Brevet FR2236128A1 — publié le 19750131

La présente invention concerne une vanne à trois voies, c'est-à-dire une vanne de distributioll comportant une voie d'arrivée de fluide et deux voies de distribution ou de départ du fluide, et des moyens à clapet pour faire passer le fluide vers l'une ou l'autre des voies de distribution ou vers les deux. Dans les vannes à trois voies de type connu, on se sert de la pression du fluide pour appliquer le clapet sur le siège de la voie qui n'est momenzanémen pas utilisée. Toutefois, pour pouvoir déplacer le clapet lorsque lton veut passer d'une voie de distribution à l'autre, il convient d'établir dans la voie inutilisée une contre-pression équilibrant la pression du fluide. A cet effet, on prevoit une dérivation reliant les deux voies de distribution et équipée d'une vanne de remplissage qui doit être manoeuvrée avant la vanne à trois voies proprement dite. Ces tuyauteries et vannes supplémentaires sont, en particulier, une source de fuites et d'avaries. En outre, dans les vannes à trois voies classiques, le clapet opère le plus souvent par étranglement, de sorte que le débit de fluide qui traverse la vanne varie au cours du passage d'une voie de distribution à l'autre. L'invention a pour objet, tout d'abord, une vanne à trois voies qui, tout en offrant en outre un certain nombre d'avantages, ne présente pas les inconvénients des vannes selon la technique antérieure, et notamment ceux rappelés ci-dessus. A cet effet, une vanne à trois voies selon l'invention, comporte un clapet mobile en translation pour s'appliquer contre le siège de l'une ou I'-tre des voies de distribution, ce clapet étant creux pour loger un coulis seau actionné par un excentrique pour être déplacé transversalement par rapport au déplacement du clapet, la commande du coulisseau par l'excentrique étant telle que ledit coulisseau se déplace sabord à I'intérieur du clapet, sans l'entrainer, mais en découvrant des canaux ménagés dans ledit clapet et capables de relier les deux voies de distribution à travers le clapet jusqu'à ce que la contre-pression s'établisse dans la voie inutilisée, puis, en poursuivant son coulissement dans le clapet, entraine celui-ci qui se déplace jusqu'à venir stappli- quer sur le siège de la voie de distribution à obstruer, et enfin masque de nouveau les canaux ménagés dans le clapet. Outre le fait qu'unie telle vanne ne nécessite pas de tuyauteries et de vannes de remplissage auxiliaire pour établir la contre-pression, elle a l'avantage d'assurer un maintien autoclave du clapet sur l'un ou l'autre des sièges des voies de distribution, et pendant le passage d'une voie de distribution à l'autre, de conserver une section de passage du fluide entre clapet et sièges rigoureusement constante Or, dans de nombreuses installations, on monte en parallèle deux capacités telles que des réfrigérants, des filtres, des réservoirs, etc sur une méme conduite parcourue par un fluide, comme de l'huile, par exemple, et on dispose donc un robinet à trois voies à l'amont et à l'aval des deux capacités de façon que l'une des capacités puisse être isolée pour être vérifiée, nettoyée, etc pendant que l'autre est en opération. On conçoit que dans de telles installations, l'utilis - tion de vannes à trois voies selon l'invention soit particulièrement avantageuse, en raison notamment de la constance du débit global. Du fait que chaque vanne selon l'invention ne nécessite qu'un seul organe pour manoeuvrer l'excentrique actionnant le coulisseau, il est possible d'utiliser un organe de manoeuvre com -mun, tel qu'un arbre, pour les deux vannes. Les deux vannes ainsi couplées peuvent ainsi être actionnées par un seul volant ou analogue, que lton peut placer en tout endroit commode sur l'arbre de manoeuvre, ce qui est un avantage remarquable si l'on tient compte de ce que les deux vannes sont généralement séparées l'une de l'autre par des capacités de grandes dimensions elles-mêmes pourvues d'équipements divers. En outre, le couplage des vannes évite les fausses manoeuvres qui entraîneraient l'arrêt de la circulation du fluide. Le complément de description qui va suivre à l'aide des dessins donnés surtout à titre d'exemples fera bien comprendre comment l'invention peut être mise en oeuvre. Sur le dessin - les figures 1 et 2 sont des vues en coupe à 90o l'une de l'autre d'un robinet à trois voies selon l'invention, - les figures 3A à 3E sont les schémas montrant les po sitions successives des-éléments de la vanne au cours du passage d'une voie de distribution à l'autres - la figure 4 est un schéma d'une installation à deux vannes, et - - la figure 5 montre schématiquement un montage à deux vannes couplées. La vanne à trois voies selon l'invention représentée sur les figures 1 et 2 comprend un corps de vanne 7 avec une voie 2 d'arrivée de fluide et deux voies 3 et 4 de distribution ou de départ du fluide. Un siège de soupape 5 est monté sur la voie de distribution 3 et un siège identique 6 est monté sur la deuxième voie de distribution 3. Les deux voies de distribution 3 et 4 sont de préférence coaxiales et disposées symétriquement par rapport à l'axe a de la voie d'arrivée, perpendiculaire à l'axe b des voies de distribution. L1intersection c des deux axes a et b définit ainsi le centre de la vanne. Un clapet 7, comportant deux faces susceptibles de coo pérer soit avec le siège 5, soit avec le siège 6, peut coulisser parallèlement à l'axe b, grâce à des organes de guidage 8 et 9, respectivement, par exemple au nombre de quatre. Le clapet 7 est creux de façon à pouvoir loger un coulisseau 10. En fait, ce clapet 7 comprend essentiellement deux parois 11 et 12, réunies entre elles, dont les faces extérieures peuvent coopérer avec l'un ou l'autre des sièges 5 et 6 et dont les faces intérieures permettent le coulissement du coulis seau 10 transversalement par rapport au déplacement du clapet. Chacune des parois 11 et 12 percée d'un canal (13 et 74), les deux canaux étant dans le prolongement l'un de l'autre et permettant de relier ltintérieur du clapet soit avec la voie 3 soit avec la voie 4. Le mouvement-du coulisseau 10 est commandé par un excentrique 15 sous l'action d'un arbre de manoeuvre 16 dont l'axe passe par le centre c. Les positions successives du coulisseau 10 et du clapet 7, au cours d'une manoeuvre pour faire passer le fluide de la voie 2 vers la voie 4, alors qu'initialement il allait de la voie 2 à la voie 3, sont schématisées sur les figures 3A à 3E Dans la position initiale (frigo 3A), le clapet 7 est appliqué contre le siège 6 et le coulisseau 10 est engagé dans le clapet de façon à masquer les canaux 13 et 1 : le fluide passe de la voie 2 à la voie 3. En actionnant l'excentrique 15 par rotation autour du centre c, on provoque tout d'abord un déplacement du coulisseau 10, sensiblement perpendiculaire à l'axe b, tel en tout cas que ledit coulisseau se déplace dans le clapet 7, -sans l'entraîner, mais en démasquant les canaux 13 et 14 (Fig. 3B). Le fluide peut aller de la voie 3 à la voie 4 par ces canaux 13 et 14 et établir une contre-pre~ssion dans ce-tte dernière. Par suite de ltétablissement de la contre-pression, l'excentrique 15 peut poursuivre sa rotation autour du centre c. Cette rotation entraîne par l'intermédiaire du coulisseau 10 le coulissement du clapet 7 parallèlement à l'axe b. Le fluide venant de la voie 2 passe à la fois dans les voies 3 et 4 (Fig. 3C). La poursuite de la manoeuvre de rotation exercée sur l'excentrique amène le clapet 7 contre le siège 5 de la voie 3 qui se trouve obturée, le fluide pouvant encore parvenir dans cotte voie par les canaux 13 et 14 (Fig. 3D). La fin de la rotation de l'excentrique fait déplacer le coulisseau 10 à l'intérieur du clapet 7 ; le coulisseau vient ainsi masquer les canaux 13 et 14 et l'on obtient la disposition symétrique de celle de la-figure 3A, comme cela est représenté sur la figure 3E. On voit que pendant tout le transfert du clapet de l'appui sur le siège 6 à l'appui sur le siège 5, la section globale de passage du fluide entre clapet et sièges demeure rigoureusement constante En outre, on réalise un maintien autoclave du clapet 7 sur l'un ou l'autre siège 5 et 6, ce qui empêche l'ouverture sans que la contre-pression soit établie. Or cette contre-pression, obtenue par le déplacement initial du coulisseau 10 démasquant les canaux 13 et 14, est établie sans l'intermédiaire de tuyauteries de dérivation équipées de vannes de remplissage qui sont une source de fuites et d'avaries. Une telle vanne selon l'invention convient tout particulièrement à la réalisation d'un système de deux vannes couplées montées respectivement à l'amont et à l'aval d'une installation telle que celle qui est schématisée sur la figure 4. Sur une conduite de fluide sont montées deux capacités en parallèle C1 et C2. Une vanne à trois voies V1 telle que celle des figures 1 et 2, permet de diriger le fluide de la voie 2, soit vers la voie 3 conduisant à la capacité C1, soit vers la voie 4 conduisant à la capacité C2. De même, à l'aval des deux capacités, une vanne à trois voies V2 selon l'invention permet de diriger sur la voie 2' soit le fluide de la voie 3 provenant de la capacité C1, soit le fluide de la voie 4 provenant de la capacité C2. Le couplage des deux vannes V1 et V2 évite les fausses manoeuvres qui entraineraient l'arr8t de la circulation du fluide. Le couplage peut se faire par un arbre commun 1 6 actionnant simultanément les deux excentriques des deux vannes V1 et V2. il suffit, en outre, d'un seul organe de commande pour faire pivoter ltarbre 16. Cet organe de commande est un volant qui peut être, par suite, placé à tout endroit commode de l'installation. Par exemple, il peut être placé à l'extérieur d'une des vannes* comme indiqué en 20 ou bien à l'autre extrémité comme indiqué en 20' ou encore dans une position intermédiaire, comme indiqué en 20". On conçoit que les avantages indiqués plus haut à propos d'une vanne soient particulièrement remarquables dans le cas de deux vannes couplées-permettant le passage en permanence d'un débit global constant par l'une ou l'autre des capacités C1 et C2 ou par les deux à la fois. La liaison de couplage entre les vannes amont et aval V1 et V2 empêche de plus une manoeuvre intempestive des vannes. REVENDICATIONS 7) - Vanne à trois voies comprenant une voie d'arrivée de fluide et deux voies de distribution de ce fluide, caractérisée en ce quelle comporte un clapet mobile en translation pour s'appliquer contre le siège de l'une ou l'autre des voies de distribution, ce clapet étant creux pour loger un coulisseau actionné par un excentrique pour être déplacé transversalement par rapport au déplacement du clapet, la commande du coulis seau par l'excentrique étant telle que ledit coulisseau se déplace d'abord à l'intérieur du clapet, sans l'entraîner, mais en découvrant les canaux ménagés dans ledit clapet et capables de relier les deux voies de distribution à travers le clapet jusqu'à ce que la contre-pression s'établisse dans la voie inutilisée, puis en poursuivant son coulissement dans le clapet, entraîne celui-ci qui se déplace jusqu'à venir s'appliquer sur le siège de la voie de distribution à obstruer, et enfin masque de nouveau les canaux ménagés dans le clapet. 2) - Varneselon la revendication 1, caractérisée en ce que le clapet comporte deux parois parallèles dont les faces extérieures sont destinées à venir s'appliquer sur l'un ou l'autre des sièges des voies de distribution et dont les faces intérieures servent de surfaces de glissement pour le coulisseau. 3) - Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdites parois sont équipées de guides s'engageant respectivement dans les voies de distribution. 4) - Installation comportant deux capacités montées en parallèle et destinées à être parcourues séparément ou simultanément par un fluide, caractérisée en ce que l'admission du fluide dans l'une ou l'autre, ou les deux capacités est assurée par une.vanne amont selon l'une des revendications 1 à 3, l'évacuation du fluide de l'une ou l'autre, ou des deux capacités est assuré par une vanne aval selon l'une des revendications 1 à 3, les excentriques des deux vannes amont et aval étant commandées par un arbre de manoeuvre commun actionné par un seul volant situé à l'une de ses extrémités ou en une position intermédiaire.