Brevet FR2369486A1 — publié le 19780526

La présente invention a trait à des vannes ou robinets comportant un obturateur mobile dans un corps de vanne et unç tige de commande montée rotative dans ce corps et dans un organe fixée à celui-ci. Elle stapplique à toutes sortes de vannes telles que vannes papillon, à bille et à clé, dans lesquelles l'organe obturateur peut pivoter sur un angle limité, inférieur à 1800, afin de contrôler l'écoulement d'un fluide entre une lumière d'admission et une lumière de sortie, ainsi qu'à des vannes munies d'un obturateur coulissant et des vannes d'arrêt à boulet, dans lesquelles l'organe obturateur s'élève et s'abaisse pour assurer l'ouverture et la fermeture; toutefois, dans cette dernière catégorie de vannes, il faut généralement que l'angle de rotation de la tige dépasse considérablement les 1800. Cette tige de commande ou d'actionnement de la vanne traverse un joint d'étanchéité prévu dans le corps de vanne ou dans un chapeau de fermeture prévu sur ce même corps. Dans une vanne à bille, ou à boulet, l'étanchéité primaire contre les fuites est assurée par des joints qui entourent l'organe obturateur de forme sphérique. Le joint de tige constitue une garantie secondaire et, dans la pratique, lorsqu'il s'agit de vannes bien conçues et entretenues, on parvient à maintenir les fuites de tige à des valeurs extremement faibles. Toutefois, surtout lorsqu'on doit manipuler des fluides toxiques et des fluides à température élevée, par exemple de la vapeur, il subsiste inévitablement une crainte et la possibilité qu'un joint, en particulier un joint relativement tendre associe à la tige, cède, avec toutes les conséquences désastreuses que cela peut entraîneur. L'un des buts de la présente invention consiste à prévoir une disposition perfectionnée de vanne commandée par tige, dont l'organe mobile ou obturateur traverse un joint prévu dans le corps de vanne ou dans une pièce rapportée à l'intérieur de ce corps afin de limiter le mouvement dudit organe obturateur. Suivant la présente invention, dans une vanne comprenant un organe obturateur mobile monté dans un corps de vanne pour contrôler l'écoulement d'un fluide entre une lumière d'entrée ou d'admission et une lumière de sortie dans ledit corps, et comportant en outre une tige de commande montée rotative dans un joint prévu dans ce corps ou dans une pièce rapportée fixée à ce corps, on fixe un élément rigide et allongé de commande à ladite tige de vanne, de manière que cet élément rigide s'étende axialement par rapport à la tige, et l'on prévoit en outre un tuyau souple ou flexible entourant cet élément rigide de commande sans être cependant solidaire de ce dernier, ledit tuyau souple étant scellé par une extrémité au corps de vanne ou à la pièce rapportée dans ce dernier, l'extrémité opposée de ce-tuyau étant fermée ou fixée à un organe de fermeture de telle sorte que l'élément rigide et allongé soit entièrement enfermé dans une structure étanche. C-råce à cette disposition, on peut faire pivoter l'organe de commande de la vanne par l'intermédiaire de cet élément allongé; attendu qu'il est incurvé, pour le faire tourner autour de l'axe de la tige de commande de la vanne il faut exercer un effort transversal par rapport à l'axe de l'organe allongé en un point éloigné de la tige de la vanne. Cet effort transversal peut être appliqué par l'inter médiaire du tuyau ou gaine souple ou par l'intermédiaire dudit organe de fermeture étanche.Ainsi, on peut actionner la vanne en imprimant audit tuyau ou gaine souple ou à l'organe de fermeture un mouvement de rotation autour de l'axe de la tige de la vanne, et cela en un point éloigné de la tige de commande de la vanne. le tuyau ou gaine souple n'a pas besoin de se plier lors de la rotation autour de son axe; il lui suffit de changer son plan de flexion. Ce faisant, il se produit un mouvement de rotation entre le tuyau souple et l'élément allongé qu'il entoure. Ces deux éléments peuvent etre indépendants l'un de l'autre. Il est plus commode que l'extrémité extérieure du tuyau souple ou de l'organe de fermeture constitue une poignée.Cette poignée pourrait constituer, si elle est prévue sur le tuyau souple, l'organe de fermeture proprement dit à l'extrémité du tuyau, ou alternativement on peut fixer la poignée à cet organe de fermeture. Toutefois, en raison de la rotation du tuyau souple autour de son axe, il peut être préférable de monter la poignée de manière qu'elle puisse tourner librement autour de l'axe du tuyau souple à l'extrémité extérieure de celuici. On pourra constater que, dans cette construction, si une fuite quelconque devait se produire à travers le joint qui entoure la tige de l'organe de commande, cette fuite serait confinée à la région fermée à l'intérieur du tuyau souple, ce qui, par conséquent, exclu tout risque de fuite vers l'extérieur, c'est-à-dire dans l'atmosphère. Cependant, la tige de vanne peut elle-même tourner dans un joint logé à l'intérieur du corps de vanne ou d'une pièce rapportée dans ce dernier, et par conséquent le tuyau souple n'est pas normalement soumis à la pression du fluide de travail. Cela ne peut d'ailleurs se produire qu'en cas d'usure du joint de la tige de commande. Ce joint, même s'il laisse passer du fluide, n'est qu'un limiteur d'écoulement et de pression qui diminue les fluctuations de pression dans le tuyau flexible.Cette suppression et/ou limitation des fluctuations de la pression dans le tuyau augmente sensiblement la durée utile du tuyau souple. De préférence, le jeu annulaire reservé entre l'organe allongé et le tuyau souple sera maintenu aussi faible que possible, afin que le rayon dè flexion ou de courbure du tuyau souple reste constant; en d'autres termes, la forme du tuyau souple épouse celle de l'élément allongé et rigide. Ce tuyau souple ou flexible sera avantageusement constitué par un soufflet métallique. Il peut en outre comporter un fourreau extérieur tressé. On décrira maintenant un certain nombre de modes possibles de réalisation de l'invention, en se référant aux dessins annexes, sur lesquels la figure 1 montre une vue en perspective avec arrachement partiel d'une vanne ou d'un clapet à boulet. La figure 2 est une coupe longitudinale faite à travers une partie de la vanne à boulet de la figure 1. La figure -3 montre une vue en plan dtun des composants de la construction représentée sur les figures 1 et 2. les figures 4 et 5 montrent respectivement une coupe longitudinale et une coupe transversale d'une partie d'une variante de réalisation de la vanne des figures 1 à 3, avec une forme alternative de mécanisme d'arrêt ou de butée, et la figure 6 est une coupe longitudinale d'une autre variante de réalisation de l'organe mobile ou obturateur d'un clapet à boulet. Si l'on se reporte tout d'abord aux figures 1 et 2, on voit qu'une vanne ou un clapet à boulet comprend un corps principal 10 muni intérieurement d'un organe obturateur 11 de forme sensiblement sphérique , traversé par un alésage destiné à coopérer avec des joints d'étanchéité disposés autour de lumières ou ouvertures d'éntrée et de sortie, un seul joint 13 étant visible. le corps de vanne comporte des brides 14 ou autres éléments solidaires permettant le raccordement de la vanne autour de lumières ou d'ouvertures d'entrée et de sortie alignées entre elles, de telle sorte que ledit alésage 12 de l'obturateur puisse permettre la' communication entre ces lumières ou ouvertures lorsqu'on fait pivoter l'obturateur 11 jusqu'à une position angulaire déterminée.Une rotation de 90 empêche l'écoulement du fluide à travers la vanne. le corps de vanne présente une ouverture sommitale fermée par un organe de fermeture ou chapeau 15 que traverse une tige cylindrique de commande i6 de la vanne. Cette tige de commande 16 est montée étanche dans le chapeau 15 grâce à des joints de tige 17. Une plaquette de butée 19, destinée à coopérer avec des doigts de butée 20, 21 prévus dans le chapeau, est fixée sur 11 organe de commande grâce à un écrou de blocage 18. Ces doigts de butée 20 limitent, conjointement à la plaquette de butée 19, la rotation possible de l'organe obturateur 11 a un angle de 900. Une rondelle élastique 22 placée sous l'écrou de blocage 18 exerce une pression axiale sur les joints 17 de la tige. Une tige rigide et incurvée 24 de prolongement est soudée ou brasée, ou fixée par tout autre moyen approprié, sur l'extrémité supérieure de la tige de commande de la vanne, de manière à en constituer le prolongement axial. Antour de cette tige est agencé un tuyau souple ou flexible 25 du genre soufflet, lequel est fixé à son extrémité inférieure, en 26, par exemple par soudage ou brasage, de manière à constituer un joint étanche par rapport à un carter ou enveloppe 27 lequel est fixé à son tour, par exemple par soudage ou brasage, visible en 28, au chapeau 15, de manière à former un ensemble étanche. l'extrémité supérieure ou extérieure du tuyau souple est fixée par exemple par soudage ou brasage à un organe de fermeture 30 afin de constituer untjoint étanche, cet organe de fermeture 30 entourant l'extrémité du tuyau incurvé 25. Ainsi qu'il ressort de la figure 3, un manchon métallique ou plastique 31 est interposé entre l'organe de fermeture 30. et une partie terminale de diamètre réduit du tuyau 24 pour former un palier. Le tuyau souple et l'orga- ne de fermeture forment avec la tige intérieure 24 une poignée de manoeuvre de la vanne. Le tuyau souple 25 est recouvert d'un fourreau extérieur métallique tressé 32. 'On peut constater que l'obturateur Il de cette vanne peut pivoter sur un angle de 909 en déplaçant angulairement la poignée de commande autour de l'axe de la tige de vanne 16. Ce mouvement exige la flexion du tuyau souple 25, mais cette flexion ne constitue qu'un simple changement du plan de flexion et ne nécessite aucune torsion entre une extrémité et l'autre extrémité de ce tuyau, attendu que le tuyau 25 peut tourner librement sur 11 élément allongé. l'organe de fermeture 30 aura de préférence une forme appropriée pour former une poignée. Dans certains cas, il peut être jugé préférable de prévoir une poignée rotative (non représentée) autour de l'organe de fermeture, de telle sorte tuyau cours du fonctionnement de la vanne et bien que l'organe de fermeture 30 tourne par rapport à l'axe de l'élément 24, il ne soit pas nécessaire de faire tourner la poignée. les figures 4. et 5 montrent une variante de réalisation d'un ensemble à butée pour limlter le pivotement de la tige de commande de l'obturateur de la vanne. Sur ces figures, le corps de vanne 10 comporte des parties 40 formant butées, destinées à rencontrer les extrémités saillantes d'une goupille 41 traversant diamétralement la tl0e de commande 16 de la vanne. Cette goupille sert également à fixer un manchon 42 qui assure la précontrainte d'une rondelle élastique 43 de compensation. La figure 6 montre une partie d une autre variante de rea- lisation dlune vanne à boulet dans laquelle l'organe obturateur se présente sous forme d'une pièce sphérique 50 munie d'une tige de commande 51 soudée ou fixée de toute autre façon appropriée à une tige incurvée 52 pour former le noyau d'une poignée . Un tuyau en forme de soufflet 53 est soudé, dans cette version, par son extré mité inférieure à une partie cylindrique terminale 54 d'une pièce évasée 55 dont l'autre extrémité est soudée à une bride relevée 56 prévue sur le chapeau de vanne 57 autour d'un joint de tige 58 entourant à l'image des précédents la tige de vanne 51. Bien que la description qui précède se réfère à un clapet ou vanne à boulet dont l'organe obturateur peut exécuter un mouvement angulaire limité, il est évident pour tout spécialiste que la présente invention n'est nullement limitée par des vannes de Ûe type et 'qu'elle peut s'appliquer aussi bien à d'autres vannes à pivotement limité et, de même, à des vannes ne comportant pas de butées pour en limiter la rotation angulaire, par exemple des valves à vissage telles que les vannes à rideau et celles à boulet. il est donc entendu que pour une telle vanne à vissage à tige sortante, le tuyau souple aura une longueur permettant de compenser l'allonge- ment de l'élément lorsque la tige de commande se trouve dans sa position de dévissage maximal vers l'extérieur. - REVENDICATIONS 1.- Vanne comportant un organe obturateur mobile dans un corps de vanne afin de contrôler l'écoulement d'un fluide entre une lumière d'entrée et une lumière de sortie dans ledit corps, caractérisée en ce que cet organe obturateur comprend-une tige de commande montée rotative dans un joint prévu dans le corps de vanne ou dans une pièce rapportée sur ce corps, et en ce qu'à cette tige de commande est fixé un élément allongé et rigide de formeWncurvée, lequel prend naissance axialement sur ladite tige, un tuyau souple entourant cet élément allongé et rigide, sans cependant y être fixé, ledit tuyau souple étant scellé à une extrémité au corps de vanne ou à la pièce rapportée sur ce corpus, tandis que l'autre extrémité du tuyau souple est fermée ou fixée à un organe de fermeture de telle sorte que l'élément allongé et rigide soit entièrement enfermé par une structure étanche. 2.- Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'extrémité extérieure du tuyau souple ou de l'organe de fermeture est réalisée sous forme d'une poignée. 3.- Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que la poignée prévue sur le tuyau souple constitue l'organe de fermeture à l'extrémité du tuyau. 4.- Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que la poignée est fixée à un organe de fermeture à l'extrémité du tuyau souple. 5.- Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que la poignée est montée de manière à pouvoir pivoter librement autour de l'axe du tuyau souple à l'extrémité extérieure de celuici. 6.- Vanne selon l'une quelconque des revendications précédentes. caractérisée én ce que ledit tuyau souple est constitué par un soufflet métallique. 7.- Vanne selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit soufflet métallique est recouvert par un fourreau de protection formé par une tresse métallique.