Brevet FR2061497A1 — publié le 19710625

La"présente invention concerne des perfectionnements aux vannes et aux robinet-vannes notamment du type à boisseau tournant et plus spécialement du type è boisseau sphérique. Les vannes à boisseau tournant comportent de façon habituelle deux • - • . 5 joints d'étancheité constitués -d1 une pièce annulaire formant le siège de l'élément dé fermeture. ' ■ • . v L'étancheïté est obtenue dans les vannes de c& type en utilisant la pression statique du fluide contenu dans la canalisation amont qui s'appliquant sur la face arrière du joint amont tend à le plaquer 10 contre l'a surface du boisseau et qui s'exerçant également sur le corps du boisseau lui—même tend; à le repousser vers l'aval e't par là même à le plaquer contre le siège opposé. Les dispositifs de ce type ne donnent cependant pas satisfaction et 15 Notamment,lorsque la' conduite amont contient un fluide sous faible ' pression, cette dernière est insuffisante pour appliquer le joint d'étancheité avec suffisamment de force contre le boisseau pour empêcher des infiltrations dans le corps de vannej le liquide venant alors à remplir le corps ke vanne, exerce une certaine pression sur 20 le joint du -siège apposé ou siège d'obturation aval mais daps le sans contraire à l'étancheïté et tend au contraire à décoller ce joint du boisseau et à permettre un écoulement continu du fluide d'amont en aval. Lorsqu'au contraire la pression régnant dans le fluide contenu dans 25 la conduite amont est importante, la pression s'appliquant sur le boisseau repousse ce dernier qui peut subir un léger déplacement dans la limite du jeu ou des tolérances du dispositif de manoeuvre, le boisseau venant alors s'appliquer contre le joint du siège opposé ; il suit que la manoeuvre d'ouverture de la vanne exige un cou- 69 02379 2 2061497 1 pie important pour'vaincre les forces de frottement des deux joints sur le boisseau,ce qui entraine un fluage important du revêtement de tétrafluorure d'éthylèn'e du joint ou une usure du matériau constituant le joint lui même ; la nécessité d'un couple de manoeuvre 5 impartant est également un inconvénient des dispositifs connus. De plus la mise en place des éléments et organes de la vanne et constituant l'ensemble d'obturation est délicate puisque les pièces doivent être exécutées et ajustées très exactement dans la limite de tolérances très précises pour que les ensembles montés correspon 10 dent exactement à l'écartement des faces arrières leur servant d'ap pui. Il en résulte outre des difficultés de montage et de mise en place, une interchangeabilité très aléatoire de ces éléments,l'impossibilité de procéder à des réglages après montage,l'impossibilité de compenser par un tel réglage une usure des joints. 15 Enfin l'étancheïté et les conditions de fonctionnement sont liées étroitement et sont dépendantes des conditions de pression régnant dans la canalisation amont ; ainsi une vanne donnée donnant de bons résultats sous une certaine pression peut fonctionner dans de mauvaises conditions à une pression supérieure ou inférieure à cette 20 pression optimale limitée. De plus la référence des systèmes d'obturatiop par rapport à des fa ces d'appui arrière rend les conditions de fonctionnement de la van .ne et l'obtention d'une étancheïté satisfaisante dépendantes du positionnement rigoureusement constant dans le temps de ces faces 25 d'appui; or en pratique ce positionnement peut varier en fonction des tensions dans les canalisations équipées, de ces appareils, et qui peuvent entrainer des déformations de ces faces d'appui. La présente invaration vise à remédier à ces divers inconvénients et à réaliser une vanne,notamment à boisseau et plus spécialement à 30 boisseau sphérique assurant une parfaite étancheïté en toutes condi 69 02379 3 2061497 tions d'un montage et démontage faciles pour les besoins de l'entretien technologique,ou du réglage, et évitant l'usure prématurée des joints et les frottements importants entre le boisseau et le joint d'étancheïté. » Selon une première caractéristique de l'invention, la vanne comporte au moins un organe d'étancheïté maintenu contre le boisseau tour-nant par des moyens de rappel élastique rendus solidaires d'un manchon formant corps central de vanne et indépendants de faces d'appui arrière appartenant à- des éléments rapportés. De préférence .les moyens de rappel élastiques associés aux organes d'étancheïté sont, prévus avec des moyens permettant de régler la tension de ces organes contre le boisseau. De préférence la vanne comporte deux organes d'étancheïté disposés en amont et en avalj ces organes étant constitués de joints plaqués contre le corps du boisseau en permanence par des organes de-maintien élastiques. Ainsi les organes d'étancheïté ne sont plus,comme dans l'art antérieur écrasés entre le boisseau et le corps de vanne, ils forment au contraire un ensemble flottant maintenu en place par les moyens et organes^ élastiques -qui leur sont pssociés, ces organes élastiques* permettant à l'ensemble djétancheïté d'épouser constamment, quels que soient Ips déplacements même minimes du boiseepu rouf, la poussée résultant de la pression statique du liquide, le positionnement du boisseau. En outre les organes d'étancheïté s'appliquent sur le corps du boisseau avec une pression indépendante de la pression statique rèonant en amont dans la canalisation ; on obtient ainei "ne constance dans les conditions opératoires de la vanne. Selon une forme préférentielle de réalisation de l'invention le ven- BAD ORIGINAL 69 02379 4 2061497 ne comporte un corps de vanne formant cellule indépendante et constitué d'un manchon apte à recevoir les organes de manoeuvre,d1 obturation et d'étancheïté, ce manchon comportant, au moins d'un côté, un bosselage annulaire ou collerette intérieure apte à constituer un organe de maintien à un siège pourvu- d'un joint d'étancheïté annulaire, ce siège étant relié à la collerette support par des moyens élastiques assurant sa mise sous tension an étant maintenu appliqué . contre l'organe d'obturation en position de fermeture. De préférence la vanne selon l'invention comporte une collerette 3 support et un si.ège de chaque c8té de l'organe d'obturation de fanon à provoquer une double obturation et une double étancheïté. De préférence-encore,le siège d'étancheïté repose sur une bague ou plateau d'appui, lui même solidarisé de_façon amokrible et par des moyens élastiques à la collerette support. 5 Selon encore une caractéristique de l'invention, le corps de vanne comporte des entretoises disposées intérieurement entre les collerettes support des sièges d'étancheïté et supportant les organes de rotation du boisseau. La vanne réalisée conformément à l'invention présente des avantages 0 remarquables par rapport aux dispositifs similaires antérieurs. .Les organes de fixation et de mise sous tension du joint,rapportés à la collerette support sont ainsi mis en place et rapidement accessibles, ce qui permet un montage rapide et une grande commodité d'entretien, permettant un réglage ou une réparation sur place dans ISiles meilleures conditions de rapidité et de simplicité. De plufe la vanne constituant une unité autonome ou cellule indépendante peut être posée et intercalée entre les deux éléments de conduites au moyen de simples brides de raccordement rapportées à ses extrémités par vis ou moyen analogue. BAD ORIGINAL. 69 02379 5 2061497 t" Ainsi la vanne est rapidement mise en place et peut être retirée pour l'entretien technologique,les organes de réglage des joints et les joints eux mêmes étant alors immédiatement accessibles par l1ex trémité.ouverte du manchon constituant le corps de vanne. » * - * 5 Pareillement,il est possible de déconnecter-la partie aval de la vanné pour une opération de réglage et d1 entretien,sans déconnecter • • _ • v la partie amont, la vanne "continuant alors à jouer 'son rôle d'obturation de la conduite amont maintfinue remplie- et sous pression. La mise sous tension du joint-annulaire assure une parfaite étan- 10 cheïté 'même sous faible pression, tout en utilisant la pression dif férentielle s'exerçant sur le siège pour parfaire l'étancheïté ; toutefois cette pression ne peut, comme dans les dispositifs antérieurs aboutir à une usure prématurée du joifit en effet la pression exercée sur l'organe d'obturation, par exemple le boisseau ». r 15 sphérique ne se traduit pas par une poussée excessive sur le siège opposé,puisque ce dernier étant également maintenu sous tension contre le' boisseau est apte à reculer élastiquement sous la poussée du boisseau ; le déplacement axial de ce dernier est limité par les or ganes de rotation, par exemple butée à bille,dans la limite du jeu 20-autorisé pat ces derniers. Lors de la manoeuvre d'ouverture,la près sion statique du liquide^s'exerce donc.sur les organes de rotation du boisseau-,tel. que butée à bille ou à aiguille et non sur les join ce qui évite un effort exagéré de-ces derniers pour vaincre les for ces de frottement et -leur usure.prématurée. 25 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention rassortiront encore"de la description qui suit et qui se rapporte à diverses for mes d'exécution d'une vanne selon le principe de 1 ' invention formes d'exécution données à titre d'exemples non limitatifs et avec référence aux dessins annexés: 30 La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une première form>= d'exécution. . 69 02379 6 2061497 La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une variante d'exécution. Les figures 3 à 6 représentent des vues en détail de divers dispositifs de fixation de joints sur la collerette support. On a représenté à la figure 1, en position fermée,un robinet selon -l'invention. Ce robinet comporte un corps composé d'une partie centrale tubulaire aux deux extrémités de laquelle sont rapportées par soudure deux couronnes d'appui 2 et 3 coaxiales et de même diamètre Deux brides ordinaires 4 et 5, solidaires du corps par des vis S,-permettent son raccordement aux tubulures. Un boisseau sphérique 7i percé d'un conduit cylindrique B de même diamètre que les tubulures avec lesquelles il vient se mettre en continuité en position robinet ouvert, prend .place à l'intérieur, de ce corps avant soudure d'une des deux couronnes 2 ou 3. Ce boisseau porte,suivant un même axe perpendiculaire au conduit, deux tourillons 9 et 10 qui reçoivent, à travers des ouvertures cylindriques prévues dans le corps, deux douilles 11 et 12 garnies de roulements à aiguilles. Deux brides de forme 13 et 14, solidaires du corps par des tiges filetées 15, maintiennent et positionnent verticalement ces douilles 11 et 12. Une tige 16, pourvue à sa partie supérieure d'un carré d'entrai nement 16a, traverse la bride 13 pour se. solidariser avec le boisseau par un méplat 16b engagé dans une saignée correspondante usinée dans le tourillon 9. Dans les alésages des couronnes 2 et 3 sont montés coulissants des sièges 17 et 18 pourvus extérieurement de joints ronds 19 et 20 assurant l'étancheïté de ce montage. Ces sièges -17 et 18 portent dans des gorges prévues sur leur face interne d'obturation des joints an nulaires en matière plastique ou graphite d'une certaine dureté 17a et 18a usinés et positionnés en accord avec le boisseau central contre lequel ils viennent s'appliquer avec une certaine pression résultant de la poussée d'un ensemble élastique sur la face arrière 69 02379 7 2061497 de chacun des sièges. Dans l'exemple représenté,cet ensemble élastique se compose d'un plateau annulaire de section en L 21 portant sur sa face arrière principale une couronne de ressorts 22 comprimés contre cette face par des vis 23 qui la traversent pour s'engager dans des trous borgnes filetés prévus en correspondance dans la face externe d-es bossages annulaires servant" de logement aux sièges. • • • Le fonctionnement du robinet qui vient d'être décrit est des plus simples. L'appareil se trouvant dans la position représentée à la figure 1., tine rotation de' 90e du boisseau, à l'aide d'une clé de manoeuvre de la tige 16, amène' son conduit 8 en continuité avec la canalisation. Une rotation inverse de même importance qu'à l'ouverture, ramène le boisseau en position d'obturation. L'étancheïté de cette fermeture peut être renforcée ou. rétablie par la simple action des vis 23. ■ On a représenté à là figure 2 un autre mode de réalisation du .brevet. Dans cet exemple,le corps du'robinet se compose d'une enveloppe cylindrique épaisse 24 à l'intérieur de laquelle ont été rapportées par soudure deux couronnes 25 et 26 positionnées symétriquement de part et d'autre d'un boisseau SDhérique central 27 mis en place avant soudure d'une des d,eux couronnes 25 ou 26. Une entretoisa pa-rallélépipédioue 28 s'appuyant par ses -extrémités sur les faces internes des- couronnas 25 et 26 est prévue a la partie inférieure du corps pour servir de logement à la douille 29 de rotation du boisseau,le réglage en hauteur de celui-ci étant assuré par un pivot 30 traversant le corps 24 dans un trou fileté pour agir sur l'extrémité pleine de la douille 29. On a désigné par 31 la douille supérieure de rotation du boisseau logée dans l'élément tubulaire 32 renforçant l'orifice de sortie de la tige de manoeuvre 33,ladite - tige étant solidarisée avec le tourillon suoérieur du boisseau par un moyen connu. L~s ensembles d'étancheïté de l'appareil représenté comportent un BAD ORIGINAL 69 02379 2061497 siège annulaire 34 de section en L positionné dans son logement et appliqué contre le boisseau central par une bague intermédiaire 35 nui reçoit sur sa face arrière la poussée produite par.un système élastiaue composé d'un plateau annulaire 36 portant des rondelles flexibles 37 comprimées par des vis' 30. L'étancheïté de l'ensemble 33 et 34 est réalisée par des joints ronds 39 et 40 positionnés de telle sorte que l'étancheïté des portages obtenus par la poussée des ensembles élastiques soit renforcée par la résultante des pressions exercées par le produit transporté sur les faces opposées différentielles des sièges. Ce robinet qui se présente ainsi comme une cellule d'étancheïté indépendante en forme de manchon cylindrique est relié à la tubulure amont par une bride de raccordement 41, exécutée en éléments soudés, et à la tubulure aval par l'intermédiaire d'un moyeu 42 muni, dp. dwux bridas de raccordement, 42a et 42b. L'utilisation de cet élément de liaison facilite la mise en place du robinet et permet en service, le réglage ou l'interchangeabilité des éléments d'étancheïté aval sans dépose de l'annarsil lui-même et la tubulure amont restant en charge. Des trous filetés et bouchonnés 43, prévus dans la bride 42a permettent d'accéDRr ds l'extérieur aux vis 38 d~ réglage de l'ensemble d'étancheïté. On a représenta dans les figures 3 à 6 d'autres exemples de réalisation d'ensembles d'étancheïté. Dans la figure 3 le siège 52 reçoit la poussée d'un plateau à ressorts 53 Dar l'intermédiaire d'une bague en matière plastique 54. oui augmente l'élasticité de l'ensemble d'obturation tout en assurant l'étancheïté du montage. Dans cet exemple, les ressorts de poussée 55 sont logés dan- dps godets 56 solidaires du nlateau 53. L'engagement de ces godets dans la couronne 57 permet une réduction notable de l'encombrement de ces ensembles d'étancheïté. BAD ORIGINAL 69 02379 9. 2061497 1 Sans l'exemple figure 4 un siège en matière plastique flexible 58 est applique contre le boisseau central par la réaction d'un élément annulaire ondulé flexible 59 comprimé entre l'arrière de ce siège et- la face d'appui d'une bague 60 solidaire de la couronne 61 5 par les vis è'2 '. • ' * . Dans l'exemple figure' 5 lq siège annulaire 63 coulisse dans une bague de section en.L 64"rapportée et fixée dans l'alésage de la cou-, rdnne correspondante 65 par.'les vis 66. Un joint rond 67 et un joint plat 68 .assurent l'étancheïté .de ce montage. Un système élastique 10 d'un principe identique à l'exemple figure î applique le siège 63 sur le boisseau. L« figure 6 est une variante d'exécution de la figure 5.Dans ce cas, -les ressb'rts 69 sont à lame et les vis 70 sont -solidarisées avec la ..couronne intermédiaire 71; cette couronne étant maintenue dans la • r t5. collerette 72 à une' extrémité par l'épaulement 7-2a et à l'autre ex-ê ' •fcrewité par un circlips 73, ' * La description qui précède n'ayant été donnée qu'à titre d'exemple non limitatif on pourra sans sortir du cadiE de l'invention réali--ser diverses variantes e^ formes de réalisation à partir des élé-20 ments décrits. t ■ . BAD ORIGINAL 69 02379 2061497 REVENDICATIONS 1 - Vanne pour fluide du type comportant un corps apte à recevoir un boisseau d'obturation, et un système d'étancheïté amovible susceptible d'être 5 dégagé par les extrémités de ce corps, prévu avec des moyens permettant d'appliquer un siège annulaire d'étanchéité contre le boisseau sous une tension réglable, le système d'étanchéité prenant appui sur un élément annulaire venu ou solidaire du corps, ladite vanne étant caractérisée en ce que le siège annulaire du système d'étanchéité est maintenu contre le 10 boisseau par des moyens de fixation amovile, réglable en position, et prenant appui sur une face externe de l'élément annulaire solidaire du corps. 2 - Vanneselon 1, caractérisée en. outre en ce que le corps de la vanne est constitué par un aaiachon de ferres sensiblement cylindrique. 15 3 - Vanne selon 1 et 2 ci-dessus» dans laquelle les extrémités du manchon constituent brides de raccordement et coaportent des moyens de solidari-sation sur les éléments de tuyauterie, 1«ensemble formant une cellule indépendante. 4 - Vanne selon 1 et 2 dans laquelle les moyens de fixation réglable sont 20 constitués par une bague ou plateau d'appui solidarisé de façon amovible sur la face externe d'une collerette support, solidaire du manchon. 5 - Vanne selon 1 et 2 dans laquelle le siège annulaire d'étanchéité est maintenu contre le boisseau par un organe de fixation et par l'intermédiaire de moyens élastiques assurant la mise sous tension du siège. 25 6 - Vanne selon 1 et 2 dans laquelle le siège annulaire est monté coulissant longitudinalement dans i'alesage du manchon, le siège étant pourvu d'un joint d'étanchéité sur sa face extérieure et sur sa face en contact avec le boisseau tournant, chaque siège coopérant avec un plateau d'appui sur lequel il repose., le plateau étant de forme annulaire et étant rap-30 pelé contre une collerette support solidaire du manchon par un jeu de ressorts répartis sur son pourtour et comprimés contre sa face arrière par des vis traversant le plateau pour s'engager dans des trous borgnes filetés dans la masse de la collerette support. 7 - Vançe selon 6 comportant de chaque côté un siège annulaire en forme 35 de L associé à une bague disposée dans l'angle du L et recevant la poussée d'un plateau arrière raccordé sous tension à une collerette support solidaire du manchon par des vis portant des rondelles flexibles. 8 - Vanne selon 1, 2 et 6 ci-dessus dans laquelle les ressorts de poussée sont logés dans des godets solidaires du plateau et engagés dans des 69 02379 2061497 alvéoles correspondants pratiqués dans la collerette support. 9 - Vanne selon 1, 2 et 6 ci-dessus dans laquelle le siège repose sur le plateau d'appui par l'intermédiaire d'un organe ressort à lame courbée de forme annulaire inséré et comprimé entre le siège et le plateau. 10 — Vanne selon les caractéristiques 1, 2 et 6 ci-dessus dans laquelle la collerette support est solidarisée de façon amovible à l'intérieur du manchon et supporte les organes de fixation du plateau d'appui du siège. 11 - Vanne selon 10 dans, laquelle la collerette support est solidarisée à l'intérieur du manchon par. un circlips. 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