Brevet FR2375520A1 — publié le 19780721

La présente invention se rapporte à une vanne-tiroir destinée plus particulierement à l'obturation de canalisations transportant des fluides contenant des mousses ou bien -- dans le cas des installations de transpor-t; pneumatique - des substances granuleuses ou pulvérulentes.=L'invention a trait à des vannes dont le corps présente des orifices ou des canaux pour le passage du médium de transport -ainsi- que des guidages pour le tiroir dispo sés dans le milieu et au sein dudit corps et qui de préférence sont réalisés par assemblage de plusieurs pièces.Dans un bottier de ce type, le tiroir dans sa-posiçtiondtobturation est rendu étanche vis-a-vis du médium de transport~present dans la canalisation par des joints circulaires et latéraux ou transversaux. De telles vannes ont déjà donné lie-u à de nombreuses réalisations. Par suite des pressions de transport importantes correspondant aux vitesses de transport toujours plus élevées qui sont recherchées actuellement les exigences concernant le guidage des tiroirs plans ainsi que l'étanchéité des joints circulaires et transversaux se sont cònsiderahlement accrues.Tandis que l'ef- ficacité des points transver-saux connaissait un niveau de dévelop- pement très important notamment grâce aux connaissances apportees par les brevets allemands 1 079 910 (brevet original suisse 314 743), 1 550 587 et 2 205 241, la technologie de guidage du tiroir restait encore largement en arrière. Dans les vannes connues jusqu ?ici les mousses et les matières solides peuvent se rassembler sans aucun obstacle aux emplacements de sortie du tiroir. En position ouverte du tiroir les guidages sont ouverts sur une longueur notable comprise entre lesdits emplacements et les bords latéraux du tiroir et sont de ce fait accessibles aux produits mousseux sous pression. Les matières solides ou mousseuses staccumulent aux extrémités ainsi libres des rainures de guidage pour former des grumeaux. De ce fait, lorsque le tiroir pénètre dans le canal d'écoulement, ces grumeaux sont comprimés contre les parois des rainures de guidage et forment des coins plus ou moins compacts pouvant faire obstacle au déplacement ou entraînant meme parfois un blocage total. La présente invention se propose de créer une vanne à tiroir plan dont l'étanchéité transversale soit suffisamment proche de ltorifice d'écoulement pour qu'il n'y ait plus de rainure de guidage découverte entre la plaque tiroir en position ouverte et ledit orifice. En outre, aucun effet de collage qui pourrait conduire à la formation de coins de matières mousseuses ou solides ne doit se produire durant le déplacement. Enfin l'écoulement du médium de transport doit nettoyer automatiquement les zones les plus proches des rainures de guidage. Ces buts de la présente invention sont concrétisés en ce que l'orifice d'écoulement débouchant dans la cuvette de guidage du tiroir présente, tant du côté d'entrée du médium de transport que du côté d'évacuation, une section -circulaire adaptée à la section de la canalisation tandis que ledit orifice présente une section polygonale à ses deux embouchures sur les rainures de guidage dont le contour a, pour l'essentiel, l'aspect d'un carré. A ce sujet, cette section circulaire de canal d'écoulement doit être de préférence de surface équivalente à celle de la section polygonale correspondante. Chaque section polygonale peut être limitée en haut et en bas par des bords rectilignes et latéralement par des bords en forme de trapèze, ce faisant les longueurs desdits bords rectilignes ainsi que les grandes bases desdits trapèzes peuvent être pratiquement égales au diamètre des sections circulaires correspondantes tandis que les bords trapézoldaux constituent les uns avec les autres un guidage nour le tiroir plan lorsque celui-ci pénètre dans l'or-.- fice d'écoulement. Dans une variante de réalisation très avantageuse, l'invention prévoit que les parois du canal d'écoulement sont lisses et sans graduation depuis les entrée et sortie du médium pourvues de section circulaire jusqu'à l'embouchure dans la cuvette de guidage du tiroir. Enfin la plaque tiroir peut présenter une découpe rectiligne, ladite plaque ayant de préférence une forme rectangulaire. Un exemple de réalisation de l'invention est décrit ci-après en référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une vanne selon l!invention en vue frontale, avec canal d'écoulement obturé et étanchéité transversale réglable en pression ; - la figure 2, une coupe suivant x-x de la figure 9 - la figure 3, une coupe longitudlnale delta vanne selon la figure 2 avec cependant une autre étanchéité transversale réglable en pression et adaptée plus spécialement aux pressions elevées de médium ; - la figure 4, l1une des pièces inférieures du boîtier (bêti) -isolée et montrée -en vue- arrière ;; - la figure 5, la coupe y-y delta. figure 4 - la figure. 6, une représentation schématique du guidage de la plaque tiroir dans le canal diécoulement (vue partielle) dessinée en perspective - la figure 7, une représentation schématique d'une vanne classique (plaque tiroir ou pelle à découpe circulaire) qui pousse dans les coins les matières solides-et les mousses lorsqu'elle pénètre dans l'orifice d'écoulement et qui forme de ce faites coins compacts à partir de celles-ci - la figure a, une vue également schématique d'une vanne selon l'invention dans laquelle-ie tiroir expulse hors des coins les produits solides et les mousses - la figure 9, la représentation schématique d'une vanne à tiroir plan avec découpe du tiroir en forme de guillotine. La vanne représentée sur les figures 1 et 2 est composée de deux pièces inférieures de boîtier 1 et 2tandis que deux boulons 4, 3 et deux bculons 7, 8 disposés dans les flasques 7, 8 rendent étroitement solidaires lesdites parties de boîtiers 1, 2. Une cuvette plane 9 a été ménagée dans la partie de boîtier 9 pour la plaque tiroir 10. Une pièce de boîtier supérieure. il est, fixée sur les pièces boulonnées 1 et..2 grâce à des vis 12, 13. Une tête de broche montée sur roulement à billes et- pourvue d'un volant 14 se trouve sur la partie supérieure de la pièce 11, une vis (tige filetée) 16 se déplace longitudinalement dans ladite broche. La plaque tiroir 10 est soudée sur l'extrémité inférieure de la vis 16. Les pièces de boîtier sont en fontes métalliques (fontes grises, bronze, alliages légers. etc.) mais pourraient cependant être réalisées en tout autre matériau adéquat. L'exemple de réalisation décrit ici concerne un corps (boîtier) en trois parties, l'invention s'appliquerait cependant tout aussi bien àu-n boîtier enue seule partie c'est-à-dire à un boitier ou corps monobloc. Les pièces inférieures 1, 2 présentent des évidements 17, 18 qui constituent de ce fait le canal d'écoulement 17, 18 et qui débouchent tous deux dans la cuvette de guidage 9 de la plaque 10. Chacun des évidements 18, 17 présente du côté externe des pièces de boîtiers 1 ,2 concernées (il s'agit respectivement des côtés entrée et sortie du fluide de transport) une section circulaire 171, 181 et une section octogonale pour les côtés tournés vers le logement de guidage 9. La section circulaire correspond de façon classique à celle des canalisations de raccordement (non représentées).La section de forme octogonale est délimitée en haut et en bas par des bords horizontaux rectilignes 172, 182 tandis que les limites latérales sont constituées par des bases de trapèze 173, 183 qui servent en même temps de guidage pour le tiroir lorsque celui-ci pénètre dans l'orifice d'écoulement. Les sections des é-videments t7, 18 constituant ledit orifice ainsi que la fonction des bords trapézodaux 173, 183 apparaissent particulièrement clairement sur les figures 4, 5 et 6. Les parois de l'orifice d'écoulement 17, 18 se présentent de façon lisse et sans palier depuis le bord de chaque section circulaire 171, 181 jusqu'aux coins extrêmes des deux octogones 172, 173, 182, 183. On obtient ainsi huit coins pointus pourvus cependant de bords lisses reliés deux à deux per les sommets de l'oc'.ogone et qui- sont parcourus librement par le médium de transport lorsque le tiroir n'est pas dans le canal d'écoulement. Le fait que le tiroir pénètre ou non dans le canal est indifférent car de faibles turbulences se produisent dans ces coins et elles suffisent précisément pour éviter un dépôt de mousses ou de produits solides La plaque tiroir 10 est rectangulaire et présente une découpe rectiligne 101. Sous cette forme, ladite plaque .son liaison avec le canal d'écoulement 17, 18 constitue un progrès technique décisif comme le montrent clairement les figures 7 et 8.Tandis que la découpe circulaire 1 91 des tiroirs usuels 1 9 plaque les matières mousseuses ou solides F contre les parois de la cuvette 9 ou elles se coincent et empêchent ainsi le déplacement du tiroir ou entraînent même un blocage complet de celui-ci, la découpe rectiligne 101 de la plaque tiroir selon l'invention expulse les produits mousseux ou solides hors des coins.Le dépôt et collage des mousses durant la période d'ouverture de la vanne ne peut pas se produire car, comme on l'a déjà mentionné, il nty a plus de gorge libre- entre les bords inférieurs de la plaque tiroir et ia paroi du canal d'écoulement. Pour des applications spéciales,-par exemple-dans le domaine du transport de granulés le tiroir î9,conforme à I'invention, peut également posséder une découpe inclinée par rapport à la direction de guidage analogue à celle d'uneguillotine comme le montre la figure 9.Sur la représentation de la-figure 9, tant le bord supérieur rectiligne que le bord inférieur 172 ainsi que la partie inférieure de la gorge circulaire pour l'étanchéité 20 forment un angle aigu par rapport à la direction de guidage du tiroir. La gorge 20 de l'étanchéité circulaire 21 est aménagée exclusivement dans la partie de boîtier 1 et se raccorde à I'etanchéité latérale (ou transversale) 22, 23 se trouvant dans ladite pièce.L'étanchéité latérale représentée sur les figures 1 et 2 correspond-à celle décrite dans le brevet allemand 2 205 241 : de chaque côte dru tiroir 10 se trouve disposé un barreau creu-x coupé longitudinalement 221 en caoutchouc dont la cavité contient un matériau de bourrage compressible 222 qui peut être comprimé grâce à la vis de pression 223 et transmet la pression sur les parois du tiroir par l'intermédia ire des parois dudit barreau creux. Chacur ie ces éléments d'étanchéité latérale est disposé dans un évidement 24, 25 en forme de cuvette débouchant dans la cuvette de guidage 9 du tiroir 10 et situé légèrement au-dessus des évidements 17, 18 comme l'indi- quent les figures 2 et 5. Le cordon élastique 23 disposé uniquement dans la pièce de bêti 1 s'appuie sur un racleur 231 et presse celui-ci contre le tiroir. Un avantage notable de la réalisation selon l'invention réside dans le fait que l'étanchéité latérale (ou transversale) peut être disposée au voisinage immédiat du canal d'écoulement 17, 18 tandis que, comme déjà indiqué, le tranchant 101 du tiroir 10 en position ouverte atteint compl-ètement ou presque le bord rectiligne 173 du canal d'écoulement. Par conséquent, l'étanchéité latérale 22, 23 peut être abaissée, on a seulement besoin d'une barrette étroite de séparation 1721 pour maintenir vers le bas le matériau plastique ou élastique d'étanchéité. Pour une vanne tiroir de dimension nominale moyenne, l'es- pace gagné de ce fait est de l'ordre de 30 mm. Par conséquent, le tiroir et la partie supérieure du boîtier peuvent être raccourcis tous deux de 30 mm et il en résulte ce faisant une réalisation environ 20 % plus courte donc une forme plus favorable statistiquement, un poids notablement plus faible et des couts de fabrication plus modérés. La variante de réalisation représentée sur la figure 3 montre que ces avantages dûs à l'invention peuvent être utilisés pour introduire une étanchéité latérale de pression réglable selon le brevet allemand 2 411 458 dans le boîtier de vanne compact selon l'invention et valable en particulier pour les installations travaillant sous pression élevée donc près du canal d'écoulement et cerdans un boîtier nettement moins haut que les boîtiers classiques. Précisément, dans le cas des vannes tiroirs fréquemment très lourdes et coûteuses des économies en espace et en masse de l'ordre de celles indiquées ici peuvent être d'une importance décisive. Un joint d'étanchéité latérale 26, 27 est disposé dans chaque évidement 24, 25 de la vanne tiroir représentée sur la figure 3. Sur chacun de ces joints latéraux se trouve une plaquette d'acier 261, 271 de même section qui est soumise à l'action de ressort Belleville 262, 272. Les ressorts Belleville 262, 272 sont bandés grâce aux vis de pression 263, 273. Dans le cas de tiroirs lourds des pistons hydrauliques ou pneumatiques (non représentés) peuvent être utilisés à la place des ressorts Belleville ; ce type d'étanchéité latérale est donc également adéquat pour les vannes hautes pressions les plus lourdes pour lesquelles les problèmes d'encombrement et de poids sont fréquemment critiques. L'exemple de la figure 3 démontre de façon éclatante la raison pour laquelle la vanne tiroir selon l'invention, du fait de sa construction compacte et particulièrement stable, est en mesu- re d'assurer l'étanchéité latérale même pour les vannes haute pression les plus lourdes sans q-ue la vanne concernée présente pour autant les dimensions encombrantes néces-saires jusqu'ici. Un autre avantage de la réalisation c-ompacte selon l'invention reside dans le fait que la fabrication d'une telle vanne tiroir est notablement plus simple que celle d'une vanne traditionnelle car tous les perçages pour fixation sont traversants Si bien que le taraudage pour des vis ou boulons de fixation disparaît totalement. Comme le montre l'exemple de réalisation que l'on vient de décrire, la présente invention constitue un progrès technique notable obtenu avec des moyens étonnamment simples. L'idée fondamentale de l'inventeur consistant à éliminer pratiquement la formation aux endroits où le tiroir pénètre dans le canal d'écoulement de dépôts de mousses ou respertivement--de matières solides faisant obstacle aux déplacements., à l'aide d'un tiroir à découpe rectiligne et d'une configuration correspondante rectiligne du bord supérieur de l'orifice dlécoulement présente une valeur inventive élevée. il en est de même pour l'utilisation selon l'invention du débit de fluide permettant un nettoyage automatique des coins coté entrée, les parois du canal d'écoulement étant réalisées conformément à la dynamique des fluides. Ces dispositions n'ont pas seulement amélioré le guidage du tiroirs de façon décisive, elles introduisent de surcroît des améliorations remarquables concernant l'architecture et la stabilité de la vanne tiroir. La présente invention constitue tout à la fois une nouvelle idee, une vaieur inversive exceptiornelle ainsi qu'un progrès technique non moins remarquable. REVENDICATIONS 1. Vanne tiroir destinée plus spécialement à l'obturation de canalisations transportant des fluides contenant des mousses ou bien, dans le cas des installations de transport pneumatique, des substances pulvérulentes ou granuleuses avec un boîtier (ou corps) de préférence en plusieurs parties qui comporte un canal d'écoulement pour le passage du médium de transport ainsi qu'un guidage pour le tiroir disposé au milieu dudit boîtier, englobé par celui-ci et en forme de fente ou de cuvette, qui est rendue étanche en position d'obturation vis-à-vis du fluide grâce à des étanchéités latérales et circulaires, caractérisée en ce que le canal d'écoulement (f-7,18) débouchant dans la cuvette de guidage (9) du tiroir (10) possède une section circulaire (171,181), tant du côté entrée du médium de transport que du côté sortie dudit médium, adaptée à la section de la canalisation tandis que ledit canal présente en son milieu dans la zone où il débouche de part et d'autre de la cuvette de guidage une section polygonale 172, 173, 182, 183 ayant au moins quatre coins et dont le contour a pour l'essentiel l'aspect d'un carré. 2. Vanne tiroir selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des deux sections circulaires (171,181) des extrémités du canal d'écoulement (17,18) présente une surface pratiquement équivalente à celle de la section polygonale (172, 173, 182, 183) correspondante, 3.Vanne tiroir selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des sections polygonales (172, 182, 173, 183) est limitée en haut et en bas par des bords rectilignes (172, 182) et latéralement par des bords de forme trapézoïdale (173, 183), que ce faisant chacun des bords supérieurs ou inférieurs rectilignes (172, 182) et la base de chacun des bords latéraux en forme de trapèze ont approximativement la même dimension que le diamètre de la section circulaire correspondante (171, 181) de l'entrée et respectivement de la sortie du canal d'écoulement (17, 18) et que les deux bords latéraux trapézoldaux constituent les uns avec les autres un guidage pour le tiroir (10) lorsque celui-ci se trouve dans le canal d'écoulement. 4. Vanne tiroir selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parois du canal d'écoulement (-I Y, i8) sont lisses et sans paliers depuis les orifices d'entrée et sortie du médium de section circulaire (171, 181) jusqu'à l'embouchure dans la cuvette de guidage (9) du tiroir. 5. Vanne tiroir selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'étanchéité latérale (22, 23) de ladite vanne est uniquement séparée du canal d'écoulement (17, 18) par une étroité barrette (1721) 6. Vanne tiroir selon la revendication 1 caractérisée en ce que la découpe (loi, 102) du tiroir (fO) est rectiligne et de préférence perpendiculaire à -la direction de guidage dudit tiroir.