Brevet FR2470904A1 — publié le 19810612

VANNE A PAPILLON L'invention se rapporte à une vanne dite à papill@n, c'est-àdire, à obturateur min@e se dépla@ant par rotation aut@ur d'un axe perpendiculaire à celui de l'alésage du corps et, plus particulièrement, à une telle vanne dont, par rapport au plan de joint du papillon, l'axe de retation est déporté lengitudinalement. On sait que les vannes à papillon présentent de nembreux avantages sur les autres vannes : - elles n'entrafnent qu'une faible perte de charge - elles ne nécoasitent pour l@ur manceuvre qu'un faible ceu ple moteur - à orifice égal, elles sont moins enc@mbrantes. Néanmoins, jusqu'à ce jour, le dével@ppement des vannes à papillen a fortement été freiné du feit que, netann@nt aux hautes et même aux moyennes pressions, leur étauchéité à la formeture n'a pu être assurée, @@uf en ayant ro@@r@ à une garniture déformable interposée tout au lon@ de l@ur ligne de jon@tion, entre l'elésage et le papillen. matière plastique C@tt@ garniture, en / ou en ca@utchous arué ou non, placée soit sur le profil circulaire du papill@n, soit, plus fréquenment, dans l'@lésage du corps est même généralement,pour les hautes préssions, genflable sous l'action d'un fluide auxiliaire. @@@heureus@ment, outre son coût élevé, une telle garniture a l'inconvé@ient de ne pas résister aux agents chimiques et aux hautes températures. De plus, du fait que, même lorsqu'elle est amovible, la liaison entre le papillon et l'arbre de rotation demeure rigide, d'une part, la concordance des plans du papillon et du joint n'est pas toujours parfaite et, d'autre part, la pression de service qui se traduit par un moment de flexion sur les moitiés de papillon situées chaque côté de l'arbre, provoque rapidement une défermation du papillon, ce qui rend rapidement aléctoire son étanchéité. Un résultat que l'invention vise à obtenir est une vanne à papillon étanche même aux hautes pressiens teut en étant, durable, peu onéreuse et ré@istante aux agr@saions des agents chimiques et aux hautes températures. A cet effet, elle a pour objet une vanne à papillon du type précité notamment caractérisée en ce que, tout en assurant l'association en rotation, la liaison entre le papillon et l'arbre est flottante et, à cet effet, est assurée par l'intermédicire de moyens tolérant au moins un certain jeu longitudinal rendant variable l'amplitude du dépert du papillon par rapport à l'axe de l'arbre, voire même une cortaine c@cillation cerrectrice du l'assise du papillon sur son siège. Elle sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite, à titre d'exemple non limitatif, en regard du desein ci-annexé qui représente schématiquement ; - figure 1 : la vanne vue en coupe exiale - figure 2 : un détail de la figure 1 - figure 3 : le papillon et son arbre vu en coupe selon III III de la figure 1. Cette vanne comprend un corps 1 pourvu de brides de rascordement ou comme dans l'exemple représenté, prévu pour être serré entre deux brides de tuyauterie. Dans ce corps 1 est alésé un crifice 2 pour le passage du fluide dont la vanne sera appelée à contrôler l'écoulement.Il est également percé, diamètralement à cet alésage, d'un trou 3 log@ant un arbre 4 de manoeuvre du papillon 5. Cet arbre est guidé en rotation dans des coussinets 6,7 tels des bagues li@ses par exemple en tetrafluoroethylène. Au moins l'une de ses extrémités est en @@illie du corps 1 pour être associée à un moyen de commande en rotation. Pour éviter les fuites, cotte extrémité 8 a évidemment au préalable traversé une boîte presse étoupe 9. Le moyen de commandé en rotation peut être de tout type connu. Par exemple, il s'agira d'un levier (non représenté) qui, par au moins un deigt d'arrêt 10, aura de préférence son amplitude de mouvement limitée afin, lors de la commande, d'obtenir exactement les positions d'ouverture et de formeture de la vanne. Afin de préserver la continuité du joint 11, le papillon 5 est déporté longitudinalement par rapport à l'arbre 4. Aussi, pour demeurer manoeuvrable à l'intérieur de l'alésage tout en dégageant le passage le plus important possible, ce papillon 5, qui a une certaine épaisseur, a-t-il la forme d'un anneau aphérique dont le contre reste évidemment situé à l'in tersection des axes de l'alésage 2 et de l'arbre 4. Le joint 11 présente, pour recevoir la portée sphérique 12 du papillon, un siège 13 de form@ compl@centaire et tangente à ladite portée sphérique, ce qui offre une excellente assise au papillon. Pour loger le joint 11, l'alésage de la vanne présente une gorge armulaire 14 @réé@ par insertion d'un fouloir 15 dans un décolletage 16 de cet alésage. Le fouloir 15 p@rmet de presser latéralement le joint pour, à la manière d'un presse étoupe et au moins en l'absence de fluide sous pression dans les tuyauteries, assurer l'étanchéité à la ferm@ture en amenant le joint 11 on appui sur la portée 12 du papillon. Dans l'exemple représenté, grâce à une surlongueur 17 dudit fouloir 15, cette pression latérale P est obtenue lors du montage de la vanne entre brides. Selon une caractéristique de l'invention, le joint 11 luimême, d'une part, est constitué en matériau très peu élastique tel le tétrafluoroethylène ou même du métal et, d'autre part, est soindé tronconiquement en deux bagues 18,19 engagées partiellement l'une dans l'autre de manière telle que toute pression sur au moins l'une des faces latérales 20,21 du joint et/ou sur au moins l'une de ses faces externe 22 et interne 13 tende à parfaire la jonction étanche non seulement entre les bagues 18,19, mais ausei entre l'alesage du c@rps de vanne et le papillon. C'est ainsi que notamment la pression du fluide en amont du papillon 5 agira directement sur la fraction dégagée 23 de la face latérale 20 de la bague femelle 19 qui s'engagera avec une plus grande force entre le décolletage 16 et la bague mâle 18 qui, à son tour exercera une pression plus grande sur le feuloir 15 et sur la portée 12 du papillon, laquelle pression, étant donné la forme de la portée, sera dirigée vers le contre de la sphère, soit à l'intersection des axes de l'alèsage et de l'arbre. Les forces de réaction des bagues sont évidemment fo@ction de l'angle au sommet du tron@ de cone seindant le joint en deux bagues. Un joint semblable 24 peut être utilisé dans la boîte presse étoupe 9 prévue sur le passage de l'arbre 4 et où, pour compenser l'usure, une réserve de pression latérale peut être fournie par exemple au moyen de rondelles élastiques 25. De manière connue, tout en assurant leur association en rota tion, la liaison entre le papillon 5 et l'arbre 4 doit, pour le montage et le démontage, être amovible. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, tout en assurant donc cette association en rotation, la liaison entre le papillon et l'arbre est flottante. A cet effet, elle est assurée par l'intermédiaire de moyens 26 tolérant au moins un certain jou longitudinal, rendant variable l'amplitude du déport du papillon S par rapport à l'axe de l'arbre 4. De préférence, ces moyens 26 tolérent également une certaine oacillation correctrice de l'assise du papillon sur son siège. De ce fait, après la fermeture de la vanne, la force F de pression du fluide s'exerçant sur la face antérieure du papil lon ne provoque plus la déformation du papillon, mais au con traire, comme pour une @lapet, est entièrement utilisée pour appUquer correctement et énergiquement le papillon our son siège 13. Dans un mode préféré, pour l'immobilisation en rotation, ces moyens 26 comprennent un étrier 27 dont les bras 28,29, pincent l'arbre 4 dans une zone où il présente deux méplats 30,31 diamètralement opposés. Afin d'éviter que l'étri@r échappe accidentellement, les extrémités libres de ses b@as 28,29 sont reliées entre elles par un organe amovible tel un b@ulon ou une goupille 32. Pour autoriser respectivement le jeu longitudinal et la légère oscillation de l'étrier, il suffit, d'une part, que la distance entre l'organe 32 et le fond 33 de l'étrier 27 soit supérieure à la grosseur de l'arbre en cet endroit, et ce, de la valeur de ce jeu J et, d'autre part, que les méplats 30,31 de l'arbre @ient une largeur supérieure à celle des bras et que le fond de l'étrier soit légèrement en saillie de la face antérieure du papillon. Pour accentuer ces libertés, le papillon et l'étrier sont en deux pièces distinctes qui, pour leur association relative, comportent : - sur l'étrier, une tête cylindrique 34 qui, à partir du fond 33 de l'étrior s'étend sur une certaine longueur - dans le papillon, un trou borgne central 35 de profondour inférieure à la longueur de la tête 34 qui s'y engage avec jeu. Par rapport à la tête 34 de l'étrier, le papillon peut donc bénéficier de ce jeu pour coulisser axialement et @sciller légèrement. Afin que ces possibilités d'oscillation n'entraîment pas des mouvements excessifs du papilles, la face antérieure du papillon présente un épaulement 36 de contrage entre deux butées 37 portées à cet effet par l'arbre et par exe@ple formées par un méplat 38 localisé sur la hauteur de l'épaulement. L'arbre 4 doit tujours résistor à la tersion due au ceuple de retation, nais étant pour le reste désolidarisé du papillon, il ne reçoit plus de colui-ci la contrainte habituelle de flexion due à la pression de service. Il @en résulte une vari@nte de réalisation qui se caractérise alors en ce que depuis son extrémité externe 8 l'ertre 4 ne s' étend plus que jusqu'à l'étrier 26 inclue. Un moyen d'immobilisation de ce d@mi-arbre, en translation est alors prévu par exemple dans la beîte presse étoupe 9. On peut ainsi faire l'économie d'un guidage de cet arbre es qui se traduit aussi per une réduction de l'encombrement et du poids. REVENDICATIONS 1. Vanne dite à papillon du type dont l'alésage (2) du corps (1) présente un siège (13) pour un obturateur (5) déperté longitudinalement par rapport à l'axe d'un arbre de commande (4) qui est perpendiculaire à l'alésage (2) et auquel @rbre (4) l'obturateur (5) est associé en rotation par une liaison am@- vible, cette vanne étant c a r a c t é r i s é e en ce que, tout en assurant leur association en retation, la liaison entre l'obturateur (5) et l'arbre (4) est flottante et, à cet effet, est assurée par l'intermédiaire de moyens (26) telérant un jeu longitudinal (J) rendant variable l'amplitude du déport de l' obturateur (5) par rapport à l'axe de l'arbre (4). 2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'intermédiaire de cette liaisen est en plus assurée par/moyens (26) tolérant une oscillation limitée de l'obturateur. 3. Vanne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ces moyens (26) comprennent : - associée à l'arbre (4), une tête cylindrique (34) qui s'étend sur une certaine longueur et - dans l'obturateur (5) un treu borgno sentral (35) de pro fondeur inférieure à la longueur de la tête (34) qui s'y engage avec jeu. 4. Vanne selon l'une quelconque des revendisations 1 à 3, caractérisée en ce que cos moyens (26) comprennent, associée à l'obturateur (5) une coulisse longitudinale et centrale (27) coopérant avec jeu avec des formes complémentaires (30-31) de l'arbre (4). 5. Vanne selon la revendication 4, caract6risée en ce que la coulisse (27) consiste en un étrier dont la fond (33) est au moins légèrement en saillie de la face antérieure de l'obturateur et dont les bras (28,29) pincent l'arbre (4) sur deux méplats (30,31) diamètralement opposés et de largeur supérieure à celle des bras. 6. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la face antérieure de l'obturateur présente un épaulement (36) de centrage entre deux butées (37) portées par l'arbre. 7. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dont l'arbre (4) présente une extrémité externe (8) associée à un moyen de commande, caractérisée en ce que, à partir de cette extrémité (8) l'arbre (4) ne s'étend que jusqu'au moyen de liaison (26). 8. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dont le siège 13 est for@é par la face interne d'un joint (11), caractérisée en ce que ce joint (11), d'une part, est en matériau très peu élastique et, d'autre part, est seindé tronconiquement en deux bagues (18/19) engagées l'une dans l'autre.