Brevet FR2074685A1 — publié le 19711008

La présente invention concerne une vanne électromagnétique pour canalisations de transport de fluides corrosifs On connait des vannes électromagnétiques caractérisées par le fait qu'elles comportent, d'une part, un piston percé d'un trou qui, à ltétat de repos de la bobine de la vanne, est obturé par le noyau de cette bobine et, autre part, une membrane portant ce piston et percée d'un trou De telles vannes présentent, par rapport aux vannes de type courant, divers avantages, en particulier celui de pouvoir être beaucoup plus petites Mais leur inconvénient majeur est de ne pouvoir être montées sur des canalisations dans lesquelles circule un fluide corrosif La présente invention, qui remédie à cet inconvénient, a pour objet une vanne électromagnétique destinée à être montée sur une canalisation de transport de fluide et comprenant, de fanon connue, d'une part, un-piston percé d'un trou qui, à llétat de repos de la bobine de cette vanne, est obturé par le noyau de cette bobine, isolant ainsi la partie aval de ladite canalisa tioe de sa partie amont sous forte pression, et, d'autre part, une membrane faiblement élastique portant ledit piston et tendue entre la vanne et ladite partie amont, cette membrane étant percée d'un trou de manière que ses deux faces, au voisinage de ce trou, se trouvent soumises à la pression régnant dans la partie amont, ladite vanne étant essentiellement caractérisée par le fait qu'elle comporte, d'une part, une seconde membrane fixée au noyau de la bobine et montée de manière à isoler le piston et la membrane portant ce piston du restant de la vanne et, d'autre part, une masse de liquide dans laquelle baigne ledit noyau et qui est retenue par ladite seconde membrane, cette seconde membrane étant en un matériau résistant aux fluides corrosifs et ledit liquide étant d'une nature telle qu'il n'attaque ni la vanne ni la seconde membrane D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif et nullement limitatif, trois formes de réalisation de la vanne selon l'invention . Sur ces dessins - la figure t représente une vanne électrûmagnétique, de type connu, à piston percé d'un trou et à membrane également percée d'un trou, et - les figures 2 à 4 représentent trois vannes selon l'invention, Les vannes sur toutes ces figures étant représentées en coupe, montées sur une canalisation et en position de fermeture La vanne électromagnétique, de type connu, représentée sur la fig. 1, est montée sur une canalisation 1 dans laquelle circule (flèche X) un fluide (liquide ou gaz) .Elle délimite dans cette canalisation une partie amont 2 sous forte pression, et une partie aval 3 Cette vanne comprend un corps métallique supérieur 4 et un corps métallique inférieur 5, par exemple en bronze ou en acier, une bobine électromagnétique 6 avec son noyau 7 auquel est fixé un ressort 8 et un piston 9 percé en son centre d'un trou 10 de très faible section (par exemple quelques millimètres carrés) et fixé à une membrane 11, également percée d'un trou (12) et qui n'est que faiblement élastique . Ce trou 12 de la membrane a un diamètre du meme ordre que le trou 10 du piston Les références 13 et 14 désignent des joints d'étanchéité .La section du piston et celle de son trou 10 seront désignées ci-après par les lettres "S" et "s" Lorsque la bobine 6 ntest pas excitée, le trou 10 du piston 9 est obturé par l'extrémité 15 du noyau plongeur 7 poussé par son ressort 8, et, en raison du trou 12 de .la membrane 11, la forte pression régnant dans la partie amont 2 de la canalisation 1 se transmet à la chambre 16 de la vanne . Cette pression s'exerce donc sur le piston 9 et ajoute son action à celle du noyau 7 pour assurer l'étanchéité entre les parties amont 2 et aval 3 de la canalisation 1 Sur le trou 10 du piston 9 s'exerce une force F qui est la somme de la force f du ressort a transmise par le noyau 7 et d'une force qui est le produit de la section s du trou 10 par la différence des pressions P et P régnant respectivement dans am av les parties amont 2 et aval 3 de la canalisation t, soit en définitive F1 = f + (P -P ).s. am a Le fonctionnement de la vanne est le suivant au moment de l'excitation de la bobine 6, le noyau 7 se soulève et dégage le trou tO; il lui suffit pour cela de vaincre la force F1 Le trou 10 étant dégagé, la pression amont P et la am pression aval P v tendent vers la même valeur, de sorte que le av piston 9 tend à se trouver à peu près en milieu isobare Tandis que ces pressions tendent à s'égaler, la pression qui s'exerce sur la face de la membrane 11 tournée vers la canalisation 1 est encore supérieure à la pression qui s'exerce sur l'autre face en raison de la petitesse du trou 12 de la menbrane, de sorte que cette membrane dégage le piston 9 de la cana lisation Un granddébit de fluide s'établit alors entre la partie amont 2 et la partie aval 3 par l'ouverture de section 5; la vanne est ouverte Or, dans le cas d'une vanne sans membrare et à piston non perforé, le noyau aurait à vaincre la force F2 = f + (P - P ). S, force bien supérieure à F1 av Ainsi, les éléments de la vanne du type représenté sur la fig. î (bobine, noyau et corps supérieur) peuvent être de dimensions beaucoup plus faibles que dans une vanne ordinaire L'encombrement, à pression et à débit égaux, est donc considérablement diminué et le refroidissement de la vanne se trouve facilité. Mais la vanne de la fig. présente l'inconvénient de ne pas pouvoir être utilisée si la canalisation 1 sert au transport de fluides ( liquides ou gaz ) corrosifs La présente invention a précisément pour objet de remédier à cet inconvénient De façon plus précise, la présente invention concerne une vanne utilisable avec des fluides corrosifs et dérivée de la vanne de type connu représentée sur la fig. t; elle se caractérise ( fig. 2 ) par le fait qu'on isole le noyau 7 (par exemple en acier doux), le ressort 6 (en acier) et le corps supérieur 4, contre l'action d'un fluide corrosif circulant dans la canalisation t, à l'aide d'une membrane floue 57, en une matière plastique capable de résister à l'action chimique des fluides corrosifs Dans l?espace compris entre le corps supérieur 4 et cette membrane 17, on injecte (par un orifice 20) un liquide 18 qui ne ltattaque pas, par exemple une huile aux silicones . On règle la quantité de liquide introduite de manière à laisser à la membrane 17 un flou suffisant pour quelle ne soit pas tendue .Il convient, de plus, de ne pas laisser de poche d'air dans ce liquide 18 Cette membrane t7 est déformable sans effort et comporte au moins une ondulation 19 favorisant cette déformation Le liquide 18 se met automatiquement à la même pression que le fluide circulant dans la canalisation t Le noyau 7 se comporte de la même manière que dans le cas de la vanne connue de la fig. t et le déroulement des opérations d'ouverture de la vanne est exactement le même Bien entendu, le piston 9 et le corps inférieur 5 doi.vent être en un matériau insensible aux fluides corrosifs, par exemple en chlorure de polyvinyle pour les acides et les eaux désionisées, ou en matière plastique polymérisée, pour cernez tains solvants La fig. 3 représente une première variante de la vanne selon ltinvention . Cette variante permet d'emprisonner le liquide 18 entre la membrane 17 et le corps supérieur 4 grâce à une bague intermédiaire métallique 2t (à quatre trous taraudés) .. Cette bague 21 pince la lèvre supérieure 22 soudée à la membrane 17 contre le corps supérieur 4 grâce aux vis de montage (non représentées) de la vanne . La référence 23 désigne un joint plat ou toxique permettant de plaquer la membrane 11 qui porte le piston 9 La fig. 4 représente une seconde variante de la vanne selon l'invention Suivant cette variante, le noyau 7 et son ressort 8 ainsi que le liquide 18 sont contenus dans une enveloppe 24 en matière moulée souple, dont la membrane floue 17 constitue le fond . La vanne est donc réparable par simple remplacement de cette enveloppe 24 et des éléments qu'elle contient Il va de soi que la-présente invention n'a été dé crite.ci-dessus qu'à titre explicatif et nullement.limitatif et quI on pourra y apporter toutes modifications de détail sans sortir de son cadre REVENDICATIONS 10) Vanne électromagnétique destinée à être montée sur une canalisation de transport de fluide et comprenant, de façon connue, d'une part, un piston percé d'un trou qui, à l'état de repos de la bobine de cette vanne, est obturé par le noyau de cette bobine, isolant ainsi la partie aval de ladite canalisation de sa partie amont sous forte pression, et, d'autre part, une membrane faiblement élastique portant ledit piston et tendue entre la vanne et ladite partie amont, cette membrane étant percée d'un trou de manière que ses deux faces, au voisinage de ce trou, se trouvent soumises à la pression régnant dans la partie amont, ladite vanne étant essentiellement caractérisée par le fait qu'elle comporte, d'une part, une seconde membrane fixée au noyau de la bobine et montée de manière à isoler le piston et la membrane portant ce piston du restant de la vanne et, d'autre part, une masse de liquide dans laquelle baigne ledit noyau et qui est retenue par ladite seconde membrane, cette seconde membrane étant en un matériau résistant aux fluides corrosifs et ledit liquide étant d'une nature telle qu'il n'.attaque ni la vanne ni la seconde membrane 20) Vanne selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite seconde membrane est en un matériau déformable sans effort et comporte au moins une ondulation 30) Vanne selon la revendication 1, caractérisée par le fait que ladite seconde membrane constitue le fond d'une enveloppe contenant ledit liquide et le noyau de la bobine