LU88377A1 - Clapet bi-directionnel pour un robinet d'une bouteille de gaz comprimé ou liquéfié et robinet pourvu d'un tel clapet - Google Patents

Clapet bi-directionnel pour un robinet d'une bouteille de gaz comprimé ou liquéfié et robinet pourvu d'un tel clapet Download PDF

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LU88377A1
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Description

CLAPET ΒΙ-DIRECTIONNEL POUR UN ROBINET D'UNE BOUTEILLE DE GAZ COMPRIMÉ OU LIQUÉFIÉ ET ROBINET POURVU D'UN TEL
CLAPET
La présente invention concerne un clapet bi-directionnel pour un robinet d'une bouteille de gaz comprimé ou liquéfié destiné à être monté sur une conduite d'admission du robinet pour permettre aussi bien le remplissage que la vidange de la bouteille de gaz et comprenant un boîtier avec au moins une ouverture latérale obturable par un obturateur pourvu d'un- passage de gaz et déplaçable, sous l'effet de moyens élastiques, entre une position d'obstruction des ouvertures et une position d'ouverture contre l'action desdits moyens élastiques et sous l'effet de la pression du gaz de remplissage et une soupape de niveau actionnée par un moyen de détection du niveau de remplissage, ladite soupape de niveau étant ouvrable par la pression du gaz dans la bouteille lorsqu'elle n'est pas maintenue en position ouverte par le moyen de détection de niveau et lorsque le robinet est ouvert. L'invention concerne également un robinet pourvu d'un tel clapet bi-directionnel.
Un robinet pourvu d'un tel clapet bi-directionnel est connu et est décrit plus en détail dans la demande de brevet français no. 91 16 025. Ce robinet est plus particulièrement destiné à des bouteilles ou bonbonnes de gaz qui sont rechargeables par l'utilisateur lui-même dans une station de distribution de gaz. Pour effectuer un remplissage correct d'un telle bouteille, dans le respect des règles de sécurité, il faut éviter de remplir complètement la bouteille afin de conserver auLdessus du gaz liquéfié une zone gazeuse pouvant faire tampon en cas d'exposition de la bouteille à une source de chaleur et pouvant se libérer à travers une soupape de sûreté qui doit, par conséquent, obligatoirement se trouver dans cette zone gazeuse. A cet effet, le robinet décrit dans la demande de brevet précité comporte . un clapet bi-directionnel qui permet le remplissage et la vidange de la bouteille et qui est associé ' à 'unè soupape de niveau qui, lors du • * remplissage de la bouteille, ferme automatiquement le clapet bi-directionnel lorsque le niveau du gaz dans la bouteille atteint un seuil prédéterminé.
La soupape de niveau fonctionne sous le contrôle d'un flotteur qui est entraîné par le niveau supérieur de la surface liquide du gaz.
Ce système de fermeture automatique, arrêtant le remplissage lorsque le niveau atteint une limite prédéterminée, fonctionne de manière très fiable lorsque la bouteille est dressée. Par contre, lorsque la bouteille est inclinée ou couchée lors du remplissage, le mouvement du flotteur devient aléatoire et celui-ci n'est plus en mesure d'arrêter le remplissage lorsque le contenu de la bouteille atteint le seuil choisi. Les mesures de sécurité visées ci-dessus ne sont donc plus remplies si le remplissage est effectué dans une position couchée ou fortement inclinée de la bouteille.
Le but de la présente invention est de prévoir un nouveau clapet bi-directionnel pour un tel robinet qui empêche le remplissage de la bouteille lorsque celle-ci ne se trouve pas dans une position verticale ou presque verticale.
Pour atteindre cet objectif, l'invention prévoit un clapet bi-directionnel du genre décrit dans le préambule qui est caractérisé en ce que ledit obturateur est constitué d'un piston supérieur comprenant une partie supérieure dudit passage et d'un piston inférieur comprenant une partie inférieure dudit passage, lesdits pistons supérieur et inférieur étant solidaires T'un de l'autre et définissant entre eux une cavité dans laquelle débouchent les parties supérieure et inférieure du passage, en ce que le fond de la cavité présente une section en forme de "V" très ouvert, en ce que ladite cavité contient une bille reposant normalement, lorsque le clapet est dressé verticalement, sur le bord supérieur de la partie inférieure du passage qui débouche dans la pointe du fond de la cavité, en ce que le piston inférieur est traversé verticalement par un canal reliant ladite cavité à la base du piston inférieur et en ce que la section totale de l'ouverture libérée par la soupape de niveau, dans sa position ouverte, est supérieure à la section dudit canal et inférieure à la somme des sections de ladite partie inférieure du passage et du canal.
Pour que la bouteille puisse être remplie, il faut que la bille obstrue la partie inférieure du passage à travers le piston inférieur, ce qui est le cas lorsque la bouteille est dressée verticalement, étant donné que la bille, sous l'effet de son poids et de l'inclinaison du fond de la cavité repose sur le bord de ce passage. Par contre, lorsque la bouteille est inclinée d'un angle supérieur à l'inclinaison du fond de la cavité, la bille roule vers la paroi de la cavité libérant ainsi la partie inférieure du passage, ce qui empêche le remplissage.
Les parties supérieure et inférieure du passage ont, de préférence, la même section et peuvent être disposées sur l'axe des pistons supérieur et inférieur.
Pour éviter que la bille, lors du vidange de la bouteille, n'obstrue la partie supérieure du passage, la voûte de la cavité peut présenter une section en forme d'accent circonflexe et la partie supérieure du passage peut déboucher dans la cavité à côté du sommet de la voûte. D'autres particularités de l'invention ressortiront d'un mode de réalisation avantageux présenté ci-dessous, à titre d'illustration, en référence aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 représente schématiquement une coupe verticale à travers un robinet connu et décrit dans la demande de brevet français no. 91 16 025 et la figure * 2 représente une coupe verticale à - u travers un clapet bi-directionnel conformément à la présente invention et conçu pour le robinet de la figure 1.
On va d'abord résumer brièvement, en référence à la figure 1, la constitution et le fonctionnement du robinet connu. Le lecteur voudra bien se référer à la demande de brevet français no. 91 16 025 pour plus de détails.
Le robinet représenté sur cette figure comporte un corps métallique 10, par exemple en laiton, dont la partie inférieure est pourvue d'un pas de vis 12 permettant au robinet d'être vissé sur une bouteille de gaz. Le robinet comporte un organe de fermeture 14 avec une garniture d'étanchéité 16 à l'intersection d'un canal axial d'admission 18 communiquant avec l'intérieur de la bouteille et un canal radial de sortie 20 communiquant avec un raccord 22 pouvant être connecté sur un circuit d'utilisation. L'organe de fermeture 14 est actionné manuellement à l'aide d'une manette ou d'un volant de manoeuvre.
Autour du canal d'admission 18 se trouve un passage 24 assurant une communication entre l'intérieur de la bouteille et une soupape de sûreté 26. Cette soupape permet l'échappement des gaz en cas de surpression anormale du gaz à l'intérieur de la bouteille. A cet effet, le passage 24 doit obligatoirement être dans la zone gazeuse, c'est-à-dire que la bouteille ne peut pas êfre remplie jusqu'au corps 10 du robinet.
Le canal d'admission 18 est relié, à l'intérieur de la bouteille, à un clapet bi-directionnel 30 permettant aussi bien le remplissage que la vidange de la bouteille de gaz. Ce clapet 30 comporte un boîtier 32 avec deux ouvertures latérales 34 et 36. A l'intérieur de ce boîtier 32 se trouve une chambre cylindrique 38 contenant un obturateur 40 en forme de piston pouvant coulisser axialement et dont l'étanchéité par rapport i» au boîtier 32 est assurée par un joint annulaire 42. Ce piston 40 subit l'action d'un ressort 44 qui tend à maintenir le piston 40 dans la position de la figure 1, dans laquelle sa tête est maintenue, par l'intermédiaire d'un joint 46, de façon étanche contre le bord du boîtier 32 afin d'isoler les deux ouvertures latérales 34, 36 du canal d'admission 18. La chambre 38 est en communication avec le canal d'admission 18, à travers un passage axial 48 à travers le piston 40.
La partie inférieure du clapet 30 est constituée par la soupape de niveau proprement dite 52. Cette soupape 52 peut coulisser axialement entre une position d'ouverture libérant un passage annulaire des gaz entre le boîtier 32 et le pourtour de la soupape 52 et une position de fermeture dans laquelle la soupape 52 est maintenue, de façon étanche, par l'intermédiaire d'un joint 54 sur la partie inférieure du boîtier 32 formant le siège de cette soupape 52.
La soupape 52 comporte un pied arrondi qui coopère avec une came 56 montée de façon pivotante dans une chape 58 du boîtier 32. Cette came 56 comporte un contour profilé approprié de manière à engendrer un mouvement axial de la soupape 52 par glissement de son pied sur ce contour profilé. Le pivotement de la came 56 est engendré par un flotteur 62 sous l'effet de la montée ou de la descente du niveau de gaz liquéfié dans la bouteille. ' Lorsque la bouteille est vide, le flotteur 62 se trouve en position basse, tandis ce que la soupape de niveau 52 se trouve en position relevée et ouverte sous l'effet de la came 56. En vue du remplissage de la bouteille, le raccord 22 est connecté sur une source de gaz et l'organe de fermeture 14 est ouvert par le volant de manoeuvre. Le gaz pénètre sous pression à travers la conduite d'admission 18 et enfonce, par suite de' sa'pression, le piston 40 contre l'action du
- -V ressort 44 jusqu'au fond de la chambre 38, libérant ainsi les deux ouvertures latérales 34 et 36 au passage du gaz dans la bouteille.
Le gaz pénètre également à travers le passage 48 du piston 40 et s'écoule autour de la soupape 52, en position ouverte, dans la bouteille. Il faut éviter une accumulation de pression dans la chambre 38, car une pressurisation de celle-ci risquerait de faire remonter le piston 40 et de fermer les deux ouvertures latérales 34 et 36. A cet effet, la section du passage annulaire d'écoulement de gaz autour de la soupape 52 doit être supérieure à la section du passage 48 pour éviter de comprimer le gaz dans la chambre 38.
Lorsque le flotteur 62 pivote, par suite du remplissage, dans le sens contraire des aiguilles d'une montre au-delà de la position angulaire de la figure 1, la came 56 libère la soupape 52 à une descente sur le joint 54 sous la pression du gaz de remplissage. Dès que la soupape 52 est fermée, l'augmentation de la pression à l'intérieur de la chambre 38 associé à l'action du ressort 44 fait remonter le piston 40 pour fermer le passage du gaz à travers les ouvertures 34 et 36 et terminer ainsi le processus de remplissage .
En vue de l'utilisation du gaz contenu dans la bouteille, il suffit d'ouvrir le robinet par son volant de manoeuvre. Lorsque la bouteille est tout-à-fait pleine et que la soupape de niveau 52 est fermée, l'écoulement du gaz de la chambre 38 et de la conduite d'admission 18 fait baisser la pression dans ' cette chambre 38 et permet à la pression du gaz dans la bouteille de soulever la soupape de niveau 52 en position ouverte. Le gaz peut dès lors s'écouler autour de la soupape 52 et s'échapper à travers le passage 48 du piston 40. Dès que le niveau de gaz liquide dans la bouteille a baissé jusque dans la position de la figure 1 du flotteur 62, la soupape 52 est maintenue ouverte par la section circulaire du contour profilé de la came 56 et rien ne s'oppose à l'écoulement du gaz à travers le clapet 30 chaque fois que le robinet est ouvert.
La particularité de ce robinet est, par conséquent, d'assurer l'arrêt automatique du remplissage sans faire appel à l'attention ou à une intervention de l'utilisateur, ceci grâce à une soupape bi-directionnelle permettant la vidange de la bouteille à travers la soupape de niveau et dans le respect des règles de sécurité en vertu desquelles toute la zone gazeuse doit se trouver dans le champs d'action de la soupape de sûreté.
La figure 2 montre un nouveau clapet bidirectionnel 31 destiné au robinet de la figure 1 et conçu spécialement, conformément à la présente invention, pour empêcher le remplissage de la bouteille lorsque celle-ci est couchée ou inclinée d'un certain angle. Sur la figure 2 on a utilisé les mêmes chiffres de référence pour les éléments correspondants à ceux de la figure 1.
Les ouvertures 34 et 36 du boîtier 32, visibles sur la figure 1 ne sont pas visibles sur la figure 2, car elles se trouvent dans le plan perpendiculaire à la feuille. Elles se trouvent toutefois à un niveau de manière à être masquées ou libérées par l'obturateur 40 par suite du coulissement axial de celui-ci dans le boîtier 32. 1 L'obturateur 40 du clapet 31 est constitué d'un piston supérieur 40a et d'un piston inférieur 40b, solidaires l'un de l'autre, par exemple par vissage et pourvus, chacun, d'un joint d'étanchéité 46 respectivement 42. Le passage 48 à travers l'obturateur 40 comporte ainsi une partie supérieure 48a à travers le piston 40a et une partie inférieure 48b à travers le piston 40b.
Les faces' adjacentes des pistons 40a et 40b sont
V conçues de manière à définir/ entre les pistons, une cavité 70 dans laquelle débouchent les parties 48a et 48b du passage 48. La base de cette cavité 70 a une forme légèrement conique avec une section en forme de "V" dont la pointe se trouve au centre du passage 48b. Cette cavité 70 contient une bille 72, par exemple en métal, qui peut évoluer librement dans la cavité 70.
Le piston inférieur 40b est traversé verticalement par un canal 74 qui établit la communication entre la cavité 70 et la chambre 38. La section de ce canal 74 est inférieure à la section d'ouverture annulaire autour de la soupape de niveau 52 dans la position soulevée de celle-ci, cette section d'ouverture annulaire étant, à son tour, inférieure à la somme des sections du passage 48b et du canal 74.
On va maintenant décrire le fonctionnement du clapet 31 qui, sur la figure 2, est représenté dans la position fermée de l'obturateur 48. Lorsque la bouteille est dressée verticalement, la bille, sous l'influence de son propre poids, se trouve au fond de la cavité 70 sur le bord supérieur du passage 48a.
Lorsque le robinet de la figure 1 muni du clapet 31 de la figure 2 est raccordé sur une source de gaz sous pression en vue du remplissage de la bouteille, le gaz, sous l'effet de sa pression, refoule l'obturateur 40 contre l'action du ressort 44, ce qui libère les ouvertures latérales (34 et 36 sur la figure 1) non visibles sur la figure 2 et permet la pénétration du gaz dans la bouteille. Le gaz pénètre égalemént à travers le passage 48a dans la cavité 70 et sa pression maintient la bille 72 au fond de la cavité et obstrue ainsi le passage 48b. Le gaz s'écoule ensuite par le canal 74 dans la chambre 38 et, de là, par la soupape 52 ouverte, dans la bouteille. Etant donné que la section d'ouverture de la soupape 52 est plus grande que celle du^ canal 74, il n'y a pas de pressurisation de la chambre 38 et pas de force ascensionnelle sur l'obturateur 40, de sorte que celui-ci reste en position ouverte.
En revanche, si la bouteille est couchée ou simplement inclinée d'un angle supérieur à l'angle de déclivité du fond de la cavité 70, la bille 72 roule vers· le bord de la cavité et libère l'entrée du passage 48b, ce qui permet au gaz de passer par le canal 74 et par le passage 48b dans la chambre 38. Etant donné que les sections réunies du canal 74 et du passage 48b sont supérieures à la section annulaire d'ouverture de la soupape 52, le volume de gaz qui pénètre dans la chambre 38 est supérieur à celui qui la quitte. Par conséquent, la pressurisation de la chambre 38, avec l'aide de l'action du ressort 44 provoque une remontée de l'obturateur et la fermeture des ouvertures latérales. Le processus de remplissage ne peut dès lors plus se poursuivre.
Le prélèvement des gaz de 1'intérieur de la bouteille est analogue au prélèvement avec le robinet de la figure 1 qui est décrit dans la demande de brevet français no. 91 16 025. Lorsque la soupape 52 est ouverte, le gaz peut traverser librement le canal 74, la cavité 70 et le passage 48a. En outre, la pression du gaz sera suffisante pour soulever la bille, de sorte que le gaz peut également passer par le passage 48b. Comparé au clapet bi-directionnel 30 de la figure 1, le clapet 31 de la figure 2 permet, par conséquent, un débit plus élevé à cause de la section limitée du passage 48 de la figure 1.
Dans les bouteilles à haute pression, il pourrait être possible que la pression soit suffisante pour soulever la bille 72 et la projeter sur le bord inférieur du passage 48a. La sortie de gaz serait ainsi bloquée. Pour parer à une telle éventualité, il est possible' de-»prévoir, en-dessous du passage 48a, des moyens tels qu'une barre diamétrale, un ressort hélicoïdal etc. qui empêche une obstruction du passage 48b par la bille. Il est également possible de concevoir la voûte de la cavité 70 avec une section en forme d'accent circonflexe et de prévoir le passage 48a à côté du sommet de la voûte, par exemple désaxé par rapport au piston 40a, de sorte que, même si la bille est projetée vers le sommet de la voûte, elle n'obstrue pas le passage 48a.

Claims (7)

1. Clapet bi-directionnel pour un robinet d'une bouteille de gaz comprimé ou liquéfié, destiné à être monté sur une conduite d'admission (18) du robinet pour permettre aussi bien le remplissage que la vidange de la bouteille de gaz et comprenant un boîtier (32) avec au moins une ouverture latérale (34, 36) obturable par un obturateur (40) pourvu d'un passage (48) de gaz et déplaçable, sous l'effet de moyens élastiques, entre une position d'obstruction des ouvertures et une position d'ouverture contre l'action desdits moyens élastiques et sous l'effet de la pression du gaz de remplissage et une soupape de niveau (52) actionné par un moyen (62) de détection du niveau de remplissage, ladite soupape de niveau (52) étant ouvrable par la pression du gaz dans la bouteille lorsqu'elle n'est pas maintenue en position ouverte par le moyen de détection de niveau (62) et lorsque le robinet est ouvert, caractérisé en ce que ledit obturateur (40) est constitué d'un piston supérieur (40a) comprenant une partie supérieure (48a) dudit passage (48) et d'un piston inférieur (40b) comprenant une partie inférieure (48b) dudit passage (48), lesdits pistons supérieur (40a) et inférieur (40b) étant solidaires l'un de l'autre et définissant, entre eux, une cavité (70) dans laquelle débouchent les parties supérieure (48a) et inférieure (48b) du passage (48), en ce que le fond de la cavité (70) présente une section en forme de "V" très ouvert, en ce que ladite cavité (70) contient une bille (72) reposant normalement, lorsque le clapet est dressé verticalement, sur le bord supérieur de la partie inférieure (48b) du passage (48) qui débouche dans la pointe du fond de cavité (70), en ce que le piston inférieur (40b) est traversé verticalement par un canal (74) reliant ladite cavité (70) à la base du piston inférieur (40b) et en ce que la section totale de l'ouverture libérée par la soupape de niveau (52), dans sa position ouverte, est supérieure à la section dudit canal (74) et inférieure à la somme des sections de ladite partie inférieure (48b) du passage et du canal (74).
2. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties supérieure et inférieure du passage (48) ont la même section.
3. Clapet selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdites parties supérieure et inférieure du passage (48) traversent axialement le piston supérieur (40a) respectivement le piston inférieur (40b).
4. Clapet selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par des moyens associés à la partie supérieure (48a) du passage (48) pour empêcher l'obstruction de celui-ci par la bille (72).
5. Clapet selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la voûte de la cavité (70) présente une section en forme d'accent circonflexe.
6. Clapet selon la revendication 5, caractérisé en ce que la partie supérieure (48a) du passage (48) débouche dans la cavité (70) à côté du sommet de la voûte de la cavité (70).
7. Robinet pour gaz comprimés ou liquéfiés comprenant un corps de robinet (10) conçu pour être monté sur une bouteille de gaz et renfermant un organe de fermeture (14) à l'intersection d'une conduite d'admission (18) et d'une conduite de sortie (20), un moyen de manoeuvre de l'organe de fermeture, une soupape de sûreté (26), un clapet bi-directionnel permettant aussi bien le remplissage que la vidange de la bouteille de gaz, comprenant un boîtier (32) avec au moins une ouverture latérale (34, 36) obturable par un obturateur (40) pourvu d'un passage (48) de gaz et déplaçable entre une position d'obstruction des ouvertures (34, 36) sous l'effet d'un moyen élastique (44) et une position d'ouverture contre l'action du moyen élastique (44) sous l'effet de la pression du gaz V de remplissage et une soupape (52) actionnée par un moyen de détection du niveau de remplissage (62), caractérisé en ce que le clapet bi-directionnel est un clapet selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
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