FR2898954A1 - Filter valve for use in pressure fluid cylinder, has piston mounted at interior of body in movable manner, and spring retaining ring maintaining piston relative to body in opening position of internal orifice - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un clapet de remplissage, notamment pourThe present invention relates to a filling valve, particularly for
une bouteille de fluide pressurisé. L'invention concerne plus particulièrement un clapet de remplissage destiné notamment à être placé à l'intérieur d'une bouteille de fluide pressurisé pour être relié à un organe de manoeuvre tel qu'un robinet, le clapet comprenant un corps possédant un premier orifice externe de remplissage et de vidage, au moins un premier orifice interne, un premier organe sélecteur monté mobile de façon étanche à l'intérieur du corps et apte à obturer et à ouvrir le au moins premier orifice interne en fonction de sa position relativement au corps, le corps comportant au moins un deuxième orifice interne de vidage et un deuxième organe sélecteur monté mobile relativement au premier organe sélecteur et apte à obturer et à ouvrir le deuxième orifice interne en fonction de sa position relativement au premier organe sélecteur, des premiers moyens de rappel sollicitant le premier organe sélecteur vers sa position d'obturation du au moins premier orifice interne et de seconds moyens de rappel sollicitant le deuxième organe sélecteur vers sa position d'obturation du deuxième orifice interne de vidage. Un tel clapet est décrit dans le document W02004/111508 Al. Le clapet décrit dans ce document est monté entre un robinet et une cartouche de purificateur (c'est-à-dire un filtre) placé dans la bouteille. En marche normale, ce clapet permet de bi-passer le purificateur lors du remplissage par la partie supérieure et envoie au contraire le gaz au travers du purificateur lors de son soutirage. L'inconvénient majeur de cette solution est qu'elle n'est pas opérante lors de la préparation initiale de la bouteille durant laquelle la bouteille doit être tirée sous vide. En effet, lors d'un tirage sous vide, le fluide prélevé passe nécessairement par la cartouche filtrante et est donc susceptible de la polluer. Pour résoudre ce problème, la structure décrite dans ce document nécessite le démontage d'au moins une partie du robinet. Ce démontage n'est pas envisageable à échelle industrielle, notamment pour des raisons de sécurité et de responsabilité en cas d'accident. Une solution alternative consisterait à modifier un corps de robinet standard afin de ménager un passage supplémentaire par lequel il serait possible de tirer au vide lors de la préparation initiale de la bouteille. Cette solution présente cependant l'inconvénient de ne pas utiliser un robinet standard ce qui augmente les coûts de fabrication. Un but de l'invention est de proposer palliant tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur. a bottle of pressurized fluid. The invention more particularly relates to a filling valve intended in particular to be placed inside a bottle of pressurized fluid to be connected to an operating member such as a valve, the valve comprising a body having a first external orifice filling and emptying, at least a first internal orifice, a first selector member mounted in a sealed manner inside the body and able to close and open the at least first internal orifice according to its position relative to the body, the body comprising at least a second internal emptying orifice and a second selector member movably mounted relative to the first selector member and adapted to close and open the second internal orifice according to its position relative to the first selector member, first return means biasing the first selector member towards its closed position of the at least first internal orifice and second return means biasing the second selector member to its closed position of the second internal emptying orifice. Such a valve is disclosed in WO2004 / 111508 A1. The valve described herein is mounted between a valve and a purifier cartridge (i.e. a filter) placed in the bottle. In normal operation, this valve allows to pass the purifier during filling by the upper part and instead sends the gas through the purifier during its withdrawal. The major disadvantage of this solution is that it is not operative during the initial preparation of the bottle during which the bottle must be drawn under vacuum. Indeed, during a vacuum draw, the fluid taken necessarily passes through the filter cartridge and is therefore likely to pollute. To solve this problem, the structure described in this document requires the disassembly of at least a portion of the valve. This dismantling is not feasible on an industrial scale, especially for reasons of safety and responsibility in case of accident. An alternative solution would be to modify a standard valve body to provide an additional passage through which it would be possible to draw vacuum during the initial preparation of the bottle. This solution, however, has the disadvantage of not using a standard valve which increases the manufacturing costs. An object of the invention is to propose overcoming all or part of the disadvantages of the prior art.
Ce but est atteint par le fait que le clapet selon l'invention, par ailleurs conforme au préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de maintien amovibles du premier organe sélecteur relativement au corps dans une position d'ouverture du au moins premier orifice interne. This object is achieved by the fact that the valve according to the invention, furthermore in accordance with the preamble above, is essentially characterized in that it comprises means for removably holding the first selector member relative to the body in a position of opening the at least first internal orifice.
Par ailleurs, l'invention peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - les moyens de maintien comportent une pièce formant une cale escamotable entre d'une part le corps ou une partie fixe relativement au corps et, d'autre part, le premier organe sélecteur, - en position de maintien du premier organe dans la position d'ouverture, la pièce formant cale est serrée par le premier organe sélecteur contre le corps ou une partie fixe relativement au corps par l'action des premiers moyens de rappel, - la pièce formant cale est conformée pour s'escamoter automatiquement et de façon irréversible de sa position de maintien du premier organe sélecteur en position d'ouverture lors d'un déplacement déterminé du premier organe sélecteur dans la direction opposée à la direction de sollicitation des premiers moyens de rappel, - la pièce formant cale a une structure élastique et est déformée de manière élastique lors du maintien du premier organe en position d'ouverture du au moins premier orifice interne, - la pièce formant cale comporte un anneau élastique, - le deuxième organe sélecteur est monté mobile à l'intérieur du premier organe sélecteur et possède au moins un passage latéral, - le au moins premier orifice interne est disposé latéralement sur le corps, -le premier organe sélecteur est un piston coulissant de manière étanche à l'intérieur du corps, - le clapet comporte un filtre disposé dans le deuxième orifice interne. Moreover, the invention may comprise one or more of the following features: the holding means comprise a piece forming a retractable wedge between the body or a fixed part relative to the body and secondly the first selector member, - in the holding position of the first member in the open position, the wedge piece is clamped by the first selector member against the body or a fixed portion relative to the body by the action of the first biasing means the wedge piece is shaped to retract automatically and irreversibly from its position of holding the first selector member in the open position during a determined displacement of the first selector member in the direction opposite to the direction of stressing first return means, - the wedge piece has an elastic structure and is elastically deformed during the maintenance of the first member in positi opening the at least first internal orifice, - the wedge piece comprises an elastic ring, - the second selector member is movably mounted inside the first selector member and has at least one lateral passage, - the at least first internal orifice is disposed laterally on the body, the first selector member is a piston sliding sealingly inside the body, the valve comprises a filter disposed in the second internal orifice.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures, dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un clapet selon l'invention en position initiale dite de remplissage , - la figure 2 représente une vue de dessus d'un détail de la figure 1 illustrant un anneau de maintien élastique du clapet en position déployée de butée, - la figure 3 représente une vue en coupe longitudinale du clapet en position dite de soutirage , - la figure 4 représente une vue de dessus d'un détail de la figure 2 illustrant l'anneau de maintien en position rétractée ou escamotée, - la figure 5 représente de façon schématique et partielle une coupe longitudinale d'un clapet selon l'art antérieur placé dans une bouteille. Le clapet de la figure 5 est placé dans une bouteille 20 destinée à contenir un fluide sous pression, tel qu'un gaz liquéfié par exemple. La bouteille 20 est obturée par un robinet 10 dont le corps 11 est fixé dans le goulot 21 de la bouteille 20. Un bouton de manoeuvre 12 permet de libérer le gaz emprisonné dans la bouteille, par l'intermédiaire du clapet. Le clapet comprend principalement un corps 1 de forme générale tubulaire, fermé à son extrémité supérieure par un bouchon 2 qui est par exemple vissé au moyen d'un taraudage 21 du corps 1. Le bouchon 2 possède un filetage 22 sur une partie plus étroite, permettant au bouchon d'être vissé dans le goulot 121 d'une bouteille. Un premier piston 3 est monté coulissant à l'intérieur du corps 1. Le premier piston 3 est monté de façon étanche dans le corps grâce à au moins un joint torique. Le premier piston 3 a pour fonction d'obturer et d'ouvrir de premiers orifices internes 30 formés latéralement sur le corps 1 du clapet. Ces ouvertures et fermetures sont obtenues par une course de quelques millimètres du premier piston 3 relativement au corps 1. Dans les figures 1 et 5, le clapet est en position de remplissage. Comme symbolisé par les flèches, le gaz sous pression passe dans le robinet, rentre à l'intérieur du corps 1 et en sort par les premiers orifices internes 30. Le premier piston 3 étant en position basse, il comprime un premier ressort 5 qui prend appui sur le fond 19 du corps 1. Other characteristics and advantages of the invention will appear better on reading the following description, made with reference to the figures, in which: FIG. 1 represents a view in longitudinal section of a valve according to the invention in initial position called filling, - Figure 2 shows a top view of a detail of Figure 1 illustrating an elastic holding ring of the valve in the extended abutment position, - Figure 3 shows a longitudinal sectional view of the valve in so-called withdrawal position, - Figure 4 shows a top view of a detail of Figure 2 illustrating the retaining ring retracted or retracted position, - Figure 5 shows schematically and partially a longitudinal section of a valve according to the prior art placed in a bottle. The valve of FIG. 5 is placed in a bottle 20 intended to contain a fluid under pressure, such as a liquefied gas for example. The bottle 20 is closed by a tap 10 whose body 11 is fixed in the neck 21 of the bottle 20. An operating knob 12 releases the gas trapped in the bottle through the valve. The valve comprises mainly a body 1 of generally tubular shape, closed at its upper end by a plug 2 which is for example screwed by means of a tapping 21 of the body 1. The cap 2 has a thread 22 on a narrower part, allowing the cap to be screwed into the neck 121 of a bottle. A first piston 3 is slidably mounted inside the body 1. The first piston 3 is sealingly mounted in the body by means of at least one O-ring. The first piston 3 serves to close and open first internal orifices 30 formed laterally on the body 1 of the valve. These openings and closures are obtained by a stroke of a few millimeters of the first piston 3 relative to the body 1. In Figures 1 and 5, the valve is in the filling position. As symbolized by the arrows, the pressurized gas passes into the tap, enters the body 1 and leaves it through the first internal orifices 30. The first piston 3 being in the lower position, it compresses a first spring 5 which takes support on the bottom 19 of the body 1.
Le corps 1 possède, dans sa partie inférieure , un canal de remplissage 9 débouchant dans un deuxième orifice interne 31 de vidage. Un filtre 7 complète ce canal de vidage 9, de manière à ce que le gaz contenu dans la bouteille soit purifié avant de sortir de celle-ci. The body 1 has, in its lower part, a filling channel 9 opening into a second internal discharge port 31. A filter 7 completes this emptying channel 9, so that the gas contained in the bottle is purified before leaving it.
On distingue, à l'intérieur du premier piston 3, un deuxième piston 4 de taille plus réduite, monté mobile à l'intérieur du premier piston 3 et susceptible de venir obturer le canal de vidage 9, comme sur la figure 1. Un deuxième joint torique 18 peut également compléter ce montage en étant placé sur un épaulement 34 formé à l'intérieur de la base du deuxième piston 4. On note que le premier ressort 5 est taré pour fléchir à partir d'une pression de remplissage déterminée. Un disque 50 de rupture (ayant par exemple une pression de rupture de 20 bar) peut être fixé à la cartouche côté amont (cf. figure 5). Ce disque 50 permet notamment d'assurer - l'étanchéité de la cartouche durant son transport et la préparation de la bouteille ; et - une différence de pression de 20bar maximum de part et d'autre du ressort 5 (ce dernier pouvant être taré par exemple à 10 bar). Selon l'invention, avant sa première utilisation, le clapet est bloqué dans la position de remplissage (figure 1). De préférence, le clapet est bloqué au moyen d'un anneau d'arrêt 100. Cet anneau 100 est conformé pour maintenir le clapet en position de remplissage durant, par exemple, la préparation initiale de la bouteille. Par exemple, dans cette position initiale de remplissage, l'anneau d'arrêt 100 élastique est maintenu dans une gorge usinée dans la partie fixe du clapet 1. Par exemple, l'anneau d'arrêt 100 élastique enserre la partie supérieure du piston 3 mobile. A cet effet, la partie supérieure du piston 3 mobile peut comporter un épaulement 102 sensiblement circulaire. Ainsi, dans cette position initiale (anneau d'arrêt 100 élastique déployé ou armé , cf. figure 2), l'anneau d'arrêt 100 élastique exerce sur l'épaulement 102 une force de l'extérieur vers l'intérieur du cylindre. Within the first piston 3, there is a second piston 4 of smaller size, mounted movably inside the first piston 3 and capable of closing off the emptying channel 9, as in FIG. O-ring 18 can also complete this assembly by being placed on a shoulder 34 formed inside the base of the second piston 4. It is noted that the first spring 5 is calibrated to bend from a specified filling pressure. A rupture disc 50 (having for example a breaking pressure of 20 bar) can be attached to the upstream side cartridge (see FIG. This disc 50 makes it possible in particular to ensure the sealing of the cartridge during its transport and the preparation of the bottle; and a pressure difference of 20bar maximum on either side of the spring 5 (the latter being calibrated for example at 10 bar). According to the invention, before its first use, the valve is locked in the filling position (Figure 1). Preferably, the valve is blocked by means of a stop ring 100. This ring 100 is shaped to maintain the valve in the filling position during, for example, the initial preparation of the bottle. For example, in this initial filling position, the elastic stop ring 100 is held in a groove machined in the fixed part of the valve 1. For example, the elastic stop ring 100 encloses the upper part of the piston 3 mobile. For this purpose, the upper part of the movable piston 3 may comprise a substantially circular shoulder 102. Thus, in this initial position (expanded or armed elastic stop ring 100, see FIG. 2), the elastic stop ring 100 exerts on the shoulder 102 a force from the outside towards the inside of the cylinder.
Un circlips 101 solidaire du corps 1 est placé au-dessus de l'anneau 100 afin de bloquer l'ensemble (anneau 100 et piston 3) en translation vers le haut. Bien entendu, tout autre moyen de butée équivalent au circlips 101 peut être envisagé comme par exemple un jonc fendu (préférable à un épaulement pour des raisons de montage de l'ensemble). Lors de la préparation initiale de la bouteille, l'ensemble constitué de l'anneau d'arrêt 100 et du circlips 101 maintient le clapet en position de remplissage (premiers orifices 30 ouverts). Dans cette position représentée à la figure 1, il est possible de tirer au vide via les premiers orifices 30. Le premier ressort 5 est taré par exemple à une pression de 10 bar. De cette façon, il est également possible de purger la bouteille si la pression du gaz de purge reste inférieure à cette pression 10 bar. A circlip 101 integral with the body 1 is placed above the ring 100 to lock the assembly (ring 100 and piston 3) in translation upwards. Of course, any other abutment means equivalent to the circlip 101 may be envisaged, for example a split ring (preferable to a shoulder for assembly reasons of the assembly). During the initial preparation of the bottle, the assembly consisting of the stop ring 100 and the circlip 101 keeps the valve in the filling position (first openings 30 open). In this position shown in Figure 1, it is possible to draw vacuum through the first orifices 30. The first spring 5 is tared for example at a pressure of 10 bar. In this way, it is also possible to purge the bottle if the pressure of the purge gas remains below this pressure 10 bar.
Après cette opération initiale de purge ou de tirage au vide, si l'utilisateur souhaite remplir la bouteille, il applique une pression de remplissage supérieure à la force du premier ressort 5 (10 bar) et inférieure à la pression de rupture du disque 50 de rupture. Ceci a pour effet de comprimer le premier ressort 5, ce qui permet au premier piston 3 de descendre. Si la course de descente de ce premier clapet 3 est suffisante, l'anneau d'arrêt 100 ne se trouve plus bloqué par l'épaulement 102. Ceci a pour effet de libérer l'anneau 100 de son logement. L'anneau 100 est alors libre de se rétracter vers le haut et viendra se placer au centre du clapet (cf figures 3 et 4). Dans cette position dite rétractée, l'anneau 100 ne jouera plus aucun rôle d'arrêt en translation du piston 3. Dès lors, le clapet pourra assurer pleinement son rôle et permettra une distribution adéquate du flux gazeux en accord avec un mode de remplissage par complément du contenu résiduel ( Top filling. ). Ce fonctionnement classique du clapet (déjà décrit en détail dans le document WO2004/111508 Al) est rappelé brièvement ci-après. Comme indiqué par les flèches, le clapet a été représenté sur la figure 5 en phase de remplissage, c'est-à-dire que l'entrée 13 du robinet 10 est reliée à une source de gaz sous pression. Le gaz pénètre dans un orifice externe 24 et pousse un premier piston 3 (figures 1 et 5). Ce piston 3 libère alors des premiers orifices internes 30, qui sont des orifices latéraux placés dans son corps 1. Le gaz inoculé sous pression pénètre ainsi dans la bouteille 20. La libération du gaz peut être réalisée au moyen du bouton de manoeuvre 12. Le clapet, par le jeu d'une différence de pression, peut ouvrir alors le canal de vidage 9, placé de manière centrale au bout du corps 1 du clapet et muni d'un filtre 7. Les premiers orifices internes 30 sont alors obturés et le gaz est libéré par le robinet 10 après être passé dans le filtre 7 du clapet. Le premier piston 3 est par défaut en position haute à l'aide du premier ressort 5. Ce premier piston 3 obture alors les premiers orifices internes 30 latéraux. De plus, la pression régnant à l'intérieur de la bouteille permet de soulever le deuxième piston 4 qui se décolle de l'épaulement 34 formé à l'intérieur du premier piston 3 sur lequel il était appuyé. L'intérieur du haut du clapet est alors en communication avec l'intérieur du bas du clapet et l'intérieur de la bouteille. En effet, le deuxième piston 4 possède des passages latéraux 41, prévus moins profonds que la demi-épaisseur du deuxième joint d'étanchéité 18 torique. Le gaz contenu à l'intérieur de la bouteille peut alors s'échapper, comme le montre une flèche, c'est-à-dire pénétrer dans l'orifice de vidage 31, traverser le filtre 7 et le canal de vidage 9 pour remonter vers le haut du clapet (figure 3). After this initial purge or vacuum operation, if the user wishes to fill the bottle, he applies a filling pressure greater than the force of the first spring 5 (10 bar) and less than the rupture pressure of the disc 50 break. This has the effect of compressing the first spring 5, which allows the first piston 3 to descend. If the descent stroke of this first valve 3 is sufficient, the stop ring 100 is no longer blocked by the shoulder 102. This has the effect of releasing the ring 100 from its housing. The ring 100 is then free to retract upwards and will be placed in the center of the valve (see Figures 3 and 4). In this so-called retracted position, the ring 100 will no longer play any stopping role in translation of the piston 3. Therefore, the valve can fully perform its role and allow an adequate distribution of the gas flow in accordance with a filling mode by complement of the residual content (Top filling.). This conventional operation of the valve (already described in detail in the document WO2004 / 111508 A1) is briefly recalled below. As indicated by the arrows, the valve has been shown in Figure 5 in the filling phase, that is to say that the inlet 13 of the valve 10 is connected to a source of gas under pressure. The gas enters an external orifice 24 and pushes a first piston 3 (FIGS. 1 and 5). This piston 3 then releases first internal orifices 30, which are lateral orifices placed in its body 1. The pressurized inoculated gas thus enters the bottle 20. The release of the gas can be achieved by means of the operating knob 12. valve, by the set of a pressure difference, can then open the emptying channel 9, placed centrally at the end of the body 1 of the valve and provided with a filter 7. The first internal orifices 30 are then closed and the gas is released by the valve 10 after passing through the filter 7 of the valve. The first piston 3 is by default in the upper position with the aid of the first spring 5. This first piston 3 then closes the first internal internal orifices 30. In addition, the pressure inside the bottle makes it possible to lift the second piston 4 which is detached from the shoulder 34 formed inside the first piston 3 on which it was pressed. The interior of the top of the valve is then in communication with the interior of the bottom of the valve and the inside of the bottle. Indeed, the second piston 4 has lateral passages 41, provided less deep than the half-thickness of the second O-ring 18. The gas contained inside the bottle can then escape, as shown by an arrow, that is to say enter the emptying orifice 31, through the filter 7 and the emptying channel 9 to go up towards the top of the valve (figure 3).
On note qu'un deuxième ressort 35 permet de maintenir le deuxième piston 4 plaqué contre le siège 34 du premier piston 3. Bien entendu, le deuxième piston 4 peut prendre la forme d'une bille ou toute autre forme appropriée, dès l'instant qu'il assure l'étanchéité sur le siège 34 du premier piston 3 et qu'il permet le passage du gaz. Note that a second spring 35 keeps the second piston 4 pressed against the seat 34 of the first piston 3. Of course, the second piston 4 may take the form of a ball or any other suitable form, from the moment it seals the seat 34 of the first piston 3 and allows the passage of gas.
Ainsi, après le maintien provisoire du clapet en positon de remplissage (figure 1) le clapet retrouve ses caractéristiques permettant de mettre en relation automatique une voie de passage pour un fluide dans une première direction, en l'occurrence vers l'intérieur de la bouteille lors du remplissage de cette dernière. De même, le clapet conserve ses caractéristiques permettant de vider un contenant par une autre voix différente de celle du remplissage. Comme le clapet de l'art antérieur, le clapet selon l'invention peut être fixé directement à l'intérieur d'une bouteille, de façon définitive ou non. De même, le clapet peut être utilisé pour fixer n'importe quel autre organe sur l'orifice d'entrée ou de sortie de ladite bouteille (par exemple un détendeur). Thus, after the temporary holding of the valve in the filling position (FIG. 1), the valve regains its characteristics making it possible to automatically connect a passageway for a fluid in a first direction, in this case towards the inside of the bottle. when filling the latter. Similarly, the valve retains its characteristics to empty a container by another voice different from that of the filling. Like the valve of the prior art, the valve according to the invention can be fixed directly inside a bottle, permanently or not. Similarly, the valve can be used to fix any other member on the inlet or outlet of said bottle (for example a pressure reducer).
De préférence, et du fait de la structure des moyens de maintien provisoires en position de remplissage (anneau 100 notamment) le clapet selon l'invention ne pourra subir qu'une procédure de préparation (tirage ou vide) et devra être changé en même temps que la cartouche filtrante. Preferably, and because of the structure of the temporary holding means in filling position (ring 100 in particular) the valve according to the invention can only undergo a preparation procedure (draw or empty) and must be changed at the same time as the filter cartridge.
Cette disposition selon l'invention permet en outre d'utiliser le clapet pour assurer l'étanchéité à une extrémité de la cartouche (coté robinet 12) de purificateur durant son transport. L'étanchéité à l'autre extrémité (coté orienté vers le fond de la bouteille) étant assurée par le disque 50 de rupture décrit plus haut. This arrangement according to the invention also allows the valve to be used for sealing at one end of the cartridge (valve side 12) purifier during its transport. The seal at the other end (side oriented towards the bottom of the bottle) being provided by the rupture disk 50 described above.
Lors du changement de la cartouche de purificateurs, le robinet pourra être démonté et un nouvel ensemble comprenant une cartouche filtrante et un clapet sera fixé au robinet avant d'être réintroduit dans la bouteille. En variante ou en combinaison, le maintien temporaire du clapet en position de remplissage peut être réalisé par des moyens de maintien fusible thermiquement. Le clapet (piston 3) est alors libéré lorsque l'ensemble est porté à la température de fusion du fusible. When changing the purifier cartridge, the valve can be removed and a new set including a filter cartridge and a valve will be attached to the valve before being reintroduced into the bottle. Alternatively or in combination, the temporary holding of the valve in the filling position can be achieved by thermally fusible holding means. The valve (piston 3) is then released when the assembly is brought to the fusing temperature of the fuse.
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