Brevet FR2232710A1 — publié le 19750103

La présente invention concerne les organes de robinetterie pour les tuyauteries, en particulier les vannes plates à passage direct utilisées dans différents domaines de l'industrie, par exemple dans les industries pétrolière, de production de gaz et chimique. On connais des vannes plates à passage direct produites aussi bien-par les usines soviétiques que par différentes sociétés étrangeres tells que fl?, "OG"r", ewman Mc Evoy" et "Cameron". Ires organes de fermeture des vannes fabriquées par les constructeurs mentionnés sont assemblés d'une manière classique.Dans le corps de la vanne, entre les surfaces d'étanchéité, à proximité de l'orifice de passage du corps, est monté un organe de fermeture constitué par des coussinets à surfaces de fermeture planes parallèles, des flasques de protection avec des coussinets de guidage, des sièges avec éléments d'étanchéité (matières plastiques, fluorées, pâte plastique visqueuse, etc), un dispositif de pression (ressorts de différents types, cale etc.) et un couple à vis poule déplacement des coussinets dans le corps de la vanne. Bien que présentant des caractéristiques techniques avantageuses, de telles vannes présentent aussi certains inconvénients, parmi lesquels on peut citer les exigences rigoureuses auxquelles doit répondre la précision de fabrication ainsi que la présence, dans lesdites vannes, d'éléments supplémentaires assurant l'étanchéité nécessaire de l'organe de fermeture : ressorts, pâte d'étanchéité spéciale, etc. L'étanchéité nécessaire de l'organe de fermeture aux faibles valeurs de pression du fluide est obtenue, dans les vannes fabriquées par les sociétés "Newman Mc Evoy" et "OCT", non seulement par refoulement d'une ptte d'étanchéité spéciale dans le mécanisme d'étanchéité dey'organe de fermeture, mais aussi par application des éléments de l'organe de fermeture (coussinet et siège) l'un sur l'autre à l'aide de ressorts spéciaux à rigidité élevée; dans les vannes de la société "Cameron", ltétanchéité du dispositif de fermeture aux faibles valeurs de pression du fluide est obtenue grâce à un usinage et une finition soignés des surfaces d'étanchéité du coussinet et des sièges, constitués par un métal et un matériau plastique souple. En outre, l'un des inconvénients essentiels de toutes ces vannes réside dans le fait qu'au fur à mesure de l'usure ou de la corrosion des surfaces d'étanchéité des coussinets et des sièges, ces éléments ne peuvent plus être commandés, étant donné l'absence d'un mécanisme de décalage permettant d'appliquer les coussinets sur les sièges1par l'intermédiaire d'un couple à vis, avec un effort supplémentaire pour obtenir l'étanchéité nécessaire de l'organe de fermeture. Les vannes de la société "WKM" sont exemptes de ces inconvénients, étant donné que leur coussinet est constitué par deux moitiés assymétriques, avec coupure en forme de V constituant simultanément une cale, lesdites moitiés étant assemblées l'une à l'autre à l'aide de ressorts spéciaux montés sur les flancs du coussinet. Compte tenu du fait que l'une desdites moitiés du coussinet est menante, et l'autre, menée, la société "WM" recommande, pour obtenir un fonctionnement fiable de ces vannes, de les utiliser pour le fonctionnement unilatéral. Il convient de noter que cette limitation s'applique aussi à la vanne de la société "OCT", car du coté opposé à la face de fermeture se trouve une rondelle de pression (rondelle Belleville). Donc, du fait qu'en principe l'organe de fermeture de toutes les vannes connues précitées comportent des ressorts destinés à remplir une fonction ou une autre et qui, par suite de leur corrosion, de leur usure, de l'écoulement du matériau, de la température du fluide et d'autres facteurs, perdent au bout d'un certain temps leur rigidité initiale, il peut se produire une brusque diminution de leur fiabilité, et elles peuvent même cesser de fonctionner. Le but de la présente invention est de mettre au point une vanne plate à passage direct, dans ltorgane-de fermeture de laquelle seraient supprimés tous les éléments à ressort, et dans laquelle le degré d'étanchéité de l'organe de fermeture serait contrôlé par l'opérateur. Ce problème est résolu du fait que dans une vanne plate à passage direct, du type comportant un organe de fermeture, un corps avec n orifice de passage, un coussinet constitué par deux moitiés identiques avec une douille de centrage montée à l'intérieur dudit corps avec possibilité de translation, et des flasques avec des sièges constitués par des bagues de pression et d'étanchéité interposés entre le coussinet et le corps, suivant l'invention le coussinet comporte des guides de roulement constitués chacun par un dispositif de crantage à bille monté dans les flasques, et par un interstice formé entre les faces internes des moitiés du coussinet et se retrécissant progressivement quand le coussinet occupe l'une ou l'autre de ses positions extrêmes dans lesquelles le dispositif de crantage écarte les moitiés du coussinet, ce qui permet à ces dernières d'agir sur les sièges et de favoriser l'étanchéité - de l'organe de fermeture de la vanne. Un autre mode de réalisation de l'invention consiste à fixer dans les flasques des plaques de butée comportant chacune un logement dans lequel est monté librement un dispositif de crantage se présentant sous forme d'une bille, tandis que l'interstice entre les faces internes des moitiés de coussinet est formé par des évidements ménagés sur les faces internes des moitiés de coussinet, la longueur de chaque évidement correspondant alors à la course de translation du coussinet, lesdits évidements allant en diminuant progressivement de manière à rétrécir l'interstice entre les moitiés du coussinet quand le coussinet occupe l'une ou l'autre de ses positions extremes. L'invention proposée assure, en comparaison des vannes actuellement connues, une fiabilité et une durée de service plus élevées; elles sont plus faciles à exécuter et à exploiter. Ire poids de la vanne proposée est inférieur à celui des vannes connues et la technologie de sa fabrication et de son assemblage est plus simple aussi bien pour les différents éléments de l'organe de fermeture que pour l'ensemble de la vanne. Une telle conception des vannes assure en outre son universalité, c'est-à-dire qu'il devient possible de l'utiliser dans les systèmes de tuyauteries quelles que soient les variations des propriétés du fluide et quelque soit son sens d'écoulement. te degré d'étanchéité de l'organe de fermeture de la vanne sous une pression quelconque (dans les limites de la valeur maximale admise) du fluide passant à travers la vanne peut être contré par l'opérateur sans que le dispositif de fermeture comporte des éléments à ressorts quelconques. D'autres objectifs et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée suivante d'un exemple de réalisation non limitatif illustré par les dessins annexés, qui représentent - la figure 1, une vanne plate à passage direct conforme à l'invention (vue en coupe longitudinale); - la figure 2, le détail A de la figure i (à plus grande échelle); - la figure 3, l'organe de fermeture de la vanne (vue en coupe transversale); - la figure 4, une vue d'ensemble en perspective de l'organe de fermeture de la vanne. A l'intérieur du corps I (figures 1-4) de la vanne, entre les surfaces planes parallèles et à proximité de l'orifice de sortie, se trouve un organe de fermeture comportant un coussinet formé par deux moitiés 2 et 3 entre lesquelles est interposée une douille de centrage cylindrique 4 et un écrou 5. Des deux côtés, dans l'intervalle entre la surface d'étanchéité du corps 1 et les moitiés 2 et 3 du coussinet, sont interposés des flasques de protection 6 et 7 dans l'alésage desquels, à proximité de l'orifice de sortie du corps f, sont montés des sièges constitués par des bagues d'étanchéité 8 et de pression 9 à surfacesconiques conjuguées.Dans des échancrures en queue d'hirondelle prévuessur les côtés latéraux des flasques 6 et 7 sont engagées des plaques de butée 10 dans les logements desquelles sont placés des dispositifs de crantage formés par d-es billes 11. De l'autre côté, les billes 11 se trouvent dans l'intervalle des évidements taillés des deux côtés sur les faces internes des moitiés 2 et 3 du coussinet. La longueur de ces évidements correspond à la valeur de la translation longitudinale des moitiés 2 et 3 du coussinet en fonction du diamètre de la section de passage. tes extrémités des parties extrêmes de ces évidements se conjuguent progressivement avec les faces des moitiés 2 et 3 du coussinet. De ce fait, l'interstice formé entre les faces internes des moitiés 2 et 3 du coussinet en positions extrêmes se rétrécit progressivement. Sur la face des moitiés 2 et 3 du coussinet est ménagée une encoche en T, ou s'engage la tete d'un écrou 5 dans lequel est vissée une broche 12, lesdits écrou et broche servant à imprimer aux moitiés 2 et 3 du coussinet un mouvement rectiligne alternatif dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'orifice de passage du corps 1. in fonction de la cinématique de commande choisie de la vanne, la liaison entre, d'une part, le couple à vis formé par l'écrou 5 et la broche 12 et, d'autre part, les moitiés 2 et 3 du coussinet peut être réalisée d'une autre façon. Dans l'en- coche en T ménagée sur la face des moitiés 2 et 3 du coussinet est alors engagée la tete de la broche 12 sur laquelle est vissé l'écrou 5. Suivant un premier mode e réalisation de la commande de vanne, la broche peut exécuter un mouvement de rotation et l'écrou 5 un mouvement rectiligne, suivant un deuxième mode de réalisation l'écrou 5 tourne tandis que la broche 12 est animé d'un mouvement rectiligne. te corps de vanne t, dans lequel sont montés tous les éléments mentionnés plus haut de l'organe de fermeture, est fermé par un couvercle 13. Pour réduire le frottement entre les éléments de l'organe de fermeture qui coopèrent entre eux, ainsi que pour réduire leur corrosion sous l'effet du fluide passant à travers la vanne, l'enceinte interne du corps 1 de la vanne est garnie de graisse consistante par l'intermédiaire d'un dispositif à soupape 14 vissé dans un trnu à taraudage conique du corps 1 de la vanne. La vanne proposée fonctionne de la façon suivante. lorsque la broche 12 tourne dans le sens horaire, l'écrou 5 exécute conjointement avec les moitiés 2 et 3 du coussinet un mouvement rectiligne vers le bas entre les flasques de protection 6 et 7. tes billes 11 qui sont engagées dans is logements des plaques de butée 10 et se trouvent simultanément dans l'interstice entre les moitiés 2 et 3 du coussinet, constituent alors des guides latéraux pour le coussinet. Etant donné que les flasques de protection 6 et 7 s'appliquent par leur partie inférieure sur le fond du corps 1, et par leur partie supérieure, sur la face d-u couvercle 13, leur déplacement est limité par le jeu garanti nécessaire à la compensation des erreurs de fabrication des pièces de l'organe de fermeture dans les limites des toléranceg admises. C'est pourquoi les billes 11 se trouvant dans les logements des plaques de butée 10 serties dans les échancrures des flasques de protection 6 et 7 ont une position crantée déterminée. Etant donné qu' aux positions extrêmes du coussinet l'interstice entre les moitiés 2 et 3 se rétrécit, les billes qui se trouvent à l'intérieur écartent l'une de l'autre les moitiés 2 et 3 du coussinet et les appliquent sur les sièges des bagues de pression 9 et d'étanchéité 8 Les bagues de pression 9 disposées des deux côtés du coussinet-déforment alors les bagues d'étanchéité 8 et rattrapent tous les deux entre les surfaces de joint des bagues d'étanchéité 8 et les moitiés 2 et 3 du coussinet, la surface 'étanchéité du corps 1 et dans l'alésage des flasques de protection 6 et 7. De cette façon, on obtient l'étanchéité nécessaire dans l'organe de fermeture de la vanne Par rotation inverse de la broche 12, les moitiés 2 et 3 du coussinet sont relevées et les interstices entre ces dernières s'élargissent, les billes il libèrent les moitiés 2 et 3 du coussinet de sa position d'écartement , et le coussinet se déplace, librement vers le haut, sans frottement sensible, à nouveau jusqu a butée, c'est-à-dire jusqu'au retrécissement de l'interstice entre les moitiés de 2 et 3 du coussinet en position de service supérieure. Dans cette position du coussinet son orifice de passage coïncide avec celui du corps de la vanne, et les billes 11, comme dans le cas précédent, séparent les moitiés 2 et 3 du coussinet et appliquent les sièges sur le corps 1 en formant un orifice de passage uniforme dans la vanne. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. RBVBNDlCAT IONS 1. Vanne plate-àassgediictftàorgane de fermeture, du type comportant un corps avec un orifice de passage, un coussinet constitué par deux moitiés identiques avec une douille de centrage et monté à l'intérieur dudit corps avec possibilité de translation, et des flasques pourvues de sièges constitués par des bagues de pression et d'étanchéité et interposées entre le coussinet et ledit corps, caractérisée en c-e que le coussinet comporte des guides de roulement formés chacun par un dispositif de crantage à bille et disposés dans les flasques, et par un interstice formé entre les faces intérieures des moitiés de coussinet et se rétrécissant progressivement quand le coussinet occupe l'une ou l'autre de ses positiom extrêmes dans lesquelles le dispositif de crantage écarte les moitiés de coussinet, permettant à ces dernières d'agir sur les sièges en favorisant l'étanchéité de l'organe de fermeture de la vanne. 2. Vanne plate à passage direct suivant la revendication 1, caractérisée en ce que dans les flasques sont fixées des plaques de butée comportant chacune un logement danslequel est monté librement un dispositif de crantage à bille, tandis que l'interstice entre les faces intérieures des moitiés de coussinet est formé par des évidements ménagés sur les faces intérieures des moitiés de coussinet et ayant chacun une longueur correspondant à la course de translation du coussinet, lesdits évidements allant en diminuant progressivement de manière à rétrécir l'interstice entre les moitiés de coussinet quand le coussinet occupe l'une ou l'autre de ses positions extrêmes.