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P-CEODEUX-13
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ROBINET POUR GAZ COMPRIMES OU LI UEFIES
La présente invention concerne un robinet pour gaz
comprimés ou liquéfiés comprenant un corps de robinet
conçu pour être monté sur une bouteille de gaz et
renfermant un organe de fermeture à l'intersection
d'une conduite d'admission et d'une conduite de sortie
et un moyen de manoeuvre de l'organe de fermeture.
L'invention vise notamment des robinets pour
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'une telle bouteille, dans le respect des
règles de sécurité, il faut éviter de remplir
complètement la bouteille afin de conserver au-dessus
du gaz liquéfié une zone gazeuse pouvant faire tampon
en cas d'exposition de la bouteille à une source de
chaleur et éventuellement se libérer à travers une
soupape de sûreté. Malheureusement, ces règles ne sont
pas toujours respectées, soit pour cause d'absence de
moyens de contrôle du remplissage, soit par négligence
de l'utilisateur de sorte que la soupape de sûreté fait
office de sécurité unique.
I1 existe des robinets avec un moyen de contrôle
rudimentaire du niveau de remplissage. Ce moyen
consiste simplement en un tube pénétrant à travers le
robinet et pourvu, à l'extérieur, d'une vis ou autre
moyen de fermeture. C'est l'extrémité inférieure de ce
tube qui doit, en principe, définir ie niveau de
remplissage maximal par le fait que, lorsque le niveau
de gaz liquide atteint le tube, le liquide déborde par
le tube alors qu'auparavant c'était du gaz qui quittait
la bouteille par le tube. Par conséquent, le
remplissage devrait être interrompu lorsque le gaz
liquéfié commence à sortir par le tube de contrôle. I1
est évident que ces dispositifs manquent de précision
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et représentent une source de pollution de
l'atmosphère.
Des dispositifs d'arrêt automatique du remplissage
n'existent pas, jusqu'à présent, pour des robinets de
bouteilles de gaz. Par contre, dans d'autres domaines,
par exemple les réservoirs à gaz pour voitures, des
soupapes de niveau sont couramment utilisés pour
arrêter automatiquement le remplissage dès que le
niveau atteint un seuil déterminé. Ces moyens de
contrôle plus efficaces n'ont pu être utilisés dans les
bouteilles de gaz, parce que le remplissage et la
vidange de la bouteille doivent se faire à travers la
même ouverture et que les soupapes de niveau connues ne
permettent l'écoulement de gaz que dans une seule
direction.
Le but de la présente invention est de remédier à
cette lacune par un nouveau robinet du genre décrit
dans le préambule qui comporte une soupape de niveau
permettant la vidange de gaz à travers la soupape de
niveau.
Pour atteindre cet objectif, le robinet proposé par
la présente invention est caractérisé en ce que la
conduite d'admission communique, du côté opposé à
l'organe de fermeture avec un clapet bi-directionnel
permettant aussi bien le remplissage que la vidange de
la bouteille de gaz, comprenant un boîtier avec au
moins une ouverture latérale obturable par un
obturateur pourvu d'un passage de gaz et déplaçable
entre une position d'obstruction des ouvertures sous
l'effet d'un moyen élastique et une position
d'ouverture contre l'action du moyen élastique sous
l'effet de la pression du gaz de remplissage, et une
soupape actionnée par un moyen de détection du niveau
de remplissage.
Ladite soupape est, de préférence, une soupape à
mouvement axial coopérant avec un siège du boîtier et
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se fermant automatiquement en fin de remplissage, sous
l'effet de la pression du gaz de remplissage
lorsqu'elle est libérée par une came actionnée par le
flotteur.
Lorsque cette soupape n'est pas maintenue en
position ouverte par le flotteur, elle est ouvrable par
la pression du gaz si l'organe de fermeture du robinet
est ouvert. Le passage des gaz défini entre la soupape
et le boîtier doit obligatoirement avoir une section
supérieure à celle du passage dans 1e piston.
Pour éviter que du gaz liquide ne reste enfermé, de
manière étanche, dans le clapet après le remplissage,
le boîtier comporte, de préférence, un orifice latéral
d'aération dont la section est inférieure à la section
du passage dans le piston.
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 un robinet
conformément à la présente invention en coupe
verticale, en position fermé, et soupape de niveau
ouverte;
- la figure 2 représente le même robinet
partiellement en coupe suivant un plan de coupe
perpendiculaire à celui de la figure 1 et
- la figure 3 représente une vue analogue à celle
de la figure 1, avec la soupape de niveau fermée et
- la figure 4 une vue analogue à celle de la figure
I en position de remplissage et
- la figure 5 est une vue illustrant le
fonctionnement du systéme de verrouillage du clapet bi-
directionnel.
Le robinet représenté sur les figures, comporte un
corps métallique 10, par exemple en laiton, dont la
partie inférieure est pourvue d'un pas de vis 12
zos~~o~
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permettant au robinet d'être vissé sur une bouteille ou
bonbonne de gaz. Le robinet comporte, de façon connue,
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 d'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. Sur la figure 1, l'organe de
fermeture 14 est en position fermée, sa garniture
d'étanchéité 16 étant appliquée, de manière étanche,
sur un siège prolongeant le canal d'admission 18,
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, connue en soi.
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 être remplie jusqu'au
corps 10 du robinet.
Conformément à la présente invention, 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 (voir figure
2). A l'ïntérieur de ce boîtier 32 se trouve une
chambre cylindrique 38 contenant un piston 40 pouvant
coulisser axialement et dont l'étanchéité par rapport
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
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le bord du boS~tier 32 afin d'isoler les deux ouvertures
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. Cette chambre
5 38 est également en communication avec l'intérieur de
la bouteille à travers un orifice 50 dans la paroi
latérale du boîtier 32.
La partie inférieure du clapet 30 est constituée
par la soupape de niveau proprement dite 52. Cette
l0 soupape 52 peut coulisser axialement entre une position
d'ouverture libérant un passage des gaz entre le
boîtier 32 et le pourtour de la soupape 52 et une
position de fermeture selon la figure 3 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. Une
rondelle 55 constitue une butée pour la soupape 52 pour
éviter que celle-ci ne soit propulsée par la pression
du gaz dans la chambre 38.
La soupape 52 comporte un pied arrondi qui coopère
avec une came 56 montée de façon pivotante entre deux
bras 58 et 60 (voir figure 2) du boîtier 32. Cette came
56 comporte un contour profilé approprié de manière à
engendrer un mouvement axial de soupape 52 par
glissement de son pied sur ce contour profilé. Le
pivotement de la came 56 est engendré par un flotteur
62 sous 1°effet de la montée ou de la descente du
niveau de gaz liquéfië dans la bouteille.
La référence 64 désigne un système de verrouillage
de la soupape bi-directionnelle destiné à empêcher le
remplissage d'une bouteille au-delà de la limite
permise lorsque la bouteille est inclinée ou couchée
lors du remplissage.
On va maintenant décrire le fonctionnement du
robinet tel que décrit ci-dessus. Bans la position de
la figure 1, le volant de manoeuvre maintient l'organe
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de fermeture 14 en positon fermée pour contenir le gaz
à l'intërieur de la bouteille. Lorsque la bouteille est
vide, le flotteur 62 a suivi le niveau dans la
bouteille et se trouve dans une position inférieure par
rapport à celle de la figure 1. La soupape de niveau 52
se trouve toutefois toujours dans la position relevée
de la figure 1, étant donné que la partie du contour
profilé de la came 56 qui suit la descente du flotteur
62 est circulaire par rapport au centre de pivotement
de la came 56 de sorte que la soupape 52 est maintenue
en position lors du pivotement de la came 56 dans le
sens des aiguilles d'une montre par rapport à la
position de la figure 1.
Pour le 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 sous pression pénètre sous l' action d' une pompe à
travers la conduite d'admission 18 et enfonce le piston
40 dans la position de la figure 4 contre l'action du
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.
Étant donné que la surface du piston 40 dans la
chambre 38 est plus élevée que la surface de sa tête en
face de la conduite d'admission 18, il faut éviter une
montée de la pression dans la chambre 38 qui risquerait
de faim remonter le piston 40 et de fermer les deux
ouvertures latérales 34 et 36. A cet effet, la section
du passage d'écoulement de gaz autour de la soupape de
niveau 52 doit être supérieure à la section du passage
48 pour éviter de comprimer le gaz dans la chambre 38.
Certes, il serait possible de remplir la bouteille
sans les ouvertures latérales 34 et 36 étant donné que
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le gaz peut s'êcouler autour de la soupape de niveau 52
maintenue en position ouverte. La présence des
ouvertures 34 et 36 permet toutefois d'augmenter '
considérablement le dêbit du gaz et de raccourcir le
remplissage.
Au fur et à mesure que la bouteille se remplit le
flotteur 62 remonte et le contour profilé de la came 56
arrive au sommet de sa section circulaire comme
représenté sur la figure 1. Lorsque le flotteur 62
20 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 commence à
présenter une partie creuse à la soupape 52 et libère
celle-ci à une descente sur le joint 54, ce qui se
produit sous l'effet de la pression du gaz de
remplissage. Dès que la soupape 52 est fermée {voir
figure 3) l'augmentation de la pression à l'intérieur
de la chambre 38 fait remonter le piston 40 pour fermer
le passage du gaz à travers les ouvertures 34 et 36.
Si, en fermant maintenant le robinet par le volant
de manoeuvre, la chambre 38 et la conduite d'admission
18 seraient remplies de gaz liquide, qui serait hors du
champ d'action de la soupape de sûreté 26 et
présenterait donc un danger en cas de surchauffe. Pour
éviter cette situation, on a prévu un orifice 50 dans
la paroi du boîtier 32 qui permet au gaz liquide de
s'écouler dans la bouteille après la fermeture du
robinet et permet ainsi à la soupape de sûreté 26
d'exercer ses fonctions jusqu'à l'intérieur de la
chambre 38 et de la conduite d'admission 18. La section
de cet orifice 50 doit être inférieure à la section du
passage 48 dans le piston 40 pour permettre, après la
fermeture de la soupape de niveau 52 sous l'effet de la
rotation de la came 56 d'accumuler une pression
suffisante dans la chambre 38 pour faire coulisser le
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piston 40 dans la position de fermeture des ouvertures
latérales 34 et 36.
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,
c'est-à-dire que son pied se trouve dans le creux du
contour profilé de la came 56, l' écoulement du gaz de
la chambre 38 et de la conduite d'admission 18 y fait
baisser la pression 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 Ie 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 du 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 champ d'action de .la
soupape de sûreté.
Le système de fermeture automatique décrit ci
dessus, arrêtant le remplissage lorsque le niveau
atteint une limite prédéterminée fonctionne de manière
très fiable lorsque la bouteille est dressée. Par
contre lorsque le bouteille est inclinée ou couchée
lors du remplissage, la fonction du flotteur 62 est
perturbée de sorte que celui-ci ne peut plus arrêter le
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remplissage lorsque le contenu de la bouteille atteint
le seuil choisi.
Pour parer à une telle éventualité, on a prévu un
système de verrouillage 64 qui bloque automatiquement
le clapet bi-directionnel dans sa position fermée
lorsque la bouteille est inclinée ou couchée. Ce
système est constitué d'un pendule 64 qui est suspendu
par une articulation universelle, p.ex. par une rotule
comme représenté sur les figures, ou autre articulation
universelle au fond de l'obturateur. Lorsque la
bouteille est dressée et comme représenté sur la fïgure
4 ce pendule ne perturbe pas le mouvement du piston
obturateur 40 et permet un fonctionnement normal de la
soupape bi-directionnelle en vue d'un remplissage
contrôlé de la bouteille étant donné que la rotule du
pendule 64 est traversée par un canal 66 en forme de
"Y" renversé qui établit la communication entre le
passage 48 et la chambre 38.
Par contre , lorsque la bouteille est inclinée ou
couchée comme sur la figure 5 le pendule 64 s'écarte de
son orientation axiale, de sorte que, lorsque, dans
cette position la bouteille est branchée sur une source
de gaz de remplissage, le pendule vient buter sur le
bord du logement de la soupape 52 lorsque l'obturateur
40 est enfoncé sous l'effet de la pression du gaz de
remplissage. L'obturateur reste par conséquent bloqué
dans une position d'obstruction des ouvertures 34 et 36
et empêche le processus de remplissage.
En outre, par suite de rotation du pendule 64 dans
son logement le canal 66 de la rotule n'est plus alignë
sur le passage 48 de sorte que la communication avec la
chambre 38 à travers ce passage 48 est rompue, ce qui
empêche également un remplissage, éventuellement, plus
lent, par l'orifice 50 et par le pourtour de la soupape
52 en position ouverte.
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Pour déverrouiller le système, il est nécessaire de
dëbrancher le raccord 22 de la source de gaz afin que
le ressort 44 soulève l'obturateur 40 et débloque le
pendule 64 de son appui en vue d' un remplissage dans
des conditions normales. Pour éviter ces manoeuvres
inutiles et superflues, il est préférable de munir le
robinet d'un marquage approprié avisant l'utilisateur
que le remplissage ne peut être effectué que lorsque la
bouteille est dressëe verticalement.
