Brevet FR2298748A1 — publié le 19760820

La présente invention a pour objet une vanne à double opercule. On sait qu'on appelle vanne à double opercule une vanne dans laquelle un organe de commande permet de venir plaquer deux opercules sur leurs sièges respectifs interrom- pant ainsi le flux de fluide circulant dans la conduite qu'on veut obturer à l'aide de ladite vanne. Lorsque la vanne est ouverte, les deux opercules sont escamotés par rapport à leur siège et le fluide peut ainsi librement circuler dans la conduite. Au contraire, lorsqu'on veut interrompre le flux on amène les deux opercules sur leur siège. On connait déjà de telles vannes dans lesquelles une tige de commande est reliée aux axes de biellettes solidaires des deux opercules. Le mouvement de la tige de commande entrain également un mouvement des biellettes lorsque les opercules arrivent en butée. On a alors un écartement des opercules qui viennent se plaquer sur leurs sièges respectifs et assurent ainsi l'étanchéité. Toutefois, ce genre de dispositif présente un grave inconvénient. En effet, l'étanchéité entre l'opercule et le siège est assurée par la déformation d'un joint élastique solidaire par exemple du siège. I1 est bien connu que, au cours de l'emploi, on a une déformation de ce joint élastique. I1 peut y avoir également des dilatations thermiques.En d'autres termes, la position de fermeture qui assurait valablement l'étanchéité au début de la durée de vie de la vanne n'assure plus l'étanchéité au bout d'un certain temps de fonctionnement en raison des déformations de ce joint, ou du moins risque de ne plus assurer cette étanchéité. Par ailleurs, les déformations de ce joint d'étanchéité ne sont pas identiques sur toute la périphérie du siège. Donc, en admettant même qu'il y ait un bon contact en certains points, il risque de ne plus y avoir contact en d'autres points, ce qui entraîne des fuites, surtout Si le fluide circulant dans la canalisation est un gaz. La présente invention a précisément pour objet une vanne à double opercule qui permet de pallier les inconvénients cités ci-dessus, en assurant quelles que soient les déformations du joint d'étanchéité un contact sur toute la périphérie du siège quelle que soit la déformation du siège ou quelle que soit la déformation du joint d'étanchéité, et qui, de plus, assure le contact avec une même intensité d'efforts durant toute la vie de la vanne. La vanne objet de l'invention se caractérise en ce qu'elle comprend deux ensembles de biellettes dont les déplacements sont commandés par le mouvement de l'organe de commande, lesdites biellettes étant aptes à comprimer par leur mouvement deux ensembles élastiques qui appliquent leurs efforts au centre desdits opercules, de telle façon que lesdits efforts soient répartis sur chaque opercule de façon sensiblement isotropique, la loi de déformation de chaque ensemble élastique étant telle que, pour des allongements voisins de celui qui correspond à l'application des opercules sur leurs singes respectifs, l'effort appliqué soit sensiblement indépendant de l'allongement, l'étanchéité étant assurée par la compression d'au moins un des joints élastiques disposés entre lesdits opercules et leurs sièges respectifs, les faces de chaque opercule et de son siège correspondant dans la compression étant planes et la liaison entre lesdites bielles,lesdits ensembles élastiques et lesdits opercules étant telle que l'effort appliqué sur ledit opercule soit perpendiculaire à la face d'appui de chaque opercule. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles on a représenté - sur la figure 1, une vue en coupe verticale de la vanne en position ouverte, - sur la figure 2, une vue en coupe verticale de la vanne en position fermée, - sur la figure 3, une vue en coupe horizontale selon le plan A-A, les opercules étant en position basse, - sur la figure 4, une vue en coupe partielle de la vanne selon le plan B-B. On a représenté sur la figure 1 la vanne en position ouverte. Le corps de vanne 2 qui est raccordé aux deux portions de la canalisation à obturer est fermé de façon jointive par un couvercle 4. Le corps dé vanne 2 comporte au niveau du raccordement avec les deux portions de la canalisation deux sièges respectivement 6 et 8 de forme circulaire. C'est sur ces sièges que viennent s'appliquer les faces externes 10 et 12 des opercules 14 et 15. Les opercules ont la forme de disques plans. La commande de la vanne entre la position basse fermée et la position haute ouverte est assurée par la tige de commande 16. Cette tige de commande est filetée à sa partie supérieure 18. Elle traverse le couvercle 4 par l'alésage 20. L'extrémité supérieure de la partie filetée 18 est entraînée par le noyau taraudé 22 du volant de commande 24. A son extrémité inférieure 26, la tige 16 est solidaire du fond 28 d'un pot cylindrique 30 entourant la partie inférieure de la tige 16. Le pot 30 comporte des bras 32 munis à leur extrémité de patins de guidage 34 assurant ainsi le centrage du pot lors des mouvements de translation de la tige 16. Le pot 30 comporte également deux tourillons 36 et 38 disposés diamétralement. Sur chacun de ces tourillons sont montées deux bielles respectivement 40 et 42 pour le tourillon 38 et 40' et 42' pour le tourillon 36. Les biellettes peuvent bien entendu pivoter autour des tourillons 36, 38 et sont maintenues par les circlips 44 et 44'. A leur extrémité libre, les biellettes 40 et 40' sont articulées sur une traverse 46, de forme générale circulaire, par l'intermédiaire des alésages 48 et 48' ménagés dans lesdites biellettes et des tourillons 50 et 50' solidaires de la traverse. De même, les biellettes 42 et 42' sont articulées à leur extrémité libre sur une traverse 54 identique à la traverse 46 par l'intermédiaire des tourillons 56 et 56' et des alésages 58 et 58'. Le mouvement, et donc l'effort appliqué par les deux jeux de biellettes, est transmis aux opercules par l'intermédiaire de soufflets métalliques élastiques respectivement référencés 60 et 60'. Ces soufflets sont de préférence de révolution. De façon plus précise, chaque opercule est relié à la traverse correspondante par un système mécanique que lton va décrire ultérieurement. La traverse 54 est munie selon son axe d'un alésage 62 qui la traverse de part en part, l'alésage 62 est traversé par un axe 64 dont l'une des extrémités 66 est par exemple vissée au centre de opercule 14. l'autre extrémité de l'axe 64 est constituée par une tête 68 qui peut se déplacer dans une partie 70 élargie par rapport à l'alésage 62. On comprend donc que l'opercule 14 peut se déplacer par rapport à la traverse 54 selon une direction confondue avec l'axe de l'opercule 14 La liaison entre l'opercule 15 et la traverse 46 est bien sûr identique. La transmission de l'effort depuis la traverse 54 jusqu'à l'opercule 14 est obtenue à l'aide du soufflet métallique 60 comme on l'a indiqué. Ce soufflet métallique prend appui par l'une de ses extrémités sur la face-interne 72 de l'opercule 14 et par son autre extrémité sur la face 74 de la traverse 54. La traverse 54 est munie d'un bossage 76 concentrique à l'axe de l'alésage 62 et qui sert au guidage du soufflet métallique 60 lors de ses déformations. Le soufflet métallique 60 a une structure telle que sa courbe de déformation en fonction de l'effort appliqué au voisinage de l'allongement du soufflet correspondant au contact entre l'opercule 14 et son siège, ne présente qu'une très faible variation de l'effort appliqué pour un allongement donné. De préférence, le couvercle 4 est muni intérleurement d'un cylindre 80 entourant la partie supérieure de la tige 16. Le cylindre 80 se termine par un palier de guidage 82 de la tige 16. En outre, un soufflet métallique déformable d'étant chéité 84 entoure la tige 16. I1 est fixé à son extrémité supérieure sur une collerette 86 sof tre du cylindre 80 et à ,son extrémité inférieure sur la pe.-ji j du pot 30. Le fnotionnement de la vanne découle clairement de la description précédente. En position ouverte, la partie mobile de la vanne se trouve dans la position représentée sur la figure 1, c'est-àdire que la tige 16 est en position extrême relevée, les biel lettes forment un angle inférieur à -n et les souffletsélas- tiques 60 et 60' ne sont pas comprimés. Pour fermer la canalisation, on actionne le volant 24, ce qui produit l'abaissement du pot 30 et donc des opercules 15 et 16, les biellettes restant dans une position repliée. Lorsque les extrémités inférieures 90 et 90' arrivent en butée sur le fond 92 du corps de vanne, la descente du pot 30 qui se poursuit provoque un écartement des deux systèmes de biellettes puisque les opercules eux-même ne peuvent plus "descendre". On arrive alors à la position représentée sur la figure 2. L'effort exercé par les biellettes est transmis aux opercules par l'intermédiaire des soufflets 60 et 60'. Ces soufflets sont tarés de telle façon qu'ils exercent sur l'opercule un effort assurant le maintien de l'opercule sur son siège, effort qui depend bien sûr de la pression du fluide à arreter. Les avantages de ce dispositif apparaissent très clairement. D'une part, l'effort appliqué sur chaque opercule est isotropique. I1 faut entendre par ce terme qu'en tous les points de contact de l'opercule avec le siège on a la même force. Ce résultat est obtenu du fait que l'effort transmis par chacun des soufflets élastiques est régulièrement réparti sur un cercle admettant comme axe l'axe de l'opercule et que, par ailleurs, la traverse 54 et l'opercule 14 restent rigoureusement parallèles grâce au guidage de l'arc 64. Le soufflet exerce donc en tous ses points de contact avec l'opercule 14 un même effort. Le deuxième avantage, également très important pour obtenir réellement une bonne étanchéité, est lié au fait qu'un rotulage des opercules est obtenu. Ce système à rotule est réalisé (pour l'opercule 14) par un premier axe de rotation constitué par les tourillons 56 et 58', par l'axe du pot 30 qui est confondu avec la tige 16 et par les axes 86 et 86'. Ce point est particulièrement important car on sait qu'il est très difficile d'obtenir par construction un parallélisme rigoureux-entre les sièges des opercules et les faces d'appui de cés opercules. Ceci est particulièrement vrai lorsque les opercules ont un grand diamètre. En outre, si le fluide à étancher est chaud, on peut avoir des dilatations thermiques différentes pour ces deux parties, ce qui altère encore le paral lélisme. Enfin, le contact ne se fait pas directement entre les faces d'appui des opercules et le siège mais entre les faces d'appui des opercules et les-joints d'étanchéité solidaires des sièges. Or, au fur et à mesure de l'usage il peut y avoir une déformation non régulière de ce joint. Grâce à la liaison par rotule, on assure le parallélisme rigoureux entre la face d'appui de l'opercule et la face d'appui du siège. On obtient ainsi un positionnement parfait de la face d'appui de l'opercule sur la face d'appui du siège correspondant. REVENDICATIONS 1. Vanne du type comportant un organe de commande mobile dont sont solidaires deux opercules aptes à venir se plaquer sur deux sièges munis de joints élastiques lorsque ledit organe de commande est en fin de course, caractérisée en ce qu'elle comprend deux ensembles de biellettes dont les déplacements sont commandés par les mouvements dudit organe de commande, lesdites biellettes étant aptes à comprimer par leur mouvement deux ensembles élastiques qui appliquent leurs efforts au centre desdits opercules, de telle façon que lesdits efforts soient répartis sur chaque opercule de façon sensiblement isotropique, la loi de déformation de chaque ensemble élastique étant telle que pour des allongements voisins de celui qui correspond à l'application des opercules sur leurs sièges, l'effort appliqué soit sensiblement indépendant de l'allongement, l'étanchéité étant assurée par la compression d'au moins un des Joints élastiques disposés entre lesdits opercules et leurs sièges respectifs, les faces de chaque opercule et du siège coopérant dans la compression d'un joint d'étanchéité étant planes, et la liaison entre lesdites biellettes, lesdits ensembles élastiques et lesdits opercules étant telle que l'effort appliqué sur ledit opercule soit perpendiculaire à la face d'appui de chaque opercule. 2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque opercule est relié à l'organe de commande par un ensemble mécanique déformable comprenant un ensemble de biellettes articulées à l'une de leurs extrémités sur ledit organe et à leur autre extrémité sur une traverse présentant une face d'appui tournée vers le siège dudit opercule, ledit opercule étant relié à ladite traverse par un organe mécanique qui assujettit celui-ci à rester parallèle à la face d'appui de ladite traverse1 mais en permettant un mouvement de translation dudit opercule selon une direction perpendiculaire à la face d'appui de ladite traverse, ledit opercule comportant une face d'appui sur son siège et une deuxième face parallèle à ladite face d'appui et tournée vers ladite traverse, l'ensemble élastique étant appliqué par l'une de ses extrémités sur la face d'appui de ladite traverse et par son autre extrémité sur la deuxième face dudit opercule. 3. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que chaque opercule est constitué par un disque plan. 4. Vanne selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit organe mécanique est constitué par une tige perpendiculaire à la face d'appui dudit opercule et dont l'une des extrémités est fixé au centre dudit opercule, et dont l'autre extrémité peut coulisser librement dans un alésage ménagé dans ladite traverse, ledit alésage étant ménagé au milieu du segment joignant les deux points d'articulation sur ladite traverse des deux biellettes constituant un ensemble de biellettes. 5. Vanne selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'élément élastique est constitué par un soufflet métallique de révolution admettant comme axe ledit organe mécanique. 6. Vanne selon la revendication 5, caractérisée en ce que la face d'appui de ladite traverse comporte un bossage cylindrique servant au guidage dudit soufflet. 7. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'organe de commande est constitué par une tige traversant à l'une de ses extrémités le corps de vanne par un alésage, et solidaire à son autre extrémité d'un pot cylindrique sur lequel s'articulent lesdits ensembles de biellettes, ladite tige étant entourée par un soufflet déformable fixé à 1 'une de ses extrémités audit corps de vanne au voisinage dudit alésage et à son autre extrémité audit pot