Dispositif de commande du type à pression de gaz/pression hydraulique pour une soupape de canalisation.
La présente invention concerne un dispositif de commande à pression de gaz/pression hydraulique en vue d'ouvrir et de fermer une soupape d'une canalisation.
Des dispositifs de commande du type à pression de gaz/pression hydraulique sont habituellement utilisés pour ouvrir et fermer des soupapes à boulet installées dans des canalisations de gaz. Avec ces dispositifs de commande, le gaz devant être transporté dans la canalisation est utilisé comme source d'énergie et, plutôt que d'agir directement sur le cylindre du dispositif de commande, la pression de gaz est appliquée à la partie supérieure d'un récipient à pression rempli d'huile. De la sorte, la pression de gaz est transformée en une pression hydraulique qui est ensuite dérivée de la partie inférieure du récipient à pression, puis ap-
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transformation d'une pression de gaz en une pression hydraulique est avantageuse pour les raisons suivantes : le cylindre du dispositif de commande est lubrifié par l'huile de travail ; la vitesse d'ouverture et de fermeture de la soupape peut être réglée plus aisément avec l'huile qu'avec le gaz et, si la perte de charge du gaz est trop importante au point de ne pas pouvoir actionner le dispositif de commande, la soupape peut être ouverte ou fermée
en actionnant une pompe hydraulique à main.
Un dispositif de commande de ce type suivant la technique antérieure est illustré à titre d'exemple en figure 1 dans laquelle le chiffre de référence 1 désigne une canalisation, le chiffre de référence 2, un corps de soupape et le chiffre de référence 3, une tige de soupape. Un levier 4a d'un dispositif
de commande 4 est claveté sur la tige de soupape 3 de telle sorte que la soupape soit ouverte et fermée suivant la course du piston du dispositif de commande. Des orifices de sortie de gaz 2a et 2b pratiqués dans les c8tés d'amont et d'aval du corps de soupape sont reliés, par des conduites 5 et 6, à des soupapes de retenue 7 et 8 respectivement. Les conduites de sortie 9 et 10 de ces soupapes de retenue se rejoignent en une conduite 11 allant à un orifice 12p d'une soupape électromagnétique 12. Un orifice 12a
de cette soupape est relié, par une conduite 13, à un orifice d'admission de gaz 15a pratiqué dans la partie supérieure d'un récipient à pression 15, tandis qu'un orifice 12b de cette soupape
12 est relié, par une conduite 14, à un orifice d'admission de gaz
16a pratiqué dans la partie supérieure d'un récipient à pression
16.. Les récipients à pression 15 et 16 sont remplis d'une certaine quantité d'une huile de travail de telle sorte que, lorsque la
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liquide soit maintenu dans les parties centrales verticales des récipients. Aux orifices de sortie d'huile 15b et 16b pratiqués dans les parties inférieures des récipients à pression, sont raccordées des soupapes de réglage de débit 17 et 18 respectivement dont les sorties sont raccordées, par des conduites 19 et 20, aux orifices 21a et 21b respectivement d'une soupape d'inversion 21. Cette soupape d'inversion comporte des orifices 21c et 21d raccordés aux orifices 4c et 4d du cylindre du dispositif de commande, de même que des orifices 21t et 21p raccordés respectivement aux orifices d'aspiration et d'évacuation 22t et 22p d'une pompe à main
22.
Lors du fonctionnement, une certaine quantité du gaz s'écoulant dans la canalisation 1 est évacuée par l'un ou l'autre des orifices 2a et 2b (l'un ou l'autre de ces orifices pouvant être sur le c8té haute pression), pour arriver ensuite à l'orifice 12p de la soupape électromagnétique 12, que la soupape
2 soit ouverte ou fermée. Si la soupape 12 est désexcitée, l'orifice 12p est bloqué, tandis que les orifices 12a et 12b sont mis
en communication avec l'atmosphère, comme représenté en figure 1. Si le solénoïde 12Sa de la soupape.12 est excité, le tiroir de cette soupape est déplacé vers la droite comme représenté en figure 1, mettant ainsi les orifices 12a et 12p en communication l'un avec l'autre. De la sorte, le gaz est introduit par la conduite 13 dans le récipient à pression 15, chassant ainsi l'huile de ce dernier. Cette huile passe dans la soupape de réglage de débit 17, la conduite 19, la soupape 21 et l'orifice 4d pour pénétrer dans le cylindre 4 du dispositif de commande, si bien que le piston et la b i e 1 1 e 4b sont poussés vers la gauche pour ouvrir la soupape 2.
Simultanément avec ce mouvement du piston, l'huile se trouvant dans l'autre côté du cylindre est évacuée par l'orifice 4c, la soupape 21, la conduite 20 et la soupape de réglage de débit 18, pour arriver ensuite dans le récipient à pression 16. Le débit de cette huile est réglé par la soupape 18, réglant ainsi la vitesse du dispositif de commande 4 pour l'ouverture de la soupape 2. La partie supérieure du récipient à pression
16 est mise en communication avec l'atmosphère par la soupape 12. Lorsque la soupape 2 est complètement ouverte, le solénoïde 12Sa est désexcité. En conséquence, le tiroir de cette soupape reprend la position indiquée.en figure et le gaz sous pression contenu dans le récipient 15 est envoyé dans l'atmosphère via l'orifice 15a et la soupape 12.
D'une manière analogue, si le solénolde 12Sb de la soupape 12 est excité, le tiroir de cette soupape est déplacé vers la gauche et le dispositif de commande 4 fonctionne pour fermer la soupape 2.
Si la pression du gaz circulant dans la canalisation 1 devient trop faible pour engendrer une pression hydraulique suf-
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déplacée vers la gauche. En conséquence, l'orifice d'aspiration
22t de la pompe à main 22 est mis en communication, par les orifices
21t et 21a, avec la soupape 17 se trouvant en dessous du récipient
à pression 15. D'autre part, l'orifice d'évacuation 22p de la pompe à main 22 est mis en communication, via les orifices 21p et 21d, avec l'orifice 4d.du cylindre du dispositif de commande. Si, dans ces conditions, la pompe à main 22 est actionnée, la soupape 2 est ouverte manuellement. D'une manière analogue, si la soupape 21 est déplacée vers la droite, lorsqu'on actionne manuellement la pompe 22, la soupape 2 se ferme. Avec un dispositif de commande
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vant la technique antérieure, un certain nombre de conditions sont imposées au système.- En premier lieu, les récipients à pression
15 et 16 destinés à transformer la pression de gaz en pression-
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et ils doivent avoir un volume plusieurs fois supérieur à celui
de l'huile déplacée lors d'une course du.dispositif de commande 4. En deuxième lieu, si l'on augmente les dimensions de la soupape 2, il en résulte une forte élévation du prix de revient du système
du dispositif de commande. En troisième lieu, étant donné que les récipients à pression 15 et 16 sont normalement mis en communication avec l'atmosphère, un volume de gaz relativement important est
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gaz est ensuite perdu lorsqu'il est envoyé dans l'atmosphère* En d'autres mots, le volume de gaz consommé ou perdu au cours du fonctionnement de la soupape est égal à plusieurs fois le volume du cylindre du dispositif de commande.
En fait, dans ce dispositif de commande, il est très avantageux de transformer une pression de gaz en une pression hydraulique. Toutefois, l'utilisation de récipients à pression en vue d'effectuer cette transformation présente un certain nombre d'inconvénients qui ont été décrits ci-dessus.
En conséquence, l'invention a pour objet de fournir un dispositif de commande de soupape du type à pression de gaz/ pression hydraulique dans lequel on exploite les avantages de la pression hydraulique, cependant que l'on supprime les récipients
à pression de la technique antérieure, évitant ainsi les inconvénients qui en résultent.
En résumé, suivant la présente invention, un dispositif de commande pour une soupape de canalisation de gaz est entraîné directement par la pression'de gaz régnant dans la canalisation, cette pression étant dérivée et acheminée vers l'extrémité appropriée du cylindre du dispositif de commande via une soupape électromagnétique à tiroir, Un circuit de transfert hydraulique relis les chambres prévues sur les cotée du cylindre du dispositif de commande situés près de la b i e 1 le et il comporte des soupapes de réglage de débit destinées à régler la vitesse du dispositif de commande, ainsi qu'un réservoir d'expansion d'huile. Ce dernier peut être fermé hermétiquement et une pression positive peut y être établie afin de faciliter le transfert de l'huile et éviter les problèmes de débordement et de déversement hors du réservoir.
Une pompe à main peut également être prévue pour renforcer le transfert de l'huile et entraîner le piston du dispositif de commande à partir de la bielle de ce piston lorsque la pression du gaz est trop faible pour actionner le dispositif de commande.
Dans les dessins annexés :
la figure 1 illustre schématiquement la structure d'un dispositif de commande de soupape du type à pression de gaz/ pression hydraulique suivant la technique antérieure ; la figure 2 représente schématiquement un dispositif de commande de soupape du type à pression de gaz/pression hydraulique suivant une première forme de réalisation de la présente invention, et la figure 3 représente schématiquement une deuxième forme de réalisation de la présente invention, analogue à celle de la figure 2, mais dans laquelle on emploie un réservoir d'expansion fermé.
En se référant à présent à une première forme de réalisation de l'invention, représentée en figure 2, les éléments ayant la même fonction que ceux représentés en figure 1 sont désignés par les mêmes chiffres de référence. En conséquence, la description ci-après s'attachera uniquement aux différences existant par rapport au système de la technique antérieure représenté en figure 1. La structure du dispositif de commande de la présente invention se distingue essentiellement de celle du système de la technique antérieure par les points suivants : les orifices de sortie 12a et 12b dé la soupape électromagnétique 12 sont raccordés directement et respectivement aux orifices 4d et 4c du cylindre
du dispositif de commande ; les orifices 4e, 4f sont pratiqués
dans les c8tés du cylindre du dispositif de commande situés près
de la bielle, de telle sorte que les parties centrales de
ce cylindre fassent office de chambres à pression séparées ; en outre, une colonne hyraulique ou un réservoir d'expansion de faible capacité 24 est relié au côté d'aspiration de la pompe à main 22.
De même, le tiroir de la soupape d'inversion 23 est réalisé et fonctionne différemment de celui de la soupape 21 représentée en figure 1.
Lors du fonctionnement, si le solénoïde 12Sa de la soupape électromagnétique 12 est excité, le gaz circulant dans la canalisation est introduit directement, via l'orifice 12a, dans l'orifice 4d du cylindre du dispositif de commande, poussant ainsi le piston et la b i e 1 1 e 4b vers la gauche pour ouvrir la soupape 2. En même temps, l'huile contenue dans la moitié de droite du cylindre située du c8té de la bielle,, est chassée par l'orifice 4e et passe, via la conduite 19, la soupape de réglage de
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d'inversion 23, la soupape de réglage de débit 18, la conduite 20 et l'orifice 4f, dans la moitié de gauche du cylindre. Il s'agit
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réservoir 24 étant prévu pour compenser l'expansion ou la contraction thermique éventuelle de l'huile, de même que les infiltrations ou les pertes d'huile. Le débit de l'huile est réglé par la soupape
17, si bien que l'on peut également régler la vitesse de fonctionnement de cette soupape. D'une manière analogue, si le solénolde
12Sb de la soupape électromagnétique 12 est excité, la soupape 2
est déplacée en position de fermeture. Si la pression régnant dans la canalisation est trop faible pour actionner le dispositif de commande de la soupape, la soupape d'inversion 23 est déplacée vers la droite, mettant ainsi l'orifice d'évacuation 22p de la pompe à main 22 en communication avec l'orifice 4f du cylindre du dispositif de commande via les orifices en communication 23p, 23c, la soupape de réglage de débit 18 et la conduite 20. A son tour, l'orifice 4e du cylindre du dispositif de commande communique, via la conduite
19, la soupape de réglage de débit 17 et les orifices en communication 23d, 23t, avec l'orifice d'aspiration 22t de la pompe à main.
Si cette pompe à main est aotionnée dans ces conditions, la pression hydraulique ainsi créée dans la moitié de gauche du cylindre du dispositif de commande située du côté de la b i e 1 1 e, ouvrira alors la soupape 2..En revanche, si la soupape d'inversion 23 est déplacée vers la gauche, en actionnant la pompe à main, on fermera la soupape. Chaque fois que le piston du dispositif de commande atteint l'extrémité de sa course après l'ouverture ou la fermeture de la soupape, la partie exposée de la paroi du cylindre est lubrifiée par l'huile.
Dans certaines conditions, suivant la pression de gaz régnant dans la canalisation 1 et suivant les positions des soupapes de réglage de débit 17, 18, un débordement ou un déversement hors du réservoir 24 peut se produire si la soupape est ouverte ou fermée trop rapidement et si un vide se crée dans une des moitiés du cylindre du dispositif de commande. La forme de réalisation de la présente invention illustrée en figure 3 est conçue pour éviter ce problème.
En se référant à présent à la figure 3, la conduite de raccordement 11 est reliée à un orifice 25p d'une soupape électromagnétique d'inversion à trois voies 25. Les conduites 26 et
27 relient la soupape d'inversion 25 respectivement aux orifices
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28 et 29 font passer la soupape d'inversion d'une position à l'autre.;
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de telle sorte que les gaz s'échappant de la soupape soient évacués dans l'atmosphère via une conduite 31 et une soupape de retenue 32.
Les soupapes de réglage de débit 17 et 18 sont reliées au fond d'un réservoir d'expansion fermé hermétiquement 37. Le sommet de ce réservoir est relié à une soupape d'admission/évacuation 38 comportant un clapet d'évacuation 38a et un clapet d'admission 38b. A son autre extrémité, la soupape d'admission/évacuation 38 est reliée au récipient 30 renfermant la soupape d'inversion.
Lors du fonctionnement, si le solénolde 28 est excité, le tiroir de la soupape d'inversion est déplacé vers la droite, tandis que le gaz venant de la canalisation 1 passe par les orifices en communication 25p et 25d, de même que dans la
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dispositif de commande, poussant ainsi le piston 48 et la
bielle 4b de ce dernier vers la gauche en ouvrant la soupape
2. La vitesse du piston du dispositif de commande est réglée par l'étranglement variable de la soupape de réglage de vitesse 17 permettant, à l'huile, de s'échapper de la chambre 40 du cylindre pour arriver dans le réservoir d'expansion 37. Le piston 47 chasse le gaz hors de la chambre 41 du cylindre et, en même temps, il aspire l'huile du réservoir d'expansion 37 pour l'amener dans la chambre 42 du cylindre.
Lorsqu'on utilise un réservoir d'expansion de type ouvert, comme c'est le cas dans la forme de réalisation représentée en figure 2, un vide peut être créé dans la chambre 42 du cylindre. De la sorte, conjointement avec un accroissement de la résistance de la circulation d'huile du réservoir vers la chambre 42, le réservoir peut être rempli par l'huile chassée et débordant hors de la chambre 40.
Toutefois, avec le réservoir d'expansion fermé hermétiquement 37 utilisé dans la forme de réalisation illustrée en figure 3, l'huile contenue dans la chambre 40 du cylindre crée, dans ce réservoir 37, une pression qui accélère et facilite l'aspiration de l'huile dans la chambre 42 du cylindre sans aucun risque de débordement. Si le clapet d'évacuation 38a est réglé à un niveau approprié, si l'étanchéification du piston 47 ou du piston
48 n'existe plus et si du gaz sous haute pression est ainsi introduit de la canalisation 1 dans le réservoir 37 via la chambre 42
ou 40 du cylindre, ce gaz sera alors évacué par le clapet 38a.
De la sorte, on peut économiquement utiliser un réservoir 37 à basse pression et à parois relativement minces. D'autre part,
si l'huile et le gaz se trouvant dans la partie supérieure du réservoir 37 subissent une contraction par suite d'une plus basse température ambiante, le vide éventuellement créé dans ce réservoir se détend alors par le clapet d'admission 38b. En outre, étant donné que la soupape d'admission/évacuation 38 est reliée au récipient 30, grâce à la soupape de retenue 32 et au réglage approprié de cette dernière, on obtient une pression positive dans
le réservoir 37, permettant ainsi l'ouverture et la fermeture de
la soupape 2 à une vitesse relativement élevée. En d'autres termes, le gaz venant de l'extrémité du cylindre du dispositif de commande qui n'est pas sous pression, est évacué par la conduite 26 ou 27
et la soupape 25 pour arriver dans le récipient 30, créant ainsi, dans ce dernier, une pression positive sous le contrôle de la soupape de retenue 32. Cette pression est appliquée au réservoir
37 via le clapet d'admission 38b. En outre, étant donné que le réservoir 37 est fermé hermétiquement et ainsi isolé de l'atmosphère environnante, on évite toute contamination par les poussières et l'humidité.
Comme on le comprend aisément, l'excitation du solénoide 29 déplace le tiroir de la soupape d'inversion vers la gauche
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pression dans la chambre 41 et fermer la soupape 2, tout en mettant en même temps l'orifice 25d en communication avec le récipient 30.
REVENDICATIONS
1. Dispositif de commande en vue d'ouvrir et de fermer une soupape (2) installée dans une canalisation de gaz,
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disposés dans ce cylindre et accouplés l'un à l'autre par une bielle (4b) pour se déplacer conjointement dans le cylindre, un élément (3) accouplant cette bielle à la soupape de la canalisation, une soupape d'alimentation de pression sélective (12, 25), ainsi qu'un élément (5, 6) acheminant la pression de gaz de la canalisation à un orifice d'admission de la soupape d'alimentation, caractérisé en ce qu'il comprend :
a) des éléments (13, 14, 26, 27) reliant individuellement des orifices de sortie de la soupape d'alimentation à des extrémités opposées du cylindre de ce dispositif de commande^,
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tement à une extrémité choisie du cylindre pour entraîner les pistons accouplés et ouvrir ou fermer la soupape de la canalisation, b) deux soupapes de réglage de débit (17, 18), et c) des éléments d'un circuit hydraulique reliant les soupapes de réglage de débit en série entre des chambres hydrauliques définies dans le cylindre du dispositif de commande sur le côté de chaque piston situé près de la bielle, d e telle sorte qu'un fluide hydraulique soit transféré d'une chambre dans l'autre via les soupapes de réglage de débit en fonction du mouvement des pistons accouplés, permettant ainsi, aux soupapes de réglage de débit, de régler la vitesse des pistons accouplés.