Brevet FR2049093A1 — publié le 19710326

La présente invention se rapporte à un dispositif obturateur pour tuyauteries, à commande pneumatique ou hydresliquet, Il est connu d'utiliser dans la technique de commande, à des fins semblables, des soupapes à commande pneumatique par 5 membrane, ouvrant et fermant et sollicitées par un ressort. Ces soupapes à commande pneumatique assurent la fermeture et 11ouverture de tuyauterieSe Dans ces soupapes, la force de fermeture est fournie par un ressort ou par une membrane* Dans le cas où les sections de passage sont relativement importantes et dans le 10 cas de fluides se trouvant sous des pressions élevées, le dispositif présente cependant des dimensions trop importantes* Cela est dû à la grande quantité d*énergie nécessaire pour la commande9 L'énergie nécessaire et l'encombrement se trouvent en relation l'un avec l'autre» Dans la technique de commande, l'encombrement des 15 organes rais en oeuvre représente l'un des points les plus importants relatifs à leur utilisation» Le dispositif obturateur à commande pneumatique ou hydraulique conforme présente des avantages par rapport à tous les dispositifs connus de ce type» 20 La présente invention a donc pour objet un dispositif obturateur pour tuyauteries, à commande pneumatique ou hydraulique, offrant des avantages essentiels par rapport à tous les dispositifs connus» Ces avantages sont relatifs en premier lieu k la diminution de la quantité d'énergie nécessaire pour la com-25 mande et à la réduction de l'encombrement,, L'invention vise un dispositif obturateur pour tuyauteries, à commande pneumatique ou hydraulique, dans lequel la course nécessaire pour l'obturateur est assurée par une tige de commande coopérant avec un aimant de préférence permanent et avec 30 un système pneumatique agissant sous l'effet d'une différence de pression et de la force d'un ressort, ou uniquement d'une différence de pression, la force de fermeture étant produite par l'aimant permanent„ Selon l'invention, on obtient ce résultat par le fait 35 qu'un dispositif obturateur pour tuyauteries., à commande pneumatique ou hydraulique^ comprenant un corps? un siège et un obturateur ainsi qu'une capsule en deux parties dont l'espace intérieur délimité par la partie supérieure et la partie inférieure est subdivisé en deux compartiments par un élément de séparation.^ géné-40 rateur de force, par exemple une membrane, un piston ou une bille, 70 17041 2 2049093 l?,on .©u les deux eerapar-iiments ©les étant munis d!une au de plusieurs ouvertures d'entrée et l'obturateur et l'élément de séparation, générateur de force? étant reliés à une tige de commande mobile avec ses deux éléments, comporte un système magnétique 5 composé d'une armature et d'un aimant, de préférence permanent, l'une des deux parties de ce système, de préférence l'armature, étant reliée à l'élément de séparation de la capsule et l'autre partie, de préférence l'aimant, étant fixée à la partie inférieure ou à la partie supérieure de la capsule» 10 Les avantages du dispositif conforme à l'invention peu- vent être réunis comme suit g II.est caractéristique pour la fermeture de dispositifs de ce type que lorsque l'obturateur s'approche du siège, la force nécessaire à la fermeture s'accroît de façon non linéaire avec la 15 diminution de la distance entre l'obturateur et le siège* Si la fermeture est produite par un aimant dont la caractéristique n'est pas linéaire, cet aimant peut facilement engendrer la force de fermeture nécessaire, mais ne peut assurer que difficilement la course nécessaire.» Si la fermeture est produite par un ressort, 20 une énergie de fermetur-e beaucoup plus élevée que celle nécessaire en comparaison de la course entre l'obturateur et le siège se trouve accumulée dans le ressort, cette énergie diminuant de façon linéaire au sours de l'opération de fermeture, lorsque l'obturateur s'approche de son siège, jusqu'au niveau de fermeture0 25 Lors de l'ouverture? il faut donc augmenter lténergie du ressort à partir du niveau de fermeture» En cas d'utilisation d'un aimant, il faut par contre produire lors de l'ouverture une force supérieure à la force de fermeture et assurer ensuite, sans apport d'énergie particulier,, uniquement la course nécessaire pour l'ou-30 verture0 Suivant les modes de construction connus jusqu'ici, la course nécessaire peut donc être assurée facilement, mais cela moyennant un système exigeant un apport d'énergie excessivement élevé et entraînant donc un encombrement considérable, ou bien 35 la force nécessaire à la fermeture peut être produite dans le cas d8 une soupape à oommande pneumatique à membrane, sollicitée par un ressort d'une manière simple, mais l'obtention de la course nécessaire représente, dans ce cas un problème* Selon lêinvention, on obtient.la course nécessaire 40 pour un obturateur coopérant avec un aimant permanent, à l'aide 70 17041 3 2049093 d'un système pneumatique agissant sous l'action d'une différence de pression et de la force d'un ressort, la force de fermeture étant produite par l'aimant permanent. Ainsi, l'obtention de grandes courses et de forces de fermeture élevées sous un encombrement 5 très faible par rapport à celui des dispositifs connus jusqu'ici ne présente pas de difficultés, et le caractère absolument anti-déflagrant, car pneumatique^ du dispositif reste conservé. L'avantage que procure le fait que la course est fournie uniquement par voie pneumatique et la fermeture uniquement par 10 voie magnétique peut encore être accru dans le cas où la force de fermeture de l'aimant peut être pratiquement supprimée et rétablie moyennant une faible énergie de commande. A cet effet, l'armature de l'aimant exige un mode de construction particulier, mais simple à réaliser* Sans ce cas, lors de l'ouverture, il n'est 15 pas nécessaire de compenser la force de fermeture par la force d'ouverture, c'est-à-dire de produire une énergie d'ouverture égale à l'énergie de fermeture, mais il suffit d'établir une énergie de commande« Cela signifie que l'énergie et donc l'encombrement peuvent être réduits encore davantage 20 Pour la description plus détaillée de l'objet de l'inven tion, on va se référer au dessin annexé, sur lequel s la figo 1 représente schématiquement un exemple de réalisation non limitatif du dispositif obturateur pour tuyauteries conforme à 1'invention} 25 les fig» 2a a 2£ représentent les diagrammes de com^ mande des dispositifs obturateurs connus et du dispositif conforme à. 1 ' invent i on o Le dispositif obturateur comprend un obturateur 3 qui coopère avec un siège 2 monté dans le corps 1 et qui dégage et 30 ferme ainsi la section de passage*. L'obturateur 3 est monté sur la tige de commande 4» La tige de commande 4 traverse le presse-étoupe 5 monté dans le corps 1 et le presse*"étoùpe 7 monté dans la capsule ou boîtier 8, 11» La tige de commande 4 est fixée à un élément 35 de séparation mobile, générateur de force (membrane) 10 de la capsule, auquel est en outre fixée l'armature 14 de l'aimant 13, armature qui ferme le circuit magnétique* L'armature de fermeture 14 est sollicitée par un ressort 12 prévu dans le compartiment situé entre l'élément de séparation 10 et là partie 11 de Ù ' "f À «. ' • • • 40 la capsule « Les parties 8 et 11 de la» capisùl'e, assemblées 70 17041 4 2049093 l'une avec l'autre, ainsi que les éléments montés dans la capsule, sont réunis par une pièce intermédiaire 6 sous la forme d'un ensemble avec le corps 1» Le fluide de commande peut être envoyé par un raccord 9 dans le compartiment de la capsule 8, 11, situé en 5 dessous de l'élément de séparation 10. L'élément de séparation 10 exerce alors, sous l'effet de la pression du fluide de commande, une force à 1'encontre de la force de l'armature de fermeture 14 et du ressort 120 Lorsque cette force atteint une valeur suffisante, l'élément de séparation 10 se déplace conjointement avec 10 1» tige de commande 4 et avec l'obturateur 3 fixé à cette dernière, ce qui fait que l'obturateur 3 décolle de son siège 2 et dégage la section de passage. En cas de diminution de la pression de commande en dessous d'une valeur déterminée, l'obturateur 3 se dirige de nouveau en direction de son siège 2. En effet, le ressort 15 12 déclenche le mouvement de fermeture de l'armature 14 sur laquelle l'aimant 13 agit avec une force croissant en fonction de l'inverse du carré de la distance et l'armature 14 se déplace, en entraînant les éléments 10,4et 3, dans le sens de la fermeture jusqu'à ce que l'obturateur 3 s'applique de façon étanche contre 20 le siège 2. Il faut remarquer que dans le dispositif conforme à l'invention, on peut également utiliser avantageusement, au lieu d'un aimant permanent, un électro-aimant comportant une armature correspondante. En outre, il peut être avantageux de réaliser 25 l'armature de l'aimant de manière que l'énergie du circuit magnétique puisse être commandée à l'aide d'un mécanisme particulier. Par ailleurs, l'utilisation du ressort n'est pas absolument nécessaire dans la construction conforme à l'inventions on peut utiliser de la même manière soit un aimant permanent, soit 30 un électro-aimant, mais le montage de ce dernier ne permet pas d'obtenir une construction absolument anti-déflagrante et robuste» Finalement, il reste à noter que la construction dé^ crite peut également être réalisée de telle manière que les éléments utilisés soient réunis d'une manière différente à l'agence-35 ment décrit, à savoir de manière qu'en cas d'acroissement de la pression de commande, le dispositif obturateur ne s'ouvre pas,, comme dans l'exemple décrit, mais se ferme; en outre, il est possible de choisir une construction telle que l'accroissement de pression de la commande déclenche aussi bien la fermeture que 40 l'ouverture. Dans un tel cas, la partie 11 de la capsule doit re 70 -i 704-1 5 2049093 cevoir un raccord de commande correspondant au raccord 9 de la partie 8 de la capsule. Les diagrammes des fig. 2a, 2b et 2ç permettent la comparaison d'une soupape à commande pneumatique à membrane et à 3 ressort de type connu (a), d'une soupape conforme à l'invention à commande pneumatique et à aimant, (b) et d'une soupape conforme à l'invention à commande pneumatique, à aimant commandé (c). Sur les diagrammes, £ désigne l'axe de la pression, x l'axe du mouvement de l'obturateur et f l'axe de la force ; Z 10 représente la force de fermeture nécessaire, X la course d'ouverture nécessaire et FI, F2, F3» A, B, C, M les aires situées en dessous de la courbe. Le diagramme a/ montre le rapport ressort-membrane des soupapes connues à commande pneumatique à membrane et à ressort. 15 La quantité d'énergie nécessaire ou la surface nécessaire de la membrane est définie par la somme des aires F2 + A + B. Le diagramme b/ représente le rapport aimant—ressort-membrane de la soupape à commande pneumatique et à aimant. La quantité d'énergie nécessaire ou la surface nécessaire de la mem— 20 brane correspond à l'aire FZ + M + B. Le diagramme c/ représente le rapport aimant-ressort-membrane de la soupape conforme à l'invention à commande pneumatique à aimant commandé. La quantité d'énergie nécessaire ou la surface nécessaire de la membrane correspond à l'aire F3 + B + C. 25 Les diagrammes mettent en évidence qu'il existe obli gatoirement l'inégalité suivante : FI + A + B>F2 + M + B>F3 + C + B c'est-à-dire que le mode de construction selon l'invention permet de fabriquer un dispositif de même puissance avec un encombre-30 ment sensiblement moins important que les modes de construction usuels jusqu*ici. 70 17041 6 2049093 REVENDICATION Dispositif obturateur peur tuyauteries^ k commande pneumatique ou hydraulique, comprenant un corps, un siège et un obturateur y ainsi qu'une capsule en deux parties dont l'espace inté-5 rieur situé entre la partie supérieure et la partie inférieure est subdivisé en deux compartiments par un élément de séparation, générateur de force, par exemple une membrane, un piston ou une bille, IHin ©u les deux compartiments clos étant dotés deune ou. de plusieurs ouvertures d'entrée et l'obturateur et l'élément de sépa-10 ration, générateur de force, étant reliés à une tige de commande isobile avec ces deux éléments, caractérisé par le fait que îe dispositif comprend un système magnétique composé d'une armature et &1 un aimant, en particulier d'un aimant permanent, l'une de;; deux, parties de ce systèm|, notamment, 11 armature, est reliée à l'élé-15 ment de séparation/de la capsule l'autre partie, notamment l'ai-mc-nt, étant fixée à la partie inférieure ou à la partis supérieure de la capsule* bad original