Brevet FR2388183A1 — publié le 19781117

L'invention concerne une vanne ayant pour fonction d'autoriser ou d'arr & er l'écoulement d'un fluide; d'un solide à l'état divisé ou d1un produit analogue ; elle vise plus spécialement une vanne à passage intégral et peut en particulier s 'appliquer dans le cas d'écoulements de poudres ou produits granulaires ayant un certain pouvoir abrasif ou corrosif. I1 existe différents types de vannes ou robinets, tels que vannes à papillon, vannes à boisseau, vannes à guillotine, vannes à paroi déformable, etc... qui présentent chacune des avantages spécifiques les rendant propres à tel ou tel emploi particulier. Toutefois aucune de ces vannes ne donne entière satisfaction dans le cas d'un écoulement de poudres,de produits granulaires ou de fluides chargés de ce type de produits, surtout si ces produits ont un pouvoir abrasif ou corrosif non négligea- ble.Au bout d'un certain temps d'usage, on constate un fonctionnement déficient de ces vannes, provenant en général de l'une ou plusieurs des causes suivantes : usure prématurée, agglomération de produit dans certaines parties ou au niveau des mécanismes d'entrsinement, colmatage des organes mobiles défaut d'étanchéP- té, etc... Or on a besoin de plus en plus fréquemment d'acheminer des poudres à pouvoir d'abrasion élevé, en particulier dans le domaine nucléaire avec les poudres de plutonium. La présente invention se propose de fournir un nouveau type de vanne qui puisse être utilisé sans inconvénient pour l'écoulement de fluides ou produits quelconques et notamment pour l'écoulement de produits solides à l'état divisé ayant un pouvoir abrasif ou corrosif non négligeable. A cet effet la vanne visée par l'invention comprend un conduit pour le passage du fluide, solide à l'état divisé ou autre produit, et un obturateur de forme conjuguée à la section dudit conduit, agencé pour être mu entre une position de fermeture où il obture le conduit et une position de retrait où il laisse celui-ci ouvert.Selon la présente invention, cet obturateur est porté par un bras ayant la forme d'une portion de volume de révolution (notamment d'une portion de tore) centré sur un axe XX' situé en dehors de ce volume,à l'extérieur du conduit ou au plus à le limite de celui-ci ; la paroi dudit conduit comprend une ouverture de forme conjuguée à celle du bras, agencée pour permettre un passage étanche de ce bras vers l'exterieur du conduit et pour autoriser une rotation dudit bras autour de ltaxa est XX' ; à l'extérieur du conduit, le bras associé à des moyens de support et de guidage en rotetion, par exemple à un vilebrequin, permettant de l'amener à pivoter autour de l'axe XX' en vue de déplacer l1 obturateur entre ses positions de fermeture et de retrait. Comme on le comprendra mieux plus loin, ces dispositions permettent de réaliser une vanne pour laquelle les risquas d'usure par attrition ou les risques de colmatage ou d'agglomération de produits sont très réduits par rapport aux vannes existantes. En outre, pour réaliser une vanne à passage intégral dans laquelle, en position ouverte, aucun organe ne se trouve sur le passage du produit gui peut sinsi s'écouler sans perte de charge, la vanne comprend-au voisinage de l'ouverture précitée un logement, tangentiel par rapport à la paroi du conduit, adapté pour contenir l'obturateur en position de retrait par rapport à la paroi du conduit. Selon une autre caractéristique de l'invention, la vanne comprend des moyens de soufflage d'un gaz, débouchant dans le conduit au voisinage de l'obturateur et de son bras dans le cas d'écoulement de poudres abrasives ou corrosives,ces moyens éliminent rigoureusement les grains de poudre susceptibles de se déposer au voisinage de ces organes. D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention se dégageront de la aescription qui suit en référence aux dessins annexés qui présentent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de v?nna conforma à ltinvention > sur ces dessins gui font psrtie intégrante de la présente description - la figure 1 est une coupe axiale par un plan AA de cette vanne, - la figure 2 en est une coupe par un plan trsnsversal BB. - les figures 3 et 4 sont des vues partielles de détails de cette vanne, à échelle dilatée par rapport à celle des figuras 1 et 2. La vanne à passage intégral représentée à titra d'exemple aux figuras comprend un conduit 1 appelé à etre fixé de façon étanche par ses deux extrémités sur des canalisations d'écoulement d'un produit tel que poudre ou produit granulaire. Ce conduit 1 de section intérieure cylindrique contient un obturateur 2 formé par un disque sensiblement plat, agencé pour pouvoir être mu entre deux positions extrêmes, une position de fermeture (représentée en traits pleins à la figure 1) dans laquelle cet obturateur est disposé dans un plan orthogonal à l'axe du conduit, et une position d'ouverture intégrale (représentée en traits mixtes à la figure 1) dans laquelle l'obturateur est disposé en retrait par rapport à l'ame creuse du conduit, dans un logement ayant approximativement une position tangentielle par rapport au conduit. L'obturateur 2 est fixé par une vis 3 au niveau de sa zone centrale sur un bras 4 présentant la forme d'une portion de tore dont l'axe de révolution XX' se trouve sensiblement situé dans le plan orthogonal à l'axe du conduit, qui contient l'obturateur en position de fermeture, cet axe XX' étant disposé à faible distance de la surface intérieure du conduit et à l'ex- térieur de celle-ci comme le montrent les figures. Le bres 4 se prolonge à l'extcÇrieur du conduit et sort de celui-ci gracie à une ouverture de forme conjuguée, pratiquée dans une pièce de graphite rapportée 5 qui assure l'é- tanchéité et autorisa un déplacement à frottement doux du bras dans l'ouverture de cette pièce. La pièce de graphite 5 est en l'exemple assu jettie par une plaquette 6 vissée, sur une pièce intermédiaire 7, laquelle est engagée dans une fenêtre que comporte la paroi du conduit et est vissée sur cette paroi. Cette pièce intermédiaire 7 est usinée du coté intérieur pour former le logement tangentiel précité ; une lèvre annulaire d'étanchéité 8 est fixée à la périphérie de ce logement sur la pièce 7 afin de constituer un siège d'appui pour l'obturateur en fin de course ouverture. Par ailleurs, la vanne comprend un vilebreguin 9, situé à l'extérieur du conduit 1 et qui supporte et guide en rotstion le bras 4. En l'exemple l'extrémité extérieure du bras est fixée sur ce vilebreguin au mayen d'une vis 10. Ce vilebreguin 9 est porté par des paliers (gue l'on aperçoit en Il et 12 à la figure 2 ) dont les axes sont coaxiaux svec l'axe XX', de sorte que les tourillons d'extrémité du vilebrequin sont maintenus coaxiaux à cet axe ; ainsi le bras 4 peut être amené à tourner autour de l'axe XX' pour déplacer l'obturateur, en faisant pivoter d'une fraction de tour le vilebrequin.Cette rotation peut être engendrée manuellement (vanne-robinet) ou per tout moyen d'en- trainement approprié (électrique, hydrsulique, pneumatique, etc...), moyen qui peut en particulier agir sur un prolongement 9e d'un des tourillons du vilebreguin. En outre le conduit 1 comprend une bague d'appui 13 qui est vissée dans celui-ci et positionnée pour former au niveau de son chant arrière 13e une butée d'appui annuleire pour l'obturateur 2 en fin de course fermeture. Cette bague sert à maintenir une autre bague, dite bague d'étanchéité 14, de diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre de i'obturateur et apte à subir une légère déformation élastique pour permettre à 11 obturateur de pénétrer dans celle-ci en fin de course fermeture, comme le représente la figure 1 ;dans cette position la bague s'applique à la périphérie de l'obturat..euret assure une excellente étanchéité. Par ailleurs la vanne conforme à l'invention comporte des moyens de soufflage d'sir, comprenant au moins un conduit de soufflage débouchant à proximité du logement tangentiel précité, au moins un conduit de soufflage débouchant à proximité des bague d'appui 13 et bague d'étanchéité 14, enfin au moins un conduit de soufflage débouchant à l'arrière de l'obturateur à proximité de sa jonction avec le bras. En l'exemple les bagues d'appui 13 et d'étan chéité 14 délimitant entre elles un espace vide annulaire 15 dans lequel débouche un des conduits de soufflage 16. De plus la bague d'étanchéité 14 délimite avec la paroi du conduit 1 un autre espace vide annulaire 17 dans lequel débouche un autre conduit de soufflage 18. En outre le conduit de soufflage gui débouche à l'arrière de I'obturateur est formé par un canal 19 ménagé dans le bras 4 et se prolongeant à l'intérieur de la vis10 et du vilebrequin 9 pour sortir en bout d'un des tourillons de ce dernier, de sorte que l'air peut etre admis selon l'axe du palier correspondant pour souffler à l'arrière de l'obturateur pendant les mouvements de ce dernier ; le canal 19 débouche dans une chambre annulaire qui répartit l'air autour du bras 4. Enfin, en l'exemple représenté, la pièce 7 est percée d'un canal 20 qui débouche dans une chambra annulaire 21 et assure un soufflage d'air dans le logement tangentiel autour du bras 4. La vanne ci-dessus décrite peut être utilisée défaut ni de façon satisfaisante, sans/ détérioration, dans tous les cas d'écoulement de produits, et en particulier, pour des produits solides à l'état divisé se présentant sous forme de grains, poudres, quelque soient leurs pouvoirs abrasifs ou corrosifs. En effet, comme permettent de le comprendre les figures de détail 3 et 4 qui présentent partiellement la vanne avec son obturateur, respectivement dans une position proche de la fermeture et dans une position proche de l'ouverture, les caractéristiques de la vanne conforme à l'invention lui permettent de bénéficier des avantages suivants - les zones critigues (zones où le produit est susceptible de s'accumuler et zones où des grains peuvent être écrasés pendant le mouvement de l'obturateur) sont réduites au strict minimum, - le soufflage d'air au niveau de ces zones critiques, pendant les mouvements de l'obturateur,- refoule les grains qui pourraient se trouver dans ces zones, de sorte que l'obturateur peut se déplacer aussi bien vers la position de fermeture que vers la position d'ouverture, sans écraser de grains et sans risque de colmatage, - en position d'ouverture, aucun organe ne fait saillie à l'intérieur du conduit et le produit peut s'écouler sans perte de charge, ni turbulences qui favoriseraient les agglomérations. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux termes de la description gui précède mais en comprend toutes les variantes. REVENDICAtIONS 1/ - Vanne comprenant un conduit pour le passage d'un fluide,d'un solide à l'état divisé ou d'un produit analogue, et un obturateur de forme conjuguée à la section dudit conduit, agencé pour être mu entre une position de fermeture où il obture le conduit et une position de retrait où il laisse celui-ci ouvert, ladite vanne étant caractérisée en ce que son obturateur est porté par un bras ayant la forme d'une portion de volume de révolution centré sur un axe XX' situé en dehors de ce volume à l'extérieur du conduit ou au plus à la limite de celuici, le paroi dudit conduit comprenant une ouverture de forme conjuguée de celle du bras, agencée pour permettre un passage étanche de ce bras vers l'extérieur du conduit et pour autoriser une rotstion dudit bras autour de l'axe XX', le bras étant associé à l'extérieur du conduit à des moyens de support et de guidage en rotation permettant de l'amener à pivoter autour de l'sexe XX' en vue de déplacer l'obturateur entre ses positions de fermeture et de retrait. 2/ - Vanne selon la revendication 1, careetér1- sée en ce qu'elle comprend, au voisinage de l'ouverture précitée, un logement tangentiel par rapport à la paroi du conduit, adapté pour contenir l'obturateur en position de retrait par rapport à la paroi de conduit. 3/ - Vanne selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en' ce que le conduit comprend une bague d'appui, positionnée pour former une butée d'appui annulaire pour l'obtu- rateur en fin de course fermeture. 4/ - Vanne selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisée en ce qu'elle comprend une bague d'étanchété, de diamètre intérieur sensiblement égal au diamètre de l'obtura- teur et apte à se déformer élastiquement pour s'appliquer à la périphérie de ce dernier en fin de course fermeture. 5/ - Vanna selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend-des moyens de soufflage d'un gaz, débouchant dans le conduit au voisinage de l'obturateur et de son bras. 6/ - Vanne selon les revendications 1, 2, 3, 4 et 5 prises ensemble, caractérisée en ce que les moyens de soufflage comprennent au moins un conduit de soufflage -débouchant à proximité du logement tangentiel précité, au moins un conduit de soufflage débouchant à proximité des bague d'appui et bague dtétanchélté, enfin au moins un conduit de soufflage débouchant à l'arrière de l'obturateur à proximité de se jonction avec le bras. 7/ - Vanne selon la revendication 6, caractérisée en ce que les bague d'appui et bague d'étanchéité délimitent entre elles un espace vide annulaire dans- lequel débouche un des conduits de soufflage. 8/ - Vanne selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisée en ce que la bague d'étanchéIté délimite svec la paroi du conduit un espace vide annulaire dens 1equel débouche un des conduits de soufflage. 9/ - Vanna selon l'une des revendications 6, 7 ou 8, caractérisée en ce que le conduit de soufflage débouchant à l'arrière de l'obturateur est formé par un canal ménagé dans le bras et / moyens de support ét de guidage en rotation de ce bras. se prolongant au niveau des/ 10/ - Vanne selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caractérisée en ce que le bras présente la forme d'une portion de tore, l'obturateur étant fixé au niveau de se zone centrale,surl'extrémité i-ntérieure dudit bras. 11/ - Vanne selon l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caractérisée en ce que l'ouverture précitée à travers laquelle passe le bras, est ménagée dans une pièce en graphite rapportée sur la paroi du conduit dotée d'une fenêtre appropriée.