Brevet FR2023358A1 — publié le 19700821

L'invention est relative à une soupape régulatrice à clapet équilibré. Dans des soupapes connues de ce genre, l'étanchéité entre l'arrivée (entrée) et le départ (sorte) en position fermée de la soupape est assurée directement dans l'interstice annu laire séparant un organe cylindrique de guidage du clapet et une douille de rappel entourant celui-ce, Pour améliorer l'étanchéité, il a été déjà proposé d'insérer des segments supplémentaires dans des gorges de la partie cylindrique du clapet (modèle d'utilité allemand n 1.932.085). Le jeu entre la partie cylindrique du clapet et la douille de guidage doit être d'autant plus faible que l'étanchéité entre l'arrivée et le départ doit être meilleure. Si le fluide circu- lant à travers la soupape est chargé a1 impuretés, il peut arriver que celles-ci soient chassées dans 11 interstice annulaire par le courant de fulte permanent et se déposent dans cet interstice I1 en résulte que le clapet se-déplace difficilement et peut même se bloquer complètement. L'invention a pour but, d'une part, d'assurer au clapet un mouvement convenable insensible aux impuretés entraSnées par le fluide et, d'autre part de garantir une étanchéité suffisante entre les orifices d'arrivée et de départ de la soupape. Pour résoudre ce problème, l'invention propose de séparer par construction le guidage du clapet de l'étanchéité entre la chambre se trouvant en aval du clapet équilibré et l'orifice de sortie de la soupape. Lorsqu'il est question de chambres en amont et en aval du clapet, il-faut comprendre ces expressions en direction de l'écoulement du fluide. Du fait que les organes servant au guidage du clapet ne sont plus parcourus par le fluide, il est exclu que des dépôts s'y forment et puissent entratner un grippage du clapet L'étanchéité entre la chambre en aval du clapet et l'orifice de sortie de la soupape peut être réalisée d'autre part au moyen de joints élastiques, car ceux-ci n'ont pas à assurer en même temps le guidage du clapet et son centrage par rapport au siège. L'invention offre un Intérêt particulier pour des soupapes réguatrices équilibrées d'orifices importants, ainsi que pour des soupapes dans lesquelles circulent des fluides souillés. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, un manchon d'étanchéité, disposé axialement et/ou radialement à latex térieur de la zone de levée du clapet et possédant une longueur sensiblement égale à cette levée,entoure un appendice en forme de cuvette du clapet, et l'appendice ne s'applique sur la paroi interne du manchon d'étanchéité que par des joints élastiques insérés dans sa-paroi externe, tandis qu'une douille assujettie à la partie supérieure de la soupape et assurant le guidage d'une tige de piston qui porte le clapet s'engage dans le corps de la soupape directement jusqu'à la limite de la levée douille de guidage est fixée, de préférence, dans un appendice en forme de pot ou de coupelle de la partie supérieure de la soupape. Selon une autre caractéristique de l'inventiofr,la douille de guidage s'engage à l'intérieur du manchon d'étanchéité et l'appendice du clapet peut coulisser dans l'espace annulaire subsistant entre la douille de'guindage et le manchon d'étanchéi té. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention permettant d'améliorer encore davantage le guidage, il est prévu une deuxième douille de guidage,fixée dans la partie supérieure de la soupape à une distance de la première douille au moins égale au diamètre de la tige de piston, ou une douille de guidage unique dont la longueur est au moins égale au triple du diamètre de la tige de piston. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prétu comme joint d'étanchéité élastique au moins un segment, inséré dans la paroi externe de l'appendice du clapet. On aboutit à un montage particulièrement facile lorsque le manchon drétan- chéité est serré par une bride radiale entre la partie supérieure et le corps de la soupape. D'autres particularités de l'invention apparattront au cours de la description qui va suivre faite en référence au dessin annexé donné à titre d'exemple illustratif seulement et dont la figure unique représente une soupape en élévation du côté gauche et en coupe du côté droit. Dans la cloison 1 séparant l'arrivée 2 et le départ 3 du corps 4 de la soupape est vissée une bague de siège 5 coopérant avec un clapet 6, qui présente dans cet exemple la forme d'un cylindre à paroi externe ondulée (clapet en gueule de poisson). L'invention peut toutefois être appliquée avec les mêmes avants ges à des clapets de types différents, par exemple paraboliques ou en forme de solides de révolution. Le clapet 6 est porté par une tige de piston 7,à l'extrémité supérieure de laquelle est fixée, à l'aide d'une goupille transversale 8, la tige d'entratnement 9. Sur une brlde 10 du corps de la soupape repose par une contre-brlde 11 la partie supérieu- re 12 de la soupape, immobilisée par des boulons 13 et des écrous 14. La partie supérieure 12 de la soupape contient l'écrou de presse-étoupe 33, la garniture 34 et le ressort de garniture 35 assurant l'étanchéité entre la tige d'entratnement extérieure 9 et la chambre se trouvant à l'intérieur de la partie supérieure 12 de la soupape.Cette partie supérieure est pourvue en outre d'un flasque ou d'une traverse 16 pour la fixation du système d'entraSnement de la soupape0 Entre le corps 4 et la partie supérieure 12 de la soupape est inséré dans des gorges appropriées l'appendice radial 18 d'un manchon dwétanchéité 17, qui est serré entre les deux parties du corps par l'inteédiaire de joints d'étanchéité.Le clapet 6 se prolonge par un appendice 19 en forme de coupelle à l'intérieur du manchon d'étanchéité 17. La partie supérieure 20 de cet appendice est cylindrique et deux segments 21 sont logés dans des gorges annulaires de sa paroi externe. Ainsi qu'il sera exposé plus loin, la partie cylindrique 20 de l'appendice avec les segments 21 et le manchon 17 assurent l'étanchéité entre la chambre 22 qui se trouve au-dessus du clapet, c'est-à-dire en aval de celui-ci en position fermée de la soupape et la chambre 23 an communication avec ltorlfXce e de sor- tie de la soupape. Pour le guidage de la tige de piston 7 portant le clapet 6, il est prévu deux douilles 24 et 25. La douille de guidage 24 s'engage dans un intervalle délimité par le manchon d'étanchéité 17 et est supportée par un appendice évasé 26 de la partie supérieure 12 de la soupape0 L'autre douille de guidage 25 est fixée dans la zone médiane de la partie supérieure de la soupape. La distance entre les deux douilles de guidage est choisie de manière à obtenlr une longueur de guidage suffisante par rapport au diamètre des douilles. La subdivision de la surface de guida- ge en deux douilles24 et 25 diminue d'autre part le frottement. La distance entre les deux douilles de guidage doit être au motrs egale au diamètre de la tige de piston et, si l'on utilise une douille de guidage d'un seul tenant,sa longueur doit etre d'au fo s molns trois/le diamètre de la tige de piston. La chambre 27 comprise entre les deux douilles de guidage 24 et 25 communique, d'une part, avec la chambre 22 au-dessus du clapet par un ou plusieurs canaux 28 et, d'autre part, avec la chambre 30 au-dessus de la tige de piston par un ou plusieurs canaux 29 On réalise de cette manière l'équilibrage souhaité de pression et de volume pour la tige de piston. En position ouverte de la soupape, le débit. est réglé à la manière usuelle par le clapet. Lorsque la soupape est fermée,la chambre 22 en aval du clapet 6 est mise en communtcatlon,par le canal 31 pratiqué dans le clapet 6, pour l'équilibrage de la presslon, avec l'orifice d'arrivée 2 du corps de la soupape. L'é étanchéité entre la chambre 22 et la chambre 23 du corps de soupape pe communiquant avec l'orifice de départ est assurée par les segments 21 dans l'interstice annulaire existant entre l'appendice cylindrique 20 et le manchon d'étanchéité 17. Le jeu entre ltap pendice cylindrique 20 et le manchon d'étanchéité 17 est suffisant pour interdire tout contact entre ces deux surfaces.L'étanchéité est réalisée exclusivement par les segments s'appli- quant élastiquement sur la paroi interne du manchon 17. Le débit de fuite stécoule de la chambre 22 vers l'orifice de départ de la soupape à travers l'interstice subsistant entre les segments et le manchon 17 et par l'interstice au joint des segments0 Le -jeu axial entre les segments et la partie cylindrique 20 est suffisamment grand pour que les dépôts éventuels ne puissent pas porter préjudice à la faculté de déplacement radial -des segments. Le guidage du clapet est assuré seulement par la tige de piston 7 en coopération avec les deux douilles de guidage 24 et 25, dont la douille inférieure est aussi proche que possible du clapet 6. Bien que la tige de piston 7 soit entourée par le fluide parcourant la soupape dans la zone des chambres 27 et 30, l'ils terstice entre les douilles de guidage 24, 25 et la tige de pis- ton 7 n'est pas parcouru par le fluide, si bien qu'aucun dépôt ne peut entre chassé dans cet interstice. Les zones de levée du clapet 6 et de son appendice dlétan- chéité 19 n'ont pas besoin d'etre disposées l'une à la suite de l'autre en direction axiale comme représenté au dessin; elles peuvent aussi bien se chevaucher, ou même être orientées parallèlement. I1 est pour cela nécessaire que le diamètre du manchon d'é tanchéité 17 soit notablement supérieur à celui du clapet 6,afin qu'il subsiste un interstice annulaire suffisant entre ces deux éléments. Au lieu de se prolonger vers le haut en forme de coupelle comme représenté au dessin, l'appendice 19 enserrerait alors radialement à la façon d'une cuvette une partie au moins du clapet, ou ne dépasserait pratiquement d'une quantité suffisante le clapet qu'en direction radiale REVENIQATIoe-;S 1. Soupape régulatrice à clapet équilibré,caractérisée en ce que le guidage (7,24,25) du clapet (6) est séparé par constructioe de l'étanchéité (20,21,17-) entre la chambre (27) se trouvant en avaldu clapet équilibré et l'orifice de sorte (23) de la soupape. 2. Soupape régulatrice suivant la revendication l,caractéri- sée en ce qu'un manchon d'étanchéité (17),dfsposé axialement et/ ou radialement à l'extérieur de la zone de levée du clapet (6) et possédant une longueur senslblement égale à la levée,entoure un appendice (19) en forme de cuvette du clapet et en ce que l'ap pendice ne s'applique sur la paroi interne du manchon d'étanchéité que par des joints (21), le cas échéant élastlques,insérés dans sa paroi externe, tandis qu'une douille (24),assujettie à la par tie supérieure (12) de la soupape et assurant le guidage d'une tige de prston (7) qui porte le clapet (6),s'engage de manlère connue en soi dans le corps (4)de la soupape directement jusqu'à la limite de la levée. 3. Soupape régulatrice suivant la revendication 2,caractéri- sée en ce que la douille de guidage (24) est fixée dans un appen dice en forme de coupelle (19) de la partie supérieure(12) de la soupape. 40 Soupape régulatrice suivant la revendication 2- ou 3,carac térlsée en ce que la douille de guidage (24) s'engage à l'lnté- rieur du manchon d'étanchéité (17) et en ce que l'appendice (19) du clapet (6) peut coulisser dans l'espace annulaire subsistant entre la douille de guidage et le manchon d'étanchéité. 5. Soupape régulatrice suivant l'une quelconque des revendi- cations 2 à 4, caractérisée en ce qu'il est prévu une deuxième douille de guidage (25) fixée dans la partie supérieure (12) de la soupape à une distance de la première douille au moins égale au diamètre de la tige de piston (7), ou une douille de guidage unique dont la longueur est au moins égale au triple du diamètre de la tige de piston, 6. Soupape régulatrlce suivant l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu'il est prévu comme joint d'é étanchéité au moins un segment (21) inséré dans la paroi externe de l'appendice (19). 7. Soupape régulatrice suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que le manchon d'étanchéité (17) est serré entre la partie supérieure (12) et le corps (4) de la soupape. 8. Soupape régulatrice suivant l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que l'appendice (19) partant du clapet (6) s'évase en entonnoir et comporte à son extrémité une partie cylindrique (20) dans la parol externe de laquelle sont insérés les jolnts d'étanchéité (21). 9. Soupape régulatrice suivant l'une quelconque des revendi- cations 2 à 8 caractérisée en ce que la chambre (22) se trouvant en aval du clapet (6) communique avec la chambre (30) se trouvant en aval de la tige de piston. 10. Soupape régulatrice suivant l'une des revendications 5 et 9 et comportant une deuxième douille de guidage, caractérisée en ce que les deux chambres (22,30) communiquent également avec la chambre (27) comprlse entre les deux douilles de guidage (24, 25).