Brevet FR2390649A1 — publié le 19781208

a) Vanne monobloc à boisseau sphèrique, filtrante, régula -trice, clapet de non retour, montée par curseur comprimant et, manoeuvrée par réducteur de couple du type vis-écrou. b) La présente invention concerne les instruments du type vannes à boisseau sphérique; permettant le passage et l'obturat -ion de fluides, ainsi que leur filtrage, régulation et, non- retour dans la canalisation amont0 c) Dans les dispositifs connus de ce genre: I) le corps reçoit les brides par vissage ou soudure. conséquences: 1/1) L'impératif d'usinages couteux, l'emploi de joints, de visserie ou de soudure, produisent de ce fait un prix de revient élevé. I/Z) Les pièces ainsi rapportées par vissage ou sou dure, n'ont pas la même résistance mécanique que des pièces att -enantes par coulée. I/3) Un risque da fuite au niveau de l'assemblage du corps et des brides en cas de surpression du fluide, pouvant être la cause d'accidents. 1/4) Dans le cas d'utilisation des vannes à hautes ou basses températures, une dilatation ou contraction non équi- -librée du corps et des brides, pouvant provoquer la rupture de l'assemblage. 1/5) Un nombre important de pièces, d'où une gestion difficile. 2) La couronne d'étancheité possède un joint d'obturation (PLI/7 rep:C) qui au fil des rotations de la sphère amasse les impuretés véhiculés par le fluide. conséquences: Z/I) Rayures sur la sphére et sur le joint d'obturati -on, favorisant les fuites. 2/2) Usure prématurée des pièces maitresses de la vanne, d'où réduction de la durée de bonne utilisation de cette dernière. 3) En cas de destruction thermique ou chimique du joint d'obturation, il n'y a pas d'étancheité secondaire. conséquences: 3/I) Risques de fuites importantes vers la canalisa aval et, possibilitês d'accidents. 3/2) Risque de destruction d'un produit au cours de son élaboration. 4) Le joint d'obturation (PL 1/7 rep: C) est thermo-sertis dans la couronne d'étancheité, cette opération provoque entre le joint et le logement de la couronne une poche d'air. conséquences: 4/I) Thermo-sertissage imparfait risquant de provo -quer un affaissement du joint d'obturation, sous l'action de la rondelle mécano-élastique ainsi qu'un risque de fuite du fluide vers la canalisation aval. 5) Parmi ceux utilisant des rondelles mécano-élastiques, la préssion exercée par cette dernière sur la couronne d'étan- -cheité ne peut pas être connue avec rigueur; la couronne d'étan -cheité n'étant sous l'action de la rondelle mécano-élastique que par l'adjonction d'éléments, soit par vissage ou soudure a) par soudure, déformation de l'ensemble. b) par vissage, différence de sérrage des éléments due à la variation de sensibilité de l'ouvrier. conséquences: 5/I) Variation de pression d'une couronne d'étanchez -té à l'autre sur la sphère, différence de couple résistant d'une, vanne à l'autre lors de l'utilisation. 5/2) Choix d'un dispositi-f de manoeuvre difficile à déterminer. 6) Aucun filtrage du fluide lors de son passage dans la vanne ntest réalisé, cette opération étant assurée a d'une unité de filtrage ajoutée sur la canalisation. conséquence: 6/I) Alourdissement de la canalisation, élévation de son prix de revient, ainsi q'entretien séparé de l'élément fil -trnt, et de la vanne. 7) Le raccordement de la partie sphérique du boisseau avec son trou d'écoulement présente souvent des rayures dues aux difficultés d'usinage à ce niveau. conséquences: 7/I) Destruction rapide du joint d'obturation favo- -risant ainsi les fuites du fluide vers la canalisation aval. 7/2 > Interventions fréquentes sur chantiers pour le remplacement des couronnes d'étancheités déffectueuses. 8) Leur assemblage est le plus souvent réalisé par soudure ou vissage. conséquence: 8/I) Main d'oeuvre élevée, problèmes d'après vente sur chantier. 9) Lors de l'obturation du conduit par la sphère, au mo- -ment de la fermeture-complète, le fluide est a4 préssion dans le corps. cette pression transmise sous la tige inférieure produit une remontée de la sphère. conséquence: 9/1) Perte d'étancheité au niveau du joint d'obtura -tion, ainsi q'écrasement localisé de ce dernier. IU) La plupart des fabricants utilisent des réducteurs de couple du type roue et vis sans fin-. conséquence: 10/1) Prix couteux de cet élément de par sa 11) Une régulation du débit lors du passage du fluide dans la vanne n'est pas assurée. conséquence: II/I) Obligation pour l'utilisateur d'équiper sa cana lisation d'une vanne ouverture-fermeturo, ainsi que d'une unité de régulation. 12) Un système de non retour du fluide vers la canalisation amont n'est pas assuré après passage du fluide dans la vanne. conséquence: I2/I) Adjonction d'un clapet anti-retour sur la cana -lisation. d) le dispositif suivant l'invention permet d'éliminer les défauts ou lacunes précitées. en 1: Le corps et les brides sont monobloc. en 2: L@ joint d'obturation est protégé des impur@tés. en 3: Une étancheité secondaire est réalisée en cas de destruct -ion du joint d'obturation. en 4: Le thermo-sertissage est réalisé sans risque de poche d'air. en 5: La pression exercée par la rondelle mécano-élastique sur la couronne d'étancheité est comm avec rigueur. en 6: La vanne sert aussi d'élément filtra@t. en 7: L@ raccordement de la partie sphérique et du trou d'écou -lement peut être poncé mécaniquement. en 8: Le montage se trouva @ntièrement mécanisé. en 9: L'effet de fond est supprimé sans augmentation du couple résistant. en 10: Un réducteur de couple du type vis-écrou contribue à aba@ -sser le prix de revient de l'ensemble. en 11: Un dispositif de régulation annexe à même la vanne, assu@ -re une constance de débit sans pertes de charges import. -antes. en 12: Un système de non retour du fluide vers la canalisation amont est prévu. e) Le dispositif objet de l'invention comporte: en 1, pour éviter les inconvéniants 1/1 à 1/5 (PL 2/7 fig 4), un corps homogène muni de ses brides par le même forge ou coulée. en 2, pour éviter les inconvéniants 2/1 à 2/2 (PL 2/7 fig 2 rep b), La couronna d'étancheité munie d'un bec protecteur circulaire préservant le joint d'obturation des impure -tés. en 3, pour éviter les inconvéniants 3/1 à 3/2 (PL 2/7 fig 2 rep b), le bec prot@cteur usiné à même la métel de la couron -ne d'étancheité. Celui-çi permet en ces de destruction du joint d'obturation, une étancheité s@c@ndaire par contast circulaire sur la sphère. en 4, pour éviter les inconvéniants 4/1 (PL 2/7 fig 2), la couronne d'étancheité @u@i@ de tro@s d'évants per -mettant l'évac@ation de l'air lors du thermo-s@rtissa- -ge. en 5: pour éviter les inconvéniants 5/1 à 5/2 (PL 3/7) la rondelle mécano-élastique (5) soumise à la compression@ sous l'action de l'outillage (a). L'effort exercé par l'outillage est connu avec rigueur par l'intermédiaire du dynamomètre (e). L'effort que doit exerc@r la ron -delle mécano-élastique sur la couronne d'étanch@ité (4) est déterminé par calcul, il suffit donc d'agir sur l'outillage (a) jusqu'à l@cture sur le dy@amomètre de l'effort calculé et de loger derrière le Curseur compri; -mant (6) un segment entretoise d'épaisseur (x). en 7: pour éviter les inconvéniants 7/1 à 7/2 (PL 4/7), la possihilite d'emploi d'une machine à poncer le rac -cordement des deux surfaces. La sphère arbrée (2) est animée en rotation par l'intermédiaire d'un système: moteur, poulie, mandrin. Une meuleuse pneumatique (f) règlable en hauteur et translation, imprime un rapide mouvement de rotation à une meule tendre (h) plaquée contre la sphère sous l'action du ressort (i), assurant ainsi le parfait raccordement courbe des deux surfaces en 8, pour éviter les inconvéniants 8/1 (PL 3/7), un montage mécanisé en trois temps. a) premier temps: en y, introduire dans leur logement; curseur compri -mant (6), rondelle mécano-élastique (5) puis couron -ne d'étancheité (4), procèder de même en z. b) deuxième temps: introduire la sphère arbrée (2) munie de ses bagues (3) dans le corps (I), puis visser le guide supérieur (8). c) troisième temps: en z, introduire l'outillage comprimant (a) dans l'en -coche circulaire du curseur comprimant (6), actionner la pompe hydraulique (k), afin de comprimer la rondell mécano-élastique jusqu'à lire sur le dynamomètre (e) la pression calculée, introduire ensuite dans l'espace (x) le segment entretoise (7) de même épaisseur. Pro -céder de même en y la vanne est alors montée. an 9, pour éviter les inconvénients 9/I (PL 2/7 fig 5), deux joints toriques (1) et (m) empêchant la pression du fluide d'agir sous la tige inférieure en (n), évit -ant ce ce fait une remontée de la sphère. en 10, pour éviter l'inconvéniant 10/1 (PL 5/7), un réducteur de couple du type vis-écrou, dans lequel le volant de manoeuvre assure la rotation de l'arbre fileté (o), partant la translation del'bcrou (p), provoquant ainsi une rotation quart de tour de la broche (q) par l'intermédiaire de la bielette (v). en 11, pour éviter l'inconvéniant ZI/I (PL 6/7), un volet (s) tourillonnant à l'intérieur de la sphère arbrée (2), obturant le trou d'écoulement proportionnel- -lement à la pression du fluioe. Une sonde de pression montée sur la canalisation, en aval de la vanne, assure l'ouverture, ou ou Li fermeture du volet (s) par l'intermé- -diaire d'un; démultiplication agissant sur le bras (x'). Si en a-val la pression augmente, la sonde transmet cette augmentation au démultiplicateur qui ferme partiellement le volet, la pression chute alors et 1. volet est réouvert jusqu'à ce que ce dernier trouve Sa position angulaire propre 3 la pression aval désirée. en 12, pour éviter l'inconvéniant 12/1 (PL 7/7), un clapet de non retour monté à l'intérieur du trou d'é -coulement de la sphère arbrée (2). Le fluide peut cir -culer en aval, mais ne peut an aucun cas retourner en amont, en cas de chute de pression, le clapet obturant dans ce sens le passage. f) Les possibilités d'applications industrielles du dispo -sitif objet de l'invention sont-: les industries chimiques, pétroliéres, nucléaires, élec -triques et, en général tous les cas nécéssitant: le filtrage, la régulation, le non retour du fluide, son passage ou son obturation a l'intérieur d'une canali -sation. REVENDICATIUNS I) Vanne monobloc à boisseau sphèrique, filtrante, régulatrice, clapet de non retour permettant le passage ou ltobturation de fluides à l'intérieur de canalisations. Dispositif monté par curseur comprimant etp manoeuvré par réducteur de couple du type vis-écrou. Vanne caractérisée par la fait quelle comporte: a) un corps homogème pour une meilleure résistance à la prés -sion. b) des joints d'obturation protègés des impuretés pour évite leur altération à l'usage. c) un dispositif d'étancheité secondaire en cas de destruct -i-on du joint d'obturation. d) un thermo-sertissage.du joint d'obturation dans la .couro- -nne d'étancheité réalisé sans risque de poche d'air. a) un montage par curseur comprimant, sans vissage ni soudure. f) un dispositif d'épuration du fluide lors de son passage è l'intérieur du trou d'écoulement. g) un moyen supprimant la remontée de la sphère lors de la fermeture de celle-çi, le fluide étant an pression. h) un réducteur de couple du type vis-écrou qui lui est adap -te. i) un système de régulation annexe, assurant une constance de débit. j) un dispositif de non retour du fluide vers la canalisatio# amont 11) vanne selon la revendication 1 caractérisée par le fait que le corps et les brides de fixation de la vanne sur la. canalisation, sont attenants par la meme forge ou coulée. III) vanne selon ia revendication11 caractérisée par le fait que le moyen destiné à préser- -ver le joint d'obturation des impuretés est un b pro -tecteur circulaire situé sur la couronne entre le trou d'écoulement et le joint d'obturation. Iv) vanne selon la revendication III caractérisée par le fait que le moyen destiné à assurer une étancheité secondaire est le bec protecteur circulaire pré- -cité, usiné à même la matière de la ccuronne v) vanne selon la revendication IV caractérisée oar le fait que le moyen destiné à éviter les poches d'air. lors de la miss en place du joint d'obturatio# dans la couronne d'étancheité, est une série de trous d'éven -ts, faisent commumiquer le fon@ de la gorge de thermo-serti -ssage avec la pression atmosphèrique . VI) vanne selon la revendication V caractérisée par le fait que le montage est réalisé à l'aide d'un curseur comprimant circulaire agissant an pression sur la rondelle mécano-élastique. VII) vanne selon la revendication VI caractérisée par le fait que le curseur cornprimant précité est arrêté an translation par un segment entretoise expen -sible radialemant logé dans l'espace compris entre le cur -seur comprimant at le corps, VIII) vanne selon la revendication VII caractérisée par le fait que la moyen destiné à assurer le filtrage du fluide est une cartouche filtrante logée dans l@ trou d'écoulement de la sphère, IX) vanne selon la revendication VIII caractérisée par la fait que le moyen destiné à assurer l@ filtrage du fluide est uns crépine logée dans les trou d'é- -coulement de la sphère. X) vanne selon la revendication IX caractérisée par le fait que le moyen destiné à éviter une remontée de la sphère lors de l'obturation du fluide @n pré ssion est l'emploi de deux joints toriques, situes circon -férentiellement sur les deux faces cylindriques de la bague@ de rotation inférieure. X vanne selon la revendication X caractérisée par le fait que le- moyen destiné à produire la rotation de la sphère est uft réducteur de couple dans lequel@ la rotation de l'arbre fileté de manoeuvre provoque la tran -slation d'un écrou et, partant la rotation de la brocha d'entreinement de la sphère, par l'intermédiaire d'une bi -elett@ solidaire à la fois de l'écr@u et de la broche. XII) renne selon la revendication XI caractérisée par le fait que le moyen destiné à-assurer la régulation--est un volet plan circulaire tourillonnant dans la sphère suivant son axe de rotation etr obturant partiel -lement le trou d'écoulement, proportionnellement à la pres -son aval désirée. XIII) vanne selon la revendication XII caractérisée par le fait que le moyen destiné à assurer le non retour du fluide v@rs la canalisation amont est un vole) plan circulaire tourillonnent dans l@ trou d'écoulement de la sphère suivant l'axe perpandiculaire à celui de la rota -tion de celle-çi et,à colui de l'écoulement d@ fluid@.