Brevet FR2219351A1 — publié le 19740920

La présente invention concerne une vanne Ot valve de réglage comportant un seul siège et un obturateur équilibré et, plus particulièrement, des perfectionnements apportés à ce type de vanne en vue d'en obtenir un fonctionnement avec des performances plus grandes et une utilisation dans une très large gamme de températures, par exemple de 2000C à 40000 de telle sorte que ladite vanne puisse être utilisée dans tous les domaines qui, jusqu'à présent, étaient réservés à des vannes de type spécial. Divers types de vannes de réglage comportant un seul siège et un obturateur équilibré sont déjà connus dans la technique antérieure. Ces vannes connues utilisent généralement un obturateur massif qui est déplacé le long de l'a- xe de symétrie de la vanne par une tige d'entrarnement par l'intermédiaire de bielles et qui ferme plus ou moins l'orifice du siège de la vanne, la courbe caractéristique de débit de la vanne étant déterminée directement par le profil particulier selon lequel est profilée la tête dudit obturateur.Par ailleurs, l'obturateur est guidé dans son mouvement par les parois d'une chambre de compensation communiquant directement avec le siège de vanne par l'intermédiaire d'un trou central de l'obturateur La raison principale qui fait qutum tel type de vanne ne peut pas être utilisé dans une large gamme de températures réside dans le fait que, quand la vanne est fermée et que par conséquent son obturateur ferme complètement l'orifice du siège, il faut éviter que le fluide ne pénètre dans la cham bre de compensation communiquant directement, comme on l'a déjà dit, avec le siège de la vanne, en passant à travers l'es- pace compris entre l'obturateur et les parois de ladite chambre de compensation I1 faut par conséquent que l'obturateur soit pourvu de bagues ou--segments d'étanchéité qui, du fait qu'ils sont en une matière. différente de celle qui compose l'obturateur et les parois de la chambre de compensation, su-. bissent une déformation différente de ces derniers éléments quand la température varie ce qui nuit à l'efficacité du joint d'étanché,it,éç Par ailleurs, il convient de tenir compte que, dans un tel type de vanne, le fluide s'écoule à partir de l'orifice du siège entre ltobturateur et le siège de la vanne (quand la vanne est ouverte) avec une-énergie considérable qui, à la longue, use par érosion les parties métalliques de la vanne , ce qui réduit la durée de vie utile de cette dernière et la rend assez bruyante.Finalement , la surface utile de la parti de l'obturateur adjacente à la chambre de compensation ne peut pas, par suite de difficultés de construction, être exactement analogue à celle de la partie de tête de l'obturateur et, par conséquent, du fait que la poussée, due à une variation du moment du fluide, agit sur une surface utile résiduelle de l'obturateur qui, inévitablement, n'est pas négligeable, ces vannes connues ne peuvent pas être parfaitement équilibrées et stables du point de vue dynamique. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus et de permettre, par conséquent, d'obtenir une vanne perfectionnée plus équilibrée et plus stable du point de vue dynamique, plus résistante à la cavitation et moins bruyante que les vannes connues, cette vanne pouvant avant tout autre utilisée dans une large gamme de températures, par exemple de -2000 à 4000C. On obtient dans la pratique ce résultat en évitant le besoin d'avoir recours à des bagues ou segments d'étanchéité de quelque type que ce soit-, c'est-à-dire que l'on utilise, selon la présente invention, un obturateur qui peut se déplacer axialement jusque dans ledit siège où il ferme plus ou moins les lumières pratiquées dans ce siège, le joint d'étanchéité, quand la vanne est fermée, étant assuré par un double contact entre le plongeur et le siège de la vanne, un desdits contacts évitant l'écoulement du fluide à partir desdites lumières en direction de la sortie de la vanne tandis que l'autre contact évite l'écoulement du fluide depuis les lumières jusque dans la chambre de compensation. I1 va de soi, en fait, qu'une telle étanchéité ne peut pas perdre son efficacité quand la température varie étant donné que l'obturateur et le siège de la vanne sont en une même matière et, par conséquent, on peut réaliser des vannes pouvant être utilisées dans une très large gamme de températures. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, l'obturateur est un cylindre creux de telle sorte que sa surface utile résiduelle, sur laquelle la poussee due à une variation du moment du fluide agit, est très faible et que, par conséquent, la vanne est bien mieux équilibrée et plus stable du point de vue dynamique. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les lumières coopérant avec ltobturateur dans le réglage du débit de la vanne sont pratiquées dans le siège de la vanne de façon à se trouver en opposition deux par deux sur une même circonférence et ont un profil permettant l'obtention de la courbe caractéristique de débit requise pour la vanne De cette façon, les phénomènes de bruit sont considérablement réduits et la résistance à la cavitation et, par conséquent, la durée de vie utile de- la vanne se trouvent considérablement accrus étant donné que les courants de fluide s'écoulant à partir desdites lumières opposées sont obligés de se rencontrer et, par conséquent, perdre une grande partie de leur énergie. On va maintenant décrire la présente invention à titre purement illustratif et non limitatif en se référant au dessin annexé sur lequel la figure 1 est une coupe partielle dtune vanne de réglage comportant un seul siège et un obturateur équilibré en position ouverte, ladite vanne utilisant les perfectionnements selon la présente invention la figure 2 est une coupe partielle de la vanne de la figure 1 en position fermée. Sur les figures, la référence 1 désigne le corps de la vanne, la référence 2 I'entrée annulaire et la -référence 3 la chambre de compensation où se trouve la tige d'entraSnement (non représentée) transmettant, d'une façon connue, le mouvement à ltobturateur au moyen d'une manivelle 4 et d'une bielle 5. le siège 6 de la vanne est vissé hermétiquement sur le corps de vanne 1 et s'étend jusque dans la chambre de compensation 3 qui communique directement avec la sortie 7 de la vanne. A l'intérieur du siège 6 se trouvent deux saillies ou épaulement annulaires 8 et 9 obtenus par une diminution du diamètre intérieur dudit siège. Quatre lumières périphériques 101 à 104 sont ensuite exécutées dans le siège de la vanne, lesdites lumières se trouvant en opposition deux par deux (la figure 1 ne montre que les deux lumières 101 et 102, les deux autres lumières étant opposées à ces dernières). lesdites lumières 101 à 104 qui raccordent l'entrée 2 à la sortie 7 de la vanne et ont un profil (figure 1) qui permet d'obtenir la courbe caractéristique de débit requise pour la vanne, présente une ouverture que modifie un obturateur 11 qui est articulé à ladite bielle 5 au moyen d'un axe 12 et qui coulisse dans le siège 6 de la vanne. L'obturateur 11 est un cylindre creux de très faible épaisseur de telle sorte que la chambre de compensation 3 communique librement avec la sortie 7 et que les surfaces utiles de la tête 13 et du fond 14 dudit obturateur sur lesquelles agissent les poussées parasites du fluide, sont très faibles.Par ailleurs, l'obturateur est profilé, dans sa partie extérieure, de manière à s' a- dapter de lui-même aux-diamètres intérieurs du siège 6 de la vanne qui, comme on l'a déjà dit, sont différents les uns des autres et il sait pourquoi l'obturateur comporte un épaulement annulaire 15 qui porte contre l'épaulement annulaire correspondant 9 du siège 6 de la vanne quand la vanne est fermée, c' est-à-dire quand l'obturateur 11 est abaissé entièrement de manière à fermer les lumières 101 à 104 et quand sa tête 13 porte, par conséquent contre l'épaulement annulaire correspondant 8 du siège 6 de la vanne. Les deux contacts précités de la tête 13 et de l'épaulement 15 de l'obturateur 11 avec les épaulements correspondants 8 et 9 du siège 6 de la vanne, respectivement, assurent par conséquent, en évitant que le fluide de la chambre 2 s'écoule dans la chambre de sortie 7 et dans la chambre de compensation 3, respectivement, quand la vanne est fermée, l'étanchéité de la vanne sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à des bagues ou segments d'étanchéité, grâce à quoi on peut utiliser la vanne dans une très large gamme de températures, par exemple de -200 à 4000C. I1 est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportées sans sortir pour autant du cadre général de la présente invention tel qu'il est défini dans les revendications ci-annexées. REVENDICATIONS 1. Vanne de réglage comportant un seul siège et un obturateur équilibré, caractérisé par le fait que l'obturateur peut être déplacé axialement jusque dans le siège de la vanne où il fait -varier l'aire de l'ouverture des lumières que l'on a ménagées dans ce siege et qui font communiquer l'intérieur du siège de la vanne avec l'entrée de la vanne, ledit obturateur comportant, à sa partie arrière, une saillie- annulaire qui, quand. la vanne est fermée vient porter contre une saillie annulaire intérieure correspondanta dudit siège de vanne , tandis qe la tête de l'obturateur porte contre une autré saillie annulaire dudit siège. 2. Vanne de réglage suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdites lumières m6- nagées dans le siège de la vanne se trouvent en opposition deux par deux sur une même circoaférence dudit siège et sont profilées de manière à permettre l'obtention de la courbe caractéristique de débit requise pour la vanne. 3. Vanne de réglage suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que l'obturateur est un cylindre creux de très faible épaisseur.