Brevet FR2237098A1 — publié le 19750207

La présente invention concerne les moyens mis en oeuvre pour s'opposer, dans les installations de circulation de produit fluide, à un écoulement intempestif dans le sens contraire à celui de circulation normale. Four résoudre le problème ci-dessus, on a proposé d'utiliser des clapets de non-retour comportant un obturateur libre ou asservi notamment du type à boulet, a soupape, à plateau QU à bille. Ces dispositifs donnent satisfactionzmais présentent un certain nombre d'inconvénients parmi lesquels on peut citer le prix de revient et les pertes de charges élevées~qu'ils engendrent. La présente invention remédie aux inconvénients ci-dessus en créant un clapet de non-retour de construction simple, robuste et peu onéreuse comportant un obturateur libre dont le déplacement, de la position de fermeture à la position d'ouverture et inversement, est commandé directement par le fluide circulant. Conformément à l'invention, le clapet est caractérisé en ce qu'il comprend un corps délimitant, pour la circulation d'un produit fluide, un passage axial cylindrique traversé par nn axe de rotation diamétral excentré par rapport à l'axe géométrique du passage et supportant un obturateur mobile, du type papillon, capable d'occuper, sous l'action directe du produit fluide, une position d'ouverture et une position de fermeture du passage, ledit obturateur étant monté sur l'axe de rotation pour que, dans sa position d'ouverture, il soit, d'une part, décentré en aval de l'axe de rotation par rapport au sens d'écoulement normal du produit fluide et, d'autre part, situé entièrement ou par sa grade partie décentrée génératrice du couple moteur du-même côté que l'axe- géométrique du passage par rapport à l'axe de rotation. Diverses autres caractéristiques de l'objet de lsinven- tion ressortent d'ailleurs de la description détaillée qui suit. Des formes de réalisation de l'invention sont représentées, à titre d'exemples non limitatifss aux dessins annexés. La fig. 1 est une vue transversale en partie arrachée du clapet conforme à l'invention. La fig. 2 est une coupe-élévation diamétrale prise selon la ligne Il-Il. de la fig. 1. La fig. 3 est une coupe-élévation illustrant une variante de réalisation du clapet. Dans l'exemple de construction selon les fig. 1 et 2, le clapet comprend un corps 1 réalisé par exemple sous la forme d'un mamelon comportant, de part et d'autre d'une portée médiane polygonale 2, deux abouts filetés 3 et 4 pour le raccordement avec deux tuyauteries ou conduites 5 et 6 représentées en trait mixte à la fig. 1 et faisant partie d'un circuit de circulation d'un produit fluide quelconque. Le corps 1 délimite intérieurement un alésage cylindrique 7 qui est traversé, dans le plan médian transversal P passant par la portée 2, par un axe de rotation 8 dont les parties terminales 9 sont montées, avec interposition de joints d'étanchéité toriques 10, dans des paliers Il pratiqués dans le corps 1 au niveau de la portée polygonale 2. La tolérance d'usinage des paliers Il e-st déterminée pour réaliser un emmanchement serré des parties terminales 9. Les paliers Il sont pratiqués dans le corps 1 de manière que l'axe dewotation 8 soit excentré par rapport à un plan fictif P1 parallèle audit axe de rotation et passant par l'axe géométrique de l'alésage 7 L'axe de rotation 8 supporte, par des bagues ou roulements 12, deux paliers 13 libres de tourner sur l'axe de rotation 8 sur lequel ils peuvent autre immobilisés axialement. Les paliers 13 supportent un obturateur 14 constitué par un papillon du type elliptique. Le papillon 14 est monté sur les paliers 13 pour que, dans sa position d'ouverture représentée à la fig. 1, son petit diamètre désigné par la référence d soit décentré en aval de l'axe 8 par rapport à un sens d'écoulement normal du produit fluide figuré par la flèche F1. Le papillon 14 est par ailleurs monté sur l'axe 8 pour que, dans la position d'ouverture illustrée par la fig. 1, il soit situé, par rapport à l'axe de rotation 8, du même côté-que l'axe géométrique de l'alésage 7 contenu dans le plan P1.Dans l'exemple illustré, la position d'ouverturè du papillon 14, déterminée par une butée 15, correspond à un alignement dudit papillon avec le plan P1. il est évident que d'autres positions d'ouverture peuvent être choissies et, dans un tel cas, le papillon 14 est monté sur l'axe 8 du manière que sa plus grande partie génératrice de couple moteur soit située, par rapport à l'axe de rotation 8, du même c8té que l'axe géométrique de l'alésage 7. La fig. i montre-un état de fonctionnement du clapet selon lequel le papillon 14 est maintenue position d'ouverture de l'alésage 7 sous l'action du- produit fluide circulant dans le sens de la flèche S1 Si, pour une raisonquelconque, le produit fluide-est amené La circuler en sens contraire, c'està-dire dans le sens de la flèche F2, l'effort dynamiqué dA à la vitesse d'écoulement sollicite le papillon 14 en rotation dans le sens de îa- flèche P2, c'est-à-dire vers la -p-osition de fermeture de l'alésage 7. le couple moteur dtentratnement en rota tion-du papillon 14 dans le sens de la flèche 1, initialement créé par la vitesse d'écoulement du produit fluide dans le sens de la flèche F2, puis ensuite engendré par la pression exercée sur la partie du papillon décentrée par rapport à l'axe 8, croît avec la rotation du papillon 14 qui est, de la sorte, amené rapidement et maintenu fermement dans la position de fermeture du passage de l'alésage 7, telle que représentée en trait mixte à la fig. 1. Dans cette position, le plan de joint péripherîque du papillon 14 coopère avec la face interne del'alésage 7 pour réaliser une fermeture étanche s'opposant à la circulation du fluide dans le sens de la flèche F2. Lorsque la circulation dans le sens de la flèche F1 est rétablie, le produit fluide agit sur la plus grande partie décentrée du papillon 14 génératrice du couple moteur et pro voque la rotation dans le sens inverse à celui de la flèche f1 dudit papillon 14 jusque dans la position d'ouverture par exemple déterminée par la butée 15. Comme cela ressort de ce qui précède, la construction particulière selon l'invention permet de réaliser un clapet de non-retour comportant un obturateur du type papillon libre de tourner et non asservi, sollicité directement par l'action du fluide traversant ledit clapet, soit-en position d'ouverture, soit en position de fermeture de la section de passage offerte au produit fluide. Une telle forme de construction permet, en outre, de réduire les inerties et les frottements au niveau de l'obturateur mobile qui présente de la sorte une grande sensibilité même dans le cas de circulation de produit fluide à faible vitesse et sous faible pression. Dans ce qui précède, on précise que, d'une part, le papillon 14 est monté sur l'axe 8 de manière que, dans sa posi tion d'ouverture, son petit diamètre d soit décentré en aval de l'axe 8 par rapport au sens d'écoulement normal du produit fluide selon la flèche F1 et que, d'autre part, l'axe de rotation 8 est excentré par rapport au plan P1. il s'ensuit qu'au cours de la rotation dans le sens de la flèche 9 les points de la périphérie ou du plan de joint du papillon 14 correspondant au petit diamètre d sont amenés à intercepter une section de passage inférieure à celle présentée par l'alésage 7 au droit du plan fictif P1.L'effet de coincement qui en résulterait normalement est annulé en déterminant Judicieusement les tolérances d'usinage pour ménager, entre les parties du plan de joint du papillon 14 correspondant au petit diamètre d et l'a lésage 7, lorsque lesdites parties sont situées dans le plan fictif P1, un jeu au moins égal à la variation de section interceptée par lesdites parties lors de la rotation du papillon 14 sur l'axe 8.Pour réduire, voire supprimer le débit de fuite résultant, dans a position de fermeture du papillon 14, de - l'existence des jeux de construction ci-dessus, il peut strie prévu d'interposer entre le plan de joint du paillon 14 et l'alésage 7 une garniture réalisée en une matière présentant une dureté ou ténacité inférieure à celle de la matière constitutive du papillon 14 ou du corps 1. La fig. 3 illustre une variante de réalisation selon laquelle le corps 1 est traversé, comme dans l'exemple précédent, par un axe de rotation 8 qui est excentré par rapport à l'axe géométrique de l'alésage 7. L'axe de rotation 8 supporte un papillon 14a libre de tourner qui est de conformation circulaire. Ce papillon 14a est également décentré, dans sa position d'ouverture, d'une manière telle que son diamètre da paral lèle au plan P soit situé en aval de l'axe de rotation 8 par rapport au sens d'écoulement du produit fluide dans le sens de la flèche F1. De mêne, le papillon 14a est situé en tout ou partie dans sa position d'ouverture du même côté que l'axe géométrique de l'alésage 7 par rapport à-l'axe de rotation 8. Le papillon 14a est destiné à coopérer avec un siège d'appui 16 constitué par une bague 17 emmanchée à force dans l'alésage 7 pour occuper un plan transversal parallèle au plan P en appui contre un épaulement de butée 18 formé par l'alésage 7. La bague 17 est associée à des moyens de réglage en position axiale par exemple constitués par des cales d'épaisseur 19, interposées entre ladite bague et l'épaulement 18, et par des vis 20 du type pointeau dont les portées coniques extrêmes 21 coopèrent directement avec la bague 17 à la manière d'organes de serrage. le réglage de la position axiale de la bague 17 est déterminé pour obtenir un contact de surface périphérique tan gent-complet avec le plan de joint du papillon 14a occupant dans sa-position- de fermeture de l'alésage 7 un plan trans- versal perpendiculaire à ltaxe géométrique de l'alésage 7. Cette position de fermeture-est de préférence déterminée par une butée 22 -rapportée de façon amovible par tout moyen convenable sur le corps 1. La-forme de construction décrite ci-dessus ne differe de l'exemple précédent que par la mise en oeuvre d'un papillon circulaire qui permet de réduire les coûts d'usinage et d'assemblage du clapet de non-retour conforme à l'invention. La fig. 3 montre que l'étanchéité du plan de joint entre le papillon 14a et la bague 17 peut être améliorée par interposition d'une- garniture 23 rapportée soit sur la bague 17 soit éventuelliement sur le papillon 14. Le clapet de non-retour selon l'invention est de préférence mis en oeuvre pour contr8ler le sens de circulation de produits liquides, mais peut être utilisé également dans les installations véhiculant des produits gazeux. Ltinvention n'est pas limitée aux exemples de réalisation représentés et décrits en detail, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIGNS 1 - Clapet de non-retour caractérisé en ce qu'il comprend un corps délimitant, pour la circulation d'un produit, fluide, un passage axial cylindrique traversé par un axe de rotation diamétral excentré par rapport à l'axe géométrique du passage et supportant un obturateur mobile, du type papillon, capable d'occuper, sous l'action directe du produit fluide, une position d'ouverture et une position de fermeture du passage, ledit obturateur étant monté sur l'-axe de rotation pour que, dans sa position d'ouverture, il soit, d'une part, décentré en aval de l'axe de rotation par rapport au sens d'écoulement normal du produit fluide et, d'autre part, situé entièrement ou par sa grande partie décentrée génératrice du couple moteur du même côté que l'axe géométrique du passage par rapport à l'axe de rotation. 2 - Clapet suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de rotation supporte un, obturateur libre de tourner du type papillon elliptique., 3 - Clapet suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'axe de rotation supporte un obturateur libre de tourner du type papillon circulaire coopérant dans sa position de fermeture du passage axial avec un siège d'appui oc- cupant à l'intérieur du passage axial un plan transversal, perpendiculaire à l'axe géométrique dudit passage. 4 - Clapet suivant la revendication 3, caractérisé en ce que-le siège d'appui est constitué par une bague amo- vible associée à des organes de réglage 'de sa position le long de l'axe géométrique du passage axial. 5 - Clapet suivant l'une des revendications 1-à 4, caractérisé en ce qu'une garniture d'étanchéité est interposée entre le plan du joint du papillon-et le passage axial. 6'-, Clapet suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une butée détermine lappositi-on--d'ou- verture de 1' obturateur; 'mobile. 7 - Clapet suivant la revendication 3, caractérisé en ce qu'une butée détermine la position de fermeture de 1'obturateur du type papillon circulaire.