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WO2002069067A1 - Reducteur de pression equilibre pour des gaz haute pression - Google Patents

Reducteur de pression equilibre pour des gaz haute pression Download PDF

Info

Publication number
WO2002069067A1
WO2002069067A1 PCT/EP2002/001729 EP0201729W WO02069067A1 WO 2002069067 A1 WO2002069067 A1 WO 2002069067A1 EP 0201729 W EP0201729 W EP 0201729W WO 02069067 A1 WO02069067 A1 WO 02069067A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
valve
pressure
high pressure
low pressure
reducer according
Prior art date
Application number
PCT/EP2002/001729
Other languages
English (en)
Inventor
Fabio Stradella
Giuseppe Stradella
Original Assignee
R.G. S.A.S. Di Rosaria Galli & Co.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by R.G. S.A.S. Di Rosaria Galli & Co. filed Critical R.G. S.A.S. Di Rosaria Galli & Co.
Publication of WO2002069067A1 publication Critical patent/WO2002069067A1/fr

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/04—Control of fluid pressure without auxiliary power
    • G05D16/06—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule
    • G05D16/063—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane
    • G05D16/0644—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator
    • G05D16/0663—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator using a spring-loaded membrane with a spring-loaded slideable obturator
    • G05D16/0666—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator using a spring-loaded membrane with a spring-loaded slideable obturator characterised by the form of the obturator

Definitions

  • the present invention relates to a balanced pressure reducer for high pressure gases.
  • Balanced pressure reducers for high pressure gases are well known in the art, and are described in particular in documents FR-2 668 808, US-5 413 096, US-5 810 041, FR-2 792 388 , US-5,139,046 and EP-0,807,571.
  • the system is opened by a control rod interposed between the diaphragm and the valve, and which detaches the valve from the mouthpiece under the effect of a force exerted by a load spring placed above the membrane , when the pressure drops below a preset value.
  • a control rod interposed between the diaphragm and the valve, and which detaches the valve from the mouthpiece under the effect of a force exerted by a load spring placed above the membrane , when the pressure drops below a preset value.
  • the high pressure chamber acts outside the surface of the mouthpiece and is formed in the body of the pressure reducer, around the valve. Consequently, it must be relatively large, which requires a very resistant body for the reducing agent. pressure, which must withstand the force exerted by high pressure, which implies large dimensions and high costs.
  • the sealing means which closes the mouth is provided on the valve and is therefore always made with a hole inside the zone in contact with the reduced pressure. This means that since the sealing part is made of a relatively soft material (nylon or an elastomeric compound), the high pressure could pass through the junction points between the sealing means and its support element formed by the valve.
  • control member interposed between the control membrane and the valve is assembled in the reduced pressure passage, that is to say inside the mouth cooperating with the valve, and it therefore reduces substantially the section of said passage, thereby significantly limiting the maximum possible outlet flow from the pressure reducer.
  • the document FR-2 688 698 discloses a gas distribution device of the pressure reducer type which is directly connected to a user.
  • This device shows the second expansion stage, in which an average pressure is relaxed to ambient pressure according to the needs of the user.
  • This device comprises a valve which is closed at rest, and which opens at the request of the user, when the latter inhales into the mouthpiece.
  • This document does not disclose a pressure reducer suitable for high pressure gases as described above.
  • the object of the present invention is to provide a balanced pressure reducer for high pressure gases which does not have the abovementioned drawbacks.
  • the object of the present invention is therefore to provide a pressure reducing valve having reduced dimensions and superior flow performance.
  • the present invention also aims to provide a balanced pressure reducer which is simple and inexpensive to manufacture and assemble.
  • the present invention therefore relates to a balanced pressure reducer for high pressure gases comprising a body defining a high pressure inlet and a low pressure outlet, a gas flow passage connecting said high pressure inlet to said low pressure outlet, characterized in that said pressure reducer comprises a valve disposed between said high pressure inlet and said low pressure outlet, said valve being movable between an open position, in which it opens said gas flow passage, and a closed position , in which it cooperates with a valve seat to block said gas flow passage, said valve being moved to its open position by a control member which, when the gas pressure is below a predetermined pressure threshold , is biased by an elastic element, such as a spring, towards an actuating position corresponding to the position of opening of the valve, said elastic element, from said predetermined pressure threshold, no longer urging said control member towards its actuating position so that said valve is then elastically urged towards its closing position by an elastic means such as a spring, said valve being produced so that in the closed position, the high pressure is exerted at the center of the
  • said valve is hollow, and defines an internal high pressure chamber connected to said high pressure inlet, so that the high pressure is supplied through said internal chamber of said valve.
  • said valve comprises at its end in contact with the valve seat, a mouthpiece whose peripheral edge is defined by a sharp edge.
  • said valve seat is integral with said body and is made of a sealing material suitable for producing a sealed closure with said valve in the closed position.
  • the external surface of said valve seat, which cooperates with said valve in the closed position is in one piece and continuous.
  • control member is arranged outside the gas flow passage.
  • low pressure outlet is connected to a low pressure chamber which contains said valve.
  • said control member cooperates with a control element, subjected on the one hand to the low pressure of the low pressure chamber, and on the other hand to the force exerted by said elastic element, said control element sealingly separating said low pressure chamber of said elastic element, so that when said predetermined pressure threshold is reached in said low pressure chamber, the control element compresses the elastic element, thus allowing said valve to move towards its closed position.
  • said control element is a flexible waterproof membrane.
  • said control element is a rigid plate sliding in leaktight manner, in particular by means of an O-ring, in a chamber containing said elastic element.
  • said external surface of said valve seat forms a point extending in the direction of said valve, so as to reduce the swirls at the mouth of said valve.
  • FIG. 1 is a diagrammatic view in partially cut cross section showing a balanced pressure reducer according to an advantageous embodiment of the present invention, in the valve closed position
  • FIG. 2 is a view similar to that of FIG. 1, in the open position of the valve, and
  • the pressure reducer comprises a body 15 in which a high pressure inlet 1 and a low pressure or reduced pressure outlet 2 are produced, connected to said high pressure inlet by a gas flow passage.
  • a passage 3 can lead to a pressure relief valve, which is required on each type of pressure reducer, and a passage 4 can form a high pressure outlet for a possible high pressure verification gauge.
  • a filter 5 is placed in the high pressure inlet passage 1 to prevent the entry of particles into the gas circuit.
  • a valve 6 is movably disposed between an open position, in which it opens said gas flow passage between said high pressure inlet 1 and said low pressure outlet 2, and a closed position, in which it closes said gas flow passage. In this closed position, said valve 6 cooperates with a valve seat 16.
  • the valve 6 is hollow and is provided with an internal passage 7, a mouth 8, a rod 9 having substantially the same diameter as the 'mouth 8, and a part of larger diameter 9'.
  • the balancing chamber 10 in which the rod 9 of the sliding valve contains an O-ring 11, an anti-extrusion ring 12, and a hollow cylindrical element 13 which retains the O-ring in its position during the sliding of the valve 6.
  • a manifold high pressure inlet 14 is advantageously provided for closing the balancing chamber 10, while forming said high pressure inlet 1.
  • the mouth 8 of the valve 6 which cooperates with the valve seat 16 in the closed position, has a peripheral edge defined by a sharp edge, which makes it possible to obtain a perfect seal in the closed position.
  • the body 15 of the pressure reducer supports said valve seat 16, which is preferably made of a suitable sealing material, such as by example an elastomeric material, and against which the mouth 8 of the valve is pressed in the closed position.
  • a control element 17, which is a flexible waterproof membrane in the example shown in the figures, is loaded by an elastic element 18, such as a spring, and on the other hand cooperates with a control member 19.
  • the control member 19 may comprise a flat part 20 acting against the membrane 17, and is advantageously provided with at least two, preferably three rods 21 acting against the part of larger diameter 9 ′ of the valve 6.
  • the rods 21 can reach the valve 6 through appropriate slots 22 formed in the body 15.
  • the high pressure is exerted at the center of the external surface 116 of said valve seat 16, said external surface 116 being that which cooperates with said valve 6 in the closed position.
  • the chamber 23 in which the valve 6 is arranged and which is formed in the body 15 of the pressure reducer is not the high pressure chamber as in the known pressure reducers, but on the contrary forms the low pressure chamber.
  • This low pressure chamber 23 is in communication with the lower surface of the control membrane 17, advantageously through said slots 22.
  • valve 6, in the closed position is stressed, in particular compressed against the valve seat 16 by elastic means , such as a spring 24, which advantageously rests on the one hand on the part of larger diameter 9 of said valve 6, and on the other hand on a stop integral with the body 15.
  • elastic means such as a spring 24
  • the body 26 of the balancing chamber comprises an O-ring 25 disposed between said body of balancing chamber 26 and the body 15 of the pressure reducer, which allows sealing between these two components.
  • a small hole 27 can be formed in the body 15 of the pressure reducer, behind the valve seat 16, which can facilitate the extraction of the latter for its possible replacement.
  • the operation of the pressure reducer shown in the figures is as follows. When the pressure reducer is closed or at rest, there is no gas flow and consequently, the valve 6 is in the open position, biased towards this position by the control member 19 under the effect of the load spring 18. When the pressure reducer is in operation, the flow of high pressure gas enters the high pressure inlet 1, passes through the filter 5, and enters the internal high-pressure chamber 7 disposed inside the valve 6.
  • the gas flow passes from the interior of the valve 6, that is to say from the high pressure chamber 7, to the low pressure chamber 23 disposed immediately downstream of said valve 6 in the direction of flow of the gases, and in particular of the point of closure between said mouth 8 and said valve seat 16.
  • the pressure of this gas flow is then transmitted to said control membrane 17 via said slots 22, and when 'a predetermined pressure threshold is reached, defined in particular by the stiffness of said spring 18, said control membrane 17 is automatically pushed or deformed by the pressure upwards in the figures.
  • the spring 18 then no longer biases the control member 19 towards its actuating position in which it biases the valve 6 in its open position.
  • valve 6 is then automatically moved from its open position, shown in Figure 2, to its closed position, shown in Figure 1, under the effect of the spring 24. Said valve 6 is then elastically stressed, in particular pressed against the valve seat 16 by the spring 24, which provides a sealed closure of the system.
  • the control member 19 is no longer pushed down in the figures by the membrane 17 (in fact the spring 18), but on the contrary is pushed upwards in the figures by the valve 6 (in fact the spring 24).
  • the force exerted by the spring 24 is less than that exerted by the spring 18.
  • the operation of the pressure reducer, and in particular the opening and closing of the valve 6 is therefore automatic, that is to say independent of a user, unlike devices such as regulators directly connected to a user.
  • only the gas pressure determines the opening and closing of the valve.
  • the balancing of the pressure reducer of the invention with respect to variations in the inlet pressure is guaranteed by the fact that the inlet pressure, which is the high pressure, acts against two equivalent surfaces of the valve 6, namely the surface inside the mouth 8 on the one hand, and the section of the rod 9 of the valve in the balancing chamber 10 on the other hand.
  • the area subjected to the high pressure is limited to the valve 6 and to the external surface 116 of the valve seat 16, corresponding to the cross-sectional area of the mouthpiece 8. These surfaces are small and do not require large dimensions. to withstand high pressure. Since the supply of the high pressure is advantageously carried out through the interior of the valve 6, it is therefore possible to arrange the control member 19 outside the gas flow circuit, which increases the flow performance.
  • the sealing element which seals between the valve 6 and the valve seat 16, and which in the present invention is formed by the valve seat 16, does not have any hole or junction point exposed to high pressure.
  • the valve seat 16, and in particular its external surface 116 is in one piece and continuous, so that it can be produced in a very simple and inexpensive manner with a small disc made of a suitable plastic material.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of said valve seat 16, in which the external surface 116 has a pointed shape which extends in the direction of the valve 6, and which, in the closed position, penetrates inside the 'mouth 8 of said valve 6. This makes it possible to reduce the swirling or vortex of flow at the level of the mouth 8, which improves by appropriately therefore the overall flow performance of the pressure reducer.
  • control membrane 17 which is tight and flexible, could be replaced by a rigid plate sliding in leaktight manner in the chamber 50 containing the spring 18.
  • the plate could have an O-ring at its edge. peripheral in contact with the walls of said chamber 50.
  • Other modifications can also be envisaged, and in particular as regards the shape and the position of the different elements, whether it be the elastic elements, the shapes and positions of the different passages, or still the means for transmitting the pressure to said control membrane, as well as the means for connecting the latter to said valve.

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Abstract

Réducteur de pression équilibré pour des gaz haute pression comprenant un corps (15) définissant une entrée haute pression (1) et une sortie basse pression (2), un passage d'écoulement de gaz reliant ladite entrée haute pression (1) à ladite sortie basse pression (2), caractérisé en ce que ledit réducteur de pression comprend un clapet (6) disposé entre ladite entrée haute pression (1) et ladite sortie basse pression (2), ledit clapet étant mobile entre une position d'ouverture, dans laquelle il ouvre ledit passage d'écoulement de gaz, et une position de fermeture, dans laquelle il coopère avec un siège de clapet (16) pour obturer ledit passage d'ecoulement de gaz, ledit clapet (6) étant déplacé vers sa positon d'ouverture par un organe de commande (19) qui, lorsque las pression de gaz est inférieure à un seuil de pression prédéterminé, est sollicité par un élément élastique (18), tel qu'un ressort, vers une position d'actionnement correspondant à la position d'ouverture du clapet (6), ledit élément élastique (18), à partir dudit seuil de pression prédéterminé, ne sollicitant plus ledit organe de commande (19) vers sa position d'actionnement de sorte que ledit clapet (6) est alors sollicité élastiquement vers sa position de fermeture par un moyen élastique (24) tel qu'un ressort, ledit clapet (6) étant réalisé de telle sorte qu'en position de fermeture, la haute pression s'exerce au centre de la surface externe (116) dudit siège de clapet (16) qui coopère avec ledit clapet (6).

Description

Réducteur de pression équilibré pour des gaz haute pression
La présente invention concerne un réducteur de pression équilibré pour des gaz haute pression.
Les réducteurs de pression équilibrés pour gaz haute pression sont bien connus dans l'état de la technique, et sont décrits notamment dans les documents FR-2 668 808, US-5 413 096, US-5 810 041, FR-2 792 388, US-5 139 046 et EP-0 807 571.
Ces documents divulguent des réducteurs de pression dans lesquels la haute pression pénètre dans une chambre entourant un clapet similaire à un piston, qui obture une embouchure menant vers la chambre basse pression et vers une membrane de commande. La basse pression, ou pression réduite, qui agit contre le clapet sur sa surface correspondant à la surface de l'embouchure, atteint également, à travers un passage formé dans le clapet, une chambre d'équilibrage pourvue d'un joint torique entourant la tige dudit clapet. L'équilibrage du système est réalisé par le fait que le diamètre de la surface correspondant à la surface de l'embouchure est sensiblement identique au diamètre de la tige du clapet dans la chambre d'équilibrage. L'ouverture du système est réalisée par une tige de commande interposée entre la membrane et le clapet, et qui détache le clapet de l'embouchure sous l'effet d'une force exercée par un ressort de charge disposé au-dessus de la membrane, lorsque la pression descend en dessous d'une valeur préétablie. Ainsi, lorsque le réducteur de pression est fermé et qu'il n'y a donc pas d'écoulement de gaz, le clapet est ouvert. Il ne se ferme que lorsque du gaz haute pression atteint la chambre basse pression pour faire passer la pression au-dessus de ladite valeur préétablie, définie notamment par ledit ressort de charge.
Les réducteurs de pression du type susmentionné, bien que largement utilisés, présentent un certain nombre d'inconvénients. Ainsi, la chambre haute pression agit à l'extérieur de la surface de l'embouchure et est formée dans le corps du réducteur de pression, autour du clapet. Par conséquent, elle doit être relativement grande ce qui nécessite un corps très résistant pour le réducteur de pression, qui doit résister à la force exercée par la haute pression, ce qui implique de grandes dimensions et des coûts élevés. D'autre part, le moyen d'étancheité qui ferme l'embouchure est prévu sur le clapet et est donc toujours réalisé avec un trou à l'intérieur de la zone en contact avec la pression réduite. Ceci signifie que puisque la partie d'étancheité est réalisé en un matériau relativement mou (du nylon ou un composé élastomère), la haute pression pourrait passer à travers les points de jonction entre le moyen d'étancheité et son élément de support formé par le clapet. Afin de résoudre ce problème, des technologies complexes et coûteuses ont été adoptées, tel que l'utilisation d'un revêtement pratiquement complet du clapet avec un matériau d'étancheité (élastomère), pour éviter une discontinuité du matériau d'étancheité soumis à la haute pression. Une autre solution a été l'utilisation d'un matériau d'étancheité relativement dur en combinaison avec des joints toriques et des sièges de clapet de formes particulières. De plus, l'organe de commande interposé entre la membrane de commande et le clapet est assemblé dans le passage de pression réduite, c'est à dire à l'intérieur de l'embouchure coopérant avec le clapet, et il réduit par conséquent substantiellement la section dudit passage, limitant ainsi de manière significative l'écoulement de sortie maximal possible du réducteur de pression.
Le document FR-2 688 698 divulgue un dispositif de distribution de gaz du type détendeur qui est directement relié à un utilisateur. Ce dispositif montre le deuxième étage de détente, dans lequel une pression moyenne est détendue à la pression ambiante selon les besoins de l'utilisateur. Ce dispositif comporte un clapet qui est fermé au repos, et qui s'ouvre à la demande de l'utilisateur, lorsque celui-ci inhale dans l'embout buccal. Ce document ne divulgue pas de réducteur de pression adapté aux gaz haute pression tel que décrit ci-dessus.
La présente invention a pour but de fournir un réducteur de pression équilibré pour gaz haute pression qui ne reproduit pas les inconvénients susmentionnés.
La présente invention a ainsi pour but de fournir un réducteur de pression ayant des dimensions réduites et des performances d'écoulement supérieures. La présente invention a aussi pour but de fournir un réducteur de pression équilibré qui soit simple et peu coûteux à fabriquer et à assembler.
La présente invention a donc pour objet un réducteur de pression équilibré pour des gaz haute pression comprenant un corps définissant une entrée haute pression et une sortie basse pression, un passage d'écoulement de gaz reliant ladite entrée haute pression à ladite sortie basse pression, caractérisé en ce que ledit réducteur de pression comprend un clapet disposé entre ladite entrée haute pression et ladite sortie basse pression, ledit clapet étant mobile entre une position d'ouverture, dans laquelle il ouvre ledit passage d'écoulement de gaz, et une position de fermeture, dans laquelle il coopère avec un siège de clapet pour obturer ledit passage d'écoulement de gaz, ledit clapet étant déplacé vers sa position d'ouverture par un organe de commande qui, lorsque la pression des gaz est inférieure à un seuil de pression prédéterminé, est sollicité par un élément élastique, tel qu'un ressort, vers une position d'actionnement correspondant à la position d'ouverture du clapet, ledit élément élastique, à partir dudit seuil de pression prédéterminé, ne sollicitant plus ledit organe de commande vers sa position d'actionnement de sorte que ledit clapet est alors sollicité élastiquement vers sa position de fermeture par un moyen élastique tel qu'un ressort, ledit clapet étant réalisé de telle sorte qu'en position de fermeture, la haute pression s'exerce au centre de la surface externe dudit siège de clapet qui coopère avec ledit clapet.
Avantageusement, ledit clapet est creux, et définit une chambre interne haute pression reliée à ladite entrée haute pression, de telle sorte que la haute pression est alimentée à travers ladite chambre interne dudit clapet. Avantageusement, ledit clapet comporte à son extrémité en contact avec le siège de clapet, une embouchure dont le bord périphérique est défini par une arête vive.
Avantageusement, ledit siège de clapet est solidaire dudit corps et est réalisé en un matériau d'étancheité approprié pour réaliser une obturation étanche avec ledit clapet en position de fermeture. Avantageusement, la surface externe dudit siège de clapet, qui coopère avec ledit clapet en position de fermeture, est monobloc et continue.
Avantageusement, ledit organe de commande est disposé en dehors du passage d'écoulement de gaz. Avantageusement, la sortie basse pression est reliée à une chambre basse pression qui contient ledit clapet.
Avantageusement, ledit organe de commande coopère avec un élément de commande, soumis d'une part à la basse pression de la chambre basse pression, et d'autre part à la force exercée par ledit élément élastique, ledit élément de commande séparant de manière étanche ladite chambre basse pression dudit élément élastique, de telle sorte que lorsque ledit seuil de pression prédéterminé est atteint dans ladite chambre basse pression, l'élément de commande comprime l'élément élastique, permettant ainsi audit clapet de se déplacer vers sa position de fermeture. Selon une première variante de réalisation, ledit élément de commande est une membrane étanche flexible.
Selon une seconde variante de réalisation, ledit élément de commande est une plaque rigide coulissant de manière étanche, notamment au moyen d'un joint torique, dans une chambre contenant ledit élément élastique. Avantageusement, ladite surface externe dudit siège de clapet forme une pointe s'étendant en direction dudit clapet, de manière à diminuer les tourbillonnements au niveau de l'embouchure dudit clapet.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement au cours de la description détaillée suivante d'un mode de réalisation avantageux de la présente invention, faite en référence aux dessins joints, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique en section transversale partiellement découpée montrant un réducteur de pression équilibré selon un mode de réalisation avantageux de la présente invention, en position de fermeture du clapet, - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1, en position d'ouverture du clapet, et
- la figure 3 est une vue similaire à celle de la figure 2, montrant une variante de réalisation de l'invention. En référence à la figure 1, le réducteur de pression comporte un corps 15 dans lequel est réalisée une entrée haute pression 1 et une sortie basse pression ou pression réduite 2, reliée à ladite entrée haute pression par un passage d'écoulement de gaz. Un passage 3 peut mener vers une soupape de sécurité de surpression, qui est requise sur chaque type de réducteur de pression, et un passage 4 peut former une sortie haute pression pour une éventuelle jauge de vérification de haute pression. Avantageusement, un filtre 5 est disposé dans le passage d'entrée haute pression 1 pour éviter l'entrée de particules dans le circuit de gaz.
Un clapet 6 est disposé de manière mobile entre une position d'ouverture, dans laquelle il ouvre ledit passage d'écoulement de gaz entre ladite entrée haute pression 1 et ladite sortie basse pression 2, et une position de fermeture, dans laquelle il obture ledit passage d'écoulement de gaz. Dans cette position de fermeture, ledit clapet 6 coopère avec un siège de clapet 16. Le clapet 6 est creux et est pourvu d'un passage interne 7, d'une embouchure 8, d'une tige 9 ayant sensiblement le même diamètre que l'embouchure 8, et d'une partie de plus grand diamètre 9'. La chambre d'équilibrage 10 dans laquelle la tige 9 du clapet coulisse contient un joint torique 11, un anneau anti-extrusion 12, et un élément cylindrique creux 13 qui retient le joint torique dans sa position pendant le coulissement du clapet 6. Un collecteur d'entrée haute pression 14 est avantageusement prévu pour fermer la chambre d'équilibrage 10, tout en formant ladite entrée haute pression 1.
De préférence, l'embouchure 8 du clapet 6 qui coopère avec le siège de clapet 16 en position de fermeture, comporte un bord périphérique défini par une arête vive, qui permet d'obtenir une parfaite étanchéité en position de fermeture. Le corps 15 du réducteur de pression supporte ledit siège de clapet 16, qui est de préférence réalisé en un matériau d'étancheité approprié, tel que par exemple un matériau élastomère, et contre lequel l'embouchure 8 du clapet est pressée en position de fermeture. Un élément de commande 17, qui est une membrane étanche flexible dans l'exemple représenté sur les figures, est chargé par un élément élastique 18, tel qu'un ressort, et coopère d'autre part avec un organe de commande 19. L'organe de commande 19 peut comporter une partie plate 20 agissant contre la membrane 17, et est avantageusement pourvu d'au moins deux, de préférence trois tiges 21 agissant contre la partie de plus grand diamètre 9' du clapet 6. Les tiges 21 peuvent atteindre le clapet 6 à travers des fentes appropriées 22 formées dans le corps 15. Selon l'invention, en position de fermeture du clapet 6, la haute pression s'exerce au centre de la surface externe 116 dudit siège de clapet 16, ladite surface externe 116 étant celle qui coopère avec ledit clapet 6 en position de fermeture. Ainsi, la chambre 23 dans laquelle est disposé le clapet 6 et qui est formée dans le corps 15 du réducteur de pression n'est pas la chambre haute pression comme dans les réducteurs de pression connus, mais forme au contraire la chambre basse pression. Cette chambre basse pression 23 est en communication avec la surface inférieure de la membrane de commande 17, avantageusement à travers lesdites fentes 22. Le clapet 6, en position de fermeture, est sollicité, notamment comprimé contre le siège de clapet 16 par un moyen élastique, tel qu'un ressort 24, qui repose avantageusement d'une part sur la partie de plus grand diamètre 9 dudit clapet 6, et d'autre part sur un butée solidaire du corps 15.
Avantageusement, le corps 26 de la chambre d'équilibrage comporte un joint torique 25 disposé entre ledit corps de chambre d'équilibrage 26 et le corps 15 du réducteur de pression, ce qui permet de réaliser l'étanchéité entre ces deux composants. Avantageusement, un petit trou 27 peut être formé dans le corps 15 du réducteur de pression, derrière le siège de clapet 16, ce qui peut faciliter l'extraction de celui-ci pour son éventuel remplacement.
Le fonctionnement du réducteur de pression représenté sur les figures est le suivant. Lorsque le réducteur de pression est fermé ou au repos, il n'y a pas d'écoulement de gaz et par conséquent, le clapet 6 est en position d'ouverture, sollicité vers cette position par l'organe de commande 19 sous l'effet du ressort de charge 18. Lorsque le réducteur de pression est en fonctionnement, l'écoulement de gaz à haute pression pénètre dans l'entrée haute pression 1, traverse le filtre 5, et pénètre dans la chambre interne haute pression 7 disposée à l'intérieur du clapet 6.
En position ouverte du clapet, représentée sur la figure 2, l'écoulement de gaz passe de l'intérieur du clapet 6, c'est à dire de la chambre haute pression 7, à la chambre basse pression 23 disposée immédiatement en aval dudit clapet 6 dans le sens d'écoulement des gaz, et notamment du point de fermeture entre ladite embouchure 8 et ledit siège de clapet 16. La pression de cet écoulement de gaz est alors transmise à ladite membrane de commande 17 via lesdites fentes 22, et lorsqu'un seuil prédéterminé de pression est atteint, défini notamment par la raideur dudit ressort 18, ladite membrane de commande 17 est automatiquement poussée ou déformée par la pression vers le haut sur les figures. Le ressort 18 ne sollicite alors plus l'organe de commande 19 vers sa position d'actionnement dans laquelle il sollicite le clapet 6 dans sa position d'ouverture. Le clapet 6 est alors automatiquement déplacé de sa position d'ouverture, représentée sur la figure 2, vers sa position de fermeture, représentée sur la figure 1, sous l'effet du ressort 24. Ledit clapet 6 est alors sollicité élastiquement, notamment pressé contre le siège de clapet 16 par le ressort 24, ce qui fournit une fermeture étanche du système. Ainsi, lorsque la pression des gaz atteint et/ou dépasse le seuil de pression prédéterminé, l'organe de commande 19 n'est plus poussé vers le bas sur les figures par la membrane 17 (en fait le ressort 18), mais au contraire est poussé vers le haut sur les figures par le clapet 6 (en fait le ressort 24). De manière évidente, la force exercée par le ressort 24 est inférieure à celle exercée par le ressort 18. En position de fermeture du clapet 6, il n'y a donc aucune haute pression à l'extérieur du clapet, et en particulier à l'extérieur de l'embouchure 8 de ce clapet.
Lorsque la pression dans la chambre 23 redescend en dessous du seuil prédéterminé de pression, le ressort 18 s'étend à nouveau, en repoussant ou déformant la membrane 17 vers le bas. Celle-ci agit de manière correspondante sur l'organe de commande 19, qui par l'intermédiaire des tiges 21 détache le clapet 6 du siège de clapet 16 contre la force du ressort 24, pour réouvrir le système.
Le fonctionnement du réducteur de pression, et notamment l'ouverture et la fermeture du clapet 6 est donc automatique, c'est à dire indépendante d'un utilisateur, contrairement aux dispositifs tels que des détendeurs directement reliés à un utilisateur. Ici, seule la pression des gaz détermine l'ouverture et la fermeture du clapet.
L'équilibrage du réducteur de pression de l'invention par rapport aux variations de la pression d'entrée est garanti par le fait que la pression d'entré, qui est la haute pression, agit contre deux surfaces équivalentes du clapet 6, à savoir la surface à l'intérieur de l'embouchure 8 d'une part, et la section de la tige 9 du clapet dans la chambre d'équilibrage 10 d'autre part.
Ainsi, la zone soumise à la haute pression est limitée au clapet 6 et à la surface externe 116 du siège de clapet 16, correspondant à la surface en section transversale de l'embouchure 8. Ces surfaces sont petites et ne nécessitent pas de grandes dimensions pour résister à la haute pression. L'alimentation de la haute pression étant avantageusement réalisée à travers rintérieur du clapet 6, il est par conséquent possible de disposer l'organe de commande 19 à l'extérieur du circuit d'écoulement de gaz ce qui augmente les performances d'écoulement. De plus, l'élément d'étancheité qui réalise l'étanchéité entre le clapet 6 et le siège de clapet 16, et qui dans la présente invention est formé par le siège de clapet 16, ne comporte aucun trou ou point de jonction exposé à de la haute pression. Au contraire, le siège de clapet 16, et en particulier sa surface externe 116, est monobloc et continu, de sorte qu'il peut être réalisé de manière très simple et peu coûteuse avec un petit disque en matériau plastique approprié.
La figure 3 montre une variante de réalisation dudit siège de clapet 16, dans laquelle la surface externe 116 a une forme en pointe qui s'étend en direction du clapet 6, et qui, en position de fermeture, pénètre à l'intérieur de l'embouchure 8 dudit clapet 6. Ceci permet de réduire les tourbillonnements ou vortex d'écoulement au niveau de l'embouchure 8, ce qui améliore par conséquent de manière appropriée les performances d'écoulement globales du réducteur de pression.
L'invention a été décrite en référence à un mode de réalisation particulier de celle-ci, mais il est clair que diverses modifications pourraient y être apporter par l'homme du métier sans sortir du cadre de la présente invention, telle que définie par les revendications annexées. En particulier, la membrane de commande 17, qui est étanche et flexible, pourrait être remplacée par une plaque rigide coulissant de manière étanche dans la chambre 50 contenant le ressort 18. Par exemple, la plaque pourrait comporter un joint torique au niveau de son bord périphérique en contact avec les parois de ladite chambre 50. D'autres modifications sont également envisageables, et notamment en ce qui concerne la forme et la position des différents éléments, que ce soit les éléments élastiques, les formes et positions des différents passages, ou encore les moyens permettant de transmettre la pression à ladite membrane de commande, ainsi que les moyens permettant de relier celle-ci audit clapet.

Claims

Revendications
1.- Réducteur de pression équilibré pour des gaz haute pression comprenant un corps (15) définissant une entrée haute pression (1) et une sortie basse pression (2), un passage d'écoulement de gaz reliant ladite entrée haute pression (1) à ladite sortie basse pression (2), caractérisé en ce que ledit réducteur de pression comprend un clapet (6) disposé entre ladite entrée haute pression (1) et ladite sortie basse pression (2), ledit clapet étant mobile entre une position d'ouverture, dans laquelle il ouvre ledit passage d'écoulement de gaz, et une position de fermeture, dans laquelle il coopère avec un siège de clapet (16) pour obturer ledit passage d'écoulement de gaz, ledit clapet (6) étant déplacé vers sa position d'ouverture par un organe de commande (19) qui, lorsque la pression des gaz est inférieure à un seuil de pression prédéterminé, est sollicité par un élément élastique (18), tel qu'un ressort, vers une position d'actionnement correspondant à la position d'ouverture du clapet (6), ledit élément élastique (18), à partir dudit seuil de pression prédéterminé, ne sollicitant plus ledit organe de commande (19) vers sa position d'actionnement de sorte que ledit clapet (6) est alors sollicité élastiquement vers sa position de fermeture par un moyen élastique (24) tel qu'un ressort, ledit clapet (6) étant réalisé de telle sorte qu'en position de fermeture, la haute pression s'exerce au centre de la surface externe (116) dudit siège de clapet (16) qui coopère avec ledit clapet (6).
2.- Réducteur de pression selon la revendication 1, dans lequel ledit clapet (6) est creux, et définit une chambre interne haute pression (7) reliée à ladite entrée haute pression (1), de telle sorte que la haute pression est alimentée à travers ladite chambre interne (7) dudit clapet (6).
3.- Réducteur de pression selon la revendication 1 ou 2, dans lequel ledit clapet (6) comporte à son extrémité en contact avec le siège de clapet (16), une embouchure (8) dont le bord périphérique est défini par une arête vive.
4.- Réducteur de pression selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit siège de clapet (16) est solidaire dudit corps (15) et est réalisé en un matériau d'étancheité approprié pour réaliser une obturation étanche avec ledit clapet (6) en position de fermeture.
5.- Réducteur de pression selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la surface externe (116) dudit siège de clapet (16), qui coopère avec ledit clapet (6) en position de fermeture, est monobloc et continue.
6.- Réducteur de pression selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit organe de commande (19) est disposé en dehors du passage d'écoulement de gaz.
7.- Réducteur de pression selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la sortie basse pression (2) est reliée à une chambre basse pression (23) qui contient ledit clapet (6).
8.- Réducteur de pression selon la revendication 7, dans lequel ledit organe de commande (19) coopère avec un élément de commande (17), soumis d'une part à la basse pression de la chambre basse pression (23), et d'autre part à la force exercée par ledit élément élastique (18), ledit élément de commande (17) séparant de manière étanche ladite chambre basse pression (23) dudit élément élastique (18), de telle sorte que lorsque ledit seuil de pression prédéterminé est atteint dans ladite chambre basse pression (23), l'élément de commande (17) comprime l'élément élastique (18), permettant ainsi audit clapet (6) de se déplacer vers sa position de fermeture.
9.- Réducteur de pression selon la revendication 8, dans lequel ledit élément de commande (17) est une membrane étanche flexible.
10.- Réducteur de pression selon la revendication 8, dans lequel ledit élément de commande (17) est une plaque rigide coulissant de manière étanche, notamment au moyen d'un joint torique, dans une chambre (50) contenant ledit élément élastique (18).
11.- Réducteur de pression selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ladite surface externe (116) dudit siège de clapet (16) forme une pointe s'étendant en direction dudit clapet (6), de manière à diminuer les tourbillonnements au niveau de l'embouchure (8) dudit clapet (6).
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