Brevet FR2216492A1 — publié le 19740830

L'invention concerne une vanne à obturateur coulissant, et en particulier une vanne pour vide élevé (par exemple vide moléculaire) à pertes très réduites, et pour canalisation relativement importante (diamètre de ltordre de 50 mm à 1 mètre, voire même supérieur) dans une telle vanne, l'obturateur en position ouverture dégage complètement les deux brides de raccordement de la vanne à la canalisation, et pour la fermeture l'obturateur d'abord coulisse jusqu'au droit de ces brides puis il est appliqué fortement contre le joint d'é- tanchéité de la bride côté vide. Dans l'état actuel de la technique connue, il a déjà été proposé de telles vannes dont l'obturateur coulissant comporte deux plateaux parallèles, reliés entre eux par une biellette oblique qui les écarte l'un de l'autre sous l'action d'une tige d'actionnement poussant le plateau du côté opposé au vide; ce plateau prenant alors appui contre la bride du côté opposé au vide, le plateau côté vide est ainsi appliqué contre le joint d'étanchéité de la bride côté vide; bien entendu, il faut nécessairement un moyen rappelant élastiquement les deux plateaux l'un vers l'autre pour empêcher les plateaux de s'éearter intempestivement l'un de l'autre hors de la position de fermeture.Mais ce système présente de nombreux inconvénients et désavantages : le plateau côté opposé au vide frotte avec force sur la bride côté opposé au vide - la position finale de fermeture varie avec l'obliquité finale de ladite biellette et ne peut donc pas être verrouillée - ledit moyen élastique tend à faire cesser la fermeture - le coulissement de la tige convient mal à la haute étanchéité recherchée et ne se prête pas à une commande infraudable. L'invention a pour but d'éliminer ces inconvénients et désavantages. En conséquence, l'invention a pour objet une vanne dont l'obturateur coulissant comporte deux plateaux parallèles, dont l'éeartement à la fermeture (et le rapprochement à l'ouverture) est une translation pure et perpendiculaire aux plateaux. L'invention a encore pour objet une telle vanne, dans laquelle la position finale de fermeture est verrouillée. L'invention a encore pour objet une telle vanne, dans laquelle le moyen élastique rappelant les deux plateaux l'un vers 11 autre est positivement annihilé en position de fermeture. L'invention a encore pour objet une telle vanne, dont l'organe d'actionnement est un arbre tournant en rotation pure. L'invention a, en outre, pour objet une telle vanne, munie de divers perfectionnements qui seront décrits plus loin. Succinctement, une vanne à obturateur coulissant comportant deux plateaux parallèles rappelés l'un vers l'autre par un moyen élastique comprend se lon l'invention une plaque intermédiaire placée entre les deux plateaux, les deux plateaux et la plaque étant montés pivotant et coulissant sur un même moyeu orthogonal aux plateaux avec un moyen mécanique écartant positivement les plateaux lorsque la plaque pivote entre les plateaux, une bielle dont la tête est clavetée sur l'arbre d'actionnement et dont le pied passe dans une fenêtre radiale de la plaque intermédiaire et passe dans une fenêtre tangentielle de chacun des deux plateaux, et des moyens de verrouillage, d'une part tenant les plateaux rapprochés et les immobilisant par rapport à la plaque intermédiaire en la position d'ouverture et jusqu'à la position intermédiaire où l'obturateur est au droit des brides de raccordement, et d'autre part immobilisant les plateaux en rotation et coulissement par rapport au corps de vanne entre ladite position intermédiaire et la position de fermeture, ainsi qu'en cette position de fermeture. Ledit moyen mécanique selon l'invention peut être constitué par la coopération d'une pluralité de rouleaux radiaux et d'un jeu de rampes circulaires, les rouleaux portés par la plaque intermédiaire et les rampes sur la face intérieure d'un plateau (ou les faces intérieures des deux plateaux) et vice versa. Lesdits moyens de verrouillage selon l'invention peuvent comprendre deux billes logées chacune dans un plateau, dont chacune entre la position d'ouverture et la position intermédiaire engage un logement de la plaque intermédiaire en roulant sur une paroi intérieure du corps de vanne, et entre la position intermédiaire et la position de fermeture engage un logement d'une paroi intérieure du corps de vanne en roulant sur la plaque intermédiaire. De préférence, mais non nécessairement, ladite bielle et ladite plaque intermédiaire selon l'invention forment, en position de fermeture, genouillère outrepassée, et contrebutée contre un flanc intérieur du corps de vanne. Une exécution de l'invention sera maintenant décrite en se référant aux figures suivantes, données à titre d'exemples non limitatifs - la figure 1 est une élévation d'ensemble de cette exécution, - la figure 2 est un détail en coupe verticale, axiale, transversale, d'un dis positif de commande pour cette exécution, - la figure 3 est une vue en plan du demi-carter inférieur (côté opposé au vi de) de cette exécution, avec (en trait tireté) le contour de la bielle et de l'obturateur en position d'ouverture de la vanne, - la figure 4 est une coupe de la bride du demi-carter inférieur avec sa bague, selon la ligne IV-IV de la figure 3, - la figure 5 est un détail du logement pour bille, en coupe selon la ligne V-V de la figure 3, - la figure 6 est une vue en plan de demi-carter supérieur (côté du vide) de cette exécution, avec (en trait tireté) le contour de ltobturateur en posi tion intermédiaire et en position de fermeture, avec (en trait tireté) le contour de la bielle en position intermédiaire, et avec (en trait point) le contour de la bielle en position de fermeture, - la figure 7 est une coupe de la bride du demi-carter supérieur, avec sa ba gue et avec son joint torique d'étanchéité, selon la ligne VII-VII de la fi gure 6, - la figure 8 est un détail du logement pour bille2 en coupe selon la ligne VIII-VIII de la figure 6, - la figure 9 est une vue en plan du plateau inférieur (côté opposé au vide), de cette exécution, - la figure 10 est un détail d'une rampe de ce plateau, en coupe selon la li gne X-X de la figure 9, - la figure 11 est une vue en plan de la plaque intermédiaire, de eette exécu tion, - la figure 12 est une vue en plan du plateau supérieur (côté du vide), de cet te exécution, - la figure 13 est un détail en coupe verticale selon une ligne brisée de l'ob- turateur avec ses plateaux rapprochés, - la figure 14 est un détail en coupe verticale selon une ligne brisée de ltob- turateur avec ses plateaux écartés et de la bielle, Avec référence à la figure 1, qui est une élévation d'ensemble, cette exécution d'une vanne selon l'invention comprend un corps de vanne, comprenant lui-même un demi-carter inférieur (côté opposé au vide) 1, avec sa bride 3 d'axe ZZ, et un demi-carter supérieur (côté du vide) 5, avec sa bride 7 de même axe ZZ, l'arbre d'actionnement, tournant selon l'axe vertical YY, est ici commandé par un bottier tournant 9 et une manette 11. Avec référence au détail en coupe selon la figure 2, l'arbre d'actionnement est en deux pièces, savoir un arbre inférieur 13 tournant selon l'axe YY, et un arbre supérieur 15, oblique sur l'arbre 13, entraînant l'arbre 13 par un tournevis 17 et entraîné par une fente 19 du bottier 9 tournant sur une bague 21, l'étanchéité de cette commande est assurée par un soufflet étanche et résilient 23, par exemple en acier inoxydable. Avec référence à la figure 3, le demi-carter inférieur 1 a la forme d'un bassin allongé, à deux extrémités demi-circulaires, dont l'une 31, d'axe ZZ, reçoit la bride amovible 3 (figure 4), le bord 35 du bassin est dressé, muni de gorges et de joints d'étanchéité (non représentés), et d'une pluralité de vis ou boulons de serrage 37; les flancs de bassin sont usinés en guides d'équerre 39 pour le plateau inférieur de 11 obturateur, et se terminant près de l'extrémité 31, chacun par un gradin en diminution circulaire qui permettent I 'é- earterent des plateaux de l'obturateur et qui de plus s'opposent à leur déplacement horizontal en position écartée.A l'opposé de l'extrémité 31, un logement latéral 43 reçoit le palier inférieur (non représenté) de l'arbre d'actionnement 13 (figure 2) Enfin, un peu au-delà de la ligne m vers l'axe longitudinal, il est ménagé un logement 45 pour engager une bille de verrouillage, en forme d'empreinte arrondie (figure 5), diminuée progressivement en rampe d'introduction selon une perpendiculaire à la ligne V-V allant vers l'axe longitudinal. Avec référence aux figures 6, 7 et 8, le demi-carter supérieur 5 a en général la même structure que celle qui vient d'être décrite pour le demicarter inférieur 1, toutefois sa bride amovible 7 loge, dans une gorge annulaire, le joint torique 53 sur lequel le plateau supérieur de l'obturateur vient porter en position de fermeture, et un passage latéral 63 reçoit le palier supérieur (non représenté) de l'arbre d'actionnement 13 (figure 3). Avec référence à la figure 9, le plateau inférieur 71 (côté opposé au vide) de l'obturateur a une forme générale circulaire de centre W, avec au centre une douille rapportée 73, entourée d' un épaulement annulaire 75, avec plus près du bord un autre épaulement annulaire 77 sur lequel sont usinées, à 1200 d'intervalle, trois rampes d'introduction 79 (figure 10) se terminant par un logement 81, creux et cylindrique. Le disque du plateau inférieur est muni d'une large oreille à plat 83, dans laquelle sont pratiqués un trou 85 pour logement d'une bille, et une fenêtre tangentielle 87 en arc de cercle. Avec référence à la figure 11, la plaque intermédiaire 91 a une forme générale de raquette, avec une partie circulaire de centre W, un perçage central 93, trois logements 95 à 1200 pour des rouleaux, et avec une queue 94, un trou 97 doublement chanfreiné pour engager deux billes, et une fenêtre radiale 99. Avec référence à la figure 12, le plateau supérieur 101 (côté vide) de l'obturateur a une forme générale circulaire de centre W, avec, sur sa face inférieure, un moyeu 103 d'axe W, un épaulement annulaire 105, et plus près du bord un autre épaulement annulaire 107, avec une large oreille à plat 109, dans laquelle sont pratiqués un trou 111 pour le logement d'une bille, et une fenêtre tangentielle 113 en arc de cercle Avec référence aux figures 13 et 14, qui sont des coupes verticales, selon une ligne brisée passant par un rouleau, l'axe W, un rouleau, les billes, et îraxe U, de l'obturateur en position ouverture, plateaux rapprochés (figure 13), et en position fermeture, plateaux écartés (figure 14), l'obturateur 121 comprend le plateau inférieur 71, la plaque intermédiaire 91 dont le perçage central 93 loge l'épaulement annulaire 75 du plateau inférieur 71, et le pla teau supérieur 101, dont l'épaulement annulaire 105 est logé dans l'épaulement annulaire 75 du plateau inférieur 71; ces trois pièces sont assemblées par une vis 123, d'axe W, vissée dans le moyeu 103 du plateau supérieur 101, en comprimant un ressort en hélice 125 entre sa tête et la douille 73 du plateau inférieur 71, ainsi le ressort 125 tend à rapprocher les deux plateaux 71 et 101 l'un de l'autre.L'obturateur 121 comprend encore trois rouleaux 127, pris cans les logements 95 de la plaque intermédiaire 91 entre, d'une part ltépaule- ment annulaire 107 du plateau supérieur 101, et, d'autre part, l'épaulement 77 ou (figure 14) les rampes 79 ou les logements 81 (figure 13) du plateau inférieur 71, L'obturateur 121 est actionné par une bielle 129, dont la tête est clavetée en 131 sur l'arbre d'actionnement 13 (figure 14).et dont le pied est muni d'un collet 133 passant dans la fenêtre 87 du plateau inférieur 71, d'un collet 135 passant dans la fenêtre 113 du plateau supérieur 101, et d'une vis 137 passant dans la fenêtre 99 de la plaque intermédiaire 91, le tout d'axe UU. Enfin, deux billes de verrouillage 139 sont logées l'une dans le trou 85 du plateau inférieur 71, et l'autre dans le trou 111 du plateau supérieur lOl;tan- tôt (figure 13) elles sont engagées dans le double chanfrein du trou 97 de la plaque intermédiaire 91 et roulent sur les parois intérieures des demi-carters 1 et 5, tantôt (figure 14) elles sont engagées dans les empreintes 45 et 65 des demi-carters 1 et 5 et roulent sur la plaque intermédiaire 91. On décrira maintenant le fonctionnement de cette exécution de l'invention. Dans la position ouverte o, selon le tracé tireté de la figure 3, la bielle 1290 est à fond de course en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre, l'obturateur 1210 étant en butée au fond des guides 39 du demi-carter inférieur 1 et 59 du demi-carter supérieur 3; l'axe de l'obturateur est en Wo, et ses organes sont dans la position représentée figure 13; ses deux plateaux 71 et 101 sont rapprochés par le ressort 125, les rouleaux 127 étant dans les logements 81 du plateau inférieur 71; l'obturateur 121 peut donc rouler sur les deux billes 139. En tournant l'axe d'actionnement 13 en sens inverse des aiguilles d'une montre, l'obturateur 121 coulisse sur les guides 39 et 59, son centre suivant la ligne Wo-Z de la figure 3. Lorsque son centre W atteint l'axe Z, ses plateaux viennent en butée sur les extrémités 31 et 51 des demi-carters 1 et 5, et la position intermédiaire i est atteinte (tracé tireté de la figure 6) : les deux billes- 139 sont en regard des logements 45 et 65 des demicarters, libérant la queue 96 de la plaque intermédiaire 91.La bielle 129 i peut continuer à tourner en entraînant la queue 96 de la plaque intermédiaire 91, mais sans entraîner les plateaux dont les oreilles sont en butée contre les guides 39 et 59; ceci fait monter les rouleaux 127 sur les rampes 79, en écar tant les plateaux et en serrant le joint torique 53, puis sur l'épaulement annulaire 77 (figure 14); en fin de course, c'est-à-dire en position de fermeture f, la bielle 129 f (tracé en trait point de la figure 6) forme genouillère outrepassant la ligne YZ, son axe de pied U f étant en butée au fond des fenêtres 87 et 113 des deux plateaux, eux-mêmes en butée de rotation comme déjà énoncé. En sens inverse, c'est-à-dire de la fermeture à l'ouverture, les mouvements se répètent inversés, le ressort 125 rapprochant les plateaux lorsque les rouleaux 127 descendent les rampes 79, puis les rampes des logements 45 et 65 ramenant les billes en blocage de la pièce intermédiaire. REVENDICATIONS 1) Vanne à obturateur coulissant comportant deux plateaux parallèles rappelés l'un vers l'autre par un moyen élastique, caractérisée en ce qu'elle comprend une-plaque intermédiaire placée entre les deux plateaux, les deux plateaux et la plaque étant montés pivotant et coulissant sur un même moyeu orthogonal aux plateaux avec un moyen mécanique écartant positivement les plateaux lorsque la plaque intermédiaire pivote entre les plateaux, une bielle dont la tête est clavetée sur l'arbre d'actionnement et dont le pied passe dans une fenêtre radiale de la plaque intermédiaire et passe dans une fenêtre tangentielle de chacun des deux plateaux, et des moyens de verrouillage, d'une part tenant les plateaux rapprochés et les immobilisant par rapport à la plaque intermédiaire en la position d'ouverture et jusqu'à la position intermédiaire où l'obturateur est au droit des brides de raccordement, et d'autre part immobilisant les plateaux en rotation et coulissement par rapport au corps de vanne entre ladite position intermédiaire et la position de fermeture ainsi qu'en cette position de fermeture 2) Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit moyen mécanique fait coopérer une pluralité de rouleaux radiaux et un jeu de rampes circulaires, les rouleaux étant portés par la plaque intermédiaire et les rampes étant sur la face intérieure d'un plateau ou sur les faces intérieures des deux plateaux, ou vice versa. 3) Vanne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdits moyens de verrouillage comprennent deux billes, logées chacune dans un plateau, dont chacune, entre la position d'ouverture et la position intermédiaire engage un logement de la plaque intermédiaire en roulant sur une paroi intérieure du corps de vanne, et, entre la position intermédiaire et la position de fermeture engage un logement d'une paroi intérieure du corps de vanne en roulant sur la plaque intermédiaire. 4) Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite bielle et ladite plaque intermédiaire forment, en position de fermeture, genouillère outrepassée, et contrebutée contre un flanc intérieur du corps de vanne. 5) Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'arbre d'actionnement est entraîné par tournevis depuis un arbre oblique, lui-même entraîné par une fente d'un boîtier tournant, l'étanchéité étant assurée par un soufflet étanche et résilient. 6) Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps de vanne est en deux demi-carters, les flancs-de chaque de mi-carter formant pour un plateau de l'obturateur guides d'équerre, se terminant en bout par un gradin en diminution circulaire. 7) Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque plateau a la forme générale d'un disque avec une large oreille à plat munie d'une fenêtre tangentielle en arc de cercle. 8) Vanne selon l'une des revendications précédentes, earaetérisée en ce que la plaque intermédiaire a la forme générale d'une raquette dont la queue est munie d'une fenêtre radiale.