Brevet FR2363746A1 — publié le 19780331

La présente invention se rapporte à une vanne d'ar rêt comportant un corps ou une boite de vanne, corps dans lequel débouchent l'admission et l'évacuation coaxiale d'une conduite et où est logé un obturateur en forme de plaque, qui peut, à l'aide d'organes de manoeuvre, etre déplacé en un mouvement coulissant ou pivotant, perpendiculairement au tracé de la conduite, la fermeture de ladite conduite étant réalisée par un ou plusieurs éléments de joint ou dTétanchéité prévus entre la conduite ou le corps de vanne et l'obturateur en forme de plaque, éléments que l'on peut, pendant le déplacement de l'obturateur, retirer de leur position d'étanchéité en dégageant ledit obturateur en forme de plaque. On utilise de telles vannes dlar9t, en particulier, pour obturer et isoler des conduites de grand diamètre, par exemple des conduites à basse pression dans les grandes installations de réacteurs. Ces vannes sont conçues de manière à pouvoir coulisser ou pivoter, dans leur position de fermeture, entre l'admission et l'évacuation de la conduite, et à pouvoir être verrouillées dans cette position. Pour ouvrir, on déverrouille la vanne, généralement en soulevant l'obturateur en forme de plaque avec les éléments de 30int à partir du corps de vanne, ou en déplaçant simplement les éléments de Joint entre le corps de vanne et l'obturateur en forme de plaque, en une position qui dégage l'obturateur. Par la demande de brevet allemand 2 229 501, il est connu de verrouiller ou de déverrouiller mécaniquement l'obturateur en forme de plaque. Pendant cette opération, ledit obturateur est disposé sur un chariot qui peut être monté sur galets dans le corps de la vanne et être déplacé par un système hydraulique dans la position d'ouverture ou de fermeture de la vanne.Par un dispositif à levier-ressort, l'obturateur en forme de plaque, qui porte à sa périphérie une bague destinée à assurer l'étanchéité de la conduite par rapport audit obturateur, est, pendant qu'on le manoeuvre, soulevé de sa position d'étanchéité de sorte que le chariot peut se déplacer librement à l'intérieur du corps de vanne. Be meAme dispositif à levier-ressort appuie l'obturateur en forme de plaque, en position de fermeture, sur le corps de vanne, en assurant ainsi l'étanchéité de la conduite. Cependant, de tels systèmes mécaniques de verrouillage et de déverrouillage imposent la mise en oeuvre de moyens de construction très importants. En outre, les articulations des différents leviers utilisés doivent autre graissées, ou bien présenter des caractéristiques qui leur permettent de fonctionner à sec.Ces systèmes mécaniques cofteux doivent donc faire l'objet de contres fréquents, l'installation entière, ou la partie de celle-ci qui contient la conduite à isoler, devant alors entre mise hors service pendant les périodes de contr8le. On connatt en outre, par la demande de brevet RFÂ 1 264 191, une vanne d'arrêt présentant une bague d'étanchéité qui peut être posée sur une face de l'obturateur en forme de plaque dans un espace annulaire entourant la conduite, ou etre soulevée dudit obturateur en forme de plaque, laquelle bague est déplacée vers itobturateur et maintenue dans cette position, en assurant 1' étanchéité de la conduite, par un fluide sous pression introduit dans l'espace annulaire. La demande de brevet allemand 2 013 420 décrit une vanne similaire, mais dont la bague d'étanchéité est intégrée dans l'obturateur en forme de plaque, et assure l'étancheité de celui-ci par rapport à la conduite par introduction d'un fluide sous pression. On connatt en outre des systèmes combinés de verrouillage et de déverrouillage, mécaniques et pneumatiques. Cependant, tous ces systèmes se ressemblent par le fait que le verrouillage de la vanne est assuré par application d'une pression à la bague d'étanchéité, c'est-à-dire par le fait que, pendant la totalité du temps de fermeture de la vanne, le système de verrouillage est constamment sous contrainte, soit mécanique, soit pneumatique ou hydrauliquee La présente invention a pour objet de mettre au point une vanne d'armet du type cité en préambule, d'une construction telle que le verrouillage et le déverrouillage de l'obturateur en forme de plaque exige la mise en mouvement d'un nombre de pièces minimum et que les contraintes, qu'elles soient d'origine mécanique ou d'origine pneumatique ou hydraulique, qui s'exercent dans la vanne d'arrêt en position de fermeture, soient aussi faibles que possible. La présente invention permet de résoudre ce problème par le fait qu'une chambre sous tression avec un piston moteur est affectée à l'obturateur en forme de plaque, laquelle chas- bre est reliée à l'élément de joint maintenu par des ressorts dans la position d'étanchéité, le sens du mouvement du piston moteur, lorsque celui-ci est soumis à l'action d'un fluide sous pression, coïncidant avec celui de l'élément de joint lors du dégagement de l'obturateur en forme de plaque. La vanne d'arrêt est, de préférence, conçue de telle manière que l'obturateur en forme de plaque est constitué par une bague-support à surface intérieure cylindrique et reliée aux organes de manoeuvre, ainsi que par deux disques-pistons obturant l'orifice de la bague-support, et dont l'un au moins est monté de façon étanche sur la surface intérieure de ladite bague-support, et peut être déplacé sous l'action d'un fluide sous pression, que la bague-support présente une conduite d'admission pour amener un fluide sous pression dans la chambre sous pression située entre les disques-pistons, et que le disquepiston mobile est relié à l'élément de joint maintenu par des ressorts en position d'étanchéité, le sens du mouvement du dissque-piston mobile, lorsqu'il est soumis à l'action du fluide sous pression, coïncidant avec celui de l'élément de joint lors du dégagement de 11 obturateur en forme de plaque. Pour le verrouillage ou le déverrouillage de ltobtura- teur en forme de plaque, une vanne d'arrtt selon la présente in Invention ne comporte qutun petit nombre de pièces mobiles, à savoir le piston-moteur mobile ou le disque-piston et les ressorts de compression, qui maintiennent l'élément de joint dans sa position d'étanchéité. En outre, les contraintes mécaniques et pneumatiques sont extrêmement faibles, dans la vanne d'arrêt selon la présente invention, lorsque celle-ci est verrouillée. Le ressort de compression qui maintient l'élément de joint en position d'étanchéité est presque détendu. De même, lorsque la vanne d'arrêt est en position de fermeture, le piston moteur ou les disques-pistons de la vanne ne sont pas soumis à 11 action du fluide sous-pression. Ils ne le sont que lorsque la vanne d'arrêt doit être ouverte et l'obturateur en forme de plaque dégagé. Le fluide sous pression est de préférence introduit dans la chambre sous pression par l'intermédiaire de conduites sous pression que présente l'organe de manoeuvre de l'obturateur en forme de plaque. Selon un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, l'élément de joint (ou bague d'étanchéité) est disposé(e) dans une bride d'obturation qui est elle-meme reliée à la bague-support par l'intermédiaire d'un soufflet d'étanchéité. La bride d'obturation est, par exemple, fermée par un fond sous pression de type usuel.Ceci permet aussi d'éviter que les disques-pistons de l'obturateur en forme de plaque ne soient directement soumis à l'action du fluide sous pression refoulé à travers les conduite Selon un mode de construction particulierement simple et stable ae la vanne d'arr8t conforme à la présente invention, un boulon traversant la bague-support est relié à la bride d'ob turation, lequel boulon porte, sur le coté de la bague-support opposé à la bride d'obturation, une plaque ie fixation ou patte, reliée au disque-piston mobile, et est entouré d'un ressort de compression, notamment d'un groupe ou paquet de ressorts Belleville, qui s'appuie d'une part sur la bride d'obVuration et d'autre part sur la bague-support. Selon un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, la course de levée du disque-piston mobile est en outre limitée par des butées dans les deux sens. Ceci permet d'éviter une inutile déformation de la bague d'étanchéité lorsque la vanne d'arrbt est en position de fermeture. L'obturateur en forme de plaque peut aussi entre réali sé sous la forme d'un obturateur à étanchéité bilatérale, et les deux disques-pistons sont alors montés dans la bague-support de façon à pouvoir se déplacer l'un par rapport à l'autre, chacun d'eux étant relié, par l'intermédiaire de la fixation à boulon précédemment mentionnée, à une bride d'obturation destinée à assurer 11 étanchéité de l'admission et de l'évacuation de la conduite. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée d'un mode de réalisation pris corme exemple non limitatif, et illustré par le dessin annexé, d'une vanne d'arrêt comportant un obturateur en forme de plaque, à double effet, sur lequel dessin la figure 1 est une vue en coupe transversale d'une vanne d'arrêt selon la présente invention la figure 2 est une coupe le long de la ligne Il-Il de la figure 1 t et la figure 3 est une vue d'une section, marquée par des traits mixtes sur la figure 2, et décalée de 900, qui représente les détails de construction de ltobturateur en forme de plaque d'une vanne d'arret selon la présente invention. Une vanne d'arrêt 1 présente un corps de vanne 2, dont la face supérieure est obturée par une bride de recouvrement 3, et qui est fixé sur une plaque de base 4. Une admission 5 et une évacuation 6 d'une conduite 7, que l'on peut ouvrir ou fermer en faisant pivoter un obturateur en forme de plaque 8 , débouchent dans le corps de vanne ; l'obturateur en forme de plaque pivote grEce à un système de pivotement 9, qui n'est pas représenté plus en détail et qui comporte un cylindre de com- mande du mouvement pivotant 10 et un bras de pivotement 11 relié à l'obturateur en forme de plaque et faisant fonction d'organe de manoeuvre. L'obturateur en forme de plaque 8, voir figure 2, est constitué par une bague-support 21 à laquelle est relié le bras de pivotement 11. Deux brides d'obturation 23, dont chacune est fermée par un fond sous pression ou un fond à tige 24, sont reliées à la bague-support par l'intermédiaire de soufflets 22. Des bagues d'étanchéité 25, prévues dans les brides d'obturation 29, sont appuyées contre le corps de vanne 2 en assurant l'étanchéité de la conduite 7 par rapport à celui-ci, lorsque la vanne d'arrêt est en position de fermeture. La surface intérieure 26 de la bague-support porte deux disques-pistons mobiles 27, que des bagues d'étanchéité 28 rendent parfaitement étanches par rapport à la bague-support. Une chambre sous pression 29, que l'on peut remplir d'un fluide sous pression, par exemple d'un liquide hydraulique, par l'intermédiaire d'une conduite 30 prévue dans la bague-support et d'une conduite 31 prévue dans le bras de pivotement 11, est maintenue entré les deux disques-pistons 27. Des plaques de fixation, appelées pattes ou griffes 41, sont attachées, alternativement d'un c8té ou de l'autre, sur- le pourtour des disques- pistons 27, et reliées à des boulons 42 qui traversent la bague-support 21 et qui sont à leur tour reliés aux brides d'obturation 23.Les boulons 42 sont entourés par un groupe ou paquet de ressorts Belleville 43 qui appuie la bride d'obturation 23, avec les bagues d'étanchéité 25, contre le corps de vanne, lorsque la vanne d'arrêt est en position de ferme ture e Le groupe ou paquet de ressorts Belleville 43 s'appuie, d'une part, sur une butée 44 à l'intérieur de la bague-support, et, d'autre part, sur la bride d'obturation 23. Pour obtenir le déverrouillage de l'obturateur en forme de plaque, à partir de la position verrouillée représentée sur les figures, il est prévu qu'un4 pompe refoule le fluide sous pression dans la chambre sous pression 29, par l'interné- diapre des conduites 31 et 30, ce qui imprime aux deux disques pistons 27 un mouvement en sens opposé l'un par rapport à l'autre. De ce fait, les brides d'obturation 23 sont soulevées du corps de vanne, contre l'action du groupe de ressorts Belleville 43, ce qui dégage l'obturateur en forme de plaque. On peut ensuite faire pivoter celui-ci dans sa position d'ouverture, représentée sur la figure 1, par une manoeuvre du système de pi votement 9.Dans cette position, l'obturateur en forme de plage est à nouveau verrouillé par la suppression de la pression et par la pose consécutive des brides d'obturation 23 qui s'appuient alors sur le corps de vanne. La course de levée des disques-pistons est limitée des deux c8tés. A cet effet, le boulon 42 porte un disque de butée 45 qui, lorsque les disques-pistons sont soumis à l'action du fluide sous pression, vient heurter une butée correspondante 46 lors du déverrouillage de l'obturateur en forme de plaque. De même, le mouvement du disque-piston est limité par les pattes ou griffes 41, qui butent contre la bague-support ou une butée séparée, lorsque l'obturateur en forme de plaque se trouve en position verrouillée. Ceci empêche un écrasement excessif de la bague d'étanchéité 25 dans les brides d'obturation 23. La vanne dtarret décrite est d'une construction ex trêmement simple, et ne présente que peu de pièces mobiles, à savoir les disques-pistons 27 et le groupe ou paquet de ressorts Belleville 43. C'est pourquoi elle est d'un fonctionnement des plus stras, ce qui permet de réduire considérablement les travaux d'entretien par rapport aux vannes classiques. En outre, la vanne ne subit que peu de contraintes lorsqu'elle est en position de fermeture, car, d'une part, le groupe de ressorts Belleville 43 est presque détendu, en position de fermeture, et, d'autre part, il n'est pas non plus nécessaire d'exercer aucune pression sur les disques-pistons 27 en position de fermeture. L'aîizentation de la vanne en fluide sous pression peut donc sistre limitée aux brèves et rares périodes des mouvements pivotants, de l'obturateur en forme de plaque, tandis que, dans le cas des vannes classiques, l'application de la pression doit être maintenne pendant toute la période de fermeture de la vanne. REVEICÀTI0NS 1. Vanne d'arrêt comportant un corps ou une boite de vanne, corps dans lequel débouchent l'admission et l'éva cuation coaxiale dune conduite et où est logé un obturateur en forme de plaque, qui peut, à l'aide d'organes de manoeuvre, Btre déplacé en un mouvement coulissant ou pivotant, perpendiculairement au tracé de la conduite, la fermeture de ladite conduite étant réalisée par un ou plusieurs éléments de joint ou d'étanchéité prévus entre la conduite ou le corps de vanne et 11 obturateur en forme de plaque, éléments que l'on peut, pendant le déplacement de l'obturateur, retirer de leur position d'étanchéité en dégageant ledit obturateur en forme de plaque, caractérisée en ce qu'une chambre sous pression (29) avec un piston moteur (27), est affectée à ltobturateur en forme de plaque (8), laquelle chambre est reliée à l'élément de joint (23, 25) maintenu par des ressorts (43) dans la position d'étanchéité, le sens du mouvement du piston moteur (27), lorsque celui-ci est soumis à l'action d'un fluide sous pression, coïncidant avec celui de l'élément de joint (23, 25) lors du dégagement de l'obturateur en forme de plaque (8). 2. Vanne d'arrêt, en particulier selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'obturateur en forme de plaque (8) est constitué par une bague-support (21), à surface intérieure cylindrique (26) et reliée à l'organe de manoeuvre (11), ainsi que par deux disques-pistons (27) obturant l'orifice de la bague-support (21), et dont l'un au moins est monté de fa çon étanche sur la surface intérieure (26) de ladite baguesupport (21), et peut etre déplacé sous l'action d'un fluide sous pression, en ce que la bague-support (21) présente une conduite d'admission (30) pour amener un fluide sons pression dans la chambre sous pression (29) située entre les disquespistons (27), et en ce que le disque-piston (27) mobile est relié à ltélémant de joint (23,25) maintenu par des ressorts (43) en position d'étanchéité, le sens du mouvement du disquepiston mobile (27), lorsqu'il est soumis à l'action du fluide sous pression, cotncidant avec celui de l'élément de joint (23,25) lors du dégagement de l'obturateur en forme de plaque (8). 3. Vanne d'arrêt selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'élément de åoint (25) (ou bague d'étanchéi- té) est disposé(e) dans une bride d'obturation (23) qui est elle-mêve reliée à la bague-support (21) par l'intermédiaire d'un soufflet d'étanchéité (22) . . Vanne d'arrSt selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'un boulon (42) traversant la bague-support (21) est relié à la bride d'obturation (23), lequel boulon (42) porte, sur le c8té de la bague-support (21) opposé à la bride d'obturation (23), une plaque de fixation (patte 41), reliée au disque-piston mobile (27), et est entouré d'un ressort de compression, notamment d'un groupe ou paquet de ressorts Believille (43), qui s'appuie, d'une part, sur la bride d'obturation (23), et, d'autre part, sur la bague-support (en 44). 5. Vanne d'arr8t selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la course de levée du piston moteur ou des disques-pistons mobiles (27) est limitée par des butées (45, 46 ; 41) dans les deux sens 6. Vanne d'arrêt selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que les deux disques-pistons (27) de l'obturateur en forme de plaque (8) sont montés dans la bague-support (21) de façon à pouvoir se déplacer l'un par rapport à l'autre, chacun d'eux étant relié à l'élément de joint (23,25) affecté à l'admission et à l'évacuation (5,6) de la conduite (7). 7. Vanne a' arr8t selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'organe de manoeuvre (11) présente des conduites sous pression ( destinées à alimenter la chambre sous pression (29) en fluide sous pression.