Brevet FR2255523A1 — publié le 19750718

La présente invention a essentiellement pour objet une vanne, et plus particulièrement une vanne siège d'étanchéité central; à commande pneumatique, hydraulique ou manuelle. De nombreux type de vanne sont connus et parmi ceux-ci, on distingue en particulier certains types de vanne dans lesquels un clapet axial est monté sur un corps profilé de forme générale aérodynamique ou hydrodynamique, situé à l'intérieur du corps de vanne sensiblement au centre de celui-ci, ledit corps profilé état rendu solidaire du corps de vanne par des nervures radiales rigides permettant le passage du fluide circulant dans vane autour dudit corps profiLé. Le clapet est solidaire d'un piston coulissant à l'intérieur du corps profilé et dont le déplacement est commandé par un vérin à double effet monté à l'intérieur du corps profilé,et éventuellement, par un ressort agissant sur la position dudit vérin de façon que la position d'équilibre de la vanne soit la position de fermeture.L'ouverture ou la fermeture de la vanne est assurée par une translation du clapet suivant l'axe du corps de vanne; se traduisant par l'appication dudit clapet contre la paroi intérieure du corps de vanna, un joint torique solidaire du clapet ou du corps de vanne venant assurer 1' étanchéité. De teX types de vannes fonctionnent parfaitement mais présentent néanmoins plusieurs défauts ou inconvénients tels que - la structure assez complexe du corps profilé central précité, qui doit renfermer un vérin complet à double effet et comporter un clapet mobile. - LtimpossibiXté de prévoir une commande manuelle; le clapet mobile étant solidaire du corps profilé central et non pas du corps de vanne. - la complexité de structure des organes de commande puisque le vérin est du type à double effet. - les efforts importants à exercer pour la manoeuvre, dus au fait que la surface transversale de 1'organe obturateur par rapport à la direction d'écoulement du fluide est très importante et que ledit opercule est soumis à une très grande force deiression provenant de la pression même du fluide qui circule dans la vanne. La présente invention a précisément pour objet une manne perfectionnée ne présentant pas les inconvénients précités. De plus, sa constituttion est sensiblement simplifiée de même que les équipements annexesvpaisRuten particulier, dans le cas d'une commande automatique, les efforts de manoeuvre donc l'énergie à fournir, sont sensiblement plus faibles. L 'invention a donc essentiellement pour objet un dispositif formant vanne du type comprenant un corps central profilé , à symétrie de révolution, monté à l'intérxur du corps de vanne et rattaché à ce dernier par des nervures ou ailettes , caractérisé en ce que ledit corps central forme siège d'étanchéité qu'un organe obturateur mobile, formant opercule, ayant la forme générale d'un cylindre creux, coaxial audit corps central, est monté coulissant de façon étanche dans ledit corps de vanne et que des moyens de commande adaptés assurent le déplacement dudit organe obturateur par rapport audit corps profilé. Selon une autre caractéristique de l'invention, la trajectoire de la surface interne de l'organe obturateur est tangente à une zone correspondante de la surface latérale dudit corps central formant siège d'étanchéité. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts détails caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement grâce à la descrttion détaillée qui va suivre, de deux modes de réalisation d'une vanne selon l'invention, donnéé uniquement à titre d'exemple , faite en référence aux dessins annexés dans lequels: - la figure 1 est une demi-coupe d'un mode de réalisation d'une vanne selon l'invention, à commande automatique par vérin; - la figure 2 est une demi-coupe d'un autre mode de réalisation d'une vanne selon l'invention, à commande manuelle par manette; et - la figure 3 est une vue développée en plan de la rainure dans laquelle se déplace la manette de commande manuelle de la figure 2. En se référant plus particulièrement à la figure 1, on a montré une demi-coupe d'une telle vanne dont le corps de vanne est essentiellement constitué de deux pièces Il et 12 raccordées entre elles par plusieurs vis de fixation 13. La pièce 11 comporte ; une portion filetée externe 14 et la pièce 12 une portion filetée interne 15, pour l'insertion de la vanne dans le conduit de circulation du fluide. La pièce 12 comporte dans son épaisseur même une cavité annulaire 16 permettant le logement d'un ressort 17 et un prolongement interne 18 sur lequel est raccordé de façon rigide, grâce à des ailettes ou nervures radiales 19 le corps profilé central précité 20.Les courbures spéciales 21 et 22 données à la surface de ce corps profilé sont calculées pour opposer une résistance aussi faible que possible au passage du fluide circulant dans la vanne, lorsque celle-ci est ouverte, et contournant ledit corps profilé en passant dans le conduit annulaire 23. Un joint torique 33 est disposé à la périphéfle dudit corps profilé. l'organe obturateur 24 formant opercule est monté coaxialement au eoEI de vanne; il est guidé dans son déplacement par le prolongement interne précité 18 de celui-ci et par l'extrémité dtune excroissance interne 35 de la partie il précitée. l'opercule ou organe obturateur 24 est constitué d'une partie cylindrique 26 prolongée extérieurement par une couronne 27 , formant piston, pergendiculaire à ladite partie cylindrique et sur laquelle prend appui le ressort 17. En fait les parties il et 12 précitées ont une configuration telle qutell délimtent une chambre annulaire 28 à l'intérieure de laquelle se déplace le piston 27 sous l'action d'un fluide sous pression, envoyé dans ladite chambre par -un raccord étanche 29, pour la manoeuvre dudit opercule 24.La partie cylindrique 26 dudit opercule est en contact pressé permanent sur chacune de ses faces et quelle que soit sa position, avec deux joints toriques d'étanchéité 30 et 31 portés respectivement par le prolongement 18 précité et par l'extrémité de ladite excroissance 25. Un autre joint torique 32 est porté par ladite couronne ou piston 27. Il est à notsr que l'extrémité 34 de la partie cylindrique 26 de l'opercule 24 a un profil arrondi vers l'intérieur, sensiblement conique, destiné à faciliter l'amorce du contact étanche avec le siège 20 au moment de la fermeture de la vanne.Enfin on remarquera que chaque nervure 19 reliant le siège 20 à la paroi interne du corps de vanne comporte un bord rectiligne de guidage 35, parallèle au sens de déplacement de l'organe obturateur, sur lequel prend: appui ledit organe 24 pendant les mouvements d'ouverture et de fermeture de ladite vanne. Le fonctionnement de la vanne qui vient d'être décrite est le suivant: Au repos, le ressort 17 qui travail à la compression maintieX l'opercule 24 dans sa position extr8me représentée en traits interrompus sur la figure 1, c'est-à-dire en application contre le joint torique 33. La vanne est donc fermée, ce qui constitue une particularité avantageuse puisque en cas de défaillance des organes de commande de ladite vanne, celle-ci se ferme automatiquement; le ressort 17 développant une force suffisante pour provoquer ladite fermeture. L'ouverture de ladite vanne est commandée par l'envoi d'un fluide sous pression dans la chambre 28 par l'intermédiaire du raccord étanche 29. Le ressort 17 se trouve comprimé au maximum et l'organe obturateur ou opercule se rétracte pour permettre le passage du fluide circulant dans la vanne autour du corps central 20. L'étanchéité de la chambre 28 est assurée par les joints 31 et 32; le fluide dans la chambre 28 est maintenu sous pression pendant tout le temps d'ouverture de la vanne. On notera les différents avantages de cette configuration notamment -lasimplicité de réalisation du corps central qui se réduit à un simple cors profilé calculé pour opposer une résistance minimum au passage du fluMe dans le conduit annulaire 23. - la réduction importante de la surface transversale de l'opercule 24 qui estFamenée à une couronne de faible épaisseur 34 ce qui diminue les forcesde pression exerezes contre ledit organe obturateur, par le fluide circulant dans la vanne; d' où une réduction importante de B puissance nécessaire pour la manoeuvre. - la simplification des organes de commande, puisque un vérin à double effet a été remplacé par un vérin à simple effet d'ouverture , ladite simplification étant rendue possible en particulier par la réduction des forces de pression précitées; un simple ressort de rappel étant alors suffisant pour la fermeture. - enfin on notera le guidage exercé par les bords 35 de chaque nervure t9 pour le déplacement dudit opercule et le positionnement facile de ce dernier par rapport au corps central, du au profil du bord 34 de 1? organe obturateur. Les figures 2 et 3 montrent un autre mode de réalisation de la vanne selon l'invention, où la commande par vin a été remplacée par une commande manuelle constituée d'une manette 40 telle par un-bouton 41 et coulissant dans une rainure 42 pratiquée dans le corps de vanne. Bien entendu, le ressort 17 a été supprimé ainsi que 1' excroissance 25 et la couronne formant piston 27 qui délimitaient la chambre 28 du vérin. De plus, le raccordement des pièces 11 et 12 ne se fait plus au moyen d'une série de vis mais par deux régions filetées coopérantes 45 et 46. Pour le reste, la structure de la vanne est sensiblement inchangée. Pour la manoeuvre, la vanne est actionnée manuellement ce qui provoque l'avance de l'organe obturateur cylindrique 24, dans un mouvement sensiblement hélicoïdal, vers le corps central 20 et plus particulièrement vers le joint d'étanchéité 33 de celui-ci.On netera la forme de la rainure 42 dont les extrémités 43 et 44 sont sensiblement transversales au corps de vanne, comme le montre le développé de la figure 3; ceci pour garantir au moins deux positions extrêmes, respectivement de fermeture et d'ouverture, parfaitement stableSmalgré les forces de pression exercées par le fluide circulant dans la vanne sur la portion trauserale 34.Cependant cette commande manuelle est néanmoins "à action progressive" (c'est-à-dire qu'une position intermédiaire de l'organe obturateur est stable) par le fait que ladite fente a été pratiquée suivant une configuration hélicoïdal, et non pas suivant une direction parallèle à l'axe de la vanne, et que les forces de frottement développées par les joints 30 et 31 ( etpar le joint 33 en position de fermeture) contribuent à cette stabilité de l'organe obturateur en position intermédiaire. Pour améliorer cette stabilité on peut bien entendu utiliser plusieurs autres moyens comnus , tel qu'un serrage de la manette contre les bords de la fente (par exemple si la boule 41 est prévue pour être vissée et abaissée par ce moyen le long de la tike 40) ou par bloquage de ladite manette dans l'un des crans pratiqués sur le bord de ladite fente. Enfin, dans le cas d'une commande manuelle non progressive la fente précitée peut très bien être dirigée longitudinalement au corps de vanne. Bien entendu, la présente invention n'esinullement limitée aux modes de réalisation qui viennent d'etre décrits , donnés uniquement à titre d'exemple. En particulier on a montré un mode de réalisation de vanne à fermeture automati-qwe uMSisg$ un ressort pour la fermeture et un vérin à simple effet pour l'ouverture; mais il est bien évident que la structure inverse peut etre atptée;de plus on peut très bien envisager la combinaison d'une commande automatique avec une commande manuelle de secours ; les configurations des figures 1 et 2 pouvant être juxtaposées sans grandes modifications. enfin dans la description qui précède ainsi que dans les dessins annexés, le corps profilé central-20 est représenté rattaché à la paroi interne du corps de vanne par des nervures radiales ; mais on peut imaginer une variante où lesdites nervures auraient une courbure sensiblement hélicoïdale pour faciliter l'écoulement du fluide autour dudit corps central 20 et diminuer sensiblement, de ce fait, les pertes de charges. Cist dire que la présente invention couvre tous tes équivalents techniques des moyens mis en jeu si ceux-ci le sont dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICÂTIONS 1.- Dispositif formant vanne du type comprenant un corps central profilé, à symétrie de révolution, monté à l'intérieur du corps de vanne et rattaché à ce dernier par des nervures ou ailéttes, caractérisé en ce que ledit corps central forme siège d'étanchéité, qu'un organe obturateur mobile formant opercule, ayant la forme générale d'un cylindre creux, coaxial audit corps central, est monté coulissant de façon étanche dans ledit corps de vanne et que des moyens de commande adaptés assurent le détlacement dudit organe obturateur par rapport audit corps profilé. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites nervures ou ailettes sont radiales par rapport au corps de vanne. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites nervures ou ailettes sont courbées suivant un profil sensiblement hélicoïdal. 4.- Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que l'organe obturateur est disposé de façon à ce que la trajectoire de sa surface interne soit tangente à une zone correspondante ae la surface latérale dudit corps central formant siège d'étanchéité. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit corps central comporte à sa périphérie, au moins un joint, par exemple torique, d'étanchéité sur lequel vient prendre appui ledit organe obturateur, en position de fermeture. 6.- Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le bord dudit organe obturateur cylindrique, destiné à entrer en contact avec ledit corps central, au moment de la fermeture de la vanne, comporte un profil conique ou arrondi vers l'intérieur. 7.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que au moins une partie des nervures ou ailettes précitées comporte un bord sensiblement rectiligne, tangent à la trajectoire de la surface latérale interne dudit organe obturateur cylindrique, parallèle à son sens de déplacement et lui servant de guide au moment dudit déplacement. 8.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, du type dans lequel les moyens de commande précités sont constitués par un vérin à fluide, solidaire dudit organe obturateur et par un ressort de rappel en position de fermeture, caractérisé en ce que le vérin est à "simple effet d'ouverture" et que le ressort de rappel développe une force suffisante pour actionner et maintenir la fermeture de la vanne. 9.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par un--moyen de commande manuel, constitué par une manette solidaire dudit organe obturateur, accessible de 1' extérieur du corps de vanne à travers une fente de guidage pratiquée dans ce dernier 10.- Dispositif selon la revendication 9, à positionnement sélectivement variable de l'organe obturateur, caractérisé en ce que ladite fente a une forme au moins approximativement hélicoldale e 11.-Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le blocage en position de l'organe obturateur est assuré, au moins en partie, par les différentes forces de frottement développées par des joints d'étanchéité en contact avec ledit organe obturateur. 12.- Dispositif selon l'une des revendications 9, 10 ou 11, à positionnement sélectivement variable de l'organe obturateur, caractérisé par des moyens de serrage de la manette précitée contre le bord de la fente précitée. 13.- Dispositif selon l'une des revendications 9, 10 , 11 ou 12 à positionnement sélectivement variable de l'organe obturateur, caractérisé par un chantage d'un bord de la fente précitée, pour le verrouillage de la manette dans l'un de ces crans.