Brevet FR2416411A1 — publié le 19790831

L'invention est relative à une vanne à passage direct à obturateur. Elle concerne plus particulièrement les vannes composées d'un corps comprenant deux tubulures longitudinales coaxiales et un logement transversal prolongé par un siège en forme,des moyens de fermeture aptes à coopérer avec le siège et des moyens de commande en translation de ces moyensae.fermetare comprenant une tige filetée se vissant dans un élément solidaire du corps. Les moyens de fermeture de la vanne sont en général constitués par une membrane déformable comportant un obturateur,en correspondance avec le siège en forme. Cette membrane est en général soumise,sur la totalité du logement dans lequel' elle est disposée,à la pression du fluide parcourant la vanne,ce qui limite, pour les fortes pressions,les dimensions générales de la vanne. L'un des objets desn'nvention est de fournir une vanne dont les moyens de fermeture/constitués par un seul obturateur de forme,pouvant être utilisé même avec des fluides corrosifs,assurant une étanchéité maintenue constante dans le temps et ne transmettant à la tige filetée de commande que des efforts bien inférieurs à ceux transmis sur les mêmes éléments d'une vanne à membrane de même dimension. Lorsque ces vannes sont montées sur des véhicules et,en particulier,sur des wagons-citernes,il arrive que leurs moyens de commande soient endommagés par des chocs,ce qui pose des problèmes lorsque la citerne est pleine et que la vanne ne peut pas être ouverte. Un autre objet de l'invention est de fournir une vanne dont les noyons de commande peuvent être changés,alors qu'elle est en position fermée et sans qu'il soit nécessaire de la démonter du circuit sur lequel elle est disposée. Dans cette vanne,l'obturateur est constitué par un noyau qui, ayant localement une forme généralement homothétique à celle du sibge,est recouvert par une couche de matériau synthétique apte à assurer l'étanchéité par contact avec ce siège,et est lié,aux moyens de commande,avec un jeu longitudinal et avec interposition de moyens à ressort,tandis que le logement pour l'obturateur a un diamètre légèrement supérieur au diamètre de la plus grande section transversale dudit obturateur,et que les moyens de commande comprennent une tige de commande liée à l'obturateur,et de manière démontable,à la tige filetée. Âinsi,dês que la vanne est actionnée dans le sens de l'ouver ture,la' pression du fluide la traversant se répartit à l'intérieur du logement pour l'obturateur.Il en résulte que l'effort s' exerant sur la tige de commande et,en conséquence,sur la tige filetée à laquelle elle est attelée,ne correspond qu'au produit de la section de cette tige de commande par cette pression.Cela entraine une réduction considérable de l'effort 8 s'exerçant sur la tige filet6e.Cot avantage est important,car il permet,d'une part, d'utiliser une tige filetée ayant un pas beaucoup plus rapide,facilitant la manoeuvre de la vanne et ,d 'autre part ,de donner a cette vanne des dimensions qui ne peuvent pas être atteintes dans les vannes à membrane soumises à des hautes pressions. Par ailleurs,l'interposition de moyens à ressort entre les moyens de commande et l'obturatour,dont le montage autorise le déplacement nécessaire,permet de rattraper en permanence l'usure éventuelle et de compenser la déformation du matériau recouvrant le noyau et,en conséquence,de garantir l'étanchéité de la fermeture dans le tempa,même lorsque l'obturateur n'est pas fréquemment actionné. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qùi suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif,une forme d'exécution de cette vanne. Figure 1 en est une vue de c5té en coupe longitudinale la montrant lorsque son obturateur est en position d'ouverture, Figure 2 en est une vue en coupe suivant II-II de figure 1, Figure 3 est une vue en coupe longitudinale la montrant en position de fermeture, Figure 4 est une vue partielle à échelle agrandie en coupe suivant IV-IV de figure 2 montrant les moyens de liaison de la tige de commande de la tige filetée dans la phase de remplacement de cette tige filetée, Figure 5 est une vue partielle à échelle agrandie et en coupe transversale montrant les moyens de liaison entre la tige de commande et 1 'obturateur, Figure 6 est une vue partielle à échelle agrandie montrant les moyens de liaison de la tige filetée et de la tige de com- mande. Cette vanne est du type composé d'un corps 2.sur lequel est rapporté un chapeau 2,d'un obturateur désigné de façon générale par 4 et de moyens de commande en translation comprenant une tigo filetée 5 se vissant dans un écrou 6 solidaire du chapeau 2 précité et dans un contre-écrou 6a.Le corps 2 comprend deux tubulures 2a et 2b longitudinales et coaxiales à section respectivement décroissante et croissante de manière à délimiter un écou liment de type Venturi.Ce corps comprend également un logement transversal ? constituant logement pour l'obturateur mobile 4 et prolongé par un siège en forme 8. Selon l'invention,cet obturateur est constitué par un noyau 9, métallique ou autre,syant localement une forme similaire au siège 8 et,plus particulièrement,homothétique.Ce noyau 2 est recouvert par une couche 10 de matériau synthétique apte à assurer l'étanchéité par contact avec le siège.Ce matériau peut être choisi parmi les élastomères et,par exemple,être un nitrile acrylique ou parmi les plastomères et,par exemple,être du polytétrafluoré- thylòne. L'obturateur 4 est lié à l'extrémité inférieure d'une tige de commande 12,elle-même liée de manière démontable,à l'ex trémité de la tige filetée 5. La liaison entre la tige de commande 12 et l'obturateur 4 est assurée avec un certain Jeu et avec interposition de moyens à ressort. Comme montré à la figure 5,la tige de commande 12 comporte à son extrémité inférieure une partie cylindrique de plus petit diamètre 12a pénétrant dans un alésage 22 ménagé à la partie su- périeure du noyau 2 de l'obturateur 4. Cette partie 12a comporte ne gorge 14 dont la largeur est supérieure au diamètre d'un or g- de liaison traversant transversalement la partie supérieure du noyau 2 et ladite gorge 14. Dans cette forme d'exécution,l'organe de liaison est constitué par un jonc 15,mais il est évident qu'il peut présenter toute autre forme.De préfOrence,cet organe est agencé pour empocher toute rotation de l'obturateur par rapport à la tige 12. Sur l'épaulement 16,séparant la tige de commande 12 de sa partie 12a de plus petit diamètre,appuient des rondelles Flasti- ques 17 prenant également appui sur la partie supérieure du noyau 2 do l'obturateur 4. Grâce & ces moyens do liaisson,lorsque l'obturateur est appliqué sur le siège 8,un effort supplémentaire sur ses moyens de commande,en l'occurence sur le volant 20 lié à la vis 5,entraîne la compression des rondelles élastiques .L'effort qui en résulte o* treuils & l'obturateur 4 qui,de ce fait,est soumis en permanence & une contrainte de serrage constante .Cette contrainte garantit l'étanchéité de la fermeture assurée par l'obturateur et permet de compenser automatiquement toute déformation ou usu- re de la couche 10 de matériau recouvrant le noyau 2. De préférence, la plus grande dimension transversale et ,en l'ocourence,le plus grand diamètre d de l'obturateur,est infé- rieur au plus grand diamètre D du logement 2 dans lequel il peut se déplacer. Grâce à cet agencement,dès que l'obturateur est sou- levé de son siège,il se forme entre cet obturateur et la paroi correspondante du logement 7 un canal annulaire permettant à la pression du fluide parcourant la vanne de se répartir dans tout le logement 2. Grâce à cela,toute la surface de l'obturateur est soumise la même pression.Il en résulte que l'effort de réaction sollicitant la tige de commande 12 est égale au produit de la seule section de cette tige 12 par la pression et est très inférieure à l'effort sollicitant la tige filetée d'une vanne à membrane de nSmes caractéristiques élastiques. Cet avantage permet de réaliser des vannes qui fonctionnent à haute pression,même en milieu corrosit,en utilisant plus particulièrement un obturateur recouvert de polytétrafluoréthylène et de grand. dimension,ce qui était difficile jusqu'à présent. Un autre avantage est que les dispositifs de commande automa tique,notamment pneuatique,permettant d'actionner de telles vannes,sont moins volumineux,puisque l'effort demandé pour actionaer la tige de manoeuvre de la vanne est très réduit,du fait de l'équilibrage des pressions à l'ouverture aussi bien qu'à la fermeture.De tels dispositifs de commande sont donc moins oné relut pour la maie dimension de vanne. La tige de comsande 12,qui traverse le chapeau 3 avec étan chéité,est liée par son extrémité libre supérieure,et de manière démontable,à l'extrémité inférieure de la tige filetée 5.Plus particulièrement,et comme montré aux figures 4 et 6,la tige ri- letée 5 comporte à son extrémité libre une gorge 23 délimitant une tête 24 apte à pénétrer dans un logement borgne 25 ménagé à l'extrémité supérieure de la tige de commande 12.La liaison entre les deux tiges 5 et 12 est assurée par une bague d'arrêt amovible 26 comportant un alésage 27 de diamètre inférieur à celui de la collerette 24 et un alésage fileté 28 apte à titre vissé sur l'extrémité de la tige de commande 12.Les alésages 22 et 28 sont prolongés par des lumières radiales 27a et 28a débouchant à l'extérieur et permettant à la bague amovible d'être engagée sur l'extrémité de la tige filetée 2. Lorsque cette bague est vissée sur la tige 12,elle est calée en rotation par des vispointeau radiales 29 se vissant dans la bague et prenant appui sur la tige 12.La tige 12 est également liée par une clavette radiale 31 à une bride 30 comportant,dans cette forme d'ëtécu- tion,trois alésages 32 et trois alésages 33 de plus petites di mentions .Les alésages 32 sont traversés par des colonnes amovibles zut dont l'extrémité inférieure est vissée dans le chapeau 2 et dont l'extrémité supérieure est rendue solidaire de l'écrou 6.Ces colonnes qui assurent le guidage de la bride 30,et en con séquence,le guidage de la tige de commande 12,comportent des repères QE et 36 coopérant avec la bride j0 pour indiquer la position d'ouverture ou de fermeture de la vanne. Grâce à ce mode de liaison entre les moyens de commande et l'obturateur,il est possible de remplacer ces moyens de comman- de lorsqu'ils sont endommagés sans avoir à démonter ou manipuler la vannes cet effet,et comme montré à la figure 4,lorsque la vanne est en position fermée et qu'il est nécessaire de changer les moyens de commande,il suffit d'engager dans les orifices 22 de la bride 30 des vis 40 dont les tiges se vissent dans des alésages taraudés 42 ménagés dans le chapeau 3 du corps. Lorsque la bride est ainsi parfaitement immobilisée par rapport au corps,il est possible dans un premier temps de démonter les colonnes de guidage 54 et,dans un second temps,de désolidariser la tige filetée 5 de la tige de commande 12 par le seul actionnement de la bague d'arrêt 26. Cette possibilité de remplacement est particulièrement int6- ressante,car elle peut être utilisée alors mEme que l'installation est en service. Bien entendu,l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de la vanne décrite ci-dessus.C'est ainsi que la liaison avec jeu et moyens à ressort peut store assurée entre la tige de commande et la tige filetée.De m8me,bien qu'il soit plus intéressant que l'obturateur ne pivote pas par rapport à sa tige ou son siège,l'obturateur peut entre libre en rotation par rapport à ces deux éléments. Cette vanne peut être utilisée sur toute conduite parcourue par des fluides divers,corrosifs ou non,et en particulier sur des wagons-citernes contenant des gaz liquéfiés et pour toute application cryogéniques,et cela quelles que soient ses dimensions. -REVENDICATIONS- 1-Vanne à passage direct à obturateur du type composé d'un corps comprenant deux tubulures longitudinales coaxiales et un logement transversal prolongeant un siège en forme,d'un obturateur mobile dans le logement précité entre une position de fer- meture et une position d'ouserture dans laquelle il permet un passage cm ligne sans turbulence et des moyens de commande en translation de l'obturateur comprenant une tige filetée se vis- gant dans un élément solidaire du corps,caractériséeen ce que l'obturateur est constitué par un noyau qui,ayant localement une forme généralement homothétique à celle du sibge,est recouvert par une couche de matériau synthétique apte à assurer l'étanchéité par contact avec ce siNge,et est li6,aux moyens de commande,avec un jeu longitudinal et avec interposition de moyens à ressort,tandis que le logement pour l'obturateur a un diamètre légèrement supérieur au diamètre de la plus grande section transversale dudit obturateur ,et que les moyens de comman- de comprennent une tige de commande liée à 1' obturateur et de manière démontable à la tige filetée. 2-Vanne selon la revendication 1,caractérisée en ce que la liaison avec Jeu et moyens à ressort est réalise entre l'obturateur et la tige de commande. 3-Vanne selon la revendication 1,caractérisée en ce que la liaison avec jeu et moyens à ressort est réalisée entre la tige de commande et la tige filetée. 4-Vanne selon les revendications 1 et 2,caractérisée en ce que l'une des extrémités de la tige de commande pénètre dans le corps de l'obturateur et comporte,d'une part,une gorge de plus grande largeur que la dimension transversale d'un organe de liaison traversant l'obturateur et,d'autre part,un épaulement sur lequel prennent appui des rondelles-ressort tendant à pous ser l'obturateur hors de la tige. 5-Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4,caractérisée en ce que la tige filetée est liée en translation à la tige de commande par une bague d'arrbt amovible,tandis que l'écrou dans lequel elle se visse est lié à un chapeau du corps par des colonnes amovibles traversant une bride solidaire de la tige de commande. 6-Vanne selon la revendication 5,caractérisée en ce que la bride,solidaire de la tige de conande,constitue indicateur de pesition de l'obturateur ,en coopérant avec des repères formés sur au moins l'une des colonnes,et comporte en plus des alésages pour les colonnes,des alésages pour le passage de vis de calage de l'obturateur en position fermée se vissant dans le chapeau lors du remplacement des moyens de commande. 7-Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 A 6 ,ca ractérisée en ce que l'obturateur est calé en rotation par rapport à la tige de commande.