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La présente invention est relative aux soupapes et concerne particulièrement une soupape destinée à contrôler le débit d'un volume important de fluide sous pression.
La soupape selon l'invention peut être utilisée avec des liquides et des gaz, mais elle est principalement destinée au débit des liquides. La soupape selon l'invention peut, bien entendu, être utilisée dans tous les cas et dans toutes les circonstances où elle peut atteindre le but visé, mais il a été constaté qu'elle est particulièrement utile dans l'industrie du pétrole, et particulièrement pour décharger le fuel oil ou combustible analogue de camions-citernes aux réservoirs commerciaux et domestiques ou de bateaux-citernes aux navires, et dans d'autres cas où il s'agit de grandes quantités de liquide sous haute pression.
L'invention est également utile dans la distribution d'essence aux postes d'essence, et dans d'autres cas où il est nécessaire de réaliser une ouverture et une fermeture rapides, ainsi que la possibilité d'une commande facile et précise du débit.
Jusqu'à présent, dans le domaine de la distribution du fuel oil, la lance de distribution généralement adoptée et utilisée est du type à soupape levante que l'opérateur doit ouvrir à l'encontre de la pression régnant dans la conduite. Cette ouverture de la soupape s'effectue en amenant un levier à main à porter contre la tige de la soupape, en forçant la soupape à quitter sont siège et à rentrer dans le corps de soupape. Un effort considérable est nécessaire pour provoquer l'ouverture initiale de la soupape, mais aussitôt après, la pression dans le corps de la soupape tombe rapidement, de sorte que la soupape peut alors être amenée avec un effort réduit à la position d'ouverture complète. Ainsi, dans les constructions existantes il est difficile de maintenir la soupape en position d'ouverture partielle.
Dans la pratique, la soupape est soit fermée soit complètement ouverte, et il est difficile d'obtenir des débits intennédiaires contrôles.
Par conséquent, la présente invention a pour objet une lance de distribution comportant un mécanisme d'obturation et est remarquable notamment par les caractéristiques et avantages suivants - ce mécanisme peut être ouvert par l'opérateur à un degré quelconque voulu, et ce avec un faible effort physique, le mouvement de l'obturateur étant contrôlé principalement par la pression exercée par le fluide.
Le rôle de l'opérateur consistant à déplacer un obturateur auxi liaire de faibles dimensions facile à déplacer, dont la position détermine la position de l'obturateur principal ; - ce distributeur est compensé et peut, en position d'ouverture, accomplir toute sa course sans être entravé par les pressions de ressorts ou autres dispositifs pouvant être incorporés en vue de maintenir la soupape fermée en l'absence de pression; - cette soupape actionnée et contrôlée par la pression d'un fluide, comporte des caractéristiques de sécurité propres à assurer qu'elle reste bien fermée pendant les périodes de non-emploi, même si la lance est traînée sur le sol ou si elle subit d'autres traitements brutaux pendant que l'opérateur est occupé à débiter le liquide ;
- cette lance est de construction peu onéreuse et robuste, peut être utilisée pendant longtemps sans nécessiter aucun entretien ni remplacement de pièces, et celles de ses pièces qui sont sujettes à l'usure sont d'un remplacement facile; - la soupape est actionnée principalement par la pression du fluide, mais elle comporte des dispositifs mécaniques permettant à l'opérateur d'appliquer à cette soupape une force manuelle pour provoquer son ouverture ou sa fermeture qui, dans certaines conditions de pression, pourraient ne pas être obtenues rapidement sans cette application de force manuelle;
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- l'invention comporte un obturateur auxiliaire cylindrique d'un type nouveau, qui n'agit pas seulement comme moyen pour contrôler le mouvement de l'obturateur sous l'action de la pression, mais peut aussi être utilisé pour appliquer impérativement une force à l'obturateur pour contribuer à l'ouvrir et à le fermer; - un moyen associé avec l'obturateur auxiliaire facilite à l'opérateur l'actionnement de celui-ci pour provoquer le mouvement de l'obturateur de la position de fermeture à la position d'ouverture maximum et lui donnant en même temps une possibilité de contrôle.
Ainsi qu'il ressort des figures du dessin annexé et de la description qui va suivre, l'obturateur principal est contrôlé par un obturateur auxiliaire qui traverse le corps de soupape, et qui est destiné à se mouvoir suivant son axe, et lorsqu'il se meut ainsi par rapport à l'obturateur, les pressions agissant sur ce dernier varient de façon à le déplacer et de faire varier ainsi l'ouverture effective disponible pour le passage du fluide.
Dans un mode de construction préféré, le mouvement longitudinal ou axial de l'obturateur auxiliaire est obtenu au moyen d'une rainure-came et d'un galet de came ainsi conçus que, lorsque l'opérateur fait basculer à droite ou à gauche une poignée appropriée fixée à l'obturateur auxiliaire ce dernier est déplacé convenablement vers le haut ou vers le bas, avec un mouvement correspondant automatique de l'obturateur principal.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention résulteront de la description qui va suivre.
Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple et représentant un mode de réalisation préféré de l'invention: - Fig, 1 est une vue en coupe de la lance de distribution montrant une rainure-came et un galet de came pour le contrôle du mouvement vertical de l'obturateur auxiliaire, l'obturateur principal étant représenté en position de fermeture; - Fig. 2 est une vue en coupe similaire à la Fig. 1, l'obturateur auxiliaire étant représenté dans une position dans laquelle l'ouverture de la soupape est sur le point de commencer; - Fig. 3 est une vue en coupe similaire aux Figso 1 et 2, la soupape étant dans la position d'ouverture maximum ;
- Fige 4 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 4-4 de la Figo 1, et - Fige 5 est une vue en coupe transversale suivant la ligne 5-5 de la Fig. la
Aux Figs. 1, 2 et 3, le corps de soupape 2 comporte un alésage cylindrique intérieur 4 dans lequel se trouve un piston formant obturateur 6 mobile verticalement comportant une face inférieure plate 8- qui s'applique contre un siège de soupape plat circulaire 10 spécial, solidaire d'une bague de garniture (ou "O-ring") 12. Cet 0-ring est fixé en position entre le corps 2 et une bride de la portion supérieure d'un raccord 14.
Le corps 2 comporte au centre de sa portion supérieure une ouverture, parlaquelle passe un obturateur auxiliaire cylindrique 16 guidé dans une douille 18 résistant à l'usure, et protégée contre les fuites par un 0-ring 20 et par une garniture racleuse 22.
La portion inférieure de l'obturateur auxiliaire 16 traverse verticalement la portion centrale de l'obturateur 6 et est protégée contre les fuites en cette position par un deuxième 0-ring 20, maintenu en place par un disque 24 emmanché à force dans une ouverture circulaire pratiquée à cet effet dans la face supérieure de la base de l'obturateur 6.
L'obturateur auxiliaire 16 comporte dans sa portion inférieure un canal central vertical 26 qui communique avec deux orifices transversaux:
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un orifice de contrôle 28 et un orifice de décharge 30. Une lumière d'é- chappement 32, par laquelle le fluide peut passer, traverse la paroi laté- rale de l'obturateur 6.
A l'intérieur de la cavité intérieure de l'obturateur 6 se trouve une garniture à ressort 34 composés d'une coupelle extérieure 36 comportant en haut un rebord intérieur 38 et d'une coupelle intérieure 40 comportant un rebord extérieur 42 sous lequel se trouve un ressort hélicoï- dal 44, de préférence précontraint en compression. Transversalement à l'ob- turateur auxiliaire 16 est placée une goupille 46, en deux parties, pour fa- ciliter l'introduction, et qui est assez longue pour dépasser des deux cô- tés de l'obturateur auxiliaire, de façon à porter sur la portion inférieure de la coupelle 40.
Comme on le voit aux Figs. 1 à 4 inclus, quatre pales 48, disposées à 90 , sont fixées à la portion inférieure de l'obturateur auxiliai- re 16. Les bords supérieurs de ces pales peuvent porter contre la face inférieure 50 de l'obturateur 6 lorsque l'obturateur auxiliaire 16 est soulevé d'une hauteur suffisante. Cette position de contact entre les pales et l'obturateur est représentée à la Fig. 3.
Une rainure-came 52 est formée dans la face cylindrique interne du raccord 14, le point haut de cette came étant à gauche et le point bas à droite. A l'extrémité inférieure de l'obturateur auxiliaire 16 se trouve un bras latéral 54 comportant à son extrémité un galet 56 qui rentre dans la rainure-came 52.
Une poignée 58, fixée à l'extrémité supérieure de l'obturateur auxiliaire 16, est normalement maintenue en position de fermeture par un loquet basculant 60 qu'un ressort 61 sollicite dans le sens inverse des aiguilles d'une montre,tendant à le maintenir dans une encoche ou cavité 62 de la surface supérieure du corps de la soupape. Lorsque le loquet 60 est dégagé de l'encoche 62, on peut faire tourner la poignée 58 dans lesdeux sens, selon un arc de cercle,pour provoquer la rotation de l'obturateur auxiliaire 16, laquelle fait mouvoir le bras 54 dans la rainure-came 52.
Lorsque la poignée 58 tourne, l'obturateur auxiliaire 16 se soulève pendant que le bras se déplace dans la rainure-came. Après une rotation de 1800 de la poignée, 5$, l'obturateur auxiliaire se trouve dans la position représentée à la Fig. 3, lespales 48 portant sur la face inférieure 50 de l'obturateur 6. Une rotation partielle de la poignée 58, représentée à la Fig. 2, soulève lesp ales 48 jusqu'à une position dans laquelle elles sont sur le point de venir en contact avec la face inférieure de l'obturateur 6.
Lorsque l'obturateur 6 est soulevé jusqu'à la position représentée à la Fig. 2, l'orifice de contrôle 28 se trouve plus haut que la bague 20, de sorte que le liquide se trouvant dans la chambre supérieure de la soupape peut s'écouler par le canal vertical 26 et par l'orifice de décharge 30 pour réduire la pression dans la chambre supérieure. La pression du fluide s'exerçant vers l'extérieur sur la section transversale de l'obturateur 6 amorce ainsi le mouvement ascensionnel de l'obturateur, qui continue de la façon décrite plus haut et dont la course est déterminée par la position verticale de l'obturateur auxiliaire 16 et parla position relative de l'orifice de contrôle 28 et de la bague 20.
Si l'opérateur veut ouvrir la soupape à son maximum, il fait tourner la poignée 58 jusqu'à la position représentée à la Fig. 3. On voit que dans cette position les pales 48 portent directement contre la face inférieure de l'obturateur 6, forçant ainsi impérativement cet obturateur vers sa position d'ouverture maximum. Par conséquent, quelle que soit la pres sion du fluide arrivant vers la soupape, on est assuré que la soupape peut être complètement ouverte pour déterminer la décharge maximum.
Pour fermer la soupape, on fait tourner la poignée 58 de fa- çon à faire descendre l'obturateur auxiliaire 16. La pression qui est alors créée dans la chambre supérieure de la soupape par le fluide y entrant par
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la lumière 32 fait descendre l'obturateur 6. Si la soupape est coincée ou si la pression est insuffisante pour une fermeture complète et rapide de l'obturateur 6, alors, comme on peut le voir à la Fig. 1, la rotation de la poignée 58 fait agir la tige 46 par l'intermédiaire de la coupelle 40, du ressort 44 et de la coupelle 36, pour faire porter l'obturateur 6 sur le siège 10. La rainure-came 52 et le bras 54 coopérant, agissant par l'intermédiaire de la goupille 46, constituent pour l'opérateur un moyen mécanique lui facilitant l'ouverture manuelle maximum de la soupape.
En même temps, la rainure-came 52 et le bras 54 constituent un dispositif à action prépondérante qui, après le contact de l'obturateur 6 avec le siège 10 et après le contact de la tige 46 avec la coupelle 40, constitue un moyen permettant de comprimer davantage le ressort précontraint 44 afin d'amener l'obturateur en contact étroit avec son siège, tout ceci avec un minimum d'effort de la part de l'opérateur.,
Il convient de noter également que la rainure-came 52 coopérant avec le bras 54 fixé à l'obturateur auxiliaire 16 permet d'amener impérativement l'obturateur dans une position voulue intermédiaire quelcon- que, entre la position d'ouverture et la position de fermeture, si l'obtu- rateur est empêché de fonctionner normalement,
étant par exemple "collé" à un degré empêchant son mouvement normal sous l'action de la pression. Le frottement entre la rainure-came et le galet de came confère à l'obturateur auxiliaire 16 une stabilité longitudinale empêchant son mouvement fortuit.
On peut faire varier quelque peu la forme de la rainure-came 52 pour l'adapter à des cas particuliers. Cette rainure peut avoir, bien entendu, une pente uniforme, mais dans le mode de réalisation préféré, elle termine en haut et en bas par une portion "horizontale" selon la position représentée au dessin. En d'autres termes, la portion de rainure dans laquelle le bras 54 se trouve à la Fig. 1, comporte un court tronçon sensiblement en arc de cercle, de sorte que le galet 56 ne tend pas à la quitter d'un coté ou de l'autreo De même, la portion terminale supérieure de la rainure 52, dans laquelle le galet 56 est représenté à la Fig. 3, est également horizontale, ce qui empêche la rotation de l'obturateur auxiliaire 16 lorsque celui-ci est en position d'ouverture maximum.
La portion intermédiaire de la rainure 52, entre les portions terminales supérieure et inférieure, a de préférence une pente légèrement variable, calculée de façon à faciliter au maximum l'opération. Par exemple, à proximité de la portion horizontale inférieure la rainure peut avoir une pente progressive correspondant à la portion de la rotation de l'obturateur auxiliaire 16 correspondant à la compression et au relâchement du ressort 44 dans la phase finale de la fermeture de la soupape et dans la phase initiale de l'ouverture, ce qui donne à l'opérateur un avantage mécanique plus grand.
La portion intermédiaire de la rainure a une pente telle qu'elle offre une résistance suffisante à la rotation de l'obturateur auxiliaire 16 de fagon que celui-ci ne puisse pas quitter fortuitement une position dans laquelle il a été réglé, ce qui empêche toute modification de la position de l'obturateur 6 tant que l'on n'a pas déplacé manuellement la poignée 58. Le principe de l'opération reste cependant le même quelle que soit la forme exacte de la rainure-came. Si la portion horizontale inférieure est omise, le loquet 60 maintient bien entendu l'obturateur auxiliaire 16 dans sa position la plus basse.
Les coins inférieurs des pales 48 sont coupés, en 64, pour permettre leur introduction et celle du bras 54 dans le raccord 14. Une tubulure 66 est vissée au raccord 14; celui-ci peut être solidaire du corps de la soupape.
Dans sa partie inférieure, la tubulure 66 de la lance comporte des rainures longitudinales 70 et 72 servant à éviter les pressions négatives lorsque la tubulure est utilisée avec un raccord de remplissage étanche tel qu'un disque flexible 74. Lorsqu'on retire la tuyère vers l'extérieur par le disque 74, jusqu'à un point où les extrémités supérieures
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et inférieures des rainures 70 et 72 se trouvent respectivement au-dessus et au-dessous du disque 74, l'air atmosphérique libre peut rentrer par ces rainures vers la face inférieure du disque 74,ce qui supprime la pres - sion négative à l'intérieur du raccord de remplissage étanche.
Le corps de la lance comporte un clapet anti-retour 68 empêchant le refoulement ou le retour du liquide. Ce clapet est articulé en 76 et peut basculer vers l'intérieur seulement, suivant la ligne en trait mixte
78. L'articulation 76 est portée par une bague 80 emmanchée à force dans une ouverture circulaire 82. Lorsque le clapet 68 est ouvert, ce qui se produit automatiquement par l'ouverture de l'obturateur 6 permettant l'ad - mission du liquide, ce clapet occupe une position dans laquelle le liquide entrant dans l'ouverture 84 est dirigé vers l'obturateur 6 avec moins de turbulence, et par conséquent augmente quelque peu la capacité de la soupa- pe.
La manche d'alimentation en liquide est reliée au corps de la lance de la façon habituelle, étant vissée à la portion taraudée 86. Le clapet 68, étant maintenu fermé par un ressort 88 lorsqu'il n'y a pas de pression dans la manche d'alimentation, empêche le retour du liquide dans la manche.