Brevet FR2007764A1 — publié le 19700109

i 2007764 La présente invention concerne les soupapes, et particulièrement les soupapes utilisées avec les pompes à béton. Dans la construction des bâtiments modernes on utilise souvent une machinerie pour pomper le béton à des niveaux élevés où il est 5 déversé dans des coffrages. Un type courant de pompe à béton utilise des béliers dont les cylindres sont remplis de béton à partir d'une trémie pendant la course en arrière. Pendant la course en avant, les béliers refoulent le béton dans la conduite qui mène au coffrage. On utilise de façon caractéristique deux béliers dont un 10 recule pendant que l'autre avance pour refouler le béton dans la conduite. Chaque bélier nécessite deux soupapes pour son fonctionnement. Une est la soupape de trémie qui mène aux trémies. Elle se ferme pendant la course en avant pour empêcher le. béton d'être refoulé 15 dans la trémie. L'autre est la soupape de conduite qui est située en avant du bélier. La soupape de conduite se ferme pendant la course en arrière pour empêcher le béton de revenir dans le bélier peu-la conduite. On rencontre de fortes pressions quand le béton est refoulé à des niveaux élevés. Les pressions élevées plus la nature 20 hautement abrasive du béton entraînent une usure importante de la soupape. L'usure est extrêmement sévère sur la soupape de conduite étant donné qu'elle est soumise à des pressions importantes à la fois dans sa position ouverte et dans sa position fermée. Une soupape caractéristique de la technique antérieure avait 25 la forme d'une section de tube en T en série avec la conduite ou la trémie. La jambe du T servait de cylindre de soupape et un piston de soupape se déplaçait dans ce cylindre pour ouvrir et fermer la soupape. Le piston comprenait un élément frontal en caoutchouc en forme de balle, suivi d'une épaisse tige d'acier. La tige d'a-30 cier comportait deux gorges pour le logement de garnitures d'étan-chéité. Dans le cas des soupapes de conduite, le piston était conçu de sorte que dans la position ouverte de la soupape, lorsque la balle était dans le cylindre, les pressions de pompage entraînaient l'expansion du caoutchouc. Cela empêchait la partie liquide 35 du béton de passer par le piston. Les garnitures d'étanchéité servaient de second barrage à la fuite de l'élément liquide du béton dans la position ouverte de la soupape, et de premier barrage quand la soupape était fermée. Les soupapes précitées avaient souvent un fonctionnement 40 défectueux après une brève période de conditions de pompage 69 13901 2 2007764 difficiles. Par exemple, après le pompage de quelques centaines de mètres cubes de béton, le piston grippait sur les parois du cylindre, c'est-à-dire que le piston ne bougeait plus. Il fallait stopper la pompe et libérer le piston. Le grippage et le fonctio»-5 nement irrégulier continuaient pendant le restant de la durée de la garniture d'étanchéité qui correspondais à environ 800 m3 seulement de béton pompé. L'ensemble de soupape devait alors être démonté et une nouvelle garniture d'étanchéité mise en place pour éviter une fuite excessive de l'élément liquide du béton. 10 Après plusieurs milliers de mètres cubes, la balle en caoutchouc était usée au point que le piston tout entier devait être remplacé. Le fonctionnement irrégulier et la durée limitée des garnitures d'étanchéité est dû largement à leur exposition au liquide du béton qui durcit rapidement. De nombreux pistons de soupape ont 15 été munis de graisseras pour une lubrification permanente des presse-étoupe. Cependant, les goriCtieurs ne prolongent pas sensiblement la durée ou n'éliminent pas le fonctionnement irrégulier après le pompage de plusieurs centaines de mètres cubes. Ils ont peu d'effet sur l'usure de la balle en caoutchouc. Le fonctionnement 20 irrégulier et la nécessité de changements répétés des garnitures d'étanchéité sont coûteux en ce sens qu'ils limitent le rendement. De plus, les pistons sont coûteux et leur durée limitée sur quelques milliers de mètres cubes de béton pompé seulement entraîne, des frais d'entretien élevés. 25 Le principal but de la présente invention est de fournir une soupape ayant une durée dépourvue d'incidents plus longue que les soupapes disponibles jusqu'alors. Les buts et avantages de la présente invention seront mieux compris d'après le mémoire descriptif suivant, considéré avec les 30 dessins annexés, dans lesquels : La figure 1 est une vue en plan d'une pompe à béton comportant des soupapes construites selon l'invention; et La figure 2 est une vue en coupe et en élévation d'une des soupapes de la pompe de la figure 1. 35 La figure 1 représente une pompe à refouler le béton, logée dans une trémie, indiquée par le repère numérique 10, par vin orifice de sortie 12. La pompe comprend un bâti 14 portant un moteur 16 et deux béliers 18 et 20. Le béton.accumulé dans la trémie 10 descend par des conduites d'apport 22 et 24 jusqu'aux zones en 40 avant des béliers. Les béliers poussent ce béton en direction de 69 13901 *3> 2007764 l'orifice de sortie 12, Les deux béliers fonctionnent alternative-Client pour fournir un écoulement de béton relativement continu. La pompe à béton possède quatre soupapes; dont deux soupapes de trémie 26 et 2 8^Seux soupapes de conduite 30 et 32. Lorsque le 5 bélier 18 se déplace vers sa position arrière, la soupape de trémie 26 s'ouvre pour permettre au béton de tomber dans la zone en avant du bélier. Pendant ce temps, la soupape de conduite 30 est fermée pour empêcher le refoulement du béton dans la trémie. Le béton peut être refoulé à des hauteurs importantes, de plusieurs 10 étages par exemple, et à moins que la soupape de conduite 30 ne soit fermée, le béton retomberait dans la conduite d'apport 22. Lorsque la zone en avant du bélier 18 est remplie et que le bélier amorce sa course en avant, la soupape de conduite 30 est ouverte tandis que la soupape de trémie 26 est fermée» L'autre 15 bélier 20 et les soupapes 28 et 32 fonctionnent d'une manière similaire mais à des moments différents. Les soupapes doivent supporter des conditions de travail difficiles. Pendant la course en avant du bélier, les soupapes de trémie 26 et 28 sont soumises à une presssion relativement 20 élevée sur leur face tournée vers le bas. Les soupapes de conduite 30 et 32 sont soumises à des conditions de travail encore plus sévères. Elles supportent une pression élevée sur un côté, à la fois pendant le déplacement en avant et en arrière des béliers dont elles règlent le débit. Les soupapes doivent être 25 susceptibles d'empêcher une fuite excessive de l'élément liquide du béton, tout en étant capables de résister au béton très abrasif qui contient des pierres dures et acérëes La figure 2 représente les détails de construction de la soupape de conduite 30, qui est similaire à celle des trois 30 autres soupapes de la pompe à béton. La soupape comprend une section en T 40 dont une extrémité amont 42 est adjacente au bélier et une extrémité aval 44 est adjacente à la sortie de la en pompe. La sectioiy'T" comporte une jambe 46 contenant un cylindre de soupape 48. Un piston 50 est anime d'un mouvement alternatif 35 dans le cylindre pour ouvrir et fermer la soupape. Le piston comprend un élément obturateur avant 52 ayant la forme dsune balle. Lorsque l'élément obturateur occupe la position avant représentée à la figure 2, le béton ne peut pas passer entre les extrémités 42 et 44 de la section sn ï, Lorsque l'élément olrtura-40 teur occupe la position arrière,, le béton petit s'écouler facilement 13901 4 2007764 par la soupape. Un cylindre "hydraulique 54 entraîne le piston 50 entre ses deux positions. Le piston 50 comporte une section conique 56 située en arriéra de l'élément obturateur 52. Un joint en forme de cuvette 58 est 5 disposé en arrière de la section conique. Le joint comporte une partie creuse 60 avec des bords coniques 62. Le diamètre intérieur de la partie creuse en sa partie avant est légèrement supérieur au diamètre minimal de" la section conique. Par conséquent, le joint 58 épouse étroitement la section conique. Une plaque de 10 pression 64 est placée contre le côté arrière plat du joint. Trois boulons 66, disposés à 120° l'uli de'l'autre sur le pourtour du piston, maintiennent laplaque de pression contre le joint. Les boulons 66 passent par des trous de la plaque de pression 64 et du joint 58 et comportent des extrémités filetées 63 qui sont 15 "vissées dans les trous filetés de la section conique 56. Le serrage des boulons permet à la plaque de pression 64 d'exercer une pression sur le joint et de le maintenir en contact serré sur la section conique 56. Le piston 50 comprend une section de tige centrale 70 s'é-20 tendant en arrière de la section conique 56 et passant par des trous centraux correspondants du joint et de la plaque de pression La section de tige 70 comporte un trou fileté 72 pouvant recevoir l'extrémité filetée 74 d'un plongeur 76 de cylindre hydraulique. Un boulon de retenue 78 fait saillie latéralement par des trous 25 du plongeur 76 et de la section de tige 70 pour contribuer à empêcher 11 arrachement des filets du trou 72 lors des charges extrêmes. L'extrémité arrière de la section de tige 70 a la forme d'un écrou 80 pour faciliter sa prise au moyen d'une clé pour tourner la section de tige. 30 Le cylindre 48 est une section de tube qui est maintenue dans ■an© serge 82 formée à l'extrémité de la jaœ&â 46 de la section sa forme de T. Une plaque terminale 84 est placée sur l'esrtrémité arrière du cylindre. Le cylindre hydraulique 54 possède une plaque de couverture 86 espacée en arrière de la plaque terminale 84. 35 Quatre longues tiges filetées 88 passent par cles trous correspondants de la plaque de couverture 86, de la plaque terminale 84 et de 11extrémité arrière 90 de la jambe de la section en T. Es5extrémité avant 92 de chaque tige est vissée dans le filetage de l'extrémité 90 de la section en T= Un écrou 94 maintient la 40 plaque terminale 84 â demeure contre l'extrémité arrière du 69 13901 5 2007764 cylindre 48. Deux écrous 96 et 98 maintiennent en position la plaque de couverture 86 du cylindre hydraulique. Le joint en forme de cuvette 58 est en matériau relativement souple, tel que le polyuréthane. Il a une grande épaisseur T de 5 l'ordre de la moitié du diamètre du piston. Cela fournit une grande surface d'étanchéité entre le pourtour du joint et les parois du cylindre, pour empêcher le passage de l'élément liquide du béton. Cela empêche également tout basculement important du joint. En général, une épaisseur T d'au moins un quart du diamètre 10 D du joint est nécessaire pour l'obtention d'une bonne étanchéité et pour empêcher le basculement. Le diamètre non dilaté du jointe 58 est légèrement inférieur en^général à ^çeliii-de^1* intérieur du cylindre 48 pour permettrs la mise en place du piston. L'élément obturateur 52 et la plaque de pression 64 sçrnt généralement 15 pourvus d'un jeu déterminé par rapport à l'intérieur du cylindre. Quand le piston est installé, les boulons 66 peuvent être serrés pour appuyer fermement la plaque de pression 64 contre le joint. Cela provoque l'expansion du joint 58 et permet par conséquent d'éviter une fuite importante d'élément liquide, du béton. 20 La largeur W de la partie lèvre du joint entre le point où elle est en contact avec l'extrémité arrière de la section conique 56 et avec le cylindre 48, est importante, étant de l'ordre de 1/10 du diamètre D du piston. Il en résulte que les efforts d'expansion fournis par la section conique 56 sont répartis sur 25 une grande surface du joint. Cela entraîne l'expansion d'une épaisseur considérable du joint afin qu'une longue zone d'étanchéité absolue soit maintenue entre le corps du joint et le cylindre. Un rebord 67 est formé dans la partie la plus large de la section conique afin de recevoir la partie lèvre large. 30 Après une utilisation substantielle de la soupape, le joint s'use, cette usure étant indiquée par la fluite de l'élément liquide du béton à travers le joint. On reprend alors les serrages des boulons 66 pour comprimer le joint contre la section conique 56 afin d'obtenir une nouvelle surface d'étanchéité 35 en contact avec le cylindre. Le serrage des boulons 66 peut se faire facilement lorsque le piston occupe sa position arrière, et sans nécessiter le démontage de la soupape. Cela s'effectue en général en moins d'une minute, ce dont il résulte un minimum de temps mort de la pompe. 40 Après une utilisation substantielle, le cylindre 48 peut être 69 13901 6 2007764 usé et avoir à être remplacé. Le remplacement est simplifié par la présence de l'extrémité 90 comportant une gorge dans la jambe de la section en T. Les tiges filetées 88 sont desserrées, et le cylindre hydraulique 54 est soulevé en même temps que le pis-5 ton 50 qui lui est solidaire. Le cylindre 48 est alors remplacé par un autre et les tiges 88 sont resserrées. Cela peut se faire rapidement. Le cylindre rectiligne 48 est simplement une section de tube lisse sans en^°7tfpéciaux et est par conséquent relativement peu coûteux. „ 10 L'ëléir.stic obturateur 52 à l'extrémité avant du piston est soumis à une usure considérable du fait de la circulation du béton à travers la section/^T. Dans les soupapes de la technique antérieure, la section d'obturation 52 était généralement en caoutchouc afin de pouvoir se dilater pour contribuer à l'étanchéité, et des 15 morceaux de caoutchouc étaient arrachés après un certain temps d'utilisation. Du fait de la présence du joint 58 dans la présente invention, l'élément obturateur 52 n'a pas à se dilater pour contribuer à l'étanchéité. Par conséquent, un matériau dur tel que l'acier peut être utilisé pour l'élément obturateur afin 20 d'obtenir une durée prolongée. Après un certain temps d'utilisation, on s'aperçoit que l'extrémité avant 100 de l'élément obturateur est usée, bien qu'elle reste arrondie et lisse. Afin de permettre un arrêt sensiblement complet de l'écoulement lorsque la soupape est fermée, l'élément 25 obturateur 52 doit atteindre l'extrémité opposée de la section en T 40 lorsque la soupape est fermée. Selon la présente invention, des dispositions sont prises pour permettre un réglage rapide de la position de l'élément obturateur 52. Ce réglage de position se fait en tournant les deux écrous 96 et 98 sur chacune des tiges 30 88 pour faire avancer le cylindre hydraulique 54. Le cylindre 54 est avancé jusqu'à ce que l'extrémité avant 100 de l'élément obturateur repose contre la face opposée de la section en T. Ce réglage peut se faire sans démontage de la soupape, et dans un temps très court. 35 Des soupapes ont été construites selon l'exposé ci-dessus et essayées dans des installations de pompage de béton. La durée caractéristique du joint 58 correspond au pompage 15.000 mètres cubes de béton, et la durée de l'élément obturateur 52 est encore plus longue. Cela peut être comparé aux soupapes antérieures dans 40 lesquelles l'élément obturateur en caoutchouc avait une durée de 13901 7 2007764 l'ordre de 3.000 à 4.000 mètres cubes, et dans lesquelles les presse-étoupe duraient moins de 780 mètres cubes, dont quelques centaines seulement étaient dépourvues d'incidents. Pendant sa durée de service, le joint peut être facilement réglé tous les 5 800 mètres cubes environ par reprise des serrages des boulons 66, pour le maintien d'un bon effet d'étanchéité. De même, tous les quelques milliers de mètres cubes, les écrous 96 et 98 peuvent être réglés pour maintenir l'élément obturateur 52 en contact d'obturation__aygc3asection en *£ pour empêcher le retour 10 du béton refoulé. Ces deux opératïôns~p§uvenfe~se-j£aire très rapi-dement, et sans démontage de la soupape. Après le pompage de 15.000 mètres cubes de béton peut-être, le joint 58 peut avoir à être remplacé. Bien qu'il faille démonter au moins partiellement la soupape, le remplacement peut 15 se faire sans temps mort excessif. Comme mentionné plus haut, le cylindre 48 peut être également remplacé rapidement et â peu de frais. Bien que des modes de réalisation particuliers de 1'inventiez aient été décrits et représentés ici, il est admis que des modi-20 fications et variantes peuvent venir facilement à l'idée de ceux compétents dans la technique et il est par conséquent prévu que ces modifications et équivalents tombent dans le ehasp â1application de l'invention. 13901 s 2007764 REVENDICATIONS 1« Une soupape comprenant. ; un moyen cylindre et un moyen piston animé d'un mouvement alternatif dans ledit cylindre, ledit moyen piston comportant un élément obturateur à son extrémité avant, une ssetion conique située en arrière dudit élément obturateur, un joisi comportant une section creuse disposée contre ladite section conique et un moyen serrant ledit joint contre ladite section coniqi!© pour le dilater en contact d'étanchéité avec ledit moyen cylindre * £. Une soupape selon la revendication lf comprenant tih moyen ci * entraînement du piston comportant un boîtier et un moyen d'en-0 traînement alternatif partant dudit'boîtier pour imprimer un mouvement alternatif audit moyen piston- un moyen traversant ledit joint pour coupler ledit moyen d'entraînement alternatif audit élé=* aient obturateur, et un moyen de montage réglable audit boîtier cta=» dit moyen d'entraînement du piston sur ledit moyen cylindre pour 5 faire varier la distance les séparant, de manière à permettre l'a» justement de la position-dudit élément obteratsur. 3. Une soupape selon la revendication 1, dans laquelleledit moyen cylindre comprend une section de tuyau en 'S comportant une jaaafc3„ ladite jambe ayant une face comportant un moyen gorget un cylindre O dont une première extrémité est disposée dans ledit moyen gorge 3t une seconde extrémité, une plaque" terminale disposée contre ladite seconde extrémité dudit cylindre et plusieurs tiges disposées ' autour dudit cylindre et s'étendant entre ladite plaque terminale st ladite face de ladite jambe. à 4. Une soupape selon la revendication 3, dans laquelle lesdites plusieurs tiges ont une partie filetée s'étendant en arrière de ladite plaque terminale, et un moyen pour imprimer un. mouvement alternatif audit piston y compris un moyen plongeur en prise avec ledit piston, un boîtier comportant des trous dont dépassent lèses ûites tiges, et des écrous vissés sur lesdites tiges en des positions si tuées en avant et en arrière desdita trous dudit "boîtier. 5. 5Jn® soupape selon la revendication 1, 2, 3 eu 4, dans laquelle ledit moyen serrant ledit joint contre ladite section conique soniprend une plaque de pression disposée sur un côté dudit joint -5 opposé à ladite section conique et plusieurs éléments allongés s*étendant entre ladite section conique et ladite plaque de pression à travers ledit joint. Une soupape selon la revendication 1, 2, 3, 4 ou 5, dans laquelle ledit joint a une forme externe sensiblement cylindrique 13901 9 2007764 avec une longueur d'un quart, au moins, de son diamètre. 7. Une soupape selon la revendication 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, dans laquelle ledit joint a sensiblement la forme d'une cuvette, les bords de la partie crreues étant coniques. 5 8. Une soupape selon la revendication 7, dans laquelle la lèvre dudit joint en forme de cuvette fait approximativement un dixième au moins du diamètre extérieur dudit joint immédiatement en arrière de l'endroit où elle est en contact avec ladite section conique, de manière à répartir l'effort de dilatation sur une épaisseur 10 appréciable dudit joint. 9. Une soupape selon la revendication 7 ou 8, dans laquelle la lèvre dudit joint en forme de cuvette a une largeur d'au moins un dixième environ du diamètre dudit joint. 10. Une soupape comportant une section en H avec une section trans-15 versale par laquelle s'écoule le matériau et un cylindre formant la jambe dans lequel un piston se déplace alternativement et de façon étanche pour régler l'écoulement par ladite section transversal; ledit piston comprenant ï un élément obturateur; une section conique du piston disposée en arrière dudit élément obtu-20 rateur; un joint en forme de cuvette dont la partie crause a des bords coniques en contact avec ladite section conique du piston; un moyen plaque de pression disposé sur un côté dudit joint opposé à ladite section conique du piston ; et un moyen traversant ledit joint pour comprimer ledit joint entre ledit moyen plaque de pres-25 sion et ladite section conique du piston.