Brevet FR2442388A1 — publié le 19800620

La présente invention concerne une vanne à membrane, du type comprenant un corps de vanne à l'intérieur duquel est ménagé un passage de fluide, une membrane souple serrée par son bord entre ce corps et un couvercle, et un noyau mobile de forme appropriée, solidaire d'une tige de manoeuvre montée coulissante dans le couvercle, pour déplacer ladite membrane entre une position d'ouverture et une position de fermeture du passage de fluide. On sait que dans les vannes de ce type, il est nécessaire de soutenir la membrane souple, afin d'augmenter les caractéristiques de tenue à la pression. A cet effet, on a déjà proposé un certain nombre de dispositifs, mais qui neréa- lisent qu'un soutien partiel. Il subsiste ainsi de larges espaces vides dans lesquels la membrane peut fluer, ce qui occasionne des contraintes supplémentaires au sein du matériau constitutif de la membrane et réduit évidemment considérablement sa durée de vie. Il existe aussi des systèmes de soutien total par pièces mobiles disposées radialement ou par anneaux concentriques s'appuyant sur des rampes à profil fixe, mais ces systèmes ne conviennent pas lorsque lton a un déplacement important de la membrane, relativement à son diamètre. La présente invention a donc pour but principal de remédier à ces in convénients et, pour ce faire, elle a pour objet une vanne du type susmentionné qui se caractérise essentiellement en ce qu'elle comporte en outre un certain nombre de pièces mobiles en forme d'anneaux, disposées concentriquement au-dessus de la collerette de la membrane, ces anneaux étant susceptibles, lors du mouvement de fermeture de la vanne, de venir prendre appui successivement les uns sur les autres à partir de l'anneau central prévu solidaire du noyau, de manière à former ainsi une paroi d'appui mobile continue pour ladite collerette. Grâce à cette disposition, la collerette de la membrane se trouve constamment en appui contre la paroi formée par lesdits anneaux concentriques, et ce même pour des valeurs importantes de la course entre la position d'ouverture et la position de fermeture. De plus, comme ces anneaux sont conçus pour s'accrocher successivement les uns sur les autres, ils accompagnent la membrane dans son déplacement tout en limitant son allongement. La membrane ne subit donc en définitive aucune contrainte importante et sa durée de vie s'en trouve par conséquent accrue dans de grandes proportions. De préférence, les anneaux ont une section ayant la forme générale d'un U dont le fond arrondi sert d'appui à la collerette, la branche extérieure de ce U étant prévue plus longue que la branche intérieure et comportant un rebord périphérique tourné vers l'extérieur apte à venir prendre appui sur la branche intérieure de l'anneau concentrique immédiatement adjacent. Une forme d'exécution de l'invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels - les figures 1 et 2 représentent de façon schématique une vanne à membrane de type classique dans ses positions d'ouverture et de fermeture - la figure 3 est une vue simplifiee en coupe d'une vanne à membrane conforme à l'invention, en position d'ouverture - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3, montrant la meme vanne en position de fermeture ; et, - la figure 5 est une vue partielle en perspective des anneaux concentriques constituant la paroi d'appui mobile de la membrane. La vanne représentée schématiquement sur les figures 1 et 2 est de type tout à fait classique et se compose essentiellement d'un corps de vanne 1, traversé par un passage de fluide 2 et qui est fermé par un couvercle approprié 3. Entre le corps 1 et le couvercle 3 est serrée par son bord une membrane souple 4, par exemple en élastomère, enserrant un noyau 5 dont la forme correspond à celle du siège 6 aménagé à l'intérieur du corps sur le passage de fluide 2. Le noyau 5 est solidaire d'une tige de manoeuvre 7, montée coulissante sur le couvercle 3, et peut ainsi se déplacer axialement sous l'action de moyens de commande quelconques schématisés en 8, par exemple manuels, pneumatiques ou hydrauliques, entre une position d'ouverture et une position de fermeture du passage de fluide. Ces deux positions sont représentées respectivement sur les figures 1 et 2. La partie de membrane enserrant le noyau 5 assure l'etancheite de l'obturation dans la position de la figure 2, tandis que sa partie supérieure ou collerette 9 réalise ltétanchéité de la vanne vers I'extérieur et isole ainsi le fluide des moyens de commande, ce qui est particulièrement utile dans le cas de fluides corrosifs. Dans la position d'ouverture représentee sur la figure 1, la collerette 9 de la membrane 4 se trouve plaquée contre le couvercle 3 par la pression du fluide circulant dans le passage 2. La meme pression règne en effet dans l'espace délimité par le noyau 5, le couvercle 3 et la partie supérieure du corps 1. La collerette est donc alors parfaitement maintenue. On voit cependant que lorsque le noyau 5 se déplace sous l'action des moyens de commande 8 vers la position d'obturation représentee sur la figure 2, la collerette reste plaquée contre le couvercle 3, par suite de la pression du fluide. Le matériau constituant le collerette 9 travaille alors dans des conditions d'allongement qui peuvent devenir rapidement rédhibitoires. Il existe bien entendu des élastomères possédant un allongement important, mais ceux-ci ne sont pas toujours adaptés aux fluides à contrôler. De plus, le taux de travail impose à l'élastomère réduit de toute façon sa durée de vie dans des proportions importantes, ce qui diminue en particulier le nombre de manoeuvres possible avec une telle vanne. La présente invention a donc essentiellement pour but de réaliser une vanne à membrane dans laquelle l'allongement de la collerette 9 est supprimé. A cet effet, et comme représenté sur les figures 3 et 4, un certain nombre de pièces annulaires sont disposées concentriquement au-dessus de la collerette de la membrane 4-Dans l'exemple particulier décrit ici, il y a en fait quatre pièces annulaires, portant respectivement les références 10, 11, 12 et 13, qui sont emboîtées les unes dans les autres de manière coulissante, de façon à former une paroi d'appui mobile pour la collerette 9. Tous ces anneaux sont libres, à l'exception toutefois de l'anneau central 10 qui est rendu solidaire en translation du noyau 5 grâce à une bague 4. Ainsi qu'on peut le voir plus clairement sur la figure 5, les anneaux concentraiques ont une section ayant la forme générale d'un U dont le fond arrondi est tourne vers la collerette 9. De plus, la branche extérieure du U est prévue plus longue que la branche intérieure et comporte à son extrémité un rebord périsphérique 15 faisant saillie vers lsextérieur et qui est ainsi apte à venir prendre appui sur la branche intérieure de l'anneau immédiatement adjacent. Bien entendu, l'anneau 13 de pius grand diamètre est dépourvu d'un tel rebord périphérique, tandis que l'anneau central 10 a une forme spéciale différente des autres. Lorsque la vanne est en position ouverte, comme illustre sur la figure 3, sous l'effet de la pression du fluide circulant dans le passage 2 du corps, la collerette 9 vient s'appuyer sur les anneaux 10, 11, 12 et 13 qui, à leur tour, viennent prendre appui sur le couvercle 3. La géométrie desdits anneaux est étudiée pour que dans cette position, la collerette 9 ne subisse pas de contrainte. Lors de la fermeture de la vanne, la ge 7 entraîne l'anneau central 10 qui entraîne à son tour ~ anneau 11, après avoir effectué une certaine course. L'anneau 11 entraîne à son tour ltanneau 12 et ainsi de suite, jusqu'à c e que l'on se retrouve dans la position illustrée par la figure h. Les anneaux accompagnent donc le déplacement de la membrane n limitant son allongement. On comprendra aisément que, si les courses d'entraînement des différents anneaux sont bien calculées, la collerette 9, toujours maintenue en appui conte la paroi formée par ces différents anneaux, ne subira aucune contrainte d'allongement, et ce même pour des valeurs importantes de la course entre les positions d euverture et de fermeture. Bien entendu, le nombre et la tolite des anneaux dépendront essentiellement de la géométrie de la vanne et de la membrane. REVENDICATIONS 1. Vanne à membrane, du type comprenant un corps de vanne à l'intérieur duquel est ménagé un passage de fluide, une membrane souple serrée par son bord entre ce corps et un couvercle, et un noyau mobile de forme appropriée, solidaire d'une tige de manoeuvre montée coulissante dans le couvercle, pour déplacer ladite membrane entre une position d'ouverture et une position de fermeture du passage de fluide, caracterisée en ce qu'elle comporte en outre un certain nombre de pièces mobiles en forme d'anneaux, disposees concentriquement au-dessus de la collerette de la membrane, ces anneaux étant susceptibles, lors du mouvement de fermeture de la vanne, de venir prendre appui successivement les uns sur les autres à partir de l'anneau central prévu solidaire du noyau, de manière à former ainsi une paroi d'appui mobile continue pour ladite collerette. 2. Vanne à membrane selon la revendication 1, caractérisee en ce que les anneaux ont une section ayant la forme générale d'un U dont le fond arrondi sert d'appui à la collerette, la branche exterieure de ce U étant prévue plus longue que la branche intérieure et comportant un rebord périphérique tourné vers l'extérieur apte à venir prendre appui sur la branche interieure de l'anneau concentrique immédiatement adjacent.