Brevet FR2356858A1 — publié le 19780127

Des utilisations dtéléments élastiques dans le fonctionnement des- vannes à double siège du tgpe A cage telles que celles décrites dans le brevet franglais de la mEme société 71.34420 (2 153 802) du 24 septembre 1971 et dans son certificat d'addition 72.11518 (2 178-*27) du 31 vars 1972 améliorent très sensiblement les caractéristiques de fonctionnement, particulièrement en ce qui concerne la diminution de l'énergie nécessaire à l'actionnement des vannes et également en ce qui concerne ltétanchéiVé des vannes en position de fermeture. Toutefois, les vannes qui comportent un dispositif élastique intervenant entre un clapet principal creux et un clapet intérieur de faible portée dans le fonctionnement de l'obturation sont évidemment sensibles aux écarts de pression qui peuvent prendre naissance lorsque certaines variations interviennent dans l'écoule- ment du fluide contrôlé. Ira présente invention a pour but de pallier cet inconvénient en limitant la sensibilité de la tanne en regard des écarts de pression par l'introduction d'un seuil dans le fonctionnement du dispositif élastique. Â cet effet, le dispositif élastique se compose, selon la présente invention, de deux éléments élastiques à caractéristiques différentes exerçant en position de fermeture des forces en opposition. De plues, selon une caractéristique complémentaire avantageuse de-linvention, l'un des deux éléments élastiques est à caractéristique linéaire, tandis que 11 autre présente une caracté rustique à variation brusque du sens et de la valeur de la force qu'il applique à un clapet de faible portée coopérant avec le clapet principal Pour bien faire comprendre l1invention, on en décrira ci-apr*ss un exemple d'exécution en référence au dessin annexé dans lequel s la figure 1 est une coupe axiale d'une vanne selon l'inven- tion représentée en position d'ouverture ;; la figure 2 montre les oourbes caractéristiques représentant le comportement du dispositif élastique à seuil de fonctionnement 3 la figure 3 est une vue de détail de face d'un des éléments de ee dispositif élastique ; et la figure 4 est une coupe axiale correspondant à la figure 3. En référence à la figure 1, selon la disposition connue des vannes à cage, la cage 1, de forme cylindrique, présente des ouvertures latérales 2 et porte, par sa partie inférieure en forme de semelle 3, sur le corps de vanne 4. Guette cage 1 est serrée sur le corps 4 par le chapeau 5 et laisse.dans sa partie creuse 6 se mouvoir un clapet creux 7 commandé par une tige 8 qui est entraînée par l'élément moteur (non représenté) en un mouvement de translation dans la direction de laxe de la cage. De fluide, dont l'écoulement est contrôlé par la vanne, arrive en amont de la vanne par son entrée 9 formée par le corps de vanne 4 et s'écoule par sa sortie 10 dès que le dispositif d'obturation comprenant le clapet 7 se meut vers le haut, la loi de variation du débit de fluide lors du mouvement de translation du clapet étant fonction de la foras des ouvertures latérales 2 progressivement découvertes par le clapet 7 entre l'entrée 9 s'étendant autour de la périphérie de la cage I et la sortie 10 en communication avec la base de la cage. Ira tige 8 est vissée à force par son eYbre'mite' 31 dans un clapet 32 qui se meut sur une course limitée à l'intérieur du clapet 7. Ce clapet 7 est susceptible de porter par le bord périphé- risque 33 de sa partie inférieure de forme appropriée (par exemple en calotte sphérique) sur une livre intérieure 34 ménagée à la base de la cage 1, ce qui constitue ltune des deux portées de la vanne. Ira face inférieure 35 du clapet 7 est percée axialement d0un trou 36 sur la lèvre supérieure 37 duquel peut porter l'extrémité 38 du clapet intérieur 32, ce qui constitue la seconde portée de-la vanne. Deux pièces 39 et 40 sont vissées parallèlement lune à l'autre sur le dessus du clapet 7 par des vis 41 et 42. Dans l'espace rectangulaire ménagé entre les pièces 39 et 40 vient se placer la partie supérieure, fraisée sur un profil correspondant, du clapet intérieur 32 de façon que les parois de ce clapet logées entre les pièces 39 et 40 empochent le clapet 32 et la tige 8 dont il est solidaire de tourner par rapport au clapet 7. Â l'intérieur du clapet 7, dans l'évidement 43 ou peut se mouvoir le clapet 32, un ressort de compression 44-tend à faire remonter le clapet 32 par rapport au clapet 7 en prenant appui dtune part à sa base sur le fond 45 de l'évidement 43 et, d'autre part, à son extrémité supérieure contre un épaulement 46 du clapet 32. Conformément à l'invention, une rondelle élastique 47, telle que la rondelle métallique à fentes radiales débouchant sur son bord intérieur qui a été représentée sur les figures 3 et 4, est encastrée, d'une part, par sa périphérie dans une gorge 48 de la paroi de l'évidement 43 et, d'autre part, par son bord intérieur dans une gorge 49 ménagée sur le pourtour de la partie supérieure du clapet 32. Cette rondelle présente la caractéristique à variation brusque de la force exercée dont il a été question et est de forme tronconique (figure 4) en position de détente. Le fonctionnement normal, analogue à celui décrit en détail au certificat d'addition 72.11518 mentionné ci-dessus, s'effectue comme indiqué ci-après. En position de fermeture, le clapet 7 repose sur la lève 34 et le clapet 32 repose sur la lèvre 37 ; la rondelle 47 est en position défléchie vers le bas du- erdté de son bord intérieur en exerssant sur le clapet 32 une force dirigée vers le bas antagoniste à la force du ressort 44 s'exerçant vers le haut. Pour obtenir l'ouverture de la vanne, la tige 8 est sollicitée vers le haut par l'actionneur (non représenté) et elle soulève donc le clapet 32 en détendant le ressort :44 et en exerçant une force dirigée vers le haut sur la rondelle Slastiçue 47. L'extrémité 38 du clapet 32 quitte la lèpre 37 sur laquelle elle portait en position de fermeture. Un trajet de fuite apparat alors pour le fluide contrtlé entre l'amont 9 et l'aval 10, ce trajet de fuite comprenant l'espace entre les pièces 39-40 et le clapet 32, l'évidement 43 et le trou 36 de la base du clapet 7.La différence de pression exercée entre le dessus et le dessous du clapet 7 diminue donc et;, lorsque le dessus du clapet 32 rencontre les pièces 39-40, le dispositif élastique constitnê par le ressort 44 et la rondelle 47 alors défléchie vers le haut est complètement débandé, tandis que le clapet 7 est à son tour entratnss vers le haut en provoquant l'ouverture complète de la vanne. Comme on l'a décrit au certificat d'addition 72.11518, c'est la levée du clapet intérieur 32 qui, en provoquant une diii- nution de la différence de pression exercée de part et d'autre du clapet 7, permet ainsi ltouverture de la vanne par une énergie relativement faible de l'actionneur tout en assurant d'excellentes caractéristiques d'étanchéité. Toutefois, lorsque la vanne est fermée, si la pression subit des variations notables et brutales, le dispositif élastique constitué par le ressort 44 et la rondelle 47 permet au clapet 32 de rester en position d'obturation comme le montrent les courbes de la figure 2 sur laquelle on a porté en abscisses la course du clapet intérieur 32 et en ordonnées les forces exercées sur ce clapet.En position de fermeture, le ressort 34 exerce vers le haut sur le clapet 32 une force Fi qui varie linéairement à l'ouverture selon la courbe'50, tandis que la rondelle 47 exerce sur le clapet 32 une force F2-dirigée vers le bas, de sorte que ce clapet 32 se trouve soumis à une force résultante F . F2 - P1. Les variations des forces F2 et F pendant la levée du clapet 32 sont représentées par les óurbes--51 et 52 sur la figure 2o On-voit sur la figure 2 que la courbe 50 représente une variation linéaire de la force Fl, tandis que la courbe 51 montre une variation brusque de la force F2. Pour autant que la force résultant d'une variation de pression est inférieure à F, on voit que le clapet 32 restera en portée sur la levure 37 et la vanne restera fermée en conservant ses caractéristiques d1étanchéit6. Ire dispositif à deux déments élastiques proposé stabilise également le fonctionne-nent quand la vanne est en position d'ouverture. R E V E N D I C A T I O N S. 1. Tanne à double siege du type à cage, caractérisée par le fait que le clapet principal creux, mobile dans la cage, coopère avec un clapet intérieur de plus faible portée par l'intermédiaire d'un dispositif élastique composé de deux éléments à caractéristiques différentes exerçant en position de fermeture des forces en opposition. 2. Vanne selon la revendication 1, dans laquelle l'un des éléments constituant une partie du dispositif élastique est à caractéristique linéaire, tandis que le second élément présente une caractéristique à variation brusque du sens et de la valeur de la force appliquée au clapet de faible portée en vue de maintenir la position de la vanne m8me si des forces antagonistes perturbatrices prennent naissance dans l'écoulement.