture. Un disque d'er- plosion externe 4 est disposé à proximité de cette ouverture et com- prend un talon 5 à sa périphérie qui s'appuie contre le joint 3 pour former une jonction épanche aux gaz. Le disque d'Explosion 4 porte axialement un arbre 6 qui s'étend des deux cotés du disque 4. Une ex- trémité de l'arbre 6 s'étend dans le four, dans lequel elle est centréa et montée dans un bossage 7 d'un support 8 fixé à l'intérieur de la paroi 1 du four.
La partie de l'arbre s'étendant à l'extérieur, présen- tant un plus grand diamètre, se loge dans un évidement 9 ménagé dans le disque 4 et est maintenue en place par un éorou 10 monté sur la partie de diamètre réduit de l'arbre 6, l'écrou 10 étant bloqué par tout moyen approprié. La partie de l'arbre dans le four est protégée par des écrans cylindriques 11, 12 et 13. Les écrans 11 et 12 sont fixés au bossage 7 du support 8, et l'écran 13 est fixé à l'écrou 10 sur le disque 4, cet écran 13 étant placé à l'intérieur de l'écran 12, La partie'de plus grand diamètre de l'arbre 6 constitue un plongeur
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susceptible de glisser dans un cylindre 14 portant une bride 15 qui est boulonnée sur un plateau ciroulaire externe 16 en forme de cuvette.
Ce plateau 16 est fixé à proximité de la périphérie de la paroi 1 du four par des goujons 17 qui maintiennent le plateau 16 à distance de la paroi 1. Les goujons 17 se prolongent à travers la paroi 1 et per- mettent de fixer le support 8 à la surfaoe interne de la paroi 1. Le cylindre 14 présente un trou axial 18 dans lequel est fixée une pièce tubulaire 19 qui fait saillie hors du plongeur. La pièce 19 est fermée en une zone intermédiaire de sa longueur par une paroi 20 au niveau de laquelle la pièce 19 comprend une bride 21 présentant un diamètre inférieur à celui du trou 18 ménagé dans le cylindre 14.
La bride 21 est à distance de l'extrémité 22 de l'arbre 6 et une soupape 23 à mou- vement alternatif occupe partiellement l'espace compris entre la bride 21 et l'extrémité de l'arbre 6. Cette soupape 23 est formée (fig.2) d'un anneau métallique composé et d'un anneau d'une matière élastique, du néoprène par exemple. Elle constitue un joint étanche à l'air entre la pièce tubulaire 19 et le cylindre 14. Des trous 24 sont percés ra:- dialement dans la pièce 19, à proximité de la bride 21, et disposés de manière que,lorsque la soupape d'échappement est fermée, ils soient couverts par la soupape 23. D'autres trous 25 espacés des trous 24 . sont ménagés radialement dans la pièce 19 et l'arbre 6 et mettent en communication l'intérieur de la pièce 19 avec l'atmosphère.
Ces trous 25 sont disposés de manière que lorsque le disque d'explosion 4 s'est déplacé pratiquement jusqu'à 13 mm de sa position maximum d'ouverture et que la partie de plus grand diamètre de l'arbre 6 constituant le plongeur s'est déplacée dans le trou du cylindre 14, ils soient fermés par la paroi du trou intérieur au cylindre. Une partie 26 de la pièce tubulaire '19 s'étend vers l'extérieur depuis la bride 21 et coopère avec une soupape constituée par une bille 27 qui est poussée par un ressort 28 oontre un /Siège annulaire 29 formé dans la paroi interne du cylindre 14.
Un oapuohon 30 ouvert est vissé dans l'extrémité du cylindre 14 éloignée du disque d'explosion '4- Ce capuchon 30 est susceptible
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d'atre connecté à un tuyau 31 d'amenée d'air de charge à la pression d'environ 7 kg/om2. Le ressort hélicoidal 28 poussant la bille 27 sur son siège 29 est monté entre le capuchen 30 et ladite bille.
Pour absorber tout choc quand la soupape fonctionne, le disque 4 comprend un anneau de népprène 32 en saillie, agencé pour en- gager le plateau 16 supportant le cylindre 14.
Lors du fonctionnement, une augmentation de la pression dans le four 2, due par exemple à une explosion dans le four, produit le déplacement du disque d'explosion 4 à distance de son siège, soit vers la gauche en regardant la figure 1. Ce mouvement se produit immé- diatement dès que la pression atteint une certaine valeur au-dessus de la pression atmoschérique. Quand le disque 4 se déplace ainsi, le plongeur porté par ce disque se déplace dans le trou du cylindre 14.
La soupape 23 reste fixe jusqu'à ce que le disque 4 et le plongeur se soient déplacés d'une distanoe de 3 mm environ. Cela permet à l'air emprisonné dans le cylindre 14 et comprimé par le mouvement du plongeur de s'échapper dans l'atmosphère àu travers les trous 24, pré- oédemment couverts par la soupape 23, et à travers le trou de la pièce tubulaire 19 et les trous 25.
Le mouvement plus en Tarant du disque 4 et du plongeur pousse la bille 27 hors de son siège, contre l'action de son ressort 28, pour permettre à l'air de charge d'entrer dans le cylindre 14, mais comme le cylindre est encore ouvert et en communica- tion avec l'atmosphère comme décrit plus haut, l'air de charge ne retar- de pas notablement l'ouverture du disque d'explosion 4' Cependant, quand le disque 4 s'est déplacé des deux tiers environ de sa course maximum, les trous 25 à travers la pièce 19 et communiquant avec l'at- mosphère sont fermés par la paroi interne du cylindre 14 et l'air de charge commence à agir sur l'extrémité de la pièce 19 dans le cylindre
14.
La pression de l'air amène d'abord les parties mobiles au repos sans choc, puis elle inverse leur sens de mouvement pour assurer la fermeture de la soupape. Quand le disque 4 se déplace vers sa position fermée, la soupape 23 reste fixe, par suite du frottement entre elle et la paroi intérieure du cylindre, pendant le premier parcours de 3 mm,
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et recouvre les trous 24. Lorsque le plongeur s'est déplacé de 13 mm et que les trous 25 sont découverts, l'air comprimé dans le cylindre 14 ne peut s'échapper dans l'atmosphère.
Juste avant que le disque d'explosion 4 atteigne sa position fermée, la bille 27 s'appuie sur son siège, ce qui coupe l'alimentation d'air de charge au cylindre 14, la fermeture étant complétée par la pression de l'air restant dans le cylindre 14- En pratique, la surface du plongeur soumise & l'air de charge et la surface du disque d'explosion 4 sont dans une proportion telle que le disque 4 revient sur son siège quand la pression dans le four est d'environ 0,056 kg cm2 au-dessus de la-pression atmosphérique.
Bien que la soupape soit principalement destinée à s'ouvrir et à se fermer juste au-dessus de la pression atmosphérique, l'emploi sur la partie de grand diamètre de l'arbre 6 d'un ressort d'une farce appropriée peut permettre le fonctionnement quant la pression dans le four est notablement supérieure à la pression atmosphérique*
Pendant le fonctionnement, des pompes à vide aspirent le gaz du four 2, de sorte que si la production de vapeur diminue, le disque 4 reste sur son siège, et la pression interne augmente graduelle- ment.
Si la production de vapeur continue, le disque d'explosion 4 est à nouveau forcé à distance de son siège, dès que la force du coté interne est supérieure à celle du cote externe, et cette succession d'opérations se poursuit jusqu'à ce que la production de vapeur diminue.
L'air restant dans le cylindre 14 une tels' que la bille 27 s'est placée sur son siège fuit dans l'atmosphère après quelques minu- tes et la soupape d'échappement est à nouveau libre de s'ouvrir si la pression dans le four s'élève de manière notable au-dessus de la pres- sion atmosphérique, mais cette pression est inférieure à. la pression à laquelle le disque revient sur son siège.
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