Brevet FR2415763A1 — publié le 19790824

L'invention concerne les vannes à tiroir. Les avantages presentes par les vannes à tiroir sont connus, notamment celui de leur aptitude à fonctionner sous de très fortes pressions. Elles présentent,par contre, les inconvenients de nécessiter pour leur réalisation des opérations d'usinage délicates et coûteuses et d'autre part, de soumettre les joints qui réalisent les obturations internes a des contraintes d'extension et de cisaillement de nature à les détruire, sinon a les user rapidement. Dans les vannes connues l'ouverture et la fermeture sont obtenues par le coulissement d'un tiroir formé d'obturateurs accouples, dans un alésage dont la paroi comporte des orifices pour l'entrée et la sortie du fluide. Les figures 1 et 2 explicitent la constitution et le fonctionnement d'une telle vanne, le mécanisme de commande du tiroir ne figure pas, n'étant pas concerné par le present exposé.La figure 1 représente, en coupe, une vanne ouverte, dans l'exemple le fluide arrive à l'entrée suivant E, parvient dans la vanne au travers d'orifices sensiblement radiaux 1 et réunis entre eux par la cavité périphérique 2, emprunte le passage ménagé entre la tige 3 qui accouple les obturateurs 4 et 5 et le corps 6, puis s'écoule vers la sortie S de la vanne au travers d'orifices 7, disposés et réunis sensiblement comme ceux qui correspondent à l'entree.-La figure 2 montre la même vanne fermée, les obturateurs ont éte translatés pendant la manoeuvre de fermeture pour que l'entrée soit isolée de la sortie par l'obturateur 5, l'obturateur 4 et un obturateur 8 évitant les fuites hors du corps de la vanne.Dans les vannes connues, les obturateurs comportent des joints tel que ceux désignés par les repères 9, 10 et il sur la figure 2, ils sont destinés à parfaire l'étanchéité de la vanne. Lors des manoeuvres de translation conduisant à l'ouverture ou la fermeture, les joints passent nécessairement sur les ouvertures qui débouchent dans l'alésage, au cours de ce passage, ils sont soumis à des efforts mécaniques importants ayant pour origine leur expansion dans les ouvertures et les efforts statiques et dynamiques dûs à la pression et à la circulation du fluide. Pour éviter que les joints s'accrochent par suite des efforts qu'ils subissent sur les arêtes déterminées par l'intersection des ouvertures et de l'alésage, les raccordements entre ces deux derniers doivent être arrondis soigneusement .Cette opération très délicate conduit au coût élevé des vannes construites'selon l'exemple sans toutefois éliminer totalément l'usure des joints. L'invention propose des perfectionnements qui simplifient la construction des vannes et qui suppriment les contraintes d'extension et de cisaillement au niveau des joints. Comme dans l'exposé précédent qui concernait l'état de la technique connue, la description des perfectionnements s'appuie sur un exemple de réalisation d'une vanne construite selon l'invention ; il est bien entendu que cet exemple n'a aucun caractère limitatif de l'invention qui peut être utilisée dans tout autre dispositif de dimension, forme, constitution et combinainaison différentes. Un des perfectionnements, objet de l'invention consiste à re porter dans l'alésage les joints présents sur les obturateurs qui deviennent ainsi des pistons lisses. La figure 3 représente un exemple de vanne ouverte et la figure 4 la même vanne fermée.La vanne comporte comme dans les modeles connus précédennent décrits, un alésage dans lequel débouchent deux ensembles d'orifices radiaux collectes séparément pour réaliser l'entrée et la sortie de la vanne. Le tiroir est formé par deux obturateurs cylindriques 1 et 2, reunis par la tige 3, cet ensemble définit avec l'alésage un conduit annulaire 4 au travers duquel s'écoule le fluide lorsque la vanne est ouverte. Dans l'invention, les étanchéités entre les obturateurs et l'alésage, qui évitent les fuites hors du corps de vanne, sont réalisées par des moyens connus, utilisés industriellement pour obtenir des étanchéités dynamiques coulissantes, par les joints toriques 5 et 6 par exemple, ces joints placés dans la paroi de l'alésage sont en contact permanent avec la périphérie des obturateurs.La fermeture de la vanne s'obtient en coulissant le tiroir pour l'amener dans la position représentée sur la figure 4. Au cours de ce mouvement, un obturateur, I'obturateur 1, par exemple, suivant la figure 4, entre en contact avec une garniture d'étanchéité annulaire 7 placée dans la paroi de l'alésage et située entre les orifices d'entrée et de sortie. Cette garniture assure l'étanchéité entre l'obturateur et l'alésage, elle isole l'entrée de la sortie de la vanne et réalise l'herméticité de la fermeture ; les fuites hors du corps de vanne sont interdites par les joints 5 et 6. Les vannes utilisant les dispositions de l'invention presentent l'avantage de pouvoir être fermées en manoeuvrant indifféremment le tiroir dans un sens ou dans l'autre, en ne faisant appel seulement qu'à deux obturateurs alors que le même fonctionnement implique sur les vannes connues, l'existance de quatre obturateurs sur le tiroir. Dans l'invention, la garniture d'étanchéité est constituée en deux paF ties de matieres différentes ; l'une souple et caractérisée par un bas coefficient de frottement avec l'obturateur est destinéeà entrer en contact avec la périphérie de ce dernier et à résister dans son loqement aux efforts dûs à la pression du fluide : l'autre, élastique est insert dans la premiere pour la déformer de manière qu'elle exerce une pression sur les pieces avec lesquelles elle entre en contact, c'est à dire, sur les flancs et le fond de la gorge prévue dans l'alésage pour la recevoir et sur la périphérie de l'obturateur qui la traverse.L'invention prévoit pour réaliser les garnitures, la combinaison qui consiste à utiliser une matière plastique de synthèse et en particulier du poly tétrafluoréthylène pour la pièce souple avec un élastomère pour la piece élastique interne. Une forme de garniture comprise dans l'invention permet la réalisa- tion industrielle de petites et grandes séries. La figure 5 représente un exemple de garniture vu en coupe et conforme à l'invention. La section de la partie souple 1 à sensiblement la forme d'un U dans lequel est placée la partie élasti- que 2. La forme en U est réalisée par tournage pour les petites séries et peut être obtenue par moulage pour les grandes quantités.La partie élastique est constituée dans l'invention par un joint torique en caoutchouc, monte à force dans l'évidement du U ; un choix de dimensions pour la pièce souple permet d'utiliser des joints toriques standarts. Dans l'invention, pour permettre le montage de la garniture, l'alésage dans lequel coulisse le tiroir est formé par les alésages coaxiaux de deux cylindres immobilisés en translation dans le corps de vanne. Outre les gorges destinées a recevoir les joints, les cylindres comportant les orifices d'entrée et de sortie du fluide et leurs faces situées entre ces derniers déterminent avec le corps de vanne un logement annulaire destiné a recevoir la garniture. Les figures 3 et 4 montrent les cylindres décrits ci-dessus, immobilises dans les corps de vanne 10 par des filetages 11 et 12, il est bien entendu que ce mode d'immobilisation donné en exemple peut être modifié sans pour autant que la disposition ayant pour objet la détermination du logement de la garniture par les pièces qui forment l'alésage et le corps de vanne, sorte de l'invention. REVENDICATIONS J |Vanne à tiroir caractérisée par le fait que les joints et garniture d'étanchété sont solidaires de l'alésage dans lequel coulisse le tiroir. /Vanne.à tiroir selon revendication 1 caractérisée par le fait que le tiroir comporte des obturateurs lisses. 3/Vanne selon revendication I caractérisée par le fait que la fermeture est obtenue par déplacement du tiroir dans un sens ou dans l'autre. vanne selon revendication 1 caractérisée par le fait que l'hermeticite de la fermeture est obtenue par l'introduction d'un obturateur dans une garniture d'étanchéité située entre les orifices d'entree et de sortie. vanne selon revendication 4 caractérisée par le fait que la garniture d'etancheite est constituée par deux pieces,l'une souple et présentant un bas coefficient de frottement avec le ou les obturateurs qui la traverse, l'autre élastique et insérée dans la première. 1)Dispositif selon revendication 5 caractérisé par le fait que la section transverse de la pièce souple a la forme générale d'un U. A Dispositif selon revendication 5 caractérisé par le fait que la pièce souple est réalisée dans une matière plastique de synthese. Dispositif selon revendication 7 caractérise par le fait que la ma trière plastique de synthèse est du polytétrafluoroétylène. W Dispositif selon revendication 5 caractérisé par le fait que la pièce souple est réalisée en élastomère. ispositif selon revendication 5 caractérisé par le fait que la pièce souple est constituee par un joint torique. vanne selon revendication 1 caractérisée par le fait que l'alésage dans lequel coulisse le tiroir est formé par les alésages coaxiaux de deux cylindres immobilises en translation dans le corps de vanne.