Brevet FR2026622A1 — publié le 19700918

L'invention concerne un clapet pour soupapes régulatrices comportant une partie cylindrique qui traverse le siège de la soupape et qui est munie d'une fente continue s1 épanouissant en direction de l'extrémité en prenant la forme générale d'un V. Un tel clapet d'étranglement est représenté, par exemple dans la DAS 1.062.507 connue appartenant au domaine public. La courbe enveloppe de la fente en 7 Vs étendant à section constante per- pendiculairement à la partie cylindrique du clapet, a dans ce cas une forme correspondant à la relation mathématique désirée entre la section de passage de la soupape et laczurse de levée du clapet. les deux branches du V peuvent à cet effet être rectilignes ou courbes.Ce type de clapets à fente en V présente les mêmes inconvénients que les clapets paraboliques connus, et qui doivent être attribués à la c-avitation, notamment dans le cas de chutes de pression élevées. Parmi ces inconvénients on constate les phénomères d'érosion et de corrosion qui accompagnent fréquemment les vibrations à haute fréquence du clapet et dont la conséquence peut être la détérioration du siège, du profil de réglage et de l'intérieur du corps de soupape. L'invention s'est donc proposée d'éliminer ces inconvénients par une constitution nouvelle du clapet. Partant d'un clapet du type précité, l'invention consiste en ce que les faces partant des bords de la fente vers le centre de la partie cylindrique sont rendues convexes et en ce que la profondeur de la fente est plus faible au centre que sur ltenvelç pe du cylindre. Des essais effectués dans des conditions difficiles, ont démontré , dans chaque cas, que des clapets paraboli- ques ou à fente en U du type classique présentent les difficultés ci-dessus, le clapet"en gueule de poisson" conforme à l'invention y apporte un remède Son utilisation est particulièrement avantageuse dans les cas de pressions différentielles élevées qui donnent généralement lieu à des détériorations par cavitation avec les clapets usuels. Selon une autre caractéristique de l'invention, il est par ticulierement avantageux que le fond de la fente soit arrondi, et que la courbe délimitant la fente sur l'enveloppe cylindrique et la face frontale soit incurvée d'une maniere continue. Ladite cour bure peut d'ailleurs être nulle sur certaines portions de la courbe. Une telle forme de réalisation arrondie sur toutes les largeur et proSondtz de la fente élimine tout raccordement à arête vixe qui est susceptible d'entrarner des détériorations matérielles à cause de la formation de tourbillons. Pour permettre également à des soupapes à petit coefficient de débit (coefficient cv) d'assurer une régulation précise dès le commencement de la levée ou course, on peut suivant une autre variante de l'invention, donner à la fente une profondeur différente des deux côtés de la partie cylindrique. On évite ainsi que la fente soit très étroite au fond, ce qui pourrait entraSner, pour de faibles levées ou courses, des accélérations importantes du fluide en circulation et des phénomènes de cavitation dangereux. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après en référence gu dessin annexé, dans lequel Fig. 1 est une vue latérale en perspective du clapet0 Fig. 2 représente le clapet vu du c8té opposé, ctest-à-dire après une rotation de 1800 autour de l'axe du cylindre. le clapet comprend une partie de guidage et de fixation 1 en forme de cylindre creux, ainsi qu'un appendice cylindrique d'étranglement 2. La transition entre ces deux parties sert d'arête d'étanchéité 3 et peut être éventuellement munie d'un joint souple incorporé. le cylindre creux de guidage 1 reçoit ou sert i logement à l'extrémité de la tige de soupape, qui est fixée au clapet par une goupille traversant des trous transversaux 4 du cylindre creux 1 et un trou transversal ménagé dans la tige de soupape. L'appendice d'étranement cylindrique 2 est muni d'une fente transversale,s'épanouissant vers la face frontale et présentant )a forme générale d'un V. Selon l'invention, les faces 6 partant des bords de la fente 5 sur la génératrice vers le centre de la partie cylindrique sont convexes. La profondeur de la fente est plus faible au centre 7 que sur l'enveloppe du cylindre. le fond 8 de la fente est arrondi et la courbe 5 du bord de la fente est incurvée d'une manière continue sur l'enveloppe cylindrique et la face frontale. En comparant les représentations des figures 1 et 2 on voit que la profondeur de la fente est différente des deux cotés de l'appendice cylindrique 2.Du côté tourné vers l'observateur (fige 2), la partie 9 formant en quelque sorte la pointe de la fen te en V est plus proche de l'arête d'étanchéité 3 que la partie correspondante 10 de la courbe du bord se trouvant du c8té opposé, tourné vers l'observateur (fig. 1). Le clapet selon l'invention peut être utilisé avantageuse ment dans une soupape dont la fermeture s'effectue aussi bien en sens opposé que dans le sens de la pression d'écoulement. Lorsque la soupape ferme par la pression du fluide, celui-ci entre dans le clapet par le côté et, si sa pression d'admission est élevée, il arrive d'abord par l'une des deux fentes en V et ensuite par les deux fentes au fur et à mesure que la soupape s'ouvre, pour atteindre la face de départ dnklapet. Grâce à la forme particulière du clapet selon l'invention, le courant de fluide est guidé de manière telle qu'il ne se produise aucun changement brusque de pression dans la zone du clapet et du siège. les ptinomènes dangereux de cavitation sont ainsi éliminés et le courant de fluide sort pratiquement sans turbulence du siège de la soupape. Dans le cas où la fermeture de la soupape s'effectue contre la pression du fluide, celui-ci s'écoule de bas en haut sur le clapet et est dirigé par les faces 6 vers les bords des fentes en V, de telle manière qu'il se produise uSe accélération continue du fluide dans le sens de ltécoulement. Dans ce cas également, il ne peut pas se produire de variations brusques de pression, même pendant la levée du clapet. On retrouve donc des propriétés aussi favorables que pour une soupape se fermant par la pression du fluide. En position fermée de la soupape, l'arête d'étanchéité 3 sapplique sur le siège, tandis que la partie cylindrique 2 traverse ce siège non représenté. lors de l'ouverture de la soupape, l'arête d'étanchéité 3 s'éloigne du siège et la profondeur de pénétration de la partie cylindrique 2 dans le siège de la soupape diminue au fur et à mesure que la levée augmente. Tandis que dans les clapets connus les faces internes de la fente en V ne sont incurvées qu'en direction axiale, ces faces présentent en outre, dans le clapet selon l'invention, une courbure en direction des "lignes de niveau" s'étendant d'une courbe de bord à la suivante. Ces faces sont donc incurvées dans les deux directions. REVENDICÂTIONS 1. Clapet pour soupapes régulatrices comportant une partie cylindrique qui traverse le siège de la soupape et qui est munie d'une fente continue s'épanouissant vers ltextrémité en forme générale d'un VX caractérisé en ce que les faces (6) partant des bords (5) de la fente vers le centre (7) de la partie cylindrique (2) sont convexes et en ce que la profondeur de la fente est plus faible au centre que sur l'enveloppe du cylindre. 2. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond (7) est arrondi et en ce que la courbe (5) délimitant la fente sur l'enveloppe cylindrique et la face frontale présente une courbure continue. 3. Clapet selon l'une des revendications 1 et 2, caractéri sé en ce que la fente possède une profondeur différente des deux côtés (9,10) de la partie cylindrique (2).