Brevet FR2315046A1 — publié le 19770114

La présente invention se rapporte à une vanne papillon comprenant uncorps qui délimite une ouverture de passage et présente deux perçages coaxiaux entre eux, orientés perpendiculairement à l'axe de l'ouverture de perçage et diamétralement opposés, et un obturateur papillon qui est articulé au moyen de deux tourillons engagés dans lesdits perçages, la surface du corps qui délimite l'ouverture de passage étant munie d'un revêtement d'une seule pièce fait d'un polymère fluoré, notamment d'un revêtement de fluoroéthylène-propylène, de polytétrafluoroéthylène, ou de trifluoromonochloroéthylène. On utilise des vannes papillon de ce type dans lesquelles 11 ouverture de passage et, en général, également l'obturateur papillon sont munis d'un revêtement de polymère, par exemple dans l'industrie chimique. Les revêtements de polymère ont pour fonction d'empêcher le fluide circulant dans la vanne d'entrer en contact avec les éléments métalliques de cette vanne, ceci afin de permettre d'utiliser également ces vannes pour des fluides chimiquement agressifs. Dans une vanne papillon déjà connue, l'obturateur papillon et les deux tourillons utilisés pour son articulation sont d'une seule pièce. Le. corps de la vanne comprend deux parties dont chacune comporte un segment présentant la forme d'une demi-virole.Les deux parties du corps de la vanne sont assemblées par des boulons et forment ensemble une virole complète qui présente deux surfaces frontales radiales et une surface interne cylindrique. Cette dernière délimite l'ouverture de passage. Chacune des deux demi-viroles présente l'un des perçages servant pour l'articulation du papillon. A l'intérieur de la virole est disposée une manchette faite d'un polymère fluoré et qui comprend un segment cylindrique, qui s'appuie contre la surface interne de la virole annulaire, et deux rebords orientés radialement vers l'extérieur et qui prennent appui contre les surfaces frontales de cette virole. Le segment cylindrique de la manchette est percé de deux trous qui sont traversés par les tourillons de l'obturateur papillon. Pour l'assemblage d'une vanne papillon de ce type déjà connu, on met tout d'abord l'obturateur papillon en place dans la manchette qui est légèrement flexible, les tourillons du papillon devant pour cela être engagés dans les trous du segment cylindrique de la manchette. Ensuite, on engage les deux tourillons dans les perçages des demi-viroles du corps et on assemble ces deux demi-viroles par des boulons. Dans cette vanne papillon déjà connue, la manchette de polymère est appuyée sans serrage contre les surfaces de la virole. Ce n'est que lorsqu'on monte la vanne dans une conduite que les rebords radiaux de la manchette sont bloqués par serrage entre le corps de la vanne et les brides adjacentes de la conduite. Cette forme de construction a pour résultat qu'il se forme fréquemment des plis dans la manchette de polymère lorsqu'on manoeuvre le papillon. Ces plis font obstacle au bon fonctionnement de la vanne et, dans la plupart des cass ils conduisent à une défaillance précoce. Ces plis se forment encore davantage lorsque le fluide qui circule dans la vanne possède une température élevée. Un autre inconvénient de la vanne papillon déjà connue consiste en ce qu'il est difficile d'obtenir une étanchéité parfaite au droit des trous de la manchette qui sont traversés par les tourillons du papillon. L'invention vise à réaliser une vanne papillon dans laquelle il ne puisse pas se former de plis dans le revêtement de polymère qui recouvre la paroi du passage. Suivant l'invention, ce problème est résolu par une vanne papillon du genre décrit au début du présent mémoire, caractérisée en ce que le corps comprend une virole d'une seule pièce qui délimite l'ouverture de passage, qui présente au moins une gorge annulaire de chaque caté d'un plan perpendiculaire à l'axe de l'ouverture de passage et qui passe par les deux perçages, en ce que le revêtement de polymère est ancré dans ces gorges annulaires, en ce qu'au moins l'un des tourillons peut être démonté du papillon, en ce que le perçage dans lequel ce tourillon démontable est engagé est un perçage traversant et en ce que ce perçage, l'obturateur papillon et le tourillon démontable de cet obturateur sont construits de manière que le tourillon puisse être engagé de l'extérieur dans le perçage pour maintenir le papillon en le laissant libre de pivoter. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe transversale d'une vanne papillon - la figure 2 est une vue de dessus de la vanne papillon, prise dans le sens indiqué par la flèche II, de la figure 1 - la figure 3 est une coupe longitudinale de la vanne papillon - la figure 4 est une vue de détail à plus grande échelle d'une partie de la vanne de la figure 3 ; et - la figure 5 est une coupe suivant la ligne V-V de la figure 1. Les cinq figures du dessin représentent une vanne papillon comprenant un corps 1. Ce corps est essentiellement constitué par une virole métallique 2 qui délimite l'ouverture de passage 3 de la vanne. La'virole 2 présente deux perçages traversants 2a, 2b orientés radialement par rapport à l'axe 4 du passage 3. Les deux perçages 2a, 2b - sont situés face à face et leurs axes sont confondus. Le perçage 2a comprend au niveau de son extrémité interne > qui débouche dans l'ouverture 3,unsegment conique 2c qui s'évase vers l'extérieur. A ce segment conique fait suite un segment cylindrique 2d, légèrement plus large. De même, le perçage 2b comprend un segment conique 2e qui est prévu à proximité de son extrémité intérieure et s'élargit vers l'extérieur, et un segment cylindrique 2f qui fait suite au premier dans le sens allant de l'intérieur vers l'extérieur. Ainsi qu'il ressort des figures 3 à 5, la virole 2 présente une surface interne 2 sensiblement cylindrique et deux surfaces frontales radiales 2h La surface interne 2g est munie en son centre d'une gorge annulaire 2i à profil rectangulaire. Cette gorge passe par les deux perçages 2a, 2b, de sorte que les axes de ces deux perçages 2a, 2b - se trouvent dans le plan médian de la gorge annulaire 2X. La surface interne 2 présente également, de part et d'autre de la gorge annulaire 2i, deux gorges annulaires 2k à queue d'aronde. Chacune des surfaces frontales présente de même une gorge annulaire 2m, également à queue d'aronde. Dans la région de chacun des deux perçages 2a, 2b, la virole 2 présente un bossage extérieur, 2n ou 2p respectivement. Les bossages 2n,2p sont percés de trous 2r ou 2s respectivement, orientés parallèlement à l'axe 4. Dans la gorge annulaire 2i est encastrée une bague 5 en élastomère, par exemple faite d'un caoutchouc de silicone et qui déborde légèrement de la gorge annulaire 2i. Cette bague en élastomère 5 est percée de deux trous 5a, 5b qui sont centrés sur les deux perçages 2a, 2b. Les surfaces frontales 2h, de même que la surface interne 2 de la virole métallique 2 et la partie de la bague en élastomère 5 qui émerge de la gorge annulaire 2i, sont revêtues d'un revêtement de polymère continu, c'est-à-dire d'une seule pièce, désigné par la référence 6. La figure 5 montre que le segment 6a du revêtement en polymère 6 qui recouvre la bague en élastomère 5 est légèrement plus mince que les autres segments. Ainsi qu'vil ressort des figures 1, 2, 3 et 4, le revêtement de polymère se prolonge dans les perçages 2a, 2b et recouvre une partie des segments de surface qui délimitent ces perçages. Le revêtement de polymère 6 est de préférence composé de fluoroéthylènepropylène.Toutefois, il peut également être composé d'un autre polymère fluoré, tel que le polytétrafluoroéthylène ou le trifluoromonochloroéthylène. Le revêtement de polymère 6 est déposé par un procédé utilisant une presse å transfert et au moyen de moules appropriés, de manière à remplir entièrement les gorges à queue d'aronde 2k, 2m. Il est donc ancré dans ces gorges 2kr 2m, de sorte qu'on ne peut pas l'en détacher sans le détruire. L'obturateur papillon 7 présente, d'un caté, un tourillon solidaire 7a. Le tourillon 7a et le papillon 7 sont donc d'une seule pièce. Le tourillon 7a traverse le perçage 2a de la virole et comprend à son extrémité qui émerge de cette virole un segment 7b à profil à peu près rectangulaire. En face du tourillon 7a, le papillon 7 présente un trou borgne 7c de section carrée. Le papillon est en outre percé de trous 7d régulièrement répartis sur deux arcs de cercle. Du reste, le papillon 7 est revêtu sur toutes ses faces d'un revêtement d'un seul tenant 8 fait d'un polymère fluoré. Ce revêtement recouvre également les surfaces qui délimitent le trou borgne 7b et une partie du tourillon 7a. Dans le segment conique 2c du perçage 2a est logé un bouchon d'étanchéité conique 9 qui présente un perçage longitudinal dans lequel est engagé le tourillon 7a. Sur la surface terminale externe du bouchon 9 est appuyée une bague d'étanchéité 10. Le bouchon 9 et la bague 10 sont faits d'une matière plastique légèrement déformable et, de préférence, d'un polytétrafluoroéthylène. L'extrémité extérieure du perçage 2a est fermée par une douille métallique 11 qui joue le rôle de palier pour le tourillon 7a. La douille 11 est fixée à la virole 2 du corps de la vanne par quatre vis 12 et elle presse la bague 10 et le bouchon 9 en direction de l'ouverture de passage 3 de la vanne.Ceci a pour effet de fermer le perçage 2a à joint étanche.- Ainsi outil ressort notamment de la figure 4, les revêtements de polymère 6 et 8 se prolongent jusqu'au-delà de la bague d'étanchéité 10, de sorte que le fluide circulant dans la vanne ne risque pas d'entrer en contact direct avec les éléments métalliques du corps ni avec le tourillon 7a. Dans le perçage 2b est disposé un tourillon métallique 13. Ce tourillon comprend à son extrémité intérieure un segment carré 13a qui s'engage dans le trou borgne 7c à section carrée. Le tourillon 7a comprend également un segment conique 13b dont l'angle de conicité correspond à celui du segment conique 2e du perçage 2. La partie intérieure du tourillon 13 est revêtue d'un revêtement de polymère 14. L'extrémité extérieure cylindrique 13a du tourillon est montée dans une douille 15 qui est fixée à la virole 2 par des vis 16. Entre la surface frontale interne de la douille 15 et la surface terminale externe du segment conique 13b du tourillon 13 est interposée une bague d'étanchéité 17 en polytétrafluoroéthylène, qui ferme le perçage 2b à joint étanche.Les revêtements de polymère 6 et 14 se prolongent légèrement au-delà de la bague d'étanchéité 17, de sorte que le fluide qui circule dans la vanne ne risque pas d'entrer en contact direct avec les pièces métalliques dans ce perçage pas plus que dans le perçage 2a. Une poignée de manoeuvre 18 est montée par une liaison démontable sur le segment terminal 7b du tourillon 7, comme on l'a représenté uniquement sur la figure 2. Par ailleurs, une plaque 20 est fixée sur le bossage 2n à l'aide de vis~l9. Cette plaque présente un bord 20a incurvé en arc de cercle, qui s'étend sur environ un quart de cercle et qui est encoché de crans 20b répartis à intervalles réguliers. La poignée de manoeuvre 18 porte un cliquet à ressort 21 qui forme un dispositif de verrouillage en combinaison avec la plaque 20. Cette combinaison permet de fixer la poignée de manoeuvre en différentes positions.Le bord 20a en arc de cercle de la plaque 20 est muni à chacune de ses extrémités d'un bec 20c. Ces deux becs 20c limitent l'angle de pivotement de la poignée de manoeuvre 18 à un intervalle angulaire de 900. Lorsque la poignée 18 prend la position représentée sur la figure 2, le papillon 7 qui tourillonne dans le corps 1 de la vanne, au moyen des tourillons 7a et 13, occupe la position de fermeture représentée sur les figures 1, 3, 4 et 5. Ainsi qu'il ressort de la figure 5, le bord du papillon 7 ou, plus précisément, le revêtement de polymère 8, est appuyé contre le segment 6a du revêtement de polymère 6 qui recouvre la bague d'élastomère 5. Dans cette position, la bague 5 est légèrement déformée, de sorte que l'ouverture de passage 3 est fermée à joint étanche. Lorsqu'on fait pivoter la poignée 18 de 90", le papillon 7 prend sa position d'ouverture, dans laquelle l'axe 3 est contenu dans le plan médian du papillon 7. Dans cette position, le fluide peut traverser librement la vanne. Etant donné que le revêtement de polymère 6 est ancré de part et d'autre du plan perpendiculaire å l'axe 4 et qui passe par les perçages 2a et 2b, il ne peut pas se former de plis dans le revêtement de polymère 6, même lorsque le fluide qui traverse la vanne présente une température élevée, par exemple 2500C. On décrira dans la suite le mode de fabrication et de montage de la vanne suivant l'invention. Après avoir fabriqué la virole 2 du corps 1, on encastre la bague 5 en élastomère et, ensuite, on met en place le revêtement de polymère 6. De même, on munit le papillon 7 du revêtement 8. Ensuite, on enfile le tourillon 7 dans le perçage 2a, de l'intérieur du passage 3 vers l'extérieur en l'engageant obliquement à l'axe de ce perçage puis on enfile le tourillon 13 de l'extérieur dans le perçage 2b, de manière qu'il s'engage dans le papillon 7 et retienne ce dernier. Ensuite, on encastre les éléments d'étanchéité 9, 10, 17 ainsi que les deux douilles de paliers ll et 15 en place et on les- fixe. Finalement, on fixe la plaque 20 et la poignée de manoeuvre 18. Etant donné que le tourillon 13 peut être séparé du papillon 7, ce papillon peut être démonté sans difficulté, suivant une séquence inverse. Pour l'utilisation, on. fixe la vanne sur ses deux faces à des tronçons d'une conduite qui prennent appui sur le revêtement 6 au droit des surfaces frontales 2h de la virole 2. Si nécessaire, chacune des surfaces frontales 2h peut être munie d'une gorge annulaire supplémentaire dans laquelle on loge une bague en caoutchouc ou présentant l'élasticité du caoutchouc qui se place sous le revêtement 6. Naturellement, la vanne peut encore être modifiée d'une autre façon. Par exemple, on peut prévoir des gorges à queue d'aronde supplémentaires dans la région du passage 3 pour ancrer le revêtement 6. Du reste, le tourillon démontable 13 peut présenter une constitution différente de celle représentée et décrite et retenir le papillon 7 d'une autre façon. Par exemple, le tourillon démontable pourrait présenter un perçage longitudinal traversant et être fixé au papillon par une vis. Par ailleurs, il n'est pas absolument nécessaire qu'il soit solidaire du papillon en rotation. Naturellement, il est possible de remplacer le tourillon 7a solidaire du papillon par un tourillon fixé à ce papillon par une liaison démontable. Dans ce cas, les deux tourillons pourraient être engagés de l'extérieur dans les perçages et réunis ensuite au papillon. Bien entendu, diverses modifications et variantes pourront être apportées par l'homme de l'art à la vanne qu'on vient de décrire uniquement à titre d'exemple non limitatif sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Vanne papillon comprenant un corps qui délimite une ouverture de passage et qui présente deux perçages coaxiaux entre eux, orientés perpendiculairement à l'axe de l'ouverture de passage et diamétralement opposés, et un obturateur papillon qui est articulé au moyen de deux tourillons engagés dans lesdits perçages5 la surface du corps qui délimite l'ouverture étant munie d'un revêtement d'une seule pièce fait d'un polymère fluoré, notamment d'un revêtement de fluoroéthylènepropylène, de polytétrafluoroéthylène ou de trifluoromonochloroéthylène, cette vanne étant caractérisée en ce que le corps comprend une virole d'une seule pièce qui délimite l'ouverture de passage, qui présente au moins une gorge annulaire de chaque côté d'un plan perpendiculaire à l'axe d'ouverture de passage et qui passe par les deux perçages5 en ce que le revêtement de polymère est ancré dans ces gorges annulaires, en ce qu'au moins l'un des deux tourillons peut être démonté de l'obturateur papillon5 en ce que le perçage dans lequel ce taurillon démontable est engagé est un perçage traversant et en ce que ce perçage traversant, l'obturateur papillon, et le tourillon démontable de cet obturateur sont construits de manière que ce tourillon puisse être engagé de l'extérieur dans le perçage pour maintenir l'obturateur papillon en lui permettant de pivoter. 2. Vanne papillon suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle ne comporte qu'un seul tourillon démontable du papillon obturateur, en ce que le papillon obturateur est d'une seule pièce avec l'autre tourillon et ence que le perçage dans lequel est engagé le tourillon d'une seule pièce avec le papillon obturateur est configuré de manière qu'on puisse enfiler le tourillon dans ce perçage de l'ouverture de passage vers l'extérieur5 en l'engageant obliquement à l'axe de ce perçage. 3. Vanne papillon suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les gorges annulaires dans lesquelles le revêtement de polymère est ancré présentent un profil à queue d'aronde. 4. Vanne papillon suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'obturateur papillon est métallique, présente un trou borgne et est recouvert d'un revêtement polymère, y compris donc les zones de de sa surface qui délimitent le trou borgne, le tourillon qui est démontable du papillon obturateur étant engagé dans ce trou borgne.