Brevet FR2324967A1 — publié le 19770415

L'invention concerne une vanne pour micro-débit à clapet en ligne, CI c'est-à-dire dans l'aie du passage rectiligne du fluide traversant la vanne, avec commande de la vanne par servo-moteur à fluide agissant sur le clapet obturateur par l'intermédiaire d'une membrane. L'invention a pour but essentiel de proposer une construction siiple et peu coûteuse de la vanne tout en assurant l'étan- chéité parfaite di passage du fluide qi traverse la vanne. Ce résultat est obtenu, conformément à l'invention, par le montage du clapet obturateur à l'extrémité inférieure d'une tige solidaire d'une partie d'une pièce métallique moulée déformable dont une autre parti. est fixée au corps de vanne, de telle façon que l'actiennement de l'extrémité de la tige porte-clapet opposée au clapet par la meibrane de servo-moteur et par un ressort de rappel assure, par l'oscillation de la tige porte-clapet, l'ouverture et la fermeture de la vanne, tandis que l'étanchéité du passage du fluide à travers la vanne est assurée par une membrane métallique interposée entre la partie fixe de la pièce métallique moulée et la tige porte-clapet. Selon une caractéristique complémentaire de la présente invention, le corps de vanne comprend deux logements identiques décalés dans la direction ae la longueur de la tige porte-clapet, l'un ou l'autre de ces legements pouvant recevoir un même ressort de rappel qui agit ainsi sur la tige porte-clapet avec deux bras de leviers différents, selon le logement choisi pour le montage de ce ressert. Pour bien faire comprendre l'invention, on en décrira ci-après plus en détails un exemple d'exécution, en référence au dessin schématique annexé, dans lequel : la figure 1 est une coupe axiale par le plan des axes parallèles du passage ae fluide à travers la vanne et de sa membrane d'actionnement ; et la figure 2 est une vue de détail en perspective avec arrachement montrant une partie de la tige porte-clapet avec la pièce métallique moulée déformable et la membrane métallique d'étanchéité. Dans l'exemple d'exécution représenté, la vanne comprend un corps inférieur i traversé par le fluide et présentant la forme générale d'un cylindre creux & aie horizontal avec un passage d'entrée 2 et an passage de sortie 3 dont l'axe commun 4 coïncide avec celui du cylindre creux 1.Ce cylindre présente en outre vers le haut une ouverture circulaire 5 communiquant avec l'intérieur du corps de vanne et le haut du corps 1 autour de l'ouverture 5 est entouré d'une collerette circulaire de montage 6 sur laquelle est assemblé un corps creux intermédiaire 7 à axe vertical 8 présen- tant une collerette circulaire inférieure 9 boulonnée à la collerette 6 et une collerette circulaire supérieure 10 boulonnée à une collerette circulaire de base 11 d'un boîtier de membrane 12.Les boulons d'assemblage l'ont pas été représentés au dessin et on comprend que les assemblages pourraient présenter des configurations différentes de la configuration représentée. L'entrée 2 et la sortie 3 peuvent présenter des filetages intérieurs de connexion, par exemple des filetages eoniques au pas Briggs. Dans l'extrémité intérieure du passage d'entrée 2 est vissé un siège de clapet 13 avec lequel coopère un clapet obturateur 14 sous la forme d'un téton porté latéralement par l'extrémité inférieure 15 d'une tige porte-clapet 16 dont l'axe coîncide avec l'axe 8 et qui s'élève verticalement à travers les trois corps 1-7-12.Cette tige 16 est solidaire d'une pièce métallique ioulée déformable, constituée (figure 2) par une base 17 en couronne dont le pourtour est fixé entre les deux corps 1-7, par un plateau circulaire supérieur 18 soudé à la tige 16 et par deux bras vertieaux 19 diamétralement opposés qui relient la base 17 au plateau de dessus 18 et dont les sections horizontales présentent chacune un étranglement 20, c'est-à-dire une réduction d'épaisseur dans une direction parallèle à l'axe 4 du corps 1, de façon à permettre à la tige 16 d'osciller autour d'un axe horizontal perpendiculaire à l'axe 4, indiqué en 21 sur la figure 2.On remarquera des maintenant que cette oscillation fait porter ou non le téton obturateur 14, solidaire de l'extrémité inférieure 15 de la tige 16, sur le siège 13 en assurant ainsi la fermeture (figure 1) ou l'ouverture de la vanne. Il convient de noter que, pour obtenir l'inversion du sens d'action de vanne par rapport au sens d'action de la membrane de servo-moteur, il suffit de placer le siège 13 vers l'orifice qui est représenté en 3 sur la figure 1 mais qui devient alors l'orifice d'entrée et de retourner le clapet obturateur 14 à l'extrémité inférieure 15 de la tige porte-clapet 16 afin qu'il porte sur le siège 13 dans sa nouvelle position quand la membrane 26 repousse la tige 16. L'étanchéité entre le fluide qui circule à travers le corps 1 et la partie supérieure de la vanne est assurée par une membrane métallique 22 dont la partie centrale est soudée (ou assemblée par l'intermédiaire de joints) à la tige 16 ou à son prolongement intE- rieur 15 tandis que sa partie périphérique est soudée au bord interne de la base 17. L'étanchéité est complétée par un joint annulaire 23 entre la face inférieure de la base 17 et la face supérieure du corps 1. Le corps 12 présente une cavité intérieure cylindrique 24 dont l'axe horizontal 25 est parallèle à l1axe 4. La face annulaire verticale périphérique d'une ouverture latérale de cette cavité 24 sert à recevoir le pourteur de la membrane d'actionnement 26, serré entre cette face et un couvercle circulaire 27 qui est fixé sur le corps 12 par une couronne ae vis 28. Ce couvercle 27 est percé en son centre par un passage d'alimentation en fluide' de commande 29 qui peut présenter n filetage intérieur de connexion, par exemple un filetage au pas Briggs.Le centre de la membrane porte un téton 30 dont l'axe coïncide avec l'axe 25 et qui agit, par son extrémité intérieure, sur le haut de la tige -16. Sur sa face opposée à la membrane, le corps 12 peut présen- ter, à de. hauteurs différentes, deux boisages 31 présentant chacun une cavité intérieure cylindrique & axe horizontal parallèle aux axes 4-25 et rencontrait l'axe 8. L'une ou l'autre de ces cavités (la cavité inférieure dans l'exemple de la figure 1) peut servir de legement à in ressert de rappel en hélice 32 monté entre une chape 33 qui agit sur la tige 16 en sens contraire du téton 30 et une chape 34 dont la position est réglable par une tige filetée 35 qui traverse le fond du bossage 31.La face du corps 12 opposée à la membrane peut encore Stre traversée par une tige filetée régla- ble 36 dont l'extrémité intérieure sert de butée & la tige 16 peur limiter sel oscillation sous la poussée de la membrane 26 contre l'action di ressort 32. Le fonctionnement de la vanne se comprend aisément d'après l'exposé qui précède. L'alimentation en fluide de commande à travers le passage 29 exerce une pression sur la membrane d'action- nement 26 qui, par le téton 30, repousse le haut de la tige 16 en faisant osciller cette tige autour de l'axe 21 par flexion des bras 19 de la pièce moulée dont la base 17 est fixée entre les corps 7 et 12. Le haut de la tige 16 se déplace donc vers la droite de la figure 1 eontre l'action di ressort 32, tandis que son extrémité inférieure se déplace vers la gauche en écartant l'obtu- rateur 14 du siège 13 pour l'ouverture de la vanne à micro-débit. La suppression de la pression d'alimentation appliquée à la membrane 26 à travers le passage 29 permet au contraire au ressort 32 de ramener la tige 16 en sens inverse et d'appliquer à nouveau l'obturateur 14 sur le siège 13 dans la position de la figure 1. On voit que la vanne selon ltinvention commandée par servo- moteur est de construction particulièrement simple et peu coûteuse tout en étant d'un fonctionnement efficace avec obtention d'une étanchéité parfaite réalisée par la membrane métallique 22 et avec possibilité de réglage précis de l'action du ressort de rappel 32 par la vis 35. En outre, la prévision de deux bossages 31 étagés parallèlement à l'axe 8 permet, par l'utilisation de l'un ou l'autre de ces bossages pour le logement du ressert 32, de faire agir celui-ci par deux bras de levier différents, c'est-à-dire à des distances différentes de l'aie d@oscillation 21, de sorte qu'avec le mSme ressort on peut construire des vannes fonctionnant par exemple soit avec la pression d'alimentation de 3/15 psi, c'est- à-dire de 207/1035 millibars, soit avec la pression d'alimentation de 6/30 psi, c'est-à-dire de 414/2070 millibars. On comprendra que l'exemple d'exécution plus particulièrement représenté au dessin n'a aucun caractère limitatif et qu'on pourrait envisager diverses modifications constructives sans s'écarter du cadre de l'invention définie par les revendications annexées. R E V E N D I O Â T I o N 5. 1. Vanne à servo-moteur à fluide pour micro-débits avec clapet en ligne, caractérisé par le montage du clapet obturateur à l'extrémité d'une tige solidaire d'une partie d'une pièce métallique moulée déformable dent une autre partie est fixée au corps de vanne, de telle façon que l'actionnement de l'extrémité de la tige porte-clapet opposée au clapet par une membrane soumise à la pression de commande et par un ressort de rappel assure, par l'oscil- lation de la tige porte-clapet, l'ouverture et la fermeture de la vanne, tandis que l'étanchéité du passage du fluide traversant la vanne est assurée par une membrane métallique interposée entre la partie fixe de la pièce métallique moulée et la tige porte-clapet. 2. Vanne selon la revendication 1, dans laquelle le corps de vanne se compose d'un corps à axe horizontal traversé par le fluide en circulation, d'un corps intermédiaire à axe vertical coïncidant avec l'aie de la tige porte-clapet et d'un corps supérieur à cavité cylindrique d'axe horizontal parallèle à l'axe du corps inférieur, le corps supérieur portant une membrane de servo-moteur à fluide qui agit sur le haut de la tige de clapet et contenant en outre au moins un logement pour un ressort de rappel qui agit sur la tige de clapet en sens inverse de la membrane soumise & la pression de commande. 3. Vanne selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle la pièce métallique moulée déformable comprend, autour de la tige porte-clapet, ne base annulaire fixée au corps de vanne, un plateau supérieur fixé à la tige porte-clapet et deux bras diamétralement opposé s reliant la base et le plateau supérieur en présentant chacun un étranglement permettant leur flexion autour dsun axe transversal horizontal perpendiculaire a l'are du passage du fluide & travers la vanne. 4. Vanne selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle le corps de vanne présente deux logements identiques décalés parallèlement à la tige de alapet, dont l'un ou l'autre est utilisable pour le montage d'un même ressort de rappel qui agira ainsi, selon le logement choisi, avec un bras de levier différent par rapport à l'axe d'oscillation de la tige porte-clapet.