Brevet FR2323942A1 — publié le 19770408

La présente invention concerne les vannes et, en particulier, une vanne à membrane perfectionnée pour l'industrie nucléaire. Les vannes a membrane classiques pour l'industrie nucléaire utilisent une membrane métallique qui est bloquée entre le corps et le chapeau de la vanne de manière telle que la membrane fonctionne essentiellement comme une garniture d'obturation entre le corps et le chapeau de la vanne. I1 en résulte qu'il faut appliquer un couple au joint d'obturation résultant afin d'obtenir l'étanchéité nécessaire entre le corps et le chapeau. Toute diminution du couple appliqué au joint se traduit donc par une fuite fâcheuse autour de la membrane. Pour résoudre ce problème, on a suggéré de souder la membrane, laquelle comprend huit ou dix minces disques métalliques, au chapeau massif ainsi qu'à la Bague métallique située en dessous de ce dernier. -Bien que toute fuite de fluide dans l'atmosphère soit éliminée grâce cette mesure constructive, il se pose encore des problèmes Supplémentaires. En particulier, les fines plaques métal liques formant la membrane peuvent se déformer pendant leur soudage au chapeau massif, De plus, la soudure délicate nécessaire des disques au chapeau et à la bague empeche le Semplacement sur le lieu d'utilisation même d'une membrane prisée, Il en résulte que le remplacement d'une membrane Eti5ée entratne une perte de temps fâcheuse quand on utilise une membrane soudée directement au chapeau et à la bague de la vanne nucléaire. Pour remédier aux inconvénients cirdessus, la présente Invention propose l'utilisation d'un bloc qui forme une cage et qui sert à supporter les disques constituant la membrane métallique. Le bloc formant cage, qui est soudé au chapeau de la vanne, comprend deux éléments métalliques annulaires situés de part et d'autre de la membrane métallique pressée entre ces éléments, La périphérie extérieure de la membrane metallXque est soudée à la paire d'éléments métalliques annulaires pour empecher toute fuite dans l'atmosphère des fluides traversant la vanne, Le bloc formant cage permet de enter la membrane sans l'endommager pendant qu'on la soude aux eléments métalliques annulaires, De plus, l'utilisation du bloc formant cage permet de remplacer sur le lieu même de l'utilisation une membrane endommagée car on évite un soudage précis de la membrane au chapeau de la vanne. On va maintenant décrire les modes de réalisation de l'invention en se référant à la figure unique du dessin annexé qui est une élévation latérale de la vanne à membrane perfectionnée conforme à la présente invention, des parties ayant été arrachée pour laisser voire les caractéristiques de construction de cette vanne. La vanne-à membrane perfectionnée référencée 10 dans son ensemble comporte un corps 12 pourvu d'une extrémité d'entrée 14 et d'une extrémité de sortie 16 destinées à raccorder la vanne à la canalisation adjacente. Un siège 18 est prévu entre les extrémités d'entrée et de sortie, ce siège étant adapté pour recevoir un obturateur 20 en forme de piston qui est monté de façon mobile à l'intérieur du corps 12 de-la vanne, Une description détaillée d'une douille qui supporte l'obturateur 20 à l'intérieur du corps 12 est donnée cXvdessous Une-partie filetée 22 est formée entre l'extrémité aupéxtaure du corps 12 de la vanne et un chapeau 24 de cette yanne, une soudure 26 étant. en plus prévue sur la périphérie extérieure de la vanne à l'endroit de la ligne de raccordement entre le chapeau et le corps de la vanne. La soudure 26 est destinée & empêcher les fluides traversant la vanne de s'échapper dans l'atmosphère par une fuite entre le chapeau et le corps Une tige de manoeuvre 28 peut se déplacer axialement à l'ntérieur du chapeau 24, l'extrémité inférieure 30 de cette tige étant pourvue d'une paire de rainures 32 prvues pour loger-des chevilles 34, ces chevilles 34 étant anssi engagees dans des rainures coopérantes 36 ménagées dans le chapeau 24 de la-vanne.L'engagement des chevilles 34 dans les rainures 32 et 36 empêche la rotation de la tige 28 pendant son déplacement longitudinal. De cette façon, on évite l'application d'efforts de torsion à une membrane 38. Un disque 40 est monté sur l'extrémité inférieure 30 de la t;tee la surface inférieure 42 de ce disque portant contre la surface supérieure de la membrane 38. La surface inférieure de la membrane 38 porte contre --l1extrémité supérieure du disque-piston 20, ce disque-piston 20 étant monté de façon coulissante dans une bague dé guidage 42 qui est montée dans le corps 12 de la vanne. La bague de guidage 42 comporte un rebord annulaire 44 qui est orienté vers l'extérieur et qui porte contre un épaulement coopérant 46 du corps 12 afin d'empêcher tout déplacement axial de la bague de guidage 42 par rapport au corps.Le disque-piston 20 est sollicité de manière à s'éloigner du siège 18 de la vanne par un ressort 48 monté dans un évidement 50 formé dans ltextremite supérieure de la bague de guidage 42. L'extrémité inférieure du ressort 48 porte contre un épaulement 52 formant l'extrémité inférieure de l'évidement 50 tandis que l'extrémité supérieure du ressort porte contre une rondelle d'appui 54 montée sur le disque-piston 20, au voisinage de l'extrémité supérieure de ce dernier, Le ressort 48 pousse l'extrémité inférieure du disquevpiston 20 de manière qu'il s'éloigne du siège 18 de la vanne tandis qu'il refoule l'extrémité supérieure du disque 20 contre la surface inférieure de la membrane 38. La membrane 38 comprend huit à dix minces disques en UrNCONEL", du groupe des alliages anti-corrosion nickelchrome, La périphérie extérieure de la membrane 38 est prise en sandwich et comprimée entre deux éléments métalliques annulaires 56 et est soudée à ces éléments par une soudure 58 s'étendant sur la périphérie de la ligne de raccordement entre la membrane 38 et les éléments annulaires 56.Chaque élément annulaire 56 comporte un bord intériéur chanfreiné 57 qut permet la flexion de la membrane 38 entre les éléments annulaires 58, Ces éléments annulaires, conjointement avec la membrane 38, constituent un bloc formant cage dont l'extrémité supérieure est soudée à l'extrémité inférieure du chapeau 24 par une soudure 60. L'alignement de cette cage par rapport au chapeau avant son soudage avec ce dernier est obtenu à l'aide d'un épaulement annulaire formé sur la surface supérieure du bloc formant cage, ledit épaulement 'emBoftant dans un évidement annulaire coopérant formé dans la surface intérieure du chapeau 24. pour que l'on puisse communiquer à la tige 28 de la vanne un déplacement axial, cette tige est pourvue, à son extrémité supérieure, d'une partie filetée 62 sur laquelle est vissé un écrou 64 d'arcade, L'écrou d'arcade comprend un épaulement annulaire 66 qui porte contre l'extrémité inférieure du moyeu 68 d'un volant 70. Le volant 70 est retenu en position sur lécrou 64 d'arcade à l'aide d'un écrou 72 de volant vissé sur une partie filetée coopérante 74 située sur l'extrémité supérieure de l'écrou 64 d'arcade. Une rondelle 75 est placée entre les surfaces adjacentes de ltécrou 72 de volant et le moyeu 68 du volant 70 en maintenant ainsi le volant à une position adjacente à l'extrémité supérieure de l'écrou 64 d'arcade. L'écrou 64 d'arcade peut tourner par rapport au chapeau 24 de la vanne grâce à un agencement de palier 76 qui est retenu en position par rapport à l'extrémité supérieure du chapeau 24 de la vanne à l'aide d'une bague 78 d'arcade qui se visse dans une ouverture filetée coopérante 80 ménagée dans I1 extrémité supérieure du chapeau 24. Comme l'écrou 64 d'arcade, avec le volant 70 qui-y est fixé, peut tourner par rapport au chapeau 24, la rotation du volant 70 se traduit par un déplacement axial de la tige 28 par rapport au chapeau 24. Il en résulte que le déplacement axial de la tige 28 sers le bas engendre une force axiale appliquée à la membrane 38 par l'intermédiaire du disque 40 de membrane.Cette force axiale est transferee par.-la membrane 38 à l'extrémité supérieure du disque-piston 20 qui est poussé contre la membrane 38 par le ressort 48, grâce à quoi l'extrémité inférieure du disque-piston 20 vient porter contre le siège 18 de la vanne en s'opposant ainsi a l'écoulement du fluide .4 travers la vanna, Les éléments supplémentaires qui caractérisent la structure de -la vanne comprennent un graisseur 82 situé à l'extrémité supérieure du chapeau 24 pour permettre le graissage de l'agencement de palier 76.De-plus, la tige 28 est pourvue d'une bague de garniture 84 montée dans un éyAdement 86 formé dans le chapeau 24, une pression étant appl$bRuoe à la bague de garniture 84 au moyen d'un manchon presse garniture 88 monté de façon mobile sur la tige 28 audessus de la bague de garniture 84, une bride de garniture 90, qui entoure la tige 28, portant contre l'extrémité -- supéreure du manchon presse garniture. La bride de garniture 90 comprend une ouverture excentrée 90 dans laquelle est engagé un boulon presse garniture 94 qui est articulé au chapeau 24 au moyen d'un axe d'articulation 96, ce boulon s étendant à travers l'ouverture 92 et recevant un écrou presse garniture 98.Le serrage de l'écrou presse garniture 98 sur le boulon 94 applique une pression à la bride de garniture 90, ce qui maintient une pression sur le manchon presse garniture 88 et sur la bague de garniture 84 placée en dessous. Comme on l'a mentionné précédemment, la membrane 38 comprend huit à dix minces disques en n INCONEL l'épaisseur de chaque disque etant comprise entre 0,15 et 0,20 mm. Le soudage des disques aux éléments métalliques annulaires 56 est effectué en atelier ou en usine, la mise en place de ces disques dans la vanne à membrane étant effectuée soit en atelier ou en usine soit sur place quand le remplacement d'une membrane brisée est nécessaire. -Comme la membrane 38 se trouve dans une cage distincte et n'est pas soudée directement au chapeau, on peut effectuer sur place le remplacement d'une membrane endommagée. De même, la déformation des mtnces disques métalliques formant la membrane n'a pas lieu aussi facilement lorsque l'on utilise la cage que lorsque l'on soude les disques directement au chapeau de la vanne. De cette façon, on obtient une vanne à membrane de construction perfectionnée pour l'industrie nucléaire. I1 est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente invention dont l1éten- due est définie par les revendications ci-annexées. REENDICATI0NS 1. Vanne à membrane caractérisée par le fait qu'elle comprend un bloc formant cage et destine au montage d'une membrane métallique, ce bloc formant cage étant adapté pour être soudé à un chapeau de vanne et comprenant deux éléments métalliques annulaires situés de part et d'autre de la membrane métallique qui est comprimée entre ces éléments, la périphérie extérieure de la membrane métallique étant soudée à la paire d'elements métalliques annulaires pour empêcher la fuite dans l'atmosphère par delà la membrane des fluides traversant la vanne, ie bloc formant cage précité permettant le remplacement sur place d'une'membrane endommagée car il évite le soudage de la membrane au-chapeau de la vanne tout en empêchant que les disques métalliques formant la membrane subissent la déformation qui, sans cela, a lieu lorsque l'on soude ces disques métalliques directement-au chapeau de la vanne. 2. Vanne à membrane suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que chaque élément annulaire comprend une surface en contact avec la membrane, une partie intérieure de cette surface divergent en sens opposé de la membrane pour permettre la flexion de celle-ci pendant l'ouverture et la fermeture de la vanne. 3. Vanne à membrane perfectionnée caractérisée par le fait qu'èlle comprend un corps de vanne et un chapeau de vanne fixé à ce corps, le corps de vanne comportant une entrée de fluide et une sortie de fluide, un siège de vanne se trouvantentre cette entrée et cette sortie, un disque formant piston monté de façon mobile à l'intérieur du corps de la vanne, une des extrémités du disque formant piston étant adaptée pour porter de façon étanche contre ledit siège de vanne afin de réduire l'écoulement du fluide, une extrémité opposée du disque formant piston étant poussée par un-moyen de sollicitation contre la surface inférieure d'une membrane métallique, la surface supérieure de cette membrane se trouvant en contact avec l'extrémité inférieure d'une tige de vanne non tournante qui peut se déplacer axialement et qui est supportée dans sa position par le chapeau de la vanne, la membrane étant l'un des éléments constitutifs d'un bloc formant cage qui est soudé au chapeau de la vanne, ce bloc formant cage comprenant deux éléments métalliques annulaires situés de part et d'autre de la membrane métallique qui est prise en sandwich entre ces éléments, la périphérie extérieure de la membrane métallique étant soudée à la paire d'éléments métalliques annulaires afin d'empecher toute fuite dans l'atmosphere, par delà la membrane, des fluides traversant ladite vanne, le bloc formant cage permettant le remplacement sur place d'une membrane endommagée car il évite le soudage de la membrane au chapeau de la vanne tout en empêchant que les disques métalliques formant la membrane subissent la déformation qui, sans cela, a lieu lorsque l'on soude les disques métalliques directement au chapeau de la vanne.