Brevet FR2253967A1 — publié le 19750704

L'invention concerne des perfectionnement6 apportés aux vannes de sécurité à papillon. Ces vannes de sécurité, connues en soi, sont interposées sur une conduite et comportent u n papillon et un bras de support d'un contrepoids calé sur l'arbre du papillon de manière que le papillon soit ouvert lorsque le contrepoids est en position haute et qu'inversement le papillon soit fermé lorsque le contrepoids est en position basse. Un organe d'accrochage maintient normalement le contrepoids en position haute en régime normal oh il n'y a aucune survitesse du fluide dans la conduite. Par contre, l'organe d'accrochage libère le contrepoids dès qu' une survitesse apparat de manière à fermer le papillon,donc à obturer la conduite. Le déplacement de l'organe d'accrochage en vue de libérer le contrepoids a été réalisé jusqu'à présent au moyen d'un premier vérin dont la tige est reliée à l'organe d'accrochage et dont la chambre remplie d';n liquide est en communication avec la chambre d'un second vérin dont la tige est directement ou indirectement asservie à un organe de détection des survites ses telles qu'une palette pivotant dans la conduite autour d'un axe transversal. Ce dispositif à deux vérins convient parfaitement à des vannes de petit ou de moyen diamètre dans lesqilles l'effort de déclenchement n'est pas trop important. Par contre, ce dispositif n'est ni suffisamment puissant ni suffisamment précis dans Ie cas des vannes de grand diamètre. En effet, dans ce cas, la manoeuvre du contrepoids exige des efforts plus importants et les efforts parasites à vaincre sont également plus grands etl non constants car ils sont fonction du rele vage du contrepdds. Enfin, il convient que la libération du contrepoids se produise d'une manière précise pour une valeur de survitesse prédéterminée. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients grâ ce à la prévision d'un dispositif d'amplification de l'effort de la tige du verin de dé clenchement de l'organe d'accrochage du contrepoids - La vanne de sécurité à papillon comportant un contrepoids calé sur I'axe du papillon, un organe d'accrochage du contrepoids en position haute, des moyens de détection d'une survitesse dans la conduite sur laquelle est branchée la vanne et un vérin de déclenchement commandé par lesdits moyens et agissant sur ledit organe d'accrochage pour libérer le contrepoids en cars de survitesse, est caractérisée par le fait qu'elle comporte, entre le vérin de déclenchement et l'organe d'accrochage, un dispositif d'amplifrcation d'effort comprenant une tige de commande mobile à coulissement axial entre une position active où elle agit sur l'organe d'accrochage pour provoquer la chute du contrepoids et une position inactive où l'organe d'accrochage maintient le contrepoids en position haute, un premier organe élastique agissant sur la tiget de commande et la sollicitant fortement et en permanence vers sa position active, un organe mobile de verrouillage de la tige de commande en position inactive sollicité en permanence vers sa position de verrouillage par un second organe élastique et déplacé à l'encontre de ce second organe élastique sous l'effet d'un faible effort exercé sur lui par la tige du vérin de déclenchement, de manière à projeter fortement la tige de c ommande sur l'organe d'accrochage en libérant par conséquent le contrepoids. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suivra en référence au dessin annexé dans lequel - La figure 1 est une vue schématique en élévation illustrant l'emplacement du dispositif d'amplification selon l'invention dans les moyens de commande d'une vanne de sécurité à papillon. - La figure 2 est une vue à plus grande échelle, en coupe, par un plan axial vertical du dispositif d'amplification proprement dit. La vanne de sécurité comportant le dispositif d'amplification selon l'invention est interposée sur une conduite de liquide 1, pouvant être de grand diamètre, et comprend, de façon connue en soi, une palette 2 de détection des survitesses du liquide, placée dans la conduite 1 en amont d'un papillon 3 sur l'axe duquel est calé, à l'extérieur de la conduite 1, un bras sur lequel est fixé un contrepoids 5. Le papillon 3 est en position ouverte lorsque le contrepoids 5 est en position haute (figure 1) et au contraire fermé lorsque le contrepoids 5 est en position basse. En l'absence de toute survitesse dans la conduite 1, le contrepoids 5 est maintenu en position haute au moyen d'un organe d'accr rochage 6. Des moyens de commande 7 sont destinés à convertir tout déplacement de la palette 2,du à une survitesse en un déplacement de l'organe d'accrochage 6 provoquant la chute du contrepoids 5, donc la fermeture du papillon 3. Les moyens de commande 7 comportent, de façon connue en soi, au moins un premier vérin 8 dont la tige est directement ou indirectemlent articulée sur le bras de la palette 2 et un second vérin 9, dit de déclen chement, dont la chambre est en communication avec la chambre du vérin 8. Le dispositif 10 selon l'inventibn est interposé entre le vérin de déclenchement 9 et l'organe d'accrochage 6 et a pour but d'amplifier le faible effort exercé par la tige du vérin de déclenchement et d'accélérer le déplace. - ment de organe d'accrochage 6 dans le sens provoquant la libération du contrepoids 5. Le dispositif amplificateur 10 comporte une tige de commande 1 1 mobile à coulissement axial entre une position active où elle agit sur l'organe d'accrochage 6 pour provoquer la chute du contrepoids 5 (figure I) et une position inactive où le contrepoids 5 est maintenu en position haute Un premier organe élastique 12 agit sur la tige de commande 1 1 et la sollicite fortement et en permanence vers sa position active. Un organe 13 est destiné à verrouiller la tige de commande 11 en position inactive. Cet organe de verrouillage est mobile et constamment sollicité vers sa position de verrouillage par un second organe élastique 14. L'organe de verrouillage 13 est déplacé de sa position de verrouillage à sa position de déverrouillage par suite du déplacement axial de la tige 9a du vérin 9. Ce déplacement axial de la tige 9a résulte, comme vu précédem- ment, d'une survitesse du liquide dans la conduite 1 ayant provoqué le déplacement de la palette 2, Comme on le verra par la suite, le dispositif d'amplification 10 comp rend des moyens de réarmement 15 permettant de ramener la tige de commande 1 1 de sa position active à sa position inactive avant la manoeuvre de relevage du contrepoids. Sur la-figure Z est représenté un montant fixe vertical 16 suppor tant cl sa partie supérieure le vérin de déclenchement 9 et à sa partie inférieure le dispositif d'amplification 10. Une butée 1 6a est éventuellement fixée sur le montant vertical 16 et limite les mouvements de l'organe d'accrochage 6. Le vérin 9 est disposé horizontalement, sa chambre 9b communiquant, comme indiqué précédemment, avec la chambre d'un premier vérin actionné par la palette 2 de la vanne. Un ressort de compression 9c sollicite en permanence la tige 9a vers la droite de la figure 2 dans le sens provoquant le refoulement du fluide de la chambre 9b vers la chambre du vérin 8. Un manchon 17 est vissé sur la tige de commande 11, d'axe horizontal, à sa partie extreme voisine de l'organe d'accrochage 6. Ce manchon est également vissé dans une chemise 18 montée coulissante axialement comme on le verra ultérieurement en décrivant les moyens de réarmement 15. L'extrémité 19 de la tige de commande 11 la plus voisine du manchon 17 est en appui sur l'organe d'accrochage 6. Son autre extrémité 20 est garnie d'un crochet 21 sur lequel agit l'organe de verrouillage 13. La position du manchon 17 sur la tige de commande 11 ou dans la chemise 18 est de préférence réglable. Cette chemise 18 contient le premier organe élastique 12 qui est constitué par un ressort de compression en appui d'une part sur le manchon 17 et d'autre part sur une bague de guidage 22 fixée sur le montant 16 et dans laquelle coulisse la tige de commande 11. Le ressort de compression 12 sollicite en permanence la tige 11 vers la dronte de la figure en direction de l'organe d'accrochage 6. L'organe de verrouillage 13 est constitué par un levier coudé à deux bras perpendiculaires, soit un bras horizontal 24 et un bras vertical 25 réunis par un moyeu 26 monté sur un arbre horizontal et transversal 27 porté par une console horizontale 28 fixée directement oa non sur le montant 16. Le levier coudé 13 est susceptible d'un certain débattement angulaire autour de l'arbre 27. Une butée 29, éventuellement réglable, fixée sur la console 28, maintient normalement le bras 24 horizontalement. Le second organe élastique 14 est constitué par un ressort de traction accroché d'une part à un oeillet 30 solidaire, directement ou non du montant 16 et, d'autre part, au bras vertical 25. Ce ressort de traction sollicite en permanence le levier 13 dans le sens rétrograde où le bras hori zontal 24 est appliqué sur la butée 29. Le ressort de traction 14 est préféren tiellement accroché au bras vertical 25 au moyen d'une tige filetée 32 réglable, ce qui permet de modifier la force de traction du ressort. A l'extrémité du bras horizontal 24 est monté un galet 33 se logeant dans et retenant le crochet 21, donc la tige de commande 11. Un galet 34, sur lequel viens s'appuyer la tige 9a du vérin de déclenchement 9 est porté par le bras vertical 25 sur son extrémité supérieure. On décrira maintenant les moyens de réarmement 15. La chemise 18 est montée coulissante dans un cylindre fixe 35 solidaire du montant 16. Une chambre annulaire 36 à volume variable est délimitée par la paroi inter ne et un épaulement 35a du cylindre 35 d'une part et la paroi externe et un épaulement 18a formant piston de la chemise 18 d'autre part. La chambre à volume variable 36 débouche vers l'extérieur du cylindre 35 par une ouverture 37 sur laquelle est branchée en parallèle avec le vérin de réarmement de la vanne, une source d-e fluide sous pression qui peut etre celle alimentant unin de réarmemen,t du contrepoids. de réarmeslerlt du..contreoipFS. dispositif d'amplif ication selon l'invention est le suivant: Dans les conditions normales de fonctionnement, le contrepoids 5 est en position haute et retenu dans cette position-par organe d'accrochage 6. Le dispositif d'amplification 10 se trouve par conséquent dans la position représentée sur les figures 1 et 2. Toute survitesse du liquide dans la conduite 1 provoque, de façon connue en soi, le coulissement axial de la tige 9a du vérin de déclenchement du vérin 9 vers la gauche, en direction du galet 34. La tige 9a étant en appui sur ce galet, elle exerce un simple effort sur le levier 13 qui pivote sur l'arbre 27 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre à ltencontre du ressort I4.Le bras horizontal 24 est progressivement éloigné de la butée 29 vers le haut,et le galet 33 progressivement dégagé du crochet 21. Le déplacement de la tige 9a vers la gauche est poursuivi jusqu'à ce quelle levier 13 se trouve dans la position représentée en tiretés sur la figure 2 et dans laquelle la tige 1I est uniquerrent soumise à l'action du ressort de compression 12 jusqu'alors fortement bandé et qui; par conséquent, projette: avec force la tige de commande 11 vers la droite en direction de l'organe d'accroclage 6. Cette tige exerce alors-un effort important sur l'organe d'accrochage pour le faire basculer. Cet effort qui est réglé en agissant sur la tension du ressort 12 peut etre de l'ordre de 30 à 40 fois l'effort exercé par la tige 9a sur le levier 13. Le fonctionnement des moyens de réarmement eSt le suivant La tige de commande 11 ayant été projetée vers l'organe d'accrochage 6 du fait du déplacement axial de la tige 9a, on introduit, par tout moyen connu, uni'ive sous pression dans la chambre à volume variable 36, ce qui a pour effet de déplacer la chemise 18 formant piston vers la gauche en direction du levier 13 en comprimant le ressort 12. La tige de commande 11 est donc ramenée de sa position active à sa position inactive occupée en fonctionnement normal. Le ressort de traction 14 fait alors pivoter le levier 13 dans le sens des aiguilles d'une montre si bien que le galet 33 s'engage dans le crochet 21. On cesse alors d'introduire le fluide sous pression dans la chambre 36. Naturellement, la rotation du levier 13 dans le sens inverse de aiguilles d'une montre a pour effet de repousser la tige 9a dans le cylindre du vérin 9, déplacement qui est facilité par le ressort de compression 9c précédemment mentionné. On peut alors - ramener le contrepoids 5 de la position basse vers la position haute où il est. automatiquement accroché par l'organe 6. Le dispositif d'amplification selon l'inverti on permet de transformer un déplacement relativement lent et limité de ladite tige 9a en un déplacement d'amplitude plus importante de la tige de commande 11. De plus, la force dtappslication de cette tige 11 sur l'organe d'accrochage 6 est nettement plus importante que la force d'application de la tige 9a sur le levier coudé 13. Par conséquent, les efforts parasites sont vaincus plus facilement et le contrepoids 5 libéré plus sobrement, Enfin, le dispositif d'amplification est réglable, soit par m qdification de la longueur des tiges de commande 11 et 9a, soit par tarage des ressorts 12 et 14. REVENDICATIONS. 1.- Vanne de sécurité à papillon comportant un contrepoids calé sur l'arbre du papillon, un organe d'accrochage du contrepoids en position haute, des moyens de détection d'une survitesse dans la conduite sur laquelle est branchée la vanne, et un vérin de déclenchement canmandé par lesdits moyens et agissant sur ledit organe d'accrochage pour libérer le contrepoids en cas ( de survitesse du fluide dans la conduite, caractérisée par le fait quelle comporte entre le vérin de déclenchement 9 et 1' organe d'accrochage 6 un dispositif d'amplification d'effort 10 comprenant une tige de commande Il mobile à coulissement axial entre une position active où elle agit sur l'organe d'accrochage 6 pour provoquer la chute du contrepoids 5 et une position inactive où le contrepoids 5 est maintenu en position haute, un premier organe élastique 12 agissant sur la tige de commande 1 1 et la solLicitant fortement et en permanence vers sa position active, un organe mobile de verrouillage 13 de la tige de commande en position inactive, sollicité en permanence vers sa position de verrouillage par un second organe élastique 14 et déplacé à l'encontre de ce second organe élastique sous l'effet d'un faible effort exercé sur lui par la tige 9a dn vérin de déclenchement 9 de manière a projeter fortement la tige de commande 11 sur l'organe d'accrochage 6 en libérant par conséquent le contrepoids 5. Z. - Vanne suivant la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comporte des moyens de réarment 15 de la tige de commande 1 1 agissant à l'encontre du pommier organe élastique 12 et sollicitant la tige vers sa position inactive. 3. - Vanne suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que le premier organe élastique 12 est constitué par un ressort de compression en appui d'une part sur un manchon 17 fixé sur la tige Il et d'autre part sur une bague fixe 22 dans laquelle est guidée et coulisse la tige de commande 11. 4. - Vanne suivant la revendication 1, caractériséepbx le fait que organe de verrouillage 13 est constitué par un levier coudé à deux bras 24 > 25 reliés par un moyeu 26 monté sur un arbre fixe 27, pourvu, à l'extrémité du premier bras 24 d'un galet 33 interférant avec un crochet 21 fixé sur la tige de commande îl et, à l'extrémité du second bras 25 d'un autre galet 34 sur lequel agit la tige 9a du vérin-de déclenchement 9 de manière à provoquer - le pivotement du levier suer l'arbre 27 et par conséquent l'engagement ou le désengagement du galet 33 et du crochet 21. 5.- Vanne suivant la revendication 4, caractérisée par le fait que le second organe élastique 14 est constitué par un ressort de traction dont une extrémité est accrochée à une partie fixe 30 du dispositif et dont l'autre extrémité est accrochée sur le second bras 25 de manière à appliquer normalement sur la tige 9a du vérin de déclenchement 9. 6. - Vanne suivant la revendication 2, caractérisée par le fait que les moyens de réarmement 15 comprennent une chambre 36 à volume variable délimitée par une chemise 18 formant te te du piston dans laquelle est fixée la tige de commande 11 et par un cylindre fixe 35 dans lequel coulisse ladite chemise 18, cette chambre étant en communication avec l'extérieur du cylindre 35 par un orifice 37 permettanr.,t l'introduction dans cette chambre de fluide sous pression repousSant la chambre 18, donc la tige de commandell, à l'encontre du premier organe élastique 12. 7. - Vanne suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée par le fait que le vérin de déclenchement 9, l'arbre 27, la bague 22 et le cylindre 35 sont portés par un montant fixe et vertical 16, de manière que le vérin 9 et la tige de commandell a3t des axes parallèles et que les deux bras 24, 25 du levier 13 soient perpendiculaires entre eux.