Brevet FR2009076A1 — publié le 19700130

i 2009076 La présente invention concerne un dispositif pour aanoeurrer les organes d'obturation de Tannes d'arrêt pour hautes pressions par sollicitation automatique d'un obturateur agissant ooame piston de poussée; par la pression de service, use foroe d'étanohéité proportionnelle à la 5 pression de servioe étant produite du fait de la différenoe entre les diaaètres de l'obturateur de Tanne et de son siège* les Tannes d*arrêt classiques oosportant des organes d'obturation manoeuvrables par 1*intermédiaire de tige filetées nécessitent, en particulier dans le domaine des hantes pressions et par suite du frottement 10 produit dans les filetages lors de l'établisseaent des forces d'étanohéi-té élevées nécessaires, la génération d'une énexgie importante qui peut, sulYant la section de passage du siège dfla Tans» être suffisamment titré» pomr imposer l'emploi de dispositifs additionnels d'entraînement, par exemple daqirfcsnianM de transmission par engrenages* 15 Le dispositif selon l'invention élimime oet inconvénient en oe que, pour donner use mobilité axiale à l'ergame d'obturation de la Tan» en Tue . Utile d'établir et de oouper le oourant de fluide, la surfaced'étanehélté / de 1'organe d'obturation, mobile axialement et jouant le rile de piston de pomssée, peut ttre^M&lioitée par la pression du fluide par l'inter-20 médiaire d'un passage d'entrée débouchant au-dessus de l'organe d'obturation, soit déchargée de ladite pression* D'autres avantages et caractéristiques dfl'invention seront mis sa éridenoe dans la suite de la description, en référence aux dessins annexés dans lesquels t 25 la Fig. 1 montre la dispositiin de l'ergaae d'obturation d'une Tanne d'arrêt manoeuvrable à l'aide d'un -volant j la Fig. 2 montre la disposition dfï'organe d'obturation lorsque la Tanne est manoeavrée à l'aide d'un dispositif de manoeuvre* Bans la disposition représentée à la fig. 1, un obturateur oonique 3 30 réalisé sous la forme d'un piston de poussée est mobile longitudinalement dans un alésage 2, terminé axialement par un siège 5* d'un corps de Tanne 1* Le diamètre 6 de la surface d'étanohéité nécessaire pour 1 ' ouverture ou la fermeture du trou d'entrée 4 ménagé dans le siège 5 est plus petit que le diamètre 7 dçi'alésage 2 du corps de Tanne .serrant à recevoir 35 l'obturateur oonique 3 de sorte que, lorsque la pression du fluide est identique au-dessus et en-dessous de l'obturateur conique 3 lorsque la ranne est fermée, la foroe agissant sur la surface de diamètre 7 est plus grande que la foroe produite par la pression dans la sone du diamètre 6 j la foroe nécessaire pour assurer l'étanohéité sur le siège 5 est propor-40 tionnelle aux surfaces de diaaètres 6 et 7. 69 16249 2 2009076 L'obturation étanche i 5 et correspondant à un mode de réalisation connu* L'introâuotion Au fluide «eus pression à partir d'un orifice d'entrée 4 dans la ohambre de pression 8 est assurée par l'intermédiaire d'un ou plusieurs trous 12 situés à l'extérieur de l'alésage 2 £t d'un dispositif d'étranglement 13 présentant une section de passage réglable dfl 'extérieur* L'obturateur oonique 3 10 comporte un trou de décharge 14 orienté axialement, débauchant dans la Chambre 8 et établissant une communication acrec l'orifice de déeharge 10 par l'intermédiaire d'un trou 15 orienté latéralement* Du fait que le trou .latéral. .15 reste en permanence en communication areo la chambre $ même pendant la course d'ouverture de l'obturateur conique 3» ce trou la-15 té rai 15 est prévu dans la sone inférieure 16 de l'obturateur oonique 3» qui présente un diamètre plus petit que le diamètre 7 de l'alésage 2* L'obturation du trou de décharge 14» débouohant par 1 'intermédiaire des trous latéraux 18 dans la chambre 8, est assurée, dans urne sone 17 agencée sous forme d'un siège d'étanohéité, à l'aide d'une broohe 19 déplaçable 20 longitudinalement et dont l'extrémité inférieure est agencée Ae manière à serrir d'obturateur pour le siège 17* Four assurer le mouvement longitudinal servant à ouvrir et à fermer le trou de décharge 14, la broohe 19 comporte une partie 20 filetée qui est Tissée dans un manchon 21, nom-déplaçable longitudinalement et mon! d'un filetage Inférieur correspondant 25 Le manchon fileté 21 peut être tourné à l'aide d'un Tolant 23 ou d'un antre dispositif qui est fiai sur le fût 22 du manchon 21* Four assurer le mourement longitudinal de la broohe 19 lors d'une rotation du manchon 21 fileté, le manchon fileté 26 Tissé dans un bouchon 2§>est pourvu k son extrémité supérieure d'un doigt de guidage 27 pénétrant dans le 3É trou central et pénétrant dans une rainure 28 ménagée parallèlement h l'axe dans la partie filetée 20* Du fait de cette possibilité de mouvement longitudinal, l'usure qui se produirait dans le cas de broches tournantes dans la sone détanohélté 17 au moment de l'ouverture et de la femueture de la Tanne est considérablement réduite* 35 L'étanohéité de la ohaabre 8 par rapport à l'extérieur est assurée par un joint 30 logé dans le bouohon 29 et de. type connu, de sorte que la Seotion droite de la partie de broohe 31 dont l'étanchéité est à assurer a une influence déterminante sur la grandeur de la foroe à exercer lors de la manoeuvre de la broohe. 40 Four que, dans la position d'ourerture, l'obturateur oonique 3 puisse BAD ORIGINAL 69 16249 2009076 10 15 20 25 30 35 être "bloqué dans la positioii-liidte supérieure pour évite? âes eouveaenta indésirables, surtout dans le cas de pulsations du fluide, une "bague de "butée 33 en deux parties rient s'engager dans une rainure 32 de la "broche 19 après ar«4r été poussé#) par en manchon 34 pourru d'aa filetage intérieur? et d'une collerette de butée 35* Après blecage du aanoho» 34 sur uiac partie filetée 37 l'obturataur ©oaiqu® 3, 1» bague de "butée 33 est déplsœ5b!e en atae teops que la broohe 19 à l'intérieur de l'alésage correspondant dE fourreau 34 serrant de guide et sur la distance x» Le ssoureEent longitudinal axial de la broohe 19, engendré lors d'une rotation du rotant 23 s1 effectue rers le haut jusqu'à oe que la surface frontale supérieurs du aan» ehon 34 rienne s'appliquer contre la surface inférieure 36 de butée du bouchon 29, l'obturateur conique 3 étant alors bloqué dans la position d'ou-Terture par applioation de la bague de txrtée 33 contre la collerette intérieure 35 f 1& partie d'obturation inférieure de la broohe 19 s'éoarte alors de la distance x de la surface de joint 17 de sorte que, dans la position supérieure de l'obturateur oonique 3, la liaison entre la ohaabre de pression 8 et le trou ds décharge 10 par 1 'interaédiaire des ticos 18, 14 et 15 reste owrerte en peraaaenee* Four rendre -visible la position de l'obturateur conique 3, la broohe 19 comporte à sa partie supérieure une tige 24 aunie de repères 25 et engagée dams le trou du fût 22 solidaire du aanchon 21. La Fi g. 2 représente dans son principe la aiêae disposition d'o^tar*» teur conique 3 que sur la Fig. I aais le aoureaent longitudinal de la broche 38, nécessaire pour ferner et ourrir le trou de déoharge 14, est assuré dans oe cas non pas aécaniquenent par rotation d'un rolant aais & l'aide d'un dispositif dflksnoeurre 39 actionné aagnétiqueaent, pneuaati-queaent ou l^draaliqueaent et se présentant par exemple sous forae d'un dispositif à aeabrane» Ces dispositifs peraettent la aanoeurre à distance des rannes du type précité. Sans la disposition de la Fig« 2, la partie filetée 41 serrant dans l'éléaent d'obturation 40 à reoeroir le joint d'étanohéité 30 ooaporte un trou lisse 42 dans lequel se déplace longitudinaleaent la broohe 38. in dessus de la partie d'obturation 40, il est pxéru d'une manière appropriée le dispositif de aanoeurre 39 assurant le aoureaent longitudinal de la broche 38, oe dispositif étant d'une construction oomxue et comportant, en fonotion du type de oonstzuotion, un manchon de guidage pour assurer un guidage axial précis de la broche. Lorsque la Tanne d'arrêt est feraée, l'obturateur oonique 3 déplaça-"ble longitudinaleaent est appliqué de façon étanche contre son siège 5, auquel cas : tson de déakarge 14 est obturé dan# la sose 17 par la broohe 69 16249 4 2009076 19 déplaoée vers la "bas. Sous l'effet de la pression du fluide agissant dans la ohaabre 8 sur la surface frontale supérieure de l'obturateur oonique 3 de diaaàtre 7, la foroe. nécessaire pour l'étanehéité est exercée sur la surfaoe de joint du siège 5 fait que la surface utile déterminée 5 par le diaaètre 7 sur la partie supérieure de l'obturât «or oonique est supérieure à la surfaoe correspondant au diaaètre 6 dans la sone d'étanohéité 5 de sorte qu'on obtient, en correspondance à oette différence de surfaces, une fsroe d'étanohéité proportionnelle à la pression de travail* Le fluide de la ohaabre 8, qui est «osais à la même pression 91e oelle régnant 10 dans l'orifioe d'entrée 4, est introduit par l'intermédiaire des trous 12 et du dispositif d'étranglement 13 réglable de l'extérieur aais il ne peut pas pénétrer dans la dhaabre de décharge 9 sans pression du fait de l'obturation à» trou 14 et de l'existence du joint d'étanohéité 11, de sorte 91e l'obturateur ooniqpe 3 reste dans sa position de fermeture. La broohe 19 15 est alors sollicitée pur la pression régnant dans la ohaabre 8, à savoir par la pression s'exerçant ter la surface différentielle obtenxe par différence entre le diaaètre de la broohe 19 et le diaaètre de la soae d'étanohéité 17* Pour ouvrir 1'obturateur oonique 3, on déplace axialeaent Ters le haut la broohe 19 par rotation du volant ds la Fig. 1 ou par aetionneasnt 20 dn dispositif de aanoeurre de la Fig* 2, oe qui provoque une ouverture du trou de déoharge 14 dans la sone d'obturation 17 et une aise en oosaa-nioation aveo la ohaabre 9 et par conséquent are* l'orifioe de sortie 10* Lors de l'ouverture de l'obturateur, le fluide sous pression se trouvant dans la ohaabre 8 s'éohappe dans la ohaabre de décharge 9 >eas pression* 25 L'obturateur oonique 3 s'écarte alors de son siège 5 sous l'effet de la foroe exeroée sur la surfaoe de diaaètre 6 oar il s'établit très rapidement une ohute de pression sur le côté frontal opposé de la ohaabre 8 sous l'effet dçl 'écoulement de déoharge et le remplissage de ooapléaent assuré par du fluide en provenanoe de l'orifioe d'entrée 4 agit plue lentement, du 30 fait du réglage correspondant de la section d'étreagleaent du dispositif 13, que la déoharge du fluide détendu par les orifioes 14 et 15* Lors du déplaoeaent longitudinal de la "broche 19» l'obturateur oonique 3 est auto— aatiqueaent entraîné par l'intermédiaire de la bagne :>de "butée 33 qui est déplaçable longitudinaleaent dans la partie de trou correspondante du 35 aanchon fileté 34* Lorsque la surfaoe frontale supérieure du manchon 34 vient bâter contre la surface frontale 36 dn houohon supérieur 29, l'obtu-rat«nr oonique est maintenu dans sa position supérieure sous l'effet de la oollerette de butée 35 du aanchon 34 et de la "bagne de butée 33, auquel oas la partie avant d'obturation de la broohe reste éoartée de la distance x 40 de l'orifice d'entrée de la sone d'étanohéité 17 et par conséquent la liaiBAD ORIGINAL 69 16249 5 2009076 son ouverte, nécessaire pour 1»équilibrage des pressions, entre le volume 8 et le volume de déoharge 9 est établie par 1* intermédiaire des trous de déoharge 18 et 14* L'obturateur conique 3 est alors maintenu dans sa position d'ouverture et il n'est par conséquent soumis à aucun mouvement in-5 oontrOlable risquant de pertuber sa fonotion, par exemple lorsqu'il se produit des pulsations dans le fluide* Lorsque la broohe 19 descend de la distance x, le trou de décharge 14 dans la sone d'étanohéité 17 de l'obturateur oonique 3 est fermé. C«- équilïbre pendant, comme il règne encore tm / Tde pression dans les ohambre* 10 8 et 9 au début du mouvement de fermeture et du fait que l'obturateur conique 3 est enoore écarté de son siège 5, l'obturateur 3 peut être facilement déplaoé jusqu'au siège 5 & l'aide de la broohe 19, auquel eas, au ■osent de la fermeture, la foroe nécessaire pour l'étanohéité est intégralement produite par la surface différentielle résultant de la diffé-15 renoe entre les diamètres 6 et 7, comme décrit plus haut* Four assurer la manoeuvre de la broohe 19 dans le oas du déplacement longitudinal, il suffit par conséquent de produire une force qui correspond à l'effet de la pression, sur la section utile de la partie de la broohe 31 déterminés par le joint d'étanohéité 30. 69 16249 6 2009076 RE7EHDICATIQHS 1/ Dispositif pour manoeuvrer des organes d'obturation de vanne® d'arrêt pour hautes pressions par sollicitation automatique par la pression de service d'un obturateur agissant couse piston de poussée, une 5 foroe d'étanohéité proportionnelle & la pression de service étant produite du fait de la différence entre les diamètres de l'obturateur de la vanne et de son siège, oaraotérisé en oe que, pour donner une mobilité axiale & l'organe d'obturation (3) de la vanne en vue d'établir et de oouper le courant de fluide, la surfaoe d'étanohéité utile (7) de l'organe d'obtu-10 ration (3), mobile axialement et jouant le rôle de piston de poussée, peut être^soit sollicitée par la pression de fluide par l'intermédiaire d'un passage d'entrée (12) débouchant au-dessus de l'organe d'obturation, soit déchargée de ladite pression* 2/ Dispositif selon la revendication 1, oaraotérisé en ce que la 15 sollicitation par pression ou la déoharge en pression de la surfaoe de joint (7) de l'organe d'obturation (3) agissant oomme piston de poussée est assurée par ouverture ou fermeture d'un trou de décharge (14) aéiîsgS axialement dans l'obturateur et relié à la chambre de déoharge (9), pas? aetionneasnt d'une broche (19) dont l'extrémité tournée vers l'orifioe de 20 décharge (14) est ageaeée de façon à servir de partie d'obturation four la sone d'étanohéité (17)* 3/ Dispositif selon les revendioations 1 et 2, caractérisé eu ce*. que le broche (19) est déplaçable longitudinalement par des moyens cossus pour assurer l'ouverture ou la fermeture de la vanne, le mouvement s'ef-25 fectuant dans la direction de l'axe de l'obturateur de vanne (3)* 4/ Dispositif selon la revendioation 1, oaraotérisé en oe que, lorsque la vanne d'arrêt est complètement ouverte , l'obturateur (3) est déplaoé et bloqué dans sa position-limite supérieure, par l'intermédiaire d'une bague de "butés (33) en deux parties montée dans la broche (19) et 30 d'une collerette de butée (35), contre la surfaoe d'appui (36) d'un bouchon^), la ohaabre (8) située .au-dessus de l'obturateur de vanne étant alors reliée à la ohambre (9) située en-dessous par l'intermédiaire da trou de déoharge ( 14) ouvert de façon à établir un équilibre de pression dans leB deux chambres (8, 9) lorsque la vanne d'arrêt est ouverte. 35 5/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu 'il est prévu dans le passage d'entrée (12) un étranglement (13) réglable de l'extérieur de manière que l'introduction du fluide agissant sur la eurfaoe frontale (7) de l'organe d'obturation (3), réalisé sous fores d'un piston de poussée, s'effectue plus lentement que la décharge da fluide sous près»» 40 sion se trouvant dans la chambre de pression (8) eituée au-deseuo do 69 16249 ? 2009076 l'organe d'obturation lors du aoureaent d'ourertnre de la broohe (19) de sorte que, lorAque la ohaabre précitée (8) est déchargée, l'organe d'obturation (3) est éoarté de son siège (5) ■on* l'effet de la. pression régnant dans le oonduit d'adaission (4) et ■'exerçant sur la surfaoe 5 de joint correspondant au diaaètre (6) ou bien, lors de la fermeture dn trou de déoharge (14), la pression d'étanohéité nécessaire, déterainée par l'action de la pression sur la surfaoe frontale définie par le diaaètre (7) de l'organe d'obturation, est établie dans ladite ohaabre(8).