FR2925132A1 - Soupape pilotee a trois voies avec clapet et composant moteur equilibres pour regulation de pression de fluide - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une soupape ou valve pilotée à trois voies pour régulation de pression de fluide comprenant un clapet (1), des sièges (2, 8), des portées d'étanchéité (22, 9), des pistons (25,16), un composant moteur (19), équilibrés et un ressort de compression (29) situés en enfilade coaxiale dans un corps (31) renfermant cinq chambres (30, 3, 20, 28 et 17).Les sièges (2, 8), les pistons (25, 16) et les portées d'étanchéités (22, 9) présentent un diamètre d'étanchéité identique.La quatrième chambre (28) est en communication avec une première ouverture (O) par un premier (4) et un deuxième canal (15), traversant respectivement le clapet (1) et le composant moteur (19).La soupape selon l'invention est particulièrement destinée à la régulation de pression des fluides gazeux.

Description

-1- La présente invention se rapporte à une soupape ou valve à trois voies pilotée pour régulation de pression de fluide avec un clapet coulissant actionné par un composant moteur, équilibrés, montés de manière coaxial dans un corps. La publication de brevet EP 1 564 416 A2 présente une construction semblable de soupape de régulation ou de commande de pression à trois voies pilotée disposant de deux clapets équilibrés, deux sièges, une tige poussoir et des composants moteurs. Un inconvénient de la soupape, objet de la publication EP 1 564 416 A2, réside dans le fait que pour garantir l'étanchéité des deux sièges en même temps, l'état dans lequel les trois voies (2, 3 et 4) sont isolées, correspondant à l'équilibre sur un palier de pression aval régulée par exemple, il est pratiquement nécessaire l'existence d'un quelconque jeu entre un épaulement de la tige poussoir (5) et l'extrémité coté portée d'étanchéité d'un (6) ou l'autre clapet (16). Une conséquence d'un tel jeu est le déphasage temporel entre le déplacement de la tige poussoir et le mouvement de l'un ou l'autre clapet, pouvant induire des vibrations mécano-pneumatiques du système.

Sont connus également des soupapes à trois vois pilotées, désignées aussi détendeurs à dôme, comportant entre outre un clapet d'admission, un clapet de décharge et du composant moteur, une membrane ou un piston par exemple. Ces types de soupapes connues ont pour inconvénient que leur clapet de décharge et/ou leur clapet d'admission n'est pas équilibré, par conséquent le rapport 20 entre la pression de pilotage et la pression régulée n'est pas constant. La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients des soupapes connues en proposant une soupape ou valve à trois voies pilotée pour régulation de pression de fluide comprenant un clapet, un composant moteur et un ressort de compression situées dans un corps présentant cinq chambres en enfilade, avec un trou 25 de passage central dans une première cloison entre une première et une deuxième chambre, un premier alésage et au moins un orifice traversant une deuxième cloison de séparation de la deuxième chambre et une troisième chambre. Le clapet comporte une première portée d'étanchéité située dans la première chambre de manière à coopérer avec un premier siège défini par le trou entre la 30 première et la deuxième chambre. Le clapet comprend également, d'un coté de la première portée d'étanchéité, un premier piston monté coulissant de façon étanche dans un deuxième alésage en passant dans une quatrième chambre située au fond du deuxième alésage. -2- Le clapet comprend aussi, sur le côté opposé de la première portée d'étanchéité, une tige de différents diamètres qui traverse la seconde chambre et est guidée dans le premier alésage dans la cloison entre la deuxième chambre et la troisième chambre. Le clapet est traversé en direction axiale sur toute sa longueur par un premier canal. Le composant moteur, une membrane ou un piston par exemple, sépare de manière étanche la troisième et une cinquième chambre, et comporte de manière solidaire du coté de la troisième chambre une deuxième portée d'étanchéité de façon à ce que cette dernière puisse coopérer avec un deuxième siège défini par le débouché dans la troisième chambre à l'extrémité libre de la tige du clapet. Le composant moteur est solidaire également du coté cinquième chambre avec un deuxième piston coulissant de façon étanche dans un troisième alésage situé dans une paroi de séparation entre la cinquième chambre et une première ouverture destinée pour la purge du fluide.

Le diamètre d'étanchéité du premier et le deuxième siège, du premier et le deuxième piston, de la première et la deuxième portée d'étanchéité est de valeur identique, assurant l'équilibrage total des forces dues aux différentes valeurs de pression de fluide pouvant régner dans les chambres à condition que la pression dans la troisième et la cinquième chambre soit identique.

Le composant moteur présente de préférence une valeur de surface identique du coté troisième et cinquième chambre. Le composant moteur comportant le deuxième piston et le deuxième siège, est traversé en direction axiale par un second canal. La quatrième chambre communique avec la première ouverture par le premier 25 et le deuxième canal. Le ressort de compression sollicite le clapet contre le premier siège. La force du ressort est de préférence suffisante pour maintenir fermés les sièges quand la pression du fluide dans la cinquième chambre est égale ou très légèrement supérieure par rapport à la pression de la troisième chambre. Le ressort est de préférence constitué par un 30 ressort de compression et situé dans la quatrième chambre. Dans le corps est disposé une deuxième ouverture communicante entre la première chambre et l'extérieur, destinée au raccordement à la source de fluide sous pression et une troisième ouverture communicante entre la deuxième chambre et l'extérieur pour la sortie du fluide sous pression régulée. -3- Par ailleurs, la soupape comprend dans le corps un troisième et un quatrième canal communicant de la cinquième chambre à l'extérieur. De préférence, le troisième canal relie la cinquième chambre avec une soupape de sureté.

Pour le pilotage, de préférence, un dispositif de commande alimente le fluide dans la cinquième chambre par le quatrième canal. De préférence, l'étanchéité du premier et du deuxième piston, respectivement dans le deuxième et le troisième alésage, est assurée par des joints, de préférence des joints toriques sur bagues en polymère, montés dans lesdits alésages.

En se référant aux dessins schématiques annexés, on va décrire ci-après plus en détail un exemple de réalisation illustratif et non limitatif de la soupape ou valve à trois voies pilotée pour régulation de pression de fluide conforme à l'invention sur les dessins : - la figure 1 est une coupe axiale de la soupape représentée avec les deux sièges 15 fermés; -la figure 2 est une coupe identique à celle de la figure 1, montrant la soupape avec le premier siège ouvert et le deuxième siège fermé. - la figure 3 est une coupe identique à celle de la figure 1, la soupape représentée en position de purge de la voie de sortie, avec le premier siège fermé et le deuxième 20 siège ouvert; La soupape ou valve à trois voies pilotée pour régulation de pression de fluide illustrée par les dessins comporte un clapet 1, un composant moteur 19 et un ressort de compression 29, situées dans un corps 31 renfermant cinq chambres 30, 3, 20, 28 et 17 en enfilade, un trou 23 de passage central dans une première cloison 24 entre la 25 première chambre 30 et la deuxième chambre 3, un premier alésage 6 et au moins un orifice 21 traversant une deuxième cloison 7 de séparation entre la deuxième chambre 3 et la troisième chambre 20. Le clapet 1, solidaire d'un coté avec un premier piston 25 et du coté opposé avec une première portée d'étanchéité 22 dans la première chambre 30 et une tige 5 dans la 30 deuxième chambre 3, est sollicité par le ressort de compression 29 de manière à ce que la première portée d'étanchéité 22 puisse se reposer sur un premier siège 2 formé par l'entrée du trou 23 dans la première chambre 30. -4- Le premier piston 25 traverse un deuxième alésage 27 situé entre la première chambre 30 et la quatrième chambre 28, l'étanchéité étant assurée par un premier joint 26 monté dans le deuxième alésage 27. Le clapet 1 et la tige 5 sont traversés en direction axiale par un premier canal 4.

Le composant moteur 19 sépare de façon étanche la troisième chambre 20 et la cinquième chambre 17 et dispose de manière solidaire du coté de la troisième chambre 20 d'une deuxième portée d'étanchéité 9 de façon à ce que cette dernière puisse prendre appui sur un deuxième siège 8 défini par le débouché à l'extrémité libre de la tige 5 du clapet 1 dans la troisième chambre 20.

Le composant moteur 19 est également solidaire dans la cinquième chambre 17 avec un deuxième piston 16 coulissant de façon étanche dans un troisième alésage 12 suivi d'une première ouverture O, situés dans une paroi extérieure 13 de la cinquième chambre 17. Le deuxième piston 16, le composant moteur 19 et le deuxième siège 8 sont 15 traversés en direction axiale par un second canal 15. La quatrième chambre 28 communique avec la première ouverture O par le premier 4 et le deuxième canal 15. Le ressort de compression 29 sollicite le clapet 1 contre le premier siège 2. Dans le corps 31 est disposée une deuxième ouverture P de connexion d'entrée 20 de fluide, communicante entre la première chambre 30 et l'extérieur, et une troisième ouverture A de sortie de fluide sous pression régulée, communicante entre la deuxième chambre 3 et l'extérieur. Par ailleurs, le corps 31 comprend un troisième canal 10 et un quatrième canal 18 communicants entre la cinquième chambre 17 et l'extérieur. De préférence, le 25 troisième canal 10 peut relier une soupape de sûreté 11 avec la cinquième chambre 17, ainsi que par le quatrième canal 18 un dispositif de commande 32 peut fournir le fluide de pilotage sous pression dans la cinquième chambre 17. Les diamètres d'étanchéité du premier siège 2, du deuxième siège 8, du premier piston 25 au niveau du premier joint 26, du deuxième piston 16 au niveau du deuxième 30 joint 14, de la première portée d'étanchéité 22 et de la deuxième portée d'étanchéité 9 sont identiques. Par conséquent, le premier clapet 1 composé du premier piston 25, la première tige 5 et de la première portée d'étanchéité 22, ainsi que le deuxième piston 16 et de la deuxième portée d'étanchéité 9 solidaires avec le composant moteur 19 sont équilibrés par rapport à toutes valeurs de pression de fluide régnant dans une, deux ou -5- toutes les chambres 30, 3, 20, 28 et 17 à condition que la pression dans la troisième et la cinquième chambre soit identique. Selon la figure 1, le composant moteur 19 en équilibre entre pressions identiques dans la cinquième chambre 17 et la troisième chambre 20, la deuxième portée d'étanchéité 9 repose de manière étanche sur le deuxième siège 8; le ressort 29 étant suffisamment fort pour que l'étanchéité au premier siège 2 et au deuxième siège 8 soit assurée, cet état correspondant à l'état de maintien statique sur un palier de la pression de sortie en absence de débit de fluide, les trois ouvertures P, A et O étant isolées entre-eux.

Selon la figure 2, sous l'action d'une première pression différentielle entre la cinquième 17 et la troisième chambre 20, le composant moteur 19 est déplacé d'une première course Co vers la troisième chambre 20 en poussant le clapet 1 contre le ressort 29, ce qui fait que le premier siège 2 s'ouvre, le deuxième siège 8 restant fermé sous l'effet de la force du ressort 29. Dans cette position, le fluide sous plus haute pression dans la première chambre 30, peut passer dans la deuxième chambre 3 en augmentant la pression de sortie dans la deuxième ouverture A communicant avec la première ouverture P, la troisième ouverture O étant isolée. Selon la figure 3, le composant moteur 19 qui peut être par exemple une membrane, est déplacé d'une deuxième course Cp sous l'effet d'une deuxième pression différentielle entre la troisième chambre 20 et la cinquième chambre 17 vers cette dernière de sorte que le premier siège 2 soit fermé par la première portée d'étanchéité 22 du clapet 1 et la deuxième portée d'étanchéité 9 soit séparée du deuxième siège 8. Dans cet état, la troisième chambre 20, communicante avec la deuxième chambre 3 par l'orifice 21 est purgée, la pression dans les chambres 20 et 3 et dans la troisième ouverture A communicant avec la troisième ouverture O diminue, la première ouverture P étant isolée.30

Claims (5)

REVENDICATIONS

1) Soupape ou valve à trois voies pilotée pour régulation de pression de fluide avec un clapet coulissant actionné par un composant moteur, équilibrés, montés de manière coaxial dans un corps, caractérisée par le fait qu'elle comprend un clapet (1), un composant moteur (19) et un ressort de compression (29), situées dans un corps (31) renfermant cinq chambres (30, 3, 20, 28 et 17) en enfilade, un trou (23) de passage central dans une première cloison (24) entre la première chambre (30) et la deuxième chambre (3), un premier alésage (6) et au moins un orifice (21) traversant une deuxième cloison (7) entre la deuxième chambre (3) et la troisième chambre (20), - le clapet (1), comprenant d'un coté d'une première portée d'étanchéité (22) dans la première chambre (30) un premier piston (25), est sollicité par le ressort de compression (29) de manière à ce que la première portée d'étanchéité (22) puisse se reposer sur un premier siège (2) formé par l'entrée du trou (23) dans la première chambre (30), le premier piston (25) traversant un deuxième alésage (27) entre la première chambre (30) et la quatrième chambre (28), l'étanchéité étant assurée par un premier joint (26) monté dans le deuxième alésage (27), et sur le coté opposé, une tige (5) qui traverse la deuxième chambre (3) guidée dans le premier alésage (6) et disposant d'un deuxième siège (8) défini par son débouché à l'extrémité libre dans la troisième chambre (20), - le composant moteur (19) sépare de façon étanche la troisième chambre (20) et la cinquième chambre (17) comprenant de manière solidaire du coté de la troisième chambre (20) une deuxième portée d'étanchéité (9) et du coté de la cinquième chambre (17) un deuxième piston (16) coulissant de façon étanche dans un troisième alésage (12), l'étanchéité étant assurée par un deuxième joint (14) dans le troisième alésage (27), suivi d'une première ouverture (0), situés dans une paroi extérieure (13) de la cinquième chambre (17), le composant moteur (19), la deuxième portée d'étanchéité (9) et le deuxième piston étant traversés par un deuxième canal (15),

2) Soupape selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les sièges (2, 8), les pistons (25, 16) et les portées d'étanchéités (22, 9) présentent un diamètre 30 d'étanchéité identique.

3) Soupape suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le clapet (1) et la tige (5) sont traversés en direction axiale par un premier canal (4).-7-

4) Soupape suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que le deuxième piston (16), le composant moteur (19) et le deuxième siège (8) sont traversés en direction axiale par un second canal (15).

5) Soupape suivant l'une quelconque des revendications précédentes, 5 caractérisée par le fait que la quatrième chambre (28) est en communication avec la première ouverture (0) par le premier (4) et le deuxième canal (15). 10