Brevet FR2436306A1 — publié le 19800411

La présente invention concerne une vanne et plus particulièrement une vanne de régulation de l'écoulement de fluide. Les vannes de régulation prennent actuellement de plus en plus d'importance dans tous les domaines techniques et applications les plus diverses notamment dans les processus de contrôle et de régulation. De ce fait, les quantités de vannes demandées deviennent de plus en plus importantes et donc ces vannes peuvent etre maintenant réalisées en grandes séries. Avec une telle hypothèse, il est nécessaire de prévoir des structures de vannes qui soient industrialisables non pas à l'unité, mais par grandes séries en évitant notamment le nombre de pièces unitaires, de manipulations, d'interventions, etc. Ces conditions présentaient d'-habitude des difficultés car les vannes ne sont pas toutes pour commander les mêmes débits et il est nécessaire de prévoir plusieurs séries de vannes constituées d'un ensemble d'éléments qui jusqu'à présent étaient presque toutes spécifiques à une vanne d'un type et d'un débit donnés. La présente invention a pour but de pallier en grande partie les inconvénients mentionnés ci-dessus et d'autre part de réaliser une vanne de régulation ayant une durée devise plus grande que celles actuellement connues, notamment par des possibilités d'intervention sur les éléments essentiels et vitaux pour une vanne comme le siège, le diaphragme de passage du fluide, pour les remettre en état un grand nombre de fois successives. Plus précisément, la présente invention a pour objet une vanne de régulation de l'écoulement d'un fluide caractérisée par le fait qu'elle comprend un corps délimitant une chambre de passage du fluide, ladite chambre comportant deux orifices sensiblement concentriques, les bords du premier orifice constituant un siège pour un clapet d'obturation, le second orifice constituant la section de passage du fluide, un organe pour commander le passage du fluide comportant une première partie formant clapet pour coopérer avec ledit siège et une seconde partie formant obturateur pour coopérer avec ledit second orifice de façon à ce que la section de passage du fluide comprise entre le second orifice et la partie de l'organe formant obturateur varie en fonction du déplacement dudit organe. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparai- tront au cours de la description suivante donnée en regard du dessin annexé à titre illustratif mais nullement limitatif dans lequel la figure unique représente un mode de réalisation d'une partie de vanne de régulation conforme à l'invention. La partie de la vanne de régulation qui est illustrée sur la figure unique comprend un corps 1, très schématiquement représenté, délimitant une chambre 2 dans laquelle peut s'écouler un liquide fluide DU gazeux -et même, éventuellement semi-fluide ou semi-gazeux. Dans cette chambre 2 est réalisé plus particulièrement un passage 3 délimité par un premier orifice 4 qui est de préférence de forme circulaire, mais qui pourrait être éventuellement de forme quelconque fermée.De préférence cet orifice 4 est prévu comme illustré, c'est-à-dire de forme circulaire dans un plan imaginaire matérialisé sur la figure par un trait discontinu 5. Ce premier orifice est en fait l'orifice de passage du fluide déterminant le débit maximal de la vanne. De plus, le corps de la vanne comporte un deuxièmezorifice 6, contenu dans un plan représenté par le trait discontinu 7. Cet orifice est lui aussi représenté et réalisé de préférence circulaire et centré sur le même axe 8 que le premier orifice 4. Dans ce mode de réalisation, le plan 7 est parallèle au plan 5 mais distinct de ce plan 5, ces deux plans seront, de préférence, les plus éloignés possible. Le bord de cet orifice 6 constitue en fait le siège pour un clapet de fermeture. Avantageusement, ce bord est réalisé par une surface portante conique 9 femelle en forme de section de cône dont le sommet serait centré sur l'axe 8 défini ci-dessus au delà du plan 7 dans la direction du plan 5 comme illustré sur la figure. Cette portion conique constitue le siège pour un clapet et représente donc un des éléments essentiels de la vanne de régulation. Quand une telle vanne fonctionne il est souvent nécessaire de refaire l'étanchéité de la vanne par un rodage de la portée c'est-à-dire de la portion conique 9. I1 apparatt ici un des avantages de la structure de la vanne selon l'invention c'est-à-dire la possibilité de roder plusieurs fois la surface du siège sans avoir à retoucher l'orifice de passage 4 de la vanne. En effet, la matière 18 comprise entre les deux plans 7 et 5 permet ce rodage plusieurs fois, ce qui augmente la durée de vie d'une telle vanne. Bien entendu, la vanne comporte un organe 10 pour commander le passage du fluide. Cet organe est normalement associé à des moyens de commande permettant de le déplacer en translation suivant l'axe 8. Ces moyens, bien connus en eux-mêmes n'ont pas été illustrés, mais peuvent entre constitués par exemple par une tige filetée traversant par un passage étanche le corps de la vanne, cette tige étant solidaire-d'une part de l'organe 10 et d'autre part reliée à des moyens tels qu'un moteur ou des volants permettant d'effectuer sur cette tige des tractions pour la déplacer en translation dans les deux sens ainsi que l'organe 10. L'organe 10 comporte plus particulièrement deux parties solidaires qui peuvent être soit réalisées dans une seule pièce ou soit, si nécessaire, en deux parties. La première de ces pièces est constituée par une pièce massique 11 constituant la partie clapet. Ce clapet est constitué par une partie de cette pièce ' tronconique mâle 12 dans l'exemple illustré, mais qui peut etre aussi par exemple sphérique, qui est complémentaire de la partie femelle constituée par le siège conique 9 (ou sphérique), cette surface mâle conique 12 étant délimitée par une surface plane 13. Cette surface plane 13 porte une protubérance 15 à profil évolutif par exemple en forme de paraboloRde de révolution de sommet 19. Cette pièce protubérante peut plonger dans l'orifice 4 lorsque l'organe 10 se déplace pour venir appliquer la partie clapet 12 contre le siège 9. La base 14 de cette protubérance a un diamètre très légèrement inférieur au diamètre de l'orifice 4 pour éviter que la paroi 20 de cette protubérance vienne au contact du bord de l'orifice 4 et le dégrade par frottement. Cependant, ce diamètre de la base 14 sera le plus voisin possible de celui de l'orifice 4 mais ne devra jamais titre égal. De plus, comme il a été décrit précédemment, le siège de la vanne peut être refait plusieurs fois, ce qui diminuera la distance entre les deux plans 7 et 5 définis ci-dessus. La protubérance 15 plongera de plus en plus dans l'orifice 4 pendant la durée de vie de la vanne. I1 est bien entendu nécessaire que cette protubérance ne vienne jamais au contact direct des bords de l'orifice 4, pour cela la protubérance 15 est reliée à la pièce massique 11 c'est-à-dire sur la surface 13 par une portion cylindrique 16 ayant un diamètre extérieur égal ou sensiblement égal à celui de la base 14 de la protubérance, mais de toute façon légèrement inférieur au diamètre de l'orifice 4, de façon que lorsque cette protubérance plonge dans l'orifice 4 de plus es plus, la partie cylindrique 16 ne vienne jamais au contact du bord de cet orifice 4. De plus, la hauteur de cette partie cylindrique 16 sera sensiblement égale à la distance séparant les deux plans fictifs 5 et 7. L'organe obturateur 10 est représenté sur la figure en position de vanne fermée, c'est-à-dire la partie clapet 12 contre la partie siège 9. L'organe se translate suivant l'axe pour ouvrir plus ou moins le débit de la vanne. I1 est notamment représenté en pointillés en 17 en position semi-ouverte où la protubérance 15 plonge partiellement dans l'orifice 4 pour définir une couronne de passage comprise entre la surface de la protubérance coupée par le plan fictif 5, et les bords de l'orifice 4. Pour diminuer le débit, il est suffisant alors de plonger cette protubérance dans l'orifice, et pour l'augmenter, de l'en sortir. I1 est précisé qu'il n'a été décrit ci-dessus que les éléments essentiels de la structure de la vanne permettant de faire ressortir par un mode de réalisation la présente invention. Les autres éléments constitutifs et nécessaires dans une vanne et qui n'ont pas été représentés ni décrits ici sont bien connus en eux-mêmes et ne présentent aucune difficulté pour être réalisés avec la présente invention. Cependant, il est aussi à préciser qu'en plus des avantages déjà mentionnés ci-avant, une telle structure de vanne permet éventuellement de ne réaliser qu'un seul corps brut de vanne et de roder tous les sièges de façon identique c'est-à-dire avec un meme diamètre et de creuser le passage 3 pour réaliser l'orifice 4 en fonction du débit de la vanne désirée ; cet orifice et donc le débit, pouvant aller des plus petites dimensions jusqutà des dimensions moninales qui sont voisines de l'orifice 6. REVENDICATIONS 1 . Vanne de régulation de l'écoulement d'un fluide caractérisée par le fait qu'elle comprend un corps délimitant une chambre de passage du fluide, ladite chambre comportant deux orifices sensiblement concentriques, le bord du premier orifice constituant un siège pourun clapet d'obturation, le second orifice constituant la section de passage du fluide, un organe pour commander le passage du fluide comportant une première partie formant clapet pour coopérer avec ledit siège et une seconde partie formant obturateur pour coopérer avec ledit second orifice de-façon à ce que la section de passage du fluide comprise entre le second orifice et la partie de l'organe-formant obturateur varie en fonction du déplacement dudit organe. 2".Vanne selon la revendication 1, caractérisée par le fait que lesdits premier et second orifices sont circulaires et de diamètre différent. 30. Vanne selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée par le fait que lesdits premier et second orifices sont dans deux plans parallèles non confondus. 40. Vanne selon lune des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que le bord du premier orifice constituant un siège est formé par une surface en portion de cane ou de sphère dont le sommet est positionné sur 'axe passant par le centre des deux orifices. 5 . Vanne selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée par le fait que la partie dudit obturateur formant clapet est constituée par une portion tronconique ou sphérique complémentaire de ladite surface tronconique constituant le siège. 60. Vanne selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée par le fait que ladite seconde partie formant obturateur pour coopérer avec ledit second orifice est constituée par une protubérance ayant un profil évolutif pour déterminer des sections de valeur nulle jusqu'à une section très voisine mais non égale au diamètre dudit second orifice formant passage du fluide, cette section la plus grande constituant la base de la protubérance. 70. Vanne selon la revendication 6, caractérisée par le fait que ladite protubérance est reliée à la première partie dudit obturateur par une portion cylindrique de meme diamètre que ladite base et d'une hauteur sensiblement égale à la distance séparant les deux plans dans lesquels sont contenus lesdits premier et second orifices.