Brevet FR2356070A1 — publié le 19780120

L'invention concerne les soupapes de retenue du type & clapet, et notamment des soupapes en forme du disque, du type à support central ou îlot, ayant un corps en forme de disque. Les soupapes de retenue du type à clapet sont utilisées depuis longtemps pour empecher tout écoulement de fluide à contre-courant dans des conduits ou autres éléments. Ces soupapes comprennent généralement un clapet ou obturateur en forme de disque, articulé dans un corps de manière à pouvoir pivoter dans un premier sens afin d'ouvrir le conduit et de permettre l'é- coulement du fluide, et à porter hermétiquement contre une surface convenable d'appui présentéepar le corps lorsque le sens d1 écoulement s 'inverse. Une variante de soupape à clapet est parfois appelée "soupape à îlot"-, c'est-à-dire une soupape à disque comportant un support central. Dans ce type de soupape, les organes d'obturation sont généralement des secteurs circulaires symétriques de disque, articulés par leurs bords droits sur un support traversant diamétralement le canal d'écoulement délimité à l'intérieur de la soupape. Ces soupapes présentent des sièges sur lesquels certaines parties périphériques de la surface des clapets portent lorsque la soupape est en position de ,fermeture. Ces soupapes comportent également en général un organe convenable de rappel qui tend à appliquer les clapets contre les sièges ou surfaces d'appui. Par conséquent, lorsque les clapets sont soumis à une pression ayant un sens tendant à les séparer des sièges, ces clapets stéloignent desdits sièges en pivotant et se rapprochent l'un de l'autre afin de s'aligner à peu près longitudinalement avec la direction de l'écoulement du fluide dans la soupape. Cependant, un écoulement en sens opposé au précédent provoque le retour par pivotement des clapets normalement rappelés vers les sièges de manière qu'ils ferment la soupape. La plupart des soupapes du type à deur clapets, tel que décrit ci-dessus, comprennent un corps réalisé par moulage ou par forgeage, d'une seule pièce avec un support central ou îlot qui constitue une partie des sièges et qui supporte partiellement la charge exercée sur les clapets lorsque la pression du fluide ferme ces derniers. La charge exercée sur le support intermédiaire pouvant être très importante et dépendant de la pression, la dimension axiale de ce support est relativement grande par rapport à la longueur axiale totale de la soupape.De plus, l'îlot ou support étant disposé sur le c8té opposé à celui vers lequel pivotent les clapets, la longueur axiale totale de la soupape est égale à la somme de la dimension axiale de l'îlot et de la dimension axiale que le corps doit présenter pour que les clapets puissent pivoter en position d'ouverture complete sans pénétrer dans le conduit relié à la soupape. L'invention concerne donc une soupape de retenue du type à clapets pivotants, conçue de manière que sa dimension axiale et son poids puissent être réduits. La soupape de retenue selon l'invention comporte un corps qui est traversé par un canal d'écoulement de forme à peu près cylindrique. Ce corps renferme un support en forme de tige, orienté à peu près transversalement et en général diamétralement à travers le canal d'écoulement afin de diviser ce dernier en deux passages. Une plaque d'appui est fixée au support et présente deux ouvertures alignées sur les deux passages d'écoulement. Cette plaque présente également deux sièges ou surfaces d'appui entourant les passages d'écoulement et partant vers l'intérieur de la périphérie de ces derniers. Deux clapets ou organes d'obturation sont articulés dans le corps de manière à pouvoir entrer en contact avec les sièges entourant les passages d'écoulement, et à pouvoir s'en éloigner. Ces organes d'obturation sont montés de manière à pouvoir pivoter vers le support.Des organes de rappel, par exemple des ressorts, tendent normalement à ramener les clapets ou obturateurs contre les sièges. L*invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une coupe axiale de la soupape selon l'invention montée dans une conduite ou autre entre deux collets de tuyaux la figure 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1 ; et la figure 3 est une vue en plan, avec arrachement partiel de la soupape selon l'invention. Ia figure 1 représente la soupape 10 selon l'invention qui comprend un corps 11 traversé par un canal 12 diécou- lement à peu près cylindrique. Le corps 11 renferme un support 13 se présentant sous la forme d'une tige ou barre à peu près rectangulaire et orienté à peu près transversalement au canal 12 d'écoulement, sensiblement suivant un diamètre de ce canal. Le support 13 divise ainsi le canal 1? en des premier et second pas sages12a et 12b, respectivement. Une vis 14, fixée dans un trou taraudé du corps 11,pénètre dans une fraisure 15 réalisée dans une première extrémité du support 13. Une vis 16 à oeillet est visséedans un trou taraudé, de manière à être diamétralement opposée à la vis 14 et à pénétrer dans une seconde fraisure 17 de centrage réalisée dans une extrémité du support 13 opposée à celle présentant la fraisure 15. La vis 16 à oeillet bloquée sur le corps Il par un écrou 18 permet de mettre en place convenablement la soupape 10 entre les collets des tuyaux et de la démonter aisément. Il apparait donc que les vis 14 et 16 centrent et maintiennent le support 13 à l'intérieur du corps 11 de la soupape. Une plaque 19 d'appui est fixée par une première extrémité au corps 11, comme décrit en détail ci-après. Cette plaque 19 comporte une partie extérieure annulaire 20 et une partie intérieure ou un pontet 21-, à peu près rectangulaire, situé à peu près sur un diamètre de la partie annulaire 20. Des ouvertures 19a et 19b d'écoulement, en forme de secteur circulaire, sont réalisées dans la plaque 19 et délimitées par le pontet 21 et la partie annulaire 20. Comme représenté sur la figure 1, la plaque 19 d'appui présente une dimension axiale relativement faible par rapport à celle du corps 11 de la soupape. Elle est fixée à la soupape 10 par des boulons 23 qui passent dans des trous 24 du pontet 21 et qui se vissent dans des trous taraudés 25 du support 13.Un joint composé 26 est monté entre la plaque 19 d'appui et les surfaces adjacentes présentées par la corps 11 et le support 13. La plaque 19 d'appui comporte une collerette 27 d'espacement qui fait saillie radialement vers l'extérieur et qui est fixée à un rebord 28 de la partie annulaire 20. Comme représenté sur la figure 1, la soupape 10 est bridée entre deux collets voisins 29 et 30 de tuyaux, tendant à être rapprochés l'un de l'autre part des boulons 31 et des écrous 32. La collerette 27 d'espacement assure le centrage de la soupape 10 entre les boulons 31. Il convient de noter que, lorsque la soupape 10 est bridée fixement entre les collets 29 et 30, la partie annulaire 20 de la plaque 19 d'appui, le joint 26 et le corps il sont soumis à une contraction axiale, le joint 26 assurant l'étanchéité entre la partie annnulaire 20 et le corps il de la soupape. les ouvertures 19a et 19b sont alors en alignement sur les passages 12a et 12b, respectivement. La soupape 10 comporte des clapets ou organes 33 d'obturation commandant l'écoulement dans le corps 11. les clapets étant identiques, un seul de ces clapets sera décrit en détail, cette description s'appliquant évidemment à l'autre clapet. Comme représenté sur la figure 3, chaque clapet 33 se présente sous la forme d'un secteur à peu près circulaire, comprenant une âme métallique et pleine 34, entourée d'un revetement 35 en élastomère (figure 1 et2).lesclapets33 sont reliés l'un à l'autre à leur coté droit par des articulations flexibles 36, réalisées d'urne seule pièce avec les revetements 35 en élastomère des deux clapets 33. Chaque articulation 36 comporte une saillie 37 se logeant étroitement dans un trou 38 de forme complémentaire présenté par un anneau élastique 39 de retenue. Comme représenté sur la figure 2, le support 13 présente des évidements 40 ouverts vers le pontet 21 de la plaque 19 d'appui. Une cage 41 à ressort est emboîtée étroitement dans chaque évidement 40 et est maintenue latéralement par un des rebords 42 appliqués sur les cotés opposés au support 13. Chaque cage 41 porte un axe 43 qui passe à l'intérieur d'un ressort hélicoïdal 44 de torsion. Ce ressort 44 comporte des extrémités ou queues 45 de traction, fixées à des ergots 46 solidaires des clapets 33. Be ressort 44 est disposé dans la cage 41 de manière que les extrémités 45 exercent une force tendant à appliquer les clapets 33 contre la plaque 19 d'appui. Lors de l'assemblage de la soupape 10, les cages 41 sont d'abord introduites dans les évidements 40, puis les articulations 36 sont également mises en place dans ces évidements 40 et l'anneau élastique 39 de retenue est glissé sur la saillie 37. Puis le support 13 est centré dans le corps 11. Il apparait donc que lorsque la plaque 19 d'appui est fixée au support 13 à l'aide des vis 23, les cages 41 à ressort, les articulations 36, les clapets 33 et l'anneau 39 de retenue sont maintenus fixement en place. Comme représenté sur la figure 1, la plaque 19 d'appui comprend une partie annulaire 20 et un pontet 21 qui forment une première surface 47 d'appui ou un premier siège entourant le passage 12a d'écoulement et partant vers l'intérieur de sa périphérie, ainsi qu'une seconde surface d'appui ou un second siège 48 entourant également le second passage 12b d'écoulement et partant vers l'intérieur de sa périphérie. Par conséquent, dans la position normale de fermeture représentée sur la figure 1, les ressorts 44 maintiennent les clapets 33 appliqués contre les sièges 47 et 48, le revetement 35 en élastomère des clapets 33 portant à proximité du bord de ces clapets contre le joint 26. Il est évident que bien que -les clapets 33 soient réellement en contact avec le joint 26, leur support,c'est-à-dire leur siège, est constitué par les surfaces 47 et 48. Par conséquent, toute pression exercée sur les clapets dans le sens indiqué par la flèche Â provoque un déplacement de ces clapets 33 dans le sens indiqué par la flèche B afin de permettre au fluide de s'écouler par les ouvertures 19aet 19b dans les passages 12a et 12b respectivement. Cependant, toute inversion de l'écoulement du fluide, c'est-à-dire lorsque ce dernier s'écoule dans le sens indiqué par la flèche C, provoque un mouvement des clapets 33 vers les ouvertures 19a et 19b et vers leurs sièges 47 et 48, de sorte que lesdits clapets 33 portent hermétiquement contre le joint 46 et empêchent ainsi toute fuite. les avantages de la soupape de retenue selon l'inven- tion apparaissent de manière évidente. Comme mentionné précédemment, dans une soupape classique de retenue à deux clapets du type décrit, les sièges, ctest-à-dire la partie périphérique du corps et la partie du support contre lesquelles les clapets se ferment lors de l'inversion du sens d'écoulement dans la soupape, viennent généralement de moulage ou sont réalisés par forgeage et ont une certaine longueur axiale, nécessaire pour permettre à la soupape de supporter en toute sécurité la pression pouvant apparaître lorsque les clapets sont fermés. Dans la soupape selon l'invention, la plaque d'appui, contre laquelle les clapets se ferment, est d'épaisseur relativement faible et peut être aisément réalisée par découpage au chalumeau sans qutil soit nécessaire d'effectuer des opérationsde moulage ou de forgeage. Une telle plaque est trop légère, notamment au niveau de son pontet, pour supporter les charges exercées sur une telle soupape en service normal. Cependant, la conception de la soupape selon l'invention permet l'utilisation d'une telle plaque d'appui relativement légère. En effet, lorsque les clapets sont fermés par la pression exercée dans le sens indiqué par la flèche C sur la figure 1, les charges appliquées sur les rebords circulaires sont transmises directement aux collets des conduits voisins, ctest-à-dire, dans ce cas, au collet 30. Bes charges exercées sur les côtés droits des clapets. 33 sont transmises au pontet 21. Bien que ce dernier ne soit pas maintenu sur son coté aval, il est supporté sur son côté amont, c'està-dire vers lintdrieur de la soupape, par une fixation solide au support 13. Cette forme de réalisation présente plusieurs avantages. Il suffit de dimensionner le support 13 de manière qu'il puisse résister aux charges auxquelles il est soumis. Ceci signifie que le support-13, qui constitue l'élément principal de montage de la soupape, peut être dimensionné avec précision pour les pressions rencontrées dans l'application à laquelle la soupape est destinée. Par conséquent, dans le cas où la soupape est destinée à eAtre utilisée sous de faibles pressions, le support 13 peut avoir des dimensions et un poids minimaux. Par ailleurs, lorsque la soupape est prévue pour de hautes pressions, la dimension et le poids du support 13 peuvent etre augmentés en proportion. Par conséquent, le poids global de la soupape peut être maintenu à une valeur minimale correspondant aux critères de pression demandés. Un autre avantage présenté par la soupape selon ltin- vention est que, du fait que le support est placé sur le côté amont, ctest-à-dire disposé de manière que les clapets s'ouvrent vers lui, la longueur de la soupape dépend soit de l'épaisseur que le support doit avoir pour résister aux charges prévues, soit de l'espace demandé pour permettre aux clapets de ne pas pénétrer dans le conduit amont. les soupapes classiques, dans lesquelles le support s'étendsur lecôté opposé àoelui vers lequel pivotent les clapets, doivent avoir une longueur égale à la somme des deux dimensions demandées, c'est-à-dire à la somme de la longueur axiale du support et de la longueur axiale demandée pour permettre aux clapets de pivoter sans pénétrer dans le conduit aval. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICAiPIONS 1. Soupape de retenue, caractétisée en ce qu'elle comporte un corps qui est traversé par un canal d'écoulement, un support en forme de tige ou de barre, monté dans le corps et orienté à peu près transversalement au canal d'écoulement de manière àdiviser ce dernier en des premier et second passages d'écoulement, une plaque d'appui fixée au support et présentant des première et seconde ouvertures d'écoulement alignées respectivement sur les premier et second passage d'écoulement, la plaque d'appui présentant des surfaces d'appui ou sièges entourant les premier et second passages d'écoulement et partant vers ltintérieur de leur périphérie, la soupape comportant également des premier et second éléments d'obturation qui pivotent à l'intérieur du corps de manière à pouvoir se rapprocher des sièges entourant les première et seconde ouvertures d'écoulement et à pouvoir s'en éloigner, ces éléments d'obturation permettant un écoulement dans un certain sens à travers la plaque d'appui et dans le corps tout en empêchant l'écoulement dans le sens opposé, des organes de rappel tendant à déplacer les éléments d'obturation vers les sièges. 2. Soupape selon la revendication 1,caractérisée en ce que le support est monté à peu près au centre du corps. 3. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps est de forme à peu près cylindrique, la plaque d'appui comportant une partie extérieure sensiblement annulaire et étant réalisée d'une seule pièce avec un pontet intérieur. 4. Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que le pontet est fixé au support. 5. Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que les première et seconde ouvertures d'écoulement ont sensiblement la forme de secteurs circulaires. 6. Soupape selon la revendication 5, caractérisée en ce que les premier et second éléments d'obturation ont sensiblement la forme de secteurs circulaires dont les côtés droits sont reliés au moins partiellement par une articulation flexible. 7. Soupape selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'articulation flexible est disposée entre le support et le pontet de la plaque d'appui. 8. Soupape selon la revendication 7, caractérisée en ce que les organes de rappel sont montés sur le support. 9. Soupape selon la revendication 8, caractérisée en ce que les organes de rappel comprennent au moins un ressort hélicoïdal de torsion comportant des première et seconde queues, la première queue étant reliée au premier élément d'obturation et la seconde queue étant reliée au second élément d'obturation, le ou chaque ressort étant disposé de manière que les deux queues exercent une force tendant à déplacer les premier et second éléments d'obturation vers leur siège. 10. Soupape selon la revendication 9, caractérisée en ce quelle comporte plusieurs organes de rappel.