Brevet FR2277285A1 — publié le 19760130

La présente invention concerne les dispositifs d'obturation pour circuits de fluide et plus spécialement les vannes pilotées par fluides. On connaît grand nombre de vannes et clapets dont l'organe obturateur est ma, par l'intermédiaire d'un mécanisme approprié, par des variations de pression de fluides. Le dispositif le plus simple, qui consiste en une membrane formant clapet et soumise à des déformations dues à des variations de pressions différentielles, s'il présente de grands avantages de robustesse et de simplicité, ne peut être mis en oeuvre que pour de faibles débits de fluides et des pressions moyennes, des problèmes de tenus mécanique se posant avec un accroissement des dimensions. La plupart des autres dispositifs à commande par variation de pression de fluide mettent en oeuvre une mécanique de transmission à embiellage soumise à des problèmes de fragilité dans le cas de commandes d'ouverture ou de fermeture rapides et d'étanchéité dans le cas de fortes pressions. Dans le domaine des grands débits et des fortes pressions, les vannes à commande mécanique, quoique fiables, sont lourdes et à action d'autant plus lente que la taille de l'élément obturateur est importante. La présente invention a pour but de remédier à ces divers inconvénients en proposant une vanne à commande fluide dont la structure autorise un pilotage souple et symétrique pour l'ouverture et la fermeture, mettant en oeuvre une faible puissance de pilotage même pour une vanne à grande section de passage et soumise à de fortes pressions et à de grands débits, et permettant une ouverture et une fermeture très rapides et sans heurts. La présente invention a pour objet un dispositif d'obturation pour circuit e fluide caractérisé par le fait qu'il comporte une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie séparées dans le sens de leur axe commun par une section à veine non-guidée, un organe obturateur constitué d'un opercule lié à une bague cylindrique droite de même diamètre intérieur que les sections terminales desdites tubulures d'entrée et de sortie délimitant, dans le sens de circulation du fluide, ladite section à veine non-guidée et de même hauteur que ladite section à veine non-guidée, ledit organe obturateur étant solidaire d'un premier piston et des moyens pour commander le déplacement dudit premier piston par une présence de fluide sous pression de façon à placer l'un des deux éléments, opercule et bague cylindrique, dans la section à veine non guidée. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront de la description suivante donnée en référence au dessin annexé, sur lequel la figure unique représente un schéma d'un mode de réalisation et de pilotage d'une vanne suivant l'invention. Dans la vanne à passage intégral et à sièges parallèles représentée sur la figure unique, une tubulure d'entrée 11 est raccordée à une canalisation d'amenée de fluide 12. Dans la vanne en position ouverte représentée sur la figure, le fluide traverse une bague cylindrique 13 et s'échappe par une tubulure de sortie 14, raccordée à une canalisation de distribution de fluide 15. La bague cylindrique 13 sert à guider l'écoulement du fluide entre les deux sections 16 et 17 des tubulures d'entrée et de sortie qui forment sièges à faces parallèles pour coopérer avec un opercule double 18. Cet opercule double constitué de deux demi-coquilles 19 et 20 limitées dans leur débattement longitudinal par des griffes 21, 22, 34 et 35 et maintenues écartées par la compression d'un ressort 23 est solidaire d'un montant 24 formant bride. Ce montant 24 maintient la bague de guidage 13 et l'opercule double 18 accolés suivant deux génératrices, les axes parallèles de ces deux troncs de cylindre étant ainsi parallèles à l'axe commun des tubulures d'entrée et de sortie et des canalisations d'amenée et de distribution du fluide. Ce montant porte à ses extremités deux pistons 25 et 26 qui délimitent ainsi un ensemble de commande et d'obturation constitué de la solidarisation desdits pistons, dudit montant de l'opercule double et de la bague cylindrique de guidage. La hauteur de ladite bague cylindrique de guidage est légèrement inférieure à la distance séparant les deux sections 16 et 17 formant siège. Chacune de ces dites sections 16 et 17 porte un joint d'étanchéité annulaire 27, 28. L'ensemble de commande et d'obturation se déplace, guidé par les pistons 25 et 26 dans une chemise 29 formant carter, avec laquelle sont solidarisées les tubulures d'entrée et de sortie 12 et 14. Les extrémités de cette chemise réalisent deux calottes 30 et 31 qui se raccordent intérieurement à l'alésage guide des pistons par deux décrochements 32 et 33 qui forment épaulements d'arrêt à la course de l'ensemble de commande et d'obturation. Lesdites calottes reçoivent, par des orifices 34 et 35 des canalisations 36 et 37 qui, à travers des clapets anti-retour 38 et 39, sont en relation avec des robinets distributeurs à trois voies 40 et 41, pilotés par des servo-commandes 42 et 43. Dans la chemise débouchent, peu vant les épaulements d'arrêt 32 et 33, des canalisations 44 et 45 en by-pass avec les canalisations 36 et 37. Le fluide travaillant, dans le cas de la figure, est le fluide traversant la vanne. Il est prélevé dans la canalisation d'amenée par deux conduites 46 et 47 qui l'amènent aux robinets distributeurs 40 et 41 d'où il est soit mis à la purge par les clapets réglables 48 et 49, soit distribué dans l'extré- mité de la chemise concernée par la séquence d'ouverture ou de fermeture. Par exemple, étant dans le cas de la figure, qui est l'état stable "position ouverte", on veut actionner la vanne pour engager le processus de fermeture Le fluide traverse la vanne. L'étanchéité au droit des sections de contact de la bague cylindrique de guidage et des sièges 16 et 17 n'étant pas parfaite, la pression statique du fluide est répartie sur les faces intérieures des pistons 25 et 26. Ces pistons étant rigoureusement identiques la composante des forces dues à cette pression est nulle, et le fluide de commande de vanne n'aura donc qu'à vaincre l'inertie de l'ensemble pistonopercule-bague de guidage. Ad hoc, la servo-commande 43 met en communication les canalisations 37 et 45 avec la canalisation 47. Concomitamment, du fait de la symétrie du dispositif, la servo-commanande 42 met en relation les canalisations 36 et 44 avec le clapet de purge 48. En position "fin de course" du piston 26, celui-ci obture l'arrivée de la canalisation 45 dans la chemise, et la mise en pression se fait dans la calotte 31 par la canalisation 37. Le piston semeutvers le haut et reçoit alors l'apport de pression de la canalisation 45 et le mouvement s'accélère. La pression qui maintient le piston 25 en position "travail" à déjà été évacué par la purge, et le fluide restant est chassé par la canalisation 44, la canalisation 34 étant condamnée par le clapet anti-retour 38. Mais, quand le piston 25 vient obturer l'arrivée de cette canalisation 44, le fluide emprisonné.dans la calotte 30 est mis en pression et sert à amortir la fin de course de l'ensemble du dispositif obturateur. La pression du fluide d'amenée maintient alors la vanne en position fermée. Pour la séquence ouverture, la séquence est exactement la même en inversant les rôles des servos-commandes 42 et 43. On dispose ainsi d'une vanne à action symétrique, ne nécessitant aucune source de puissance extérieure, sans organes mécaniques de transmission de puissance, entièrement hermétique et donc facilement blindable, à action rapide, quelles que soient les conditions de pression et de débit du fluide traversant. Elle est de construction simple et ne met en oeuvre aucune technologie onéreuse. Une telle vanne trouve plus particulièrement son application dans les domaines du contrôle des fortes pressions, des fluides toxiques ou dangereux, et dans toutes les utilisations où une fermeture rapide est exigée. REVENDICATIONS 1/. Dispositif d'obturation pour circuit de fluide, caractérisé par le fait qu'il comporte une tubulure d'entrée et une tubulure de sortie séparées dans le sens de leur axe commun par une section à veine non-guidée, un organe obturateur constitué d'un opercule lié à une bague cylindrique droite de même diamètre intérieur que les sections terminales desdites tubulures d'entrée et de sortie délimitant, dans le sens de circulation du fluide, ladite section à veine non-guidée et de même hauteur que ladite section à veine non-guidée, ledit organe obturateur étant solidaire d'un premier piston et des moyens pour commander le déplacement dudit premier piston par une présence de fluide sous pression de façon à placer l'un des deux éléments, opercule et bague cylindrique, dans la section à veine non-guidée. 2/. Dispositif d'obturation selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit premier piston se déplace dans un alésage réalisé dans un carter solidaire desdites tubulures d'entrée et de sortie, ledit alésage ayant un diamètre intérieur supérieur à la hauteur et au diamètre extérieur de la bague cylindrique droite et un axe parallèle au sens de translation de l'organe obturateur et sensiblement perpendiculaire.8 l'axe commun desdites tubulures d'entrée et de sortie. 3/. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ledit organe obturateur est solidaire d'un second piston se déplaçant dans un second alésage réalisé dans ledit carter et monté en opposition audit premier piston, les deux pistons étant liés par une tige solidaire de l'organe obturateur. 4/. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que ledit organe obturateur constitue la tige permettant de solidariser les deux pistons. 5/. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit carter comporte à l'extrémité dudit alésage, une calotte de dégagement, la surface interne desdites calottes se raccordant au diamètre de l'alésage par un épaulement, ledit épaulement constituant une butée mécanique pour les pistons. 6/. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit opercule est un bpercule double du type à libre dilatation. 7/. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite source de fluide sous pression est constituée par ladite tubulure d'entrée.