Brevet FR2217608A1 — publié le 19740906

La présente invention concerne une vanne à boisseau cylindrique. Le secteur technique de l'invention est celui des appareils pour la manipulation des fluides. On connait déjà des vannes à boisseau cylindrique ou conique, foncé ou non, à orifices de passage du fluide cylindriques. Généralement, la partie montée à rotation dans le boisseau, ou clé, occupe le volume dudit boisseau et comporte une perforation cylindrique du diamètre des orifices, de manière que lorsque ladite perforation se présente devant ces derniers, elle autorise le passage du fluide à travers la vanne. La présente invention a pour objet un nouveau type de vanne à boisseau cylindrique comportant des perfectionnements non négligeables, lui permettant de trouver un emploi aussi bien comme simple vanne à passage direct, ou encore comme vanne mélangeuse de régulation à trois voies ou plus. La vanne selon l'invention peut être soit manuelle, soit motorisée. L'objectif à atteindre est une vanne à trois voies qui permette de réaliser avec le maximum d'efficacité le réglage contrôle de l'écoulement d'un fluide, et qui, une fois en position fermée assure une étanchéité parfaite, quelles que soient la nature et la température du fluide devant être mis en communication. L'objectif est atteint grâce à la vanne à boisseau cylindrique selon l'invention composée d'un corps de vanne comportant des orifices de communication et d'une clé montée à rotation dans ledit boisseau, caractérisée en ce que ladite clé comporte au moins un sabot d'étanchéité qui coopère sous la poussée d'un organe élastique avec la paroi périphérique dudit boisseau. Selon une forme de réalisation, ledit sabot comporte le long de chacun de ses côtés latéraux, un rebord qui coopère avec une feuillure pratiquée sur ladite clé et, sur sa face opposée à la face courbe qui coopère avec ledit boisseau, un bossage évidé pour y disposer un ressort hélicoldal. Ladite clé comporte sur sa face en vis à vis avec ledit sabot, une gorge annulaire dans laquelle s'engage la paroi annulaire dudit bossage évidé. Ledit sabot et ladite clé s'étendent sur la hauteur dudit boisseau et constituent un volume se présentant sous la forme générale d'un prisme à bases triangulaires. Lesdits orifices de communication sont inscrits dans un carré, sont d'une section d'une forme générale d'un triangle isocèle à côtés courbes, dont les deux côtés formant l'angle au sommet sont convexes et le côté opposé audit angle est concave et tronqué. Les avantages de la vanne selon l'invention sont les suivants Le sabot réalisé en matériau plastique tel que de l'Qstaforme ou similaire assure une excellente étanchéité interne sans risque de grippage ; le jeu résultant de l'usure du sabot par son frottement sur les parois du boisseau est rattrapé grâce à l'action du ressort qui tend à appliquer en permanente le sabot sur ladite paroi ; le ressort est disposé dans une chambre étanche à l'abri de l'oxydation afin de ne pas altérer les propriétés du matériau dans lequel il est réalisé ; enfin, le laminage de la veine du fluide est obtenue avec le maximum de précision grâce à la forme particulière des orifices de communication permettant ainsi l'utilisation de la vanne dans le cadre d'une régulation tant manuelle qu'automatique. On comprendra mieux l'invention à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, ainsi qu'au dessin annexé sur lequel : - la figure 1 est une vue de dessus d'une vanne selon l'invention.à trois voies. - la figure 2 est une vue de gauche de la figure 1. - la figure 3 est une vue en coupe suivant II II. - la figure 4 est une vue éclatée en perspective de la clé et de son sabot d'étanchéité. - la figure 5 est une épure à l'échelle quatre des orifices de com- munication. Selon une forme de réalisation, la vanne selon l'invention représentée aux figures 1 à 3 est une vanne à trois voies. Elle se compose d'un corps 1 de faible encombrement réalisé par exemple en laiton et d'un chapeau 2 fixé audit corps par quatre vis 3 coopérant avec un taraudage pratiqué dans ledit corps 1. Ce dernier comporte un évidement la cylindrique ou boisseau, dans lequel débouchent trois orifices lb d'égale section. Ledit boisseau est limité d'une part par une surface Ic sur laquelle vient s'appliquer ledit couvercle 2 et d'autre part par un fond Id. Les trois orifices lb sont pratiqués dans la paroi latérale dudit boisseau la suivant des axesorthogonaux et sont prolongés chacun par un logement cylindrique le pratiqué dans un mamelon If, s'étendant vers l'extérieur, à l'opposé dudit boisseau la. Ledit mamelon If comporte un filetage Ig de manière à permettre le raccordement de la vanne aux tubulures de circulation du fluide. La figure 5 est une épure desdits orifices lb. L'exemple illustré à ladite figure 5 est une épure à l'échelle quatre d'un orifice correspondant à une section théorique circulaire de vingt-six millimètres de diamètre. Ledit orifice est d'une forme générale d'un triangle isocèle à côtés courbes et s'inscrit dans un carré. Les deux côtés Ih formant l'angle au sommet Ij sont convexes vers l'intérieur de l'orifice, tandis que le côté Ik opposé à l'angle au sommet lj est concave et est tronqué selon une droite Im. Les trois angles ij et In sont arrondis afin d'accompagner le contour de l'ouverture. A titre d'exemple et pour un orifice théorique de vingt-six millimètres de diamètre, ledit orifice lb est inscrit dans un carré de vingt-cinq mil limètres de côté ; la courbure des côtés Ih est définie par un rayon de vingt et un millimètres ; la courbure du côté 1K est définie par un rayon de quatorze millimètres, laquelle courbe est tronquée suivant une droite- de quarante-sept millimètres. L'angle Ij est arrondi suivant un rayon de cinq dixièmes de millimetre , les angles Ih sont arrondis suivant un rayon de un millimètre trois dixièmes de millimètre Il est évident que les orifices des vannes selon l'invention ne sont pas limités aux dimensions données ci-avant uniquement à titre d'exemple, à partir d'un diamètre précis. Lesdits orifices peuvent être proportionnels en fonction du diamètre théorique des vannes. Egalement, les courbes qui selon l'exemple decrit sont des rayons, peuvent être définies par tous autres tracés résultant de calculs mathématiques. A l'intérieur dudit boisseau la est disposé un organe obturateur ou clé 4 s'étendant sur toute la hauteur dudit boisseau, dont le déplacement angulaire autorise à volonté l'ouverture ou la fermeture totale ou partielle desdits orifices lb. Cette clé 4 comporte un sabot d'étanchéité 5 dont la face courbe 5a coopère avec la paroi latérale dudit boisseau la. Ladite clé 4 est d'une forme générale d'un prisme à bases triangulaires. Lesdites bases ont la forme d'un triangle isocèle à angle au sommet arrondi en 4a. Ladite clé 4 comporte un axe 4b émergeant desdites bases triangulaires et du côté de l'angle au sommet 4a et est montée à rotation dans deux perforations : une 2a pratiquée dans ledit chapeau 2, l'autre Ih pratiquée dans le fond Id du corps 1.Ledit axe 4b est rapporté sur ladite clé 4 et est fixé à cette dernière par tous moyens connus. Il pourrait également être obtenu par tournage des extrémités de ladite clé 4. La partie 4f de l'axe 4b émergeant du côté du chapeau 2 est en forme de chape de manière à permettre l'entrainement en rotation de la clé 4 par llin- termédiaire d'un organe de préhension, ou par tous moyens motorisés. Ledit sabot 5 comporte sur sa face opposée à la face courbe 5a un bossage évide 5b et est plaqué entre la paroi périphérique dudit boisseau la sous l'action d'un ressort hélicoïdal 6. Ce dernier est disposé dans le logement cylindrique 5c dudit bossage évidé 5b. La paroi annulaire ainsi obtenue s'engage dans une gorge annulaire 4d pratiquée dans ladite clé 4. Cette disposition permet d'une part de réaliser le maintien du sabct 5csur la clé 4, et d'autre part de rendre ledit logement 5b étanche, ce qui assure ainsi, audit ressort 6, une protection efficace contre l'oxydation. Afin de parfaire le maintien et le guidage du sabot 5 sur ladite clé 4, ledit sabot 5 comporte le long de chacun de ses côtés latéraux, un rebord 5d de manière à coopérer avec des feuillures 4e réservées le long des cô- tés latéraux délimitant la face 4c de la clé 4. L'étanchéité de la vanne au niveau de l'axe 4b est assurée par deux joints toriques disposés autour dudit axe et prenant appui l'un sur le chapeau 2, l'autre sur le fond Id. Ledit chapeau 2 comporte en outre un repérage 2b indiquant la position de la clé 4 dans le boisseau la. Le sabot 5 est réalisé en matériau plastique du genre OSTAFORME ou TEFLON ou similaire, assurant ainsi une bonne étanchéité interne sans risque de grippage. L'usure résultant de son frottement sur la paroi périphérique du boisseau la est rattrapée sous l'effet du ressort 6. La régulation est obtenue avec précision grâce à la forme des orifices lb précédemment décrits. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'ê- tre décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif. REVENDICATIONS 1 - Vanne à boisseau cylindrique composée d'un corps de vanne comportant des orifices de communication d'un fluide, et d'une clé montée à rotation dans ledit boisseau, caractérisée en ce que ladite clé comporte au moins un sa bot d'étanchéité qui coopère sous la poussée d'un organe élastique avec la paroi périphérique dudit boisseau. 2 - Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit sabot comporte le long de chacun de ses côtés latéraux un rebord qui coopere avec unie feuillure pratiquée sur ladite clé. 3 - Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit sabot compor te sur sa face opposée à la face courbe qui coopère avec ledit boisseau, un bossage évidé pour y disposer un ressort hélicodal. 4 - Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 et 3, caractérisée en ce que ladite clé comporte sur sa face en vis à vis avec ledit sabot une gorge annulaire dans laquelle s'engage la paroi annulaire dudit bossage évidé. 5 - Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite clé et ledit sabot s'étendent sur la hauteur dudit boisseau et en ce qu'ils constituent un volume se présentant sous la forme générale d'un prisme à bases trian gulaires. 6 - Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce -que lesdits orifices de communication sont d'une section d'une forme générale d'un triangle à côtés courbes. 7 - Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits orifices de communication sont d'une section d'une forme générale d'un triangle isocèle à côtés courbes, dont les deux côtés formant l'angle au sommet sont conve xes et le côté opposé audit angle est concave. 8 - Vanne selon la revendication 7, caractérisée en ce que lesdits orifices de communication s'inscrivent dans un carré et en ce que ledit côté opposé à l'angle au sommet est tronqué. 9 - Vanne selon l'une quelconque des revendications 1, 7 et 8, caractérisée en ce que pour une ouverture circulaire de passage de fluide de vingt-six mil limètres de diamètre intérieur, la section correspondante est définie par le traeé représenté à la figure 5. 10- Vanne selon la revendication 9, caractérisée en ce que ladite section défi nie par le tracé représenté à la figure 5 est proportionnelle en fonction du diamètre théorique de la vanne.