Brevet FR2330932A1 — publié le 19770603

La présente invention se rapporte à des dispositifs de commande de la circulation d'un fluide, et concerne plus particulièrement une vanne possédant un montage à joint résistant à l'usure et demandant de petites forces pour l'ouverture et/ou la fermeture. Auparavant, l'usure du joint dans une vanne était fonction de la pression sur le joint. Les forces nécessaires pour lvouverture et la fermeture d'une vanne étaient également fonction de cette pression. Selon la présente invention, les désavantages décrits ci-dessus, ainsi que d'autres désavantages de l'art sntérieur, sont surmontés en réglant la pression dtun joint de vanne. Les avantages décrits ci-dessus, ainsi que d'autres avantages de la présente invention, seront mieux compris à Itaide de la description détaillée suivante, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, pris seulement à titre d'exemples, dans lesquels -- la figure 1 est une coupe longitudinale partielle en élévation, prise selon la ligne 1-1 de la figure 2, d'une vanne à boule placée en position fermée et construite selon la présente invention ; - la figure 2 est une vue de dessus partiellement coupée selon la ligne 2-2 de la vanne à boule de la figure 1 - la figure 3 est une coupe longitudinale à travers la vanne à boule de la figure 1 lorsqu'elle est placée à position ouverte ; la figure 4 est une vue identique à celle de la figure 2 lorsque la vanne est placée en position ouverte ;; - la figure 5 est une we en élévation de derrière de l'un des ressorts à lame utilisés selon la présente invention ; - la figure 6 est une vue en élévation de côté du ressort à lame représenté à la figure 5 ; - la figure 7 est une vue en élévation de face d'un anneau à encoches sur lequel sont fixés huit ressorts à lame, chacun d'eux ayant la forme représentée aux figures 5 et 6 ; - la figure 8 est une vue en élévation de côté d'une paire d'anneaux entre lesquels un ressort à lame est incurvé lorsque la vanne des figures là 3 est en position fermée, cette vue étant prise selon la ligne 8-8 repré sentée à la figure 7 ;; - la figure 9 est une vue en élévation de côté de la paire d'anneaux représentés à la figure 8,entre lesquels un ressort à lame est incurvé lorsque la vanne des figures 1 à 3 est en position ouverte, cette vue étant prise selon la ligne 9-9 représentée à la figure 7. A la figure 1, la référence 10 désigne la vanne à boule selon la présente invention, ladite vanne possédant un corps de vanne 11 et un élément d'adaptation 12 ayant un orifice d'entrée 13. L'élément d'adaptation 12 est fixé au corps de vanne 11, et sssure également par sa circonférence l'étan- chéité avec le corps de vanne au moyen d'un anneau circulaire 14 dans une gorge circulaire 15 située dans la surface extérieure de l'élément d'adaptation 12. Un orifice de sortie 16 est disposé sur le côté droit du corps de vanne 11. En dépit de ce qui vient d'etre dit, l'orifice 16 peut, dans certains cas, etre l'orifice d'entrée, et l'orifice 13 peut etre l'orifice de sortie. Ceci est vrai en particulier si, comme il est représenté en 17, le montage à joint de la vanne est équilibré. Une boule 18 pivote autour de l'axe commun des arbres tronqués 19 et 20 alignés et fixés à un corps de vanne généralement sphérique 21 possédant une surface sphérique de révolution 22 autour de l'axe commun des arbres tronqués 19 et 20. La surface. sphérique de révolution 22 est continue à l'exception d'un trou 23 qui traverse entièrement le corps de vanne 21. Le trou 23 est délimité par une surface cylindrique possédant un axe de symétrie qui coupe l'axe commun des arbres tronqués 19 et 20 à angle droit. L'arbre tronqué 19 est joint de façon étanche au corps de vanne 11 par l'intermédiaire d'un anneau circulaire 24 placé dans une gorge circu laire 25 du corps de vanne 11. L'arbre tronqué 19 possède une partie qui lui est solidaire 26 tournant dans un roulement à rouleaux 27 retenu dans une cage 28. Une rondelle 29 peut glisser sur la partie 26 de l'arbre tronqué. L'arbre tronqué 19 possède aussi une partie 30, solidaire avec le corps de vanne 21, autour de laquelle est placée une came 31 fixée au corps de vanne 21 par l'intermédiaire d'une goupille 32 embottée par pression dans un trou 33 situé dans le corps de vanne. Dans la position représentée, la totalité de la surface du corps de vanne 21 à l'intérieur du montage à joint 17 est continue, car le trou 23 traverse en général le centre du corps de vanne 21 perpendiculairement à l'axe longitudinal de la vanne 10, ce trou étant parallèle au plan du dessin représenté à la figure 1. Le montage à joint 17 comprend les anneaux 34 et 35 qui peuvent etre, à quelques détails près, pratiquement identiques. Ces détails seront décrits plus loin. Les anneaux 34 et 35 peuvent glisser sur un cylindre 36, selon sa direction axiale, si on le désire. Le cylindre 36 joint de façon étanche avec un prolongement cylindrique 37 de l'élément d'adaptation 12 à l'aide d'un anneau circulaire 38 retenu dans une gorge circulaire 39 du prolongement cylindrique 37. Un ensemble de ressorts à lame est placé entre les anneaux 34 et 35 ; toutefois, pour plus de clarté, ces ressorts à lame ne sont pas représentés à la figure 1, et seront montrés et décrits plus loin. Les ressorts à lame fournissent une force sur le montage à joint 17 lorsque le corps de vanne 21 est en position ouverte. Les ressorts à lame sont relativement mous de façon à diminuer le couple nécessaire pour ouvrir ou fermer la vanne 10 par rotation de l'arbre tronqué 19 dans l'un ou l'autre des sens de rotation. D'autre part, un ressort hélicordal 40 augmente considerablement la force sur le montage à joint 17 de façon à augmenter la pression du joint contre la surface sphérique 22 lorsque la vanne est fermée, comme il est représenté à la figure 1. Le ressort 40 est toujours maintenu en compression entre une surface annulaire 41 de l'élément d'adaptation 12 et l'anneau 34. Dans la position représentée à la figure 1, des prolongements prati quement identiques 42 et 42' passent à travers des encoches 43 et 43' de l'anneau 35. Toutefois, la dimension et la position de la came 31 empche ces prolongements 42 et 42' de fournir une force importante ou toute autre force permettant de déplacer l'anneau 34 vers la gauche, comme il est représenté à la figure 1. Une force maximum m est ainsi appliquée au montage à joint 17 par le ressort 40, par l'intermédiaire de l'anneau 34, des ressorts à lame non représentés à la figure 1 et de l'anneau 35. Le montage à joint 17 appuie ainsi contre la surface sphérique 22 avec une force maximum car, comme il a déjà été mentionné, le corps de vanne 21 a été tourné dans la position fermée par l'arbre tronqué 19. Pour plus de clarté, le montage à joint 17 est décrit plus en détail à la figure 3. Le cylindre 36 possede une collerette 44 contre laquelle l'anneau 35 vient buter. Le cylindre 36 possède aussi une collerette 45 qui lui est solidaire, et un anneau 46 qui lui est fixé. Un anneau d'étanchéité 47 et un anneau d'appui 48 sont fixés dans l'espace compris entre l'anneau 46 et la collerette 45, contre la surface intérieure de la collerette 44. Comme il est représenté à la figure 1, l'arbre tronqué 20 possède une partie 30' qui peut etre identique à la partie 30. I1 est également prévu une came 31' qui peut etre identique à la came 31, et une goupille 32' qui peut etre identique à la goupille 32 et qui s'embatte par pression dans un trou, non représenté, du corps de vanne 21, identique au trou 33, la came 31' pouvant glisser sur la goupille 32'. Les prolongements 42 et 42' peuvent glisser dans des rainures 49 et 49' du corps de vanne 11. Le corps de vanne 11 comprend aussi un disque 50 qui est bloqué entre un anneau élastique 51 et des épaulements 52 et 53 Le disque 50 est joint de façon étanche à une partie cylindrique 54 du corps de vanne 11 par l'intermédiaire d'un anneau circulaire 55 placé dans une gorge circulaire 56 du disque 50. Le disque 50 porte le roulement à rouleaux 57 contenu dans une cage 58, roulement dans lequel peut tourner l'arbre tronqué 20. Des rondelles 59 et 60 peuvent glisser sur l'arbre tronqué 20 et possedent un ressort ondulé 61 placé entre elles. Lorsque la vanne à boule 10 de la figure 1 est utilise pour faire circuler et pour bloquer du gaz naturel sous une pression approximative de 7.104 kg/m2, 7.lot kg/m2 ou moins, on peut tourner l'arbre tronqué 19 avec le doigt. Comme autre solution, l'arbre tronqué 19 peut etre muni d'une partie carre 62 sur laquelle est fixé un bouton classique au moyen d'une vis de réglage. Dans ce cas également, le bouton peut etre tourné de façon manuelle. D'autres dispositifs d'actionnement de vanne, hydrauliques ou autres, semi-automatiques ou automatiques, peuvent encore etre utilisés. Par exemple on peut utiliser le dispositif d'actionnement représenté dans le brevet américain NO 3.880.054. Comme il est représenté à la figure 2, un jeu de ressorts à lame 63 est placé entre les anneaux 34 et 35. Egalement comme il est représenté à la figure -2, la rainure 49' est formée par des saillies 64 et 65 du corps de vanne. On notera, à la figure 2, que la came 31 (en position fermée) ne se prolonge pas suffisamment loin pour pousser l'anneau 34 vers la gauche. D'autre part, à la figure 4, la came 31 supprime toute la pression du ressort 40 sur les ressorts à lame 63.L'anneau d'étanchéité 47 (figure 3) appuie ainsi, dans le cas du corps de vanne 21 placé en position ouverte, contre la surface sphérique 22 avec une force plus faible fournie par les ressorts 63, une forcie plus grande étant appliquée à l'anneau d'étanchéité 47 par le ressort 40 lorsque la came 31 est dans la position représentée à la figure 2. Comme il a été suggéré précédemment, l'anneau 34 peut etre identique à l'anneau 35 à l'exception des encoches 43 et 43'. L'anneau 35 est représenté la figure 7 avec des ressorts à lame 66 qui lui sont fixés par des rivets 67. Un ressort à lame 66 de la figure 7 est représenté de façon agrandie à la figure 5 en 68, percé d'un trou 69 à travers lequel un des rivets 67 peut passer et etre rabattu. Le ressort à lame 68 est également représenté à la figure 6. Lorsque la vanne 10 est en position fermée, les anneaux 34 et 35 prennent les positions représentées à la figure 8, et un ressort à lame 70 est comprimé dans une position qui peut être celle représentée à la figure 8. Lorsque la vanne 10 est en position ouverte, les anneaux 34 et 35 peuvent prendre la position représentée à la figure 9, et un ressort à lame 71 peut prendre la position représentée à la figure 9. On a donné à chacun des ressorts à lame 68, 70 et 71 des références numériques individuelles, cependant chacun d'eux forme l'un des ressorts à lame 66 et l'un des ressorts du jeu 63. Si on 1Q désire, on peut prévoir des arrets pour l'un des arbres tronqués 19 et 20, ou les deux, représentés à la figure 1. Dans une autre solution, des arrêts peuvent être prévus par1 ou sur tout dispositif d'actionnement semi-automatique ou automatique, hydraulique ou autre, monté dans une position fixe par rapport au corps de vanne 11 et à la partie tronquée 62 de l'arbre 19. Dans une autre solution, l'arbre tronqué 19 et le corps Il peuvent, Si on le désire, être munis d'indices pour indiquer si la vanne est ouverte ou fermée. L'utilisation de ressorts à lame pour la constitution des ressorts 66 de la figure 7 n'est pas critique. On peut utiliser, si on le désire, des ressorts héicoPdaux ou d'autres ressorts. Les encoches 43 et 43' de l'anneau 35 ne sont pas indispensables. Si on le désire, les prolongements 42 et 42' peuvent etre situés à l'extérieur du diamètre exterieur de l'anneau 35, et peuvent alors s'engager dans l'anneau 34, dont le diamètre peut etre plus grand que le diamètre extérieur de l'anneau 35. Les ressorts à lame 66 représentés à la figure 7, ou d'autres ressorts1 ne sont pas nécessairement placés sur l'anneau 35, mais peuvent également se trouver sur l'anneau 34. Dans ce cas, l'anneau 34 peut avoir ou non un diamètre extérieur plus grand que celui de l'anneau 35, et l'anneau 35 peut etre muni ou non d'encoches. Bien que la présente invention ait été décrite à l'aide d'exemples particuliers de réalisation, il est clair qu'elle n'est pas limitée auxdits exemples et qu'elle est susceptible de variantes ou modifications sans toute fois sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de la circulation d'un fluide caractérisé en ce qutil comprend - une base possédant une entrée et une sortie de fluide ; - une structure de vanne montée sur ladite base - une structure de joint montée sur ladite base, l'une au moins desdites structures pouvant bouger de façon sélective par rapport à l'autre pour ouvrir ou fermer le passage entre l'entrée et la sortie - des moyens à force variable montés sur ladite basé pour maintenir en contact ladite structure de joint et ladite structure de vanne, alors que l'une desdites structures ou les deux se déplacent de façon indépendante l'une par rapport à l'autre dans toute position incluant l'une ou l'autre des limites extrêmes du déplacement de l'une des structures ou des deux des moyens de commande montés sur la premier desdites structures pour faire varier lesdits moyens de force de façon à provoquer le changement de la grandeur de la pression mutuelle desdites structures de joint de vanne l'une contre l'autre lorsque la première structure se déplace d'une position donnée à une acore position différente de la première et réciproquement. 2. Dispositif de commande de la circulation d'un fluide, caractérisé en ce qu'il comprend : - un corps étanche, à l'exception d'une entrée et d'une sortie de fluide - une vanne à boule montée de façon mobile à l'intérieur dudit corps et possédant une surface externe comprenant au moins une partie d'étanchéité, ladite partie d'étanchéité étant sphérique, ladite vanne à boule possédant un trou qui la traverse entièrement, ledit trou ayant un axe passant approximativement par l'entrée et la sortie de fluide pour une position donnée de ladite vanne à boule, ladite vanne à boule étant montée à l'inté rieur dudit corps de façon qu'elle puisse tourner autour d'un axe qui passe approximativement par le centre de ladite partie de surface sphérique et qui est approximativement perpendiculaire à l'axe du trou de la vanne à boule, ledit trou possédant des ouvertures sur ladite partie de surface sphérique - un joint annulaire ayant un diamètre supérieur à celui de l'une desdites ouvertures et entourant celle-ci espacé partout de celle-ci lorsque ladite vanne à boule est dans ladite position donnée - des moyens à force variable montés à l'intérieur dudit corps, actionnables pour appliquer une force audit joint de façon à maintenir celui-ci en contact avec une partie au moins de ladite partie de surface sphérique, ledit joint étant en contact avec ladite partie de surface sphérique par la totalité de sa circonférence tour à tour pour ladite position de rotation de la vanne à boule et pour une autre position de rotation différente de la première, ladite vanne à boule fermant l'espace compris à ltintérieur de ladite circonférence du joint lorsqu'elle est déplacée par rotation à ladite autre position - des moyens de commande montés à l'intérieur dudit corps, faisant tourner ladite vanne à boule et reliés auxdits moyens à force variable pour les actionner de façon à changer la grandeur de ladite force appliquée au joint lorsque la vanne à boule tourne de ladite position donnée à ladite autre position, et réciproquement. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de commande sont conçus pour faire baisser ladite force appliquée lorsque ladite vanne à boule est dans ladite position donnée par rapport à la force appliquée lorsque la vanne à boule est dans ladite autre position. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens à force variable comprennent un premier et un-second cylindres, l'un desdits cylindres étant joint à l'autre de façon télescopique,.ledlt premier cylindre étant fixe par rapport audit corps, ledit second cylindre possédant ledit joint, un anneau pouvant glisser sur l'extérieur du premier cylindre, un ressort hélicoSdal enroulé autour dudit premier cylindre, un arrêt à une extrémité dudit ressort hélicoSdal, fixe par rapport audit corps, ledit ressort hélicordal étant maintenu en compression entre ledit arrêt et un côté dudit anneau, ledit anneau pouvant glisser de façon étanche autour dudit premier cylindre, des moyens à ressort plus faibles que ledit ressort hélicotdal > placés entre ledit anneau et ledit joints lesdits moyens de commande comprenant des oyens à came fixés par rapport à ladite vanne à boule dans une position telle que, lorsque la vanne à boule est déplacée par rotation à ladite position donnée, ils font bouger ledit anneau pour reporter la charge dudit ressort hélicoïdal sur lesdits moyens à ressort, ceux-ci appliquant une première force audit joint pour le maintenir en contact avec ladite partie de surface sphérique de la vanne à boule, lesdits moyens à came étant fixés sur ladite vanne à boule dans une position permettant de libérer ledit anneau et permettant à la force dudit ressort hélicoïdal d'agir en tandem avec lesdits moyens à ressort de façon à provoquer le contact dudit joint avec ladite vanne à boule sous une seconde force plus grande que la première lorsque la vanne à boule est tournée dans ladite autre position. 5. Dispositif de commande de la circulation d'un fluide, caractérisé en ce qu'il comprend -un corps ; - une structure de vanne montée dans ledit corps - une structure de joint appuyée contre la structure de vanne ; - des moyens actionnables pour régler la force de l'appui. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens actionnables sont déplacés en rdponse au mouvement d'au moins une desdites structures pour fournir ledit réglage de la force d'appui. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite structure comprend la structure de vanne.