Brevet FR2202245A1 — publié le 19740503

La présente invention est relative à des perfectionnements aux papillons d'obturation et de réglage pour conduits de fluides du genre de ceux constitués par une plaque circulaire disposée dans une conduite et susceptible de pivoter autour d'un axe dia métral. Ces obturateurs sont particulièrement utilisés lorsqu'on désire commander automatiquement le pivotement du papillon afin de faire varier le debit. En effet, on sait qu'il existe une relation de proportionnalité, dite relation d'égal pourcentage, entre les variations angulaires du papillon et celles du coefficient de débit du sys tème, le coefficient de débit étant une grandeur caractéristique du dispositif qui est fonction du débit, de la densité du fluide et de la variation de la perte de charge. Ainsi, pour fixer les idées, si le papillon pivote de x degrés, dans le sens de l'ouverture, le coefficient de débit varie d'une quantité n ; si le papillon pivote de nouveau d'un angle égal, le coefficient de débit varie alors de k.n. En réalité, pour les papillons usuels, la relation d'égal pourcentage ne se vérifie pas lorsque l'angle de rotation du papillon est inférieur à 150, ce qui peut s'expliquer par le fait que le fluide s'écoule à travers un espace restreint délimité par une surface (la périphérie interne de la conduite ou du corps de vanne) et une ligne (le contour du papillon). De plus, l'expérience a montré que cette relation ne se vérifiait pas non plus, lorsque la rotation du papillon dépassait 600. Ce phénomène s'explique par le fait qutà partir de cet angle, le papillon ne présente plus une section suffisante pour que les variations de la perte de charge soient sensibles. De ce fait, si on désire régler correctement le débit du fluide, il faut utiliser une vanne permettant de laisser passer le débit maximal lorsque son papillon est ouvert à 600, ce qui conduit à prévoir des vannes ayant une section excessive. La présente invention, qui remédie à ces inconvénients, est remarquable en ce que la papillon présente à sa périphérie et sur chacune de ses faces un rebord incliné vers son centre et s'é- tendant symétriquement par rapport à son axe de rotation. La présente invention sera mieux comprise par la description qui va suivre faite en se référant au dessin annexé à titre d'exemple indicatif seulement, sur lequel La figure 1 est une vue en perspective montrant un papillon réalisé conformément à l'invention La figure 2 est une vue en coupe verticale montrant, à plus grande échelle, le papillon de la figure 1 Les figures 3-4 et 5 sont des vues schématiques montrant des positions caractéristiques du papillon dans le conduit de fluide Les figures 6 et 7 sont des vues analogues à la figure 2 montrant des variantes de réalisation. En se reportant au dessin, on voit que le papillon est constitué par une plaque circulaire 1 comportant un moyeu diamétral 2 pourvu d'un alésage 3 de réception de l'arbre d'entratnement usuel du dit papillon. Selon la présente invention, chacune des faces du papillon présente une bordure périphérique 4, ou visière, s'étendant sensiblement sur 1800, les deux bordures étant disposées symétriquement par rapport à l'axe de rotation du papillon. La périphérie extérieure de chaque visière est inclinée vers le centre du papillon de façon à ce que le pivotement de celui-ci selon la flèche F1 crée avec la paroi interne du conduit C un orifice de section croissante. De cette façon, lorsque l'angle de rotation du papillon est faible (inférieur à 150) le fluide s'écoule à travers cet orifice selon un régime d'écoulement laminaire puisque les contours du dit orifice sont constitués par des surfaces. De ce fait, on peut régler le débit du fluide de façon correcte mtme si l'ouverture du papillon est faible car on a constaté que la relation d'égal pourcentage était vérifiée entre zéro et quinze degrés (cas de la figure 3). Contrairement aux papillons usuels pour lesquels la variation de la perte de charge était presque nulle au-delà d'un angle de 600, le papillon de l'invention permet de régler le débit meme si la rotation est supérieure à 900. En effet, les visières provoquent des turbulences importantes qui maintiennent la perte de charge à une valeur sensible (figure 4). Si on consière la figure 4 on voit que le plan du papillon est disposé selon l'axe du conduit et que les visières constituent un obstacle bnt l'épaisseur est la somme des hauteurs h des dites ;1s1reL. Si on fait pivoter le papillon selon la flèche F1, à partir de la position de la figure 4, on voit qu'il est possible de faire encore varier la perte de charge en diminuant la hauteur de l'obs- tacle précité jusq'j la réduire à celle à'une visière. De ce fait, si h est la hauteur de la visière et D le diamètre du papillon, on voit que la régulation peut autre effectuée pour une une rotation égale à 90 + arc.sin h . Si la valeur de h est de 0,12 D (cas de la figure 2) la rotation utile du papillon est de l'ordre de 980. On peut, naturellement, modifier cette valeur qui ntest donnée qu'à titre indicatif. Du fait de la symétrie du papillon, le sens d'écoulement du fluide est indifférent. Outre les avantages déjà cités, les visières permettent de réduire notablement le couple qui tend à fermer la vanne. Ainsi, si on se reporte à la figure 5, on voit que la visière V, dirigée vers l'arrivée du fluide, crée dans cette zone, une turbulence importante qui réduit la vitesse du fluide et, par conséquent, la pression s'exerçant sur la partie inférieure du papillon. De ce fait, le couple qui tend à fermer le papillon, c'est à-dire à le faire pivoter selon la flèche F2 , est notablement réduit, et il est possible d'ouvrir le papillon en exerçant sur son arbre une force bien inférieure à celle qu'il aurait fallu appliquer si on avait utilisé un papillon usuel. Des essais ont montré qu'il était possible de réduire de 30% la valeur du couple de fermeture. De préférence, le bord 5 des visières se raccorde au disque 1 par une parsie arrondie 6 dont le rayon est aussi grand que possible. Sur la figure 2, on voit que le bord 5 des visières est contenu dans un plan passant par l'axe de rotation du papillon mais, comme montré sur les figures 6 et 7, d'autres formes peuvent autre utilisées. REVENDICATIONS I - Papillon d'obturation et de réglage pour conduits de fluides, du genre de ceux constitués par un disque susceptible de pivoter autour d'un axe passant par son diamètre, caractérisé en ce qu'il comporte, sur chacune de ses faces et à sa périphérie, une bordure s'étendant sensiblement sur 1800 et disposée de façon à ce que le papillon présente un axe de symétrie confondu avec son axe de rotation. 2 - Papillon d'obturation et de réglage pour conduits de fluides selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bordure s incline vers le centre du papillon. 3 - Papillon d'obturation et de réglage pour conduits de fluides selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'inclinaison de la bordure est telle que lorsque le papillon pivote dans le sens de l'ouverture, il démasque un orifice de section croissante. 4 - Papillon d'obturation et de réglage pour conduits de fluides selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la hauteur de la bordure est maximale dans le plan médian perpendiculaire à l'axe de rotation du papillon. 5 - Papillon d'obturation et de réglage pour conduits de fluides selon ltune quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le bord de chaque visière est raccordé au corps par une partie arrondie de grand diamètre.