Brevet FR2066915A1 — publié le 19710813

La présente invention est relative à une vanne à papillon et elle a pour but d'améliorer les caractéristiques de l'écoulement dans une vanne de ce type» Une vanne à papillon selon l'invention est caractérisée 5 en ce qu'elle comprend un corps, un passage traversant ce corps, un papillon monté à l'intérieur du passage» et des moyens pivotants qui supportent le papillon dans le corps, ce papillon ayant la forme générale d'un disque dont une partie de la périphérie a un profil sphérique, tandis que la matière esf suppri— 10 mée sur le reste de la périphérie et sur une face du disque de telle façon que, au moins sur une partie de la rotation angulaire du papillon, pratiquement la totalité du débit d'un fluide commandé par la vanne, s'écoule à travers une ouverture définie par la zone du disque où de la matière a été retirée. 15 Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Fig. 1 est une coupe partielle d'une vanne à papillon selon l'invention. 20 Fig. 2 est une coupe suivant 2-2 (fig. 1). Fig. 3 et 4 sont deux vues du papillon d'une vanne selon 1 * invention. Fig. 5 et 5a illustrent un procédé pour la fabrication du papillon. 25 Fig. 6 et 7 représentent deux variantes possibles. Fig. 8 est une vue suivant la direction de la flèche 8 (fig. 7). Fig. 9 et 10 montrent à une échelle différente, des variantes du procédé de montage du papillon dans la vanne» 30 Fig. 11 est une vue suivant la direction de la flèche 11 (fig. 10). La vanne représentée sur les fig. 1 et 2 comprend un papillon 10 ayant la forme d'une sphère à laquelle on a retiré deux calottes, ce qui laisse subsister un papillon 10 ayant l'aspect J5 d'un disque. Ce disque possède deux faces planes 11 et 12, entre lesquelles est définie une périphérie 13 à profil sphérique. Deux encoches l4 et 15 sont pratiquées sur les faces 11 et 12 à des emplacements diamétralement opposés, ces encoches s'ouvrant sur la périphérie 13. Les encoches l4 et 15 ne traversent 40 pas la totalité de l'épaisseur du papillon 10. Celui—ci est 70 35252 2 2066915 monté sur un pivot 16 ayant une partie cannelée l6a et dont l'axe passe par le centre de la sphère de base. Le pivot 16 peut tourner dans le corps 17 de la vanne, en travers d'un passage qui traverse ce corps et définit un côté amont 18 ainsi qu'un 5 côté aval 19. La. vanne représentée sur le dessin ne comprend pas des moyens d'étanchéité autour du pivot l6 ou sur la face 17a du corps 3 7. Quand le papillon 10 est en position de fermeture, sa périphérie 13 porte contre la face 17a de façon à interrompre 10 effectivement l'écoulement à travers la vanne. L'absence de moyens d'étanchéité qui vient d'être mentionnée a pour effet que la fermeture de la vanne n'est pas absolument étanche. En service, le mouvement du papillon 10 dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre (fig. 2) expose des sections de 15 passage croissantes pour les encoches l4 et 15» assurant la communication entre les côtés amont 18 et aval 19» Ainsi, jusqu'à ce que la périphérie spérique 13 soit partiellement écartée de la paroi 17a du corps, la totalité de l'écoulement fluide s'effectue à travers les encoches l4 et 15« On peut ainsi obte— 20 nir une caractéristique d'écoulement donnée pour la vanne, en conformant les encoches 14 et 15 aux dimensions requises. On comprend que le papillon 10 puisse comporter une seule encoche, ou bien une combinaison de plusieurs encoches, en fonction de la caractéristique d'écoulement voulue» 25 On a représenté sur les fig. 3 et 4 une variante de réali sation pour le papillon 20 d'une vanne fonctionnant de façon analogueo La périphérie partiellement sphérique 21 comporte des creux 22 et 23t définis eux-mêmes par des parois partiellement sphériqueso Ces creux 22 et 23 intéressent les faces planes 30 24 et 25 du papillon 20, sans toutefois le traverser sur toute son épaisseur. Le papillon 20 est monté dans un corps de vanne désigné par la référence générale 26 et le fonctionnement du dispositif est sensiblement analogue à celui qui vient d'être décrit avec référence aux fig« 1 et 2. Au début, le détoit de 35 fluide s'écoule à travers les creux 22 et 23. On a illustré sur la fig. 5 un procédé pour la réalisation des creux 22 et 23 sur le papillon 20. Pour cela, on part d'une sphère de base raccordée à deux surface 27 et 28 qui appartient respectivement à des tores 40 imaginaires 27a et 28a espacés parallèlement à égales distances 70 35252 3 2066915 de part et d'autre d'un plan diamétral-D de la sphère» Les tores 27,a et 28a ont des sections transversales circulaires et ils sont tangents à la sphère suivant deux de ses circonférences 27b et 28b„ Sur le solide ainsi obtenu, on retire du métal de façon à 5 laisser un disque définie entre les lignes 29g; et 29b qui définissent le papillon désiré» On comprend que les portions enlevées dans la matière du papillon puissent avoir la forme de surfaces toroîdales à section transversale non circulaire, eomme illustré sur la fig. 5,2,8 10 afin d'obtenir les caractéristiques voulues de l'écoulement à travers la vanrie0 De même, les parties en creux peuvent avoir une forme conique, une section transversale en spirale ou en développante ou, plus généralément, d'un profil quelconque définissant une courbe progressive tangente à la partie sphérique 15 du papillon» Le papillon 43 illustré sur la fig. 6 a une forme générale analogue à celle du papillon 20, c'est-à-dire qu'il comporte une périphérie 46 partiellement sphérique, et deux encoches 47, 48 partiellement sphériques. Les faces 49 et 50 du papillon 45 sont 2 0 par contre munies respectivement de zones en creux 51 et 52. Ces dépressions sont utilisées en service pour fonctionner suivant le principe de la roue Telton afin de développer un couple qui tend à faire tourner le papillon 45 dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montré, jusqu'en position ouverte, 25 quelle que soit la direction de l'écoulement fluide. Ce couple d'ouverture s'oppose au couple de fermeture auquel les papillons dès vannes sont normalement soumis en utilisation» Le papillon 55 représenté sur les fig. 7 et 8 possède une périphérie 56- partiellement sphérique, et deux faces 57 et 58 30 comportant respectivement des zones en creux 59 et 60. Des trous 6l traversent la- paroi pour relier la périphérie 56 aux creux 59 et 60. Les trous 6l sont préférablement disposés en rangées et peuvent présenter des sections transversales qui augmentent graduellement comme illustré sur la fig. 8. Le montage du papil— 35 Ion 55 dans le corps de la vanne est tel que, lorsque ce papillon est en" position die fermeture, les trous 6-1 ."sont obturés par le siège fixe 62. Lorsqu'on fait, tourner le "papillon 55 dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre afin d'ouvrir la vanne, les creux 59 et 60 fournissent un couple d'ouverture 40 du genre précédemment décrit. Lorsqu'on est en train d'ouvrir le 70 35252 4 2066915 papillon, le fluide commence par s'écouler à travers les trous 6l, au fur et à mesure que ceux-ci s'écartent du siège fixe 62„ Le nombre et la dimension des trous 6l sont choisis de façon à obtenir par cette vanne, les caractéristiques d'écoulement dési— 5 rées„ On a représenté sur la fig» 9 un papillon 30 qui possède une périphérie 31 partiellement sphérique, inunie de deux encoches 32 et 33 du genre précité. Le papillon 30 est monté à l'intérieur d'un corps de vanne 3^ au moyen d'un pivot 35 décalé à la fois 10 par rapport au centre de la surface sphérique 31» et par rapport à l'axe 36 d'un passage traversant de bout en bout le corps 3^ de la Aranne t En position d'ouverture, le papillon 30 est orienté comme indiqué en traits interrompus par la référence 30a. Cette disposition a pour effet qu'une pression exercée sur le papillon 15 30 du même coté que le pivot 35» a tendance à appliquer ce papillon contre un siège correspondant du corps 3^> ce qui améliore les caractéristiques d'étanchéité» On a représenté sur les fig. 10 et 11 un papillon 40 analogue au papillon 10 des fig» 1 et 2, et comportant deux encoches 20 4l et 42» Cependant, le papillon 10 est monté sur un pivot 43 dont l'axe passant par le centre de sa périphérie sphérique, est incliné par rapport au plan général de ce papillon 40o Le pivot 43 est monté dans un corps de vanne non représenté si bien qu'en fonctionnement, l'axe de rotation du papillon 40 n'est pas 25 perpendiculaire à l'axe du passage par lequel l'écoulement traverse le corpso 70 35252 5 2066915 REVENDICATIONS 1— Vanne à papillon, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps, un passage traversant ce corps, un papillon monté à 5 l'intérieur du passage, et des moyens pivotants qui supportent le papillon dans le corps, ce papillon ayant la forme générale d'un disque dont une partie de la périphérie a un profil sphérique, tandis que la matière est supprimée sur le reste de la périphérie et sur une face du disque de telle façon que, au 10 moins sur une partie de la rotation angulaire du papillon, pratiquement la totalité du débit d'un fluide commandé par la vanne, s'écoule à travers une ouverture définie par la zone du disque où de la matière a été retii'ée. 2- Vanne à papillon suivant la revendication 1, caractérisée 15 en ce que le reste de la périphérie du papillon comporte une encoche qui s'ouvre à la fois sur une face du disque et sur sa paroi périphérique. 3- Vanne suivant la revendication 2, caractérisé én ce que le disque comporte deux encoches diamétralement opposées 20 sur sa périphérie. 4— Vanne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les zones où il manque de la matière, définissent sur le disque des creux situés à l'intersection d'une face du disque et de sa périphérie. 25 5- Vanne suivant la revendication 4, caractérisée en ce que chaque creux est délimité par une paroi à profil toroidal» 6— Vanne suivant la revendication 5» caractérisée en ce que cette paroi toroïdale correspond à une section transversale non circulaire. 30 7- Vanne suivant la revendication 5» caractérisée en ce que les parois définissant les zones en creux sont tangentes à la périphérie sphérique du papillon. 8— Vanne suivant l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que le papillon comporte deux dépressions 35 diamétralement opposées0 9— Vanne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que chaque ouverture est constituée par un trou s'ouvrant sur la périphérie et sur une face du disque. 10— Vanne suivant la revendication 9» caractérisée en ce . le 40 qu(^~papillon comporte plusieurs trous de ce genre, diamétralement 70 35252 6 2066915 opposés sur le disque, 11— Vanne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le papillon est pourvu, sur sa face araont, d'une creusure décalée par rapport à son axe, 5 cette creusure étant soumise à un fluide d'écoulement prévu pour traverser la vanne, de façon à soumettre le papillon à un couple tendant à l'ouvrir» 12— Vanne suivant la revendication 11, caractérisée en ce que le papillon possède sur sa face aval, une creusure dia— 10 métralement opposée à la creusure de la face amont » 13— Vanne suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'axe du pivot du papillon est décalé à la fois par rapport à l'axe du passage du corps et par rapport au centre de la paroi sphérique. 15 14— Vanne suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que l'axe du pivot est incliné par rapport au plan du disque.