Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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L'invention concerne les dispositifs d'évacuation de surpression
accidentelle de fluides contenus danci une enceinte sous pressien.
La plupart de ces dispositifs sont constitués soit par des membranes
ou capsules déchirables, soit par des soupapes dont le clapet est appliqué
sur un siè~e grâce ~ un ressort de tarage. Mais le fonctionnement de tels
dlspositifs ne permet pas d'obtenir à la fois un réglage précis du seuil de
fonctionnement, ni de fixer ce seuil avec un faible écart par rapport à la
presslon normale de service, nl d'assurer un fonctionnement franc une fois
ce seuil attelnt.
L'invention a pour but un dispositif permettent l'obtention d'un
écart très faible entre la presslon du flulde pour laquelle l'étanchélté de
l'enceinte est as~urée et uns pres~ion pouvant êtrs de manière très précise
st correspondant à l'évacuatlon du fluide sn surpresslon.
L'lnvsntlon a pour obJst un dlspositif d'évacuatlon de la sur-
presslon accldentelle d'un flulde, contenu dans une encelnte munle d'une
membrane d'étanchélté prévue pour gllsser entre ses fixations ou etre rompue
PQr 1Q surpre~lon, carectérlsé par le falt qu'll comporte un plston mobile,
oppllqué contre la menbrane et soumls à l'actlon d'un rsssort par l'lnter-
médi~lre d'un mécanisme aysnt un seull d'équllibre dont le dépassement
entrQ~ne la llbération brusque du plston et le gllssemsnt entrs sss flxa-
tions ou la rupturs de la membrane, lsdlt ssull étant attsint par le dé-
placement du plston ~ous l'actlon de la presslon.
Selon une caractérlstlque le méc~nlsme comports un snsemble de
blelles et de leviers disposés entre le ressort et le piston.
Selon une autre caractérlstlqus, le mécanlsms est constitué par
une genouillère st le seull d'équlllbre correspond au polnt mort de la
genouillère.
Selon une autre caractéristique le mécanisme comporte une plèce ds
rupture et le seull d'équilibre correspond à la position du piston entrainant
la rupture de cette pièce.
~5L -- - '
~,. . . .
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Les caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention
apparaitront dans la description des exemples de réalisation illustrés dans
les dessins.
La figure 1 est une vue schématique en coupe partiPlle d'un
premier dlspositif selon l'invention.
La figure 2 est une vue schématique en coupe partielle d'une
variante de dlspositif selon l'inventlon.
La flgure 3 est un dlagramme expliquant le fonctionnement d
dlsposltlf selon la figure 2.
Ls di~po~itif ds la flgurs 1 comports un piston 1 sur lequel agit
la pression d~un flulde dans un réservoir 2 J le plston peut se déplacsr
légèrement dans un cylindrs 3 solidairs du rsservoir. L'étanchéité est
assurée par uno membrane 4 fix~s à la fois sur le piston 1 et sur le cylin-
drs 3. Le pl~ton 1 est solidaire d'une tlge vertlcale S qui, par l'intsr-
m~diaire d'un rouleau 6, agit sur un mecanisms 60 soumis à l'action d'un
ressort ds compre~lon 22. LB rouleau 6 est alnsl en cont~ct avec un lsvlsr
7 moblle autour d'un axe 8.
Par ailleurs, le levier 7 est sn contact avec un levier 9 par
l'intermédl~lre d'un rouleau 10. Le lsvier 9 peut tourner autour d'un axe
11 et est articulé en 12 ~ur une bislle 13, elle-m~ms artlcul~s sn 14 ~ur
un levler 15 mobil~ autour d'un axe 16. Le bras inférieur du lsvisr 15
comporte un axe de déveroulll3gs 17 sur lsquel s'appuie une plècs 15.
Cette dernlère peut tourner autour d'un axe fixe 19 zt est ~rticulée en 20
8ur un ~upport 21 du res80rt de compresslon 22. La seconde sxtrémité du
re8sort 22 est articulée en 12 sur le levier 9. En posltion de repos,
~ , .
- l'effort appuyant lo pièce 18 sur l'axe 17 est dû à l'action du re~sort 22,
. .. .
~ ~ qul malntient l'articulation 20 de la genouillère, constituée par la pièce
; .
1a, 1B ressort 22 st son support 21, sn dsssous ds la ligns droits reliant
les axes 12 et 19. Ls deplacement de la vis 23, dans le support fixs 24,
.
permet le r~glage du dispositif en position de repos.
' ~ .
; -- 2 -- . .
.
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Le fonctionnement est le suivant :
Lorsque la pression du réservoir 2 est égale à la pression normale
de service, le dispositif est maintenu dans la position de repos corres-
pondant à la figure 1 par l'équilibre entre d'une part l'effort dù à l'action
de la prsssion sur la face inferisure du piston 1, et d'autre part l'effort
exercé sur sa face r,upérieure par le ressort 22 sur la tige 5 à travers
le mécanisme t60). L'étanchéité est assurée par la memorane 4.
Si la pression du réservoir augmente et atteint la pression
prévue pour l'évacuatlon de la surpresslon, le piston 1 se déplace vers
le haut. Ce mouvement provoque simultanément uns rotatlon du levier 7
autour d0 l'exe 8 en sens inverse des algullles d'une montre et une
rotation en sens contralre de la plèce 9 autour de l'axe 11. Le dépla-
cement de l'articulatlon 12 du levier 9 est beaucoup plus grand que
celul de la tlge 5 solidaire du plston 1 par suite de l'amplification due
AUX repportB des bras de leviers des plèces 7 et 9. Les déplacements vers
1~ gauche de l'~rticulatlon 12 et de la blelle 13 provoquent la rotation
du levier 15 autour ~e l'axe 16, un mouvement vers le haut de l'axe de
dévérouillage 17 et une rotation de la pièce 18 autour de l'axe 19. ~uand
l'~rticulation 20 de la genouillère a dépassé un seull correspondant
à l'alignement des axes 12 et 19, position qui constltue son point mort,
le ressort 22 est libéré brusquement et l'articulation 12 se déplace vers
lfl ~auche. La rotatlon de la pièce 9 dans le sens des alguilles d'une
montre et du levier 7 en sens inverse supprime l'effort dirigé vers le
bas et s'exerçant sur la tige S et le plston 1. Sous l'actlon de la
pression du réservoir, le plston 1 se déplace vers le haut et la membrane
gli~se entre ses fix~tions ou se déchire, ce qui permet l'échappement
du fulide du réeervoir 2.
La vis 23 permet, en position de repos, un réglage très précis
de la valeur de la pression d'évacuation.
La figure 2 représente une variante du dispositif selon l'invention.
- 3 -
,.. .... . . .
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Ce dernier est fixé sur un support 25 monté de façon étanche,
grâce au joint 26, sur un réservoir 27 contenant un fluide sous
pression. L'étanchéité entre le fluide sous pression et
1'atmosphère extérieure est assurée par une me~brane 29, très
facilement déformable et montée de façon étanche grâce au
joint 30. La pression du fluide, que la membrane 29 seule ne
pourrait supporter, applique cette dernière contre le piston 31.
Si l'on fait éventuellement le vide dans le rt~servoir
27, (par exemple pour extraire du réservoir un gaz tel que
l'hexafluorure de soufre), une grille 32 soutient la membrane.
La poussée exercée par la pression sur le piston 31 est supportée
par un mécanisme comportant un ou plusieurs ressorts qui
maintient le rebord 33 du piston appliqué sur l'anneau 34 fixant ;;
la membrane sur le support 25.
Le m~canisme est symétrique. Il comporte deux biellet-
te8 35 s'appuyant, d'une part sur une rondelle torique 36 soli- ;
daire du pi3ton 31 et d'autre part, sur deux leviers 37 par
l'intermédiaire de rouleaux 38. Une extrémité des leviers 37
prend appui en 39 sur la partie fixe et l'autre extrémité 40
il i. l ;
est 80umise à l'action du ou des ressorts 41. Toutes les
~; ~ articulations én 38, 39, 40 sont réalisées au moyen de rouleaux
~V '; en acier, afin de réduire les frottements.
;; L'effort des ressorts 41 est appliqué simultan~ment
aux deux levier3 37 et e8t transmis par ce3 derniers aux
biellettes 35. La résultante des forces R, dirigée selon
l'axe de chaque biellette, peut se décomposer en deux composan-
te8, l'une horixontale Fl et l'autre verticale Fl dirigée vers
~'?' ', ~ , le bas- Les deux composantes Fl égales et de sens contraire
s'annulent.~ Les deux aomposantes verticoles Fl s'additionnent
30 ~ et~ 'effort r~?sultant s'oppose à l'action de la pression du
' ~'?`~ fluide 28 sur le piston 31. Lorsque l'effort dû ~ la pression
dépa8se 2 Fl, le piston 31 se déplace vers le haut, l'obliquité
_
1036~3~3
des biellettés 35 diminue et les composantes verticales Fl
diminuent ~galement. Ces composantes s'annulent lorsque les
biellettes deviennent perpendiculairement à l'axe~ Pour un
d~placement vers le haut, l'effort résistant 2 Fl, transmis par
le mécanisme, décroît en fonction de la course C comme l'indi-
que la courbe 42 de la figure 3 qui représente en abscisse la
course C de déplacement du piston 31 et en ordonnëe la pression
P exerc~e par la membrane sur le mécanisme. Dans ces conditions,
lorsque la pression P atteint la valeur correspondant aux démarra-
ge du piston, la vitesse de ce dernier a tendance à croîtrepuisque l'effort moteur dû à la pression est constant et que
l'effort résistant dû au ressort diminue dès le démarrage. On
règle, avec précision, la pression Pl de démarrage du dispositif
en agissant sur la vis 43 assurant la tension du ressort 41. .
..... . . .
L'effort r~sistant nécessaire pour faire glisser la
membrane 29 dans ses fixations ou la déchirer augmente avec la
course du piston selon la courbe 47 de la figure 3. L~ glisse-
ment ou la rupture de la membrane seule correspond au point 48
de la courbe 47 et à une pression P4. La somme des ordonnées
de la caract~ristique 42 du ressort et de la caractéristique
47 de la membrane correspond à la courbe 49, sur laquelle le :
glissement ou la rupture de la membrane correspond au point 50
d'ordonnées P4 ~ P5.
Mais après une course 44, de l'ordre de 0, 5 mm par
exemple, une pièce de rupture 45 solidaire du piston 31 vient
en butée sur le guide 46 solidaire du support 25. Le cisaille- . :
ment de la pi~ce de rupture seule se produit pour un effort
corresporldant à une pression F2 s'exer~ant sur la section du :~ :
`~ : piston 31, P2 est de l'ordre de 200 + 50 mbars par exemple.
Sur le dispositif en ordre de marche, lorsque le piston a : :
parcouru la course 44, et compte tenu de l'effort 2Fl, le
.
cisaillement de la pi~ce de rupture 45 se produirera pour une
: ~ _ 5 _ -
': . . , :'
~03~i~93
pression P3 = Pl + P2.
Si la pression P4 + P5 est inférieure à P3, la -
membrane 29 glissera dans ses fixations ou se rompra indépen-
damment de sa propre caractéristique, dès que le piston aura
franchi le seuil de déplacement correspondant à la course 44.
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' , '' '' "
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, ~ .
~036893 ~:
Pour chaque dispositif, la pression P1 est réglée avec précision
par exemple par une mesure de la pression lorsqu'on repère avec un
comparateur monté sur la partie mobile le point où le piston 58 sépare de
la partie fixe. ~-
Comme P2 est faible devant P1, la tolérance sur la pression de
fonctionnement P3 permet une tolérance importante sur la char~e corres-
pondant au cisaillement de la pièce de rupture 45, donc en facilite la
fabrication, tout en ne représentant qu'une très faible tolérance relative
sur la presslon de réglage du disposltif. Par exemple, pour une pression
de service dans le réservoir de 4 bars, une pression P2 correspondant au
cisaillement de la plèce de rupture de 200 mbars avec une tolérance de
1 50 mbars, on obtient une tolérance relative de 25% sur le cisaillement
de la place de rupture et une tolérance relative de l 1,25% sur la
pre~sion de fonctionnement du dispositif.
Bien que les dispotitifs qui viennent d'être décrits paraissent
les plus avant~geux pour la mise en oeuvre de l'lnvention on comprendra
que diver~e9 modifications peuvent y être apportées sans sortlr du cadre
de l'invention, certains éléments pouvant être rsmplacés par d'autres ~,
succeptibles d'assurer la même fonction technlque équlvalente.
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........... .
