Brevet FR2292908A1 — publié le 19760625

La présente invention concerne une soupape étanche à plateau tournant commandant, de l'extérieur et dans des conditions d'étanchéité parfaite, des éléments obturateurs destinés à arrêter des fluides qui doivent être maintenus dans un domaine limité et sans aucune perte. Ces soupapes doivent être parfaitement étanches si elles règlent l'écoulement de fluides corrosifs, radioactifs, explosifs ou d'un prix élevé et, dans de nombreux cas, elles ne doivent, de plus, présenter que de très faibles pertes de charge. On connaît des soupapes de ce type dans lesquelles les pertes de charge peuvent etre maintenues faibles grâce au fait que les éléments d'obturation de la soupape se mettent, en position d'ouverture de la soupape, à l'extérieur de la chaibre de passage du fluide, ce dernier ne rencontrant donc aucun obstacle appréciable à son déplacement. Les soupapes connues de ce type sont en général de faibles dimensions ou de dimensions moyennes et leurs éléments obturateurs sont comme mandés à la main ou par des organes de commande, à l'aide d'éléments intermédiaires animés d'un mouvement de rotation, situés à l'extérieur du corps de la soupape. On connait également des soupapes de grandes dimensions, entratnées au moyen d'un organe de commande à déplacement rectiligne alternatif, cet organe impliquant donc l'utilisation de transmissions mécaniques comportant des systèmes de leviers et autres mécanismes assez complexes, en particulier lorsque l'on désire obtenir des charges de fermeture élevées. Dans toutes ces soupapes connues se présente en fait la difficulté d'obtenir des charges élevées entre les éléments obturateurs et les sièges correspondants, charges élevées qui, dans certaines applications, sont indispensables pour assurer le degré d'étanchéité voulu. L'invention vise une soupape du type défini ci-dessus, en particulier de grandes dimensions, permettant, lorsqu'elle est fermée, de maintenir une pression-elev8e d'étanchéité sur les éléments obturateurs, cette soupape étant d'un fonctionnement particulièrement simple et étant exempte des inconvénients exposés ci-dessus. De façon plus précise, l'invention a pour objet une soupape étanche à plateau tournant entraînée par un organe de commande et servant à arreter des fluides qui circulent dans des conduites, comprenant un corps extérieur, un plateau tournant constitué par un obturateur et par un chassis pivotant sur ce corps extérieur, des organes de manoeuvre constitués par au moins un élément animé d'un mouvement rectiligne alternatif suivant une direction différente de la direction du mouvement qui rapproche l'obturateur de son siège, cet élement étant commandé par l'organe de commande et servant à transmettre des forces dans cette direction, cette soupape étant caractérisée en ce qu'elle comprend des organes qui, lorsqu'elle est fermée, appliquent à l'obturateur une composante de ladite force, dans la direction de ce rapprochement. D'autres objets de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant, à titre explicatif mais nullement limitatif, une forme de réalisation. Sur ces dessins - la figure 1 représente, vue de ltextérieur et en perspective, une soupape selon l'invention; - la figure 2 est une coupe longitudinale de cette soupape, avec les éléments d'obturation en en position de fermeture intermédiaires (non étanche); - la figure 3 est une coupe-longitudinale de cette soupape, avec les éléments d'obturation en position de fermeture étanche; - la figure 4 est une coupe longitudinale de cette soupape avec les éléments d'obturation en position d'ouverture complète; - la figure 5 est une vue arrière, en élévation et en coupe partielle, de la soupape; et - la figure 6 montre un détail du plateau tournant. La soupape selon l'invention se compose d'un corps extérieur 1 présentant deux parois latérales 2 et 3, deux parois frontales 4 et 5, une paroi supérieure 6, une paroi inférieure 7 et quatre étriers de fixation 8 situés en regard des coins de la paroi inférieure 7 et dont trois sont visibles sur la figure 1. Au-dessus du centre de la paroi supérieure 6 se trouve une chambre 10 occupant toute la longueur du corps 1 et comportant deux parois frontales 11 et 12, deux parois latérales 13 et 14 et une paroi supérieure 15; cette chambre présente, à sa base, un élargissement circulaire 16. La paroi frontale avant 4 comporte un trou circulaire 17 entouré d'une sdrie de trous taraudés 18 servant au branchement d'un tube d'entrée de fluide situé du cte A (non représenté sur la figure). La paroi posterieure 5 est, elle aussi, munie d'un trou circulaire 20 entouré d'une série de trous 21 servant au branchement -d'un tube de sortie de fluide, situé du cté B (non représenté sur la figure). Sur la partie antérieure de la pardi 15 de la chambre 10 est soudée une bride circulaire 22 présentant une série de trous taraudés 23 servant au branchement, au moyen de vis 24, d'un tube vertical 25. La partie intérieure de la soupape, comme on peut le voir d'après les figures 2 à 4 qui sont trois coupes longitudinales de la soupape selon l'invention, et d'après la figure 5 qui représente cette soupape en coupe partielle vue dans le sens C, est composée principalement d'un plateau tournant 26 constitué par deux montants 27 et 28 et deux traverses 30 et 31 soudées à ces montantes, et dont chacune comporte un trou (respectivement 32 et 33) en regard du centre.Ce plateau pivote, au niveau de sa partie supérieure, sur les montants au moyen d'un pivot 34 dont les extrémités sont'fixées sur la base des parois latérales 13 et 14 de la chambre 10. Du cOté tourné vers la paroi antérieure 4, le plateau 26 porte une bride 35, fixée par soudure, munie d'un trou par lequel passe un pivot 36 à l'extrémité duquel, au moyen d'un raccord oscillant, est monté un disque obturateur 37 muni d'une garniture 38 coopérant avec un siège 40 pratiqué dans la face intérieure de la paroi 4, ce disque servant à arrenter le fluide venant de l'embouchure d'entrée située du c8té A. La figure 6 représente, de façon détaillée, la liaison oscillante entre l'obturateur 37 et la bride 35, en montrant, en particulier, le raccordement entre cette bride et le pivot 36. L'obturateur 37 est muni, en son centre, d'un évidement circulaire 41 qui se prolonge par un trou 42 de diamètre plus petit, présentant, à son extrémité > une partie 43 de plus grand diamètre et un évasement 44. Le pivot 36, à l'une de ses extrémités, présente une partie 45 de diamètre plus grand, qui vient se loger dans la partie élargie 43 et qui est soudée å l'obturateur 37 au droit de l'évasement 44. Le pivot 36 passe par le trou de la bride 35 et il est calé sur celle-ci au moyen d'une languette 46 servant à empêcher d'éventuels mouvements réciproques de rotation. Deux pièces, l'une,en forme de demi-coquille 47 logée dans l'évidement circulaire 41 et, l'autre, en forme de segment sphérique 48 à base tournée vers la bride 35, sont montées entre cette bride et ltobturateur et sont en contact suivant une surface qui forme une zone sphérique. Deux autres pièces (50 et 51), respectivement analogues aux pièces 47 et 48, sont montées sur l'autre cOté de la bride 35. Le pivot 36 comporte, à son autre extrémité, une partie filetée 52 sur laquelle est vissé un manchon 53 comportant un évidement dans lequel vient se loger la demi coquille 50 et qui sert a bloquer l'obturateur sur la bride. Bien entendu, ce mode de raccordement permet un certain degré d'articulation entre ltobturateur 37 et la bride 35.Du côté dirigé vers la paroi arrière 5, le plateau tournant 26 présente un chevron 54 à l'extrémité inférieure duquel fait saillie une dent 55, ce chevron tournant, à sa partie supérieure, au moyen d'une boutonnière 56 et d'un pivot 57, autour d'une bielle 58 en forme de fourche, qui pivote elle-même à sa partie supérieure, au point 60, autour d'une tige de commande 61, que l'on peut voir en partie sur les figures 2 à 5. Le chevron 54 passe par les trous 32 et 33 des traverses 30 et 31 et il comporte un anneau 62 situé au-dessous de la traverse 30 dont il est solidaire. Ce chevron 54 passe également dans les trpus d'une série de ressorts 63 en forme de coupelle, montés entre l'anneau 62 et la traverse 31, ces ressorts ayant une charge de compression initiale donnée qui est au moins égale à la force que le fluide qui pénètre exerce sur l'obturateur, lorsque ce dernier est appliqué contre son siège et que l'anneau 62 est appliqué contre la traverse 30. A l'extrémité inférieure du plateau tournant 26 se trouve un balancier 64 muni, à droite, d'un galet 65 et pivotant au moyen d'un pivot 66 sur les montants 27 et 28,à son autre extrémité en regard de laquelle il porte un petit loquet 67 muni d'une dent, destiné à coopérer avec la dent 55. Sur la paroi inférieure 7 du corps extérieur 1 est fixée une cale 68 de base rectangulaire dont la face dirigée vers le galet 65 forme un plan incliné par rapport à la direction de déplacement de la tige de commande 61. Sur les parois frontales 4 et 5 du corps extérieur 1 sont appliquées huit ailettes 70 disposées symétriquement en regard des sommets intérieurs du corps 1, quatre, de ces ailettes étant visibles mr plusieurs figures, ces ailettes ayant pour rôle d'atténuer le tourbillonnement du fluide en permettant de passer progressivement de la section de forme circulaire que présentent normalement les conduites d'entrée et de sortie,8 la section de forme rectangulaire du corps de la soupape. La chambre 10 et la partie élargie 16 sont constituées de manière à pouvoir loger le plateau tournant 26 et son obturateur 37 lorsque ces éléments se trouvent en position d'ouverture complète, comme représenté sur la figure 4. En particulier, la partie élargie 16 sert à loger l'obturateur 37. La soupape selon l'invention est destinée à arrêter le fluide qui, arrivant du côté A et se dirigeant vers le coté B (comme indiqué sur la figure 2), traverse cette soupape, l'arrêt étant obtenu par commande de l'obturateur qui est conçu pour assurer un effort de fermeture important lorsque cela est rendu nécessaire, par exemple en raison d'une différence de pression de fonctionnement ou du type de garniture utilisé. Le fonctionnement de la soupape selon l'invention est le suivant. La commande du plateau tournant 26 est assurée par une installation animée d'un mouvement longitudinal alternatif fourni par un organe de commande, comme par exemple le dispositif Rotork 45/A de la Société Nuova Pignone ou analogue (non représenté sur les figures), relié à la tige 61. A partir de la position d'ouverture de la soupape représentée sur la figure 4, l'organe de commande pousse vers le bas la bielle 56 et, par suite, le chevron 54, relié à cette bielle, est poussé lui aussi vers le bas et entraine le plateau 26 qui tourne autour de la charnière 34 jusqu'à rapprocher la garniture 38 de l'obturateur 37 de son siège 40 pratiqué dans la paroi 4, comme représenté sur la figure 2, en arrêtant le passage du fluide provenant du côté A. En continuant son déplacement D vers le bas (figure 3), le chevron 54, en coulissant dans les trous de guidage 32 et 33 des traverses 30 et 31, domine, par l'intermédiaire de l'anneau 62, la compression préalable de la série de ressorts 63 en forme de coupelle et il agit sur le balancier 64 dont le galet 65, en heurtant le plan incliné de la cale 68,transmet à l'obturateur 37, par l'intermédiaire de la charnière 66, une composante de la force exercée par la tige de commande par l'intermédiaire du chevron, ce qui fournit la charge d'écrasement de la garniture 38 nécessaire pour satisfaire aux conditions voulues d'étanchéité. Les ressorts, en plus du fait qu'ils coopèrent pour fournir la charge d'écrasement, assurent que la liaison entre le chevron 54 et le plateau tournant agit comme un système rigide tant que n'est pas dominée la compression préalable des ressorts, en dominant les différences de pression éventuelles entre le cté A et l'intérieur de la soupape. Le balancier 64 a pour rôle de limiter la course D; il n'est toutefois pas indispensable étant donné que le contact avec le plan incliné 68 pourrait être assuré directemènt par l'extrémité inférieure du chevron 54 comportant éventuellement un galet de contact au cas ou le plan incliné se trouverait en regard de celui-ci lorsque la soupape est fermée. Quand il agit en sens contraire, c'est-à-dire à l'ouverture, l'organe de commande entrain la bielle 58 vers le haut et, par suite, le chevron 54, sous l'effet d'une poussée exercée par les ressorts 63 en forme de coupelle en phase de détente, est lui aussi entrainé vers le haut. De la sorte, la dent 55, située à l'extrémité inférieure du chevron 54, s'accroche à la dent du loquet 67 et dégage le balancier 64 du plan incliné de la cale 68. L'anneau 62 qui bute contre la partie inférieure de la traverse 30 permet la montée du plateau tournant 26 qui, en décrivant ainsi un angle droit, vient se loger dans la chambre 10 pratiquée dans la paroi supérieure 6 du corps extérieur 1, le disque d'obturation ayant une position telle qu'il permet au fluide de traverser le corps de la soupape sans pratiquement rencontrer d'obstacle ni aucune aspérité et, par suite, avec des pertes de charge très faibles. En effet, le disque obturateur, logé dans la partie élargie 16 de la chambre 10, se trouve dans le plan intérieur de la paroi 6. On a décrit ci-dessus le fonctionnement d'une soupape selon l'invention dans le cas où l'écoulement fluide se fait du côté A vers le côté B, c'est-à-dire én sens contraire au sens de déplacement de fermeture de l'obturateur; mais, bien entendu, cette soupape pourrait. également fonctionner si le fluide se déplaçait dans le sens opposé. REVENDICATIONS 1. Soupape étanche à plateau tournant entrainée par un organe de commande et servant à arrêter des fluides qui circulent dans des conduites, comprenant un corps extérieur, un plateau tournant constitué par un obturateur et par un châssis pivotant sur ce corps extérieur, des organes de manoeuvre constitués par au moins un élément animé d'un mouvement alternatif suivant une direction différente de la direction du mouvement qui rapproche l'obturateur de son siège, cet élément étant commandé par l'organe de commande et servant à transmettre des forces dans cette direction, cette soupape étant caractérisée par le fait qu'elle comprend des organes qui, lorsqu'elle est fermée, appliquent à ltobturateur une composante de ladite force, dans la direction de ce rapprochement. 2. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits organes sont constitués par au moins un chevron relié au plateau tournant et rattaché, par une première extrémité, au moyen d'une bielle, à cet élément animé d'un déplacement rectiligne alternatif, l'autre extrémité de ce chevron se heurtant, lorsque la soupape est fermée, contre un plan incliné par rapport à la direction de déplacement dudit élément a déplacement rectiligne alternatif, ce plan incliné étant fixé au corps de la soupape. 3. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits organes comprennent un balancier qui pivote sur le plateau tournant et porte un galet, ce galet venant heurter, lorsque la soupape est fermée, ce plan incliné et ce galet recevant ladite seconde extrémité du chevron. 4. Soupape selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ce chevron est relié au plateau tournant au moyen d'au moins un premier et d'un second élément transversaux munis de trous fixés au plateau, ce chevron comportant un épaulement situé entre ces deux éléments transversaux et qui vient heurter l'un d'eux. 5. Soupape selon la revendication 4, caractérisée en ce que, entre cet épaulement et ce second élément transversal, sont disposés des éléments élastiques ayant une charge préalable de valeur donné. 6. Soupape selon la revendication 5, caractérisée en ce que ces éléments élastiques consistent en une série de ressorts en forme de coupelle, superposés les uns aux autres et entourant le chevron. 7. Soupape selon la revendication 3, caractérisée en ce que cette seconde extrémité du chevron tournée vers le balancier est munie d'une dent servant à dégager ce balancier. 8. Soupape selon la revendication 3, caractérisée en ce que le balancier comporte, à son extrémité autre que celle qui comporte le galet, un petit loquet muni d'une dent. 9. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le châssis et l'obturateur du plateau tournant sont reliés par un raccord oscillant. 10. Soupape selon la revendication 9, caractérisée en ce que ce raccord oscillant est constitué par un pivot fixé, par l'une de ses extrémités, à l'obturateur et muni, à son autre extrémité, d'un élément de blocage, deux paires d'éléments 9 raccordement sphérique étant intercalées, l'une entre l'obturateur et le châssis et, l'autre, entre le châssis et cet élément de blocage. 11. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps extérieur est constitué par une chambre supérieure présentant une partie élargie destinée à contenir le plateau tournant et l'obturateur lorsque ceux-ci sont en position d'ouverture. 12. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que des ailettes sont disposées aux sommets intérieurs du corps.