Brevet FR2470316A1 — publié le 19810529

2470N16 L'invention est relative à un obturateur de tube, notamment soupape entièrement métallique pour installations à vide poussé, avec un bottier et un clapet de soupape monté mobile à l'intérieur de ce bottier, ce clapet de soupape étant susceptible d'être amené par un déplacement de translation et/ou un déplacement de pivotement dans une position o il ferme l'orifice de passage de la soupape, ou bien dans une position o il laisse libre cet orifice de passage, tandis que pour la fermeture étanche, un siège de soupape annulaire disposé co- axialement par rapport à l'orifice de passage, est mobile axia- lement et est susceptible dêtre pressé contre le clapet de soupape, cependant que le rappel du siège annulaire de soupape s'effectue sous l'action d'un ressort et que le siège annulaire de soupape et le clapet de soupape comportent, vers l'intérieur ou bien sur le bord, des éléments d'étanchement venant se join- dre opérationnellement les uns aux autres. De tels obturateurs de tubes sont connus en soi. Pour le déplacement axial du siège annulaire de soupape, on uti- lise des soufflets métalliques essentiellement cylindriques, dis- posés coaxialement, qui délimitent une chambre annulaire suscep- tible de recevoir un fluide sous pression. Lorsqu'ils sont sou- mis à l'action du fluide sous pression, les soufflets métalli- ques s'étendent en direction axiale et déterminent ainsi le dé- placement du siège annulaire de soupape étroitement lié à ces soufflets. Pour le rappel du siège annulaire de soupape, lors de l'ouverture de la soupape, des ressorts de rappel supplé- mentaires doivent être pr-vus. Comme, pour assurer la pression requise pour la fermeture de la soupape, des efforts non né- gligeables sont nécessaires, efforts qui doivent également sur- monter l'action des ressorts de rappel, cette construction con- nue fait appel à de forts soufflets métalliques qui exigent beaucoupe de place et d'espace pour leur logement et leur dis- position. Le but de l'invention est en conséquence de pro- poser pour un obturateur de tube du type précité, une construc- tion pour la mécanique de déplacement du siège annulaire de sou- pape, qui puisse se satisfaire d'un encombrement réduit pour permettre ainsi de maintenirlaussi petite que possible, la lon- gueur de construction de l'obturateur de tube, notamment de la soupape. 2470t16 2.- Conformément à l'invention, ceci est obtenu en ce que le bord externe du siège annulaire de soupape eet relié à au moins deux ressorts en coupelles (ressorts Belleville) dis- posés coaxialement l'un par rapport à l'autre et par rapport au siège annulaire de soupape, de sens opposés l'un par rapport à l'autre et présentant des diamètres différents, le ressort en coupelle présentant le plus petit diamètre étant en liaison par son bord externe avec le siège annulaire de soupape, tandis que le ressort à coupelle présentant le plus grand diamètre est en liaison avec ce siège annulaire par son bord interne, le corps annulaire, de section transversale en forme de V, cons- titué par les deux ressorts à coupelles, délimitant entre sa fa- ce opposée au siège annulaire de soupape et le bo tier, une cham- bre susceptible de recevoir un fluide sous pression et prenant appui par ses bords sur le bottier, cependant que le sommet de ce corps annulaire de section transversale en forme de V, fait saillie dans cette chambre. Grâce à ces dispositions selon l'invention, ltob- turateur de tube peut être réalisé avec une longueur de construc- tion très petite, et ainsi on peut satisfaire une exigence avec laquelle le constructeur de tels obteurateurs de tubes se trouve constamment confronté dans la pratique. L'invention va être expliquée plus en détail en se référant à un exemple de réalisation représenté sur les des- sins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 est une vue en élévation d'une soupape pour des installations à vide poussé, - la figure 2 est une coupe transversale selon la ligne A-A de la figure 1, le clapet de soupape ayant pivoté dans l'orifice de passage de l'obturateur de tube, mais la sou- pape n'étant encore pas fermée de façon étanche, - la figure 3 est également une coupe selon la ligne A-A de la figure 1 avec le clapet de soupape ayant pivoté dans l'orifice de passage de l'obturateur de tube, mais la sou- pape étant ici représentée déjà fermée de façon étanche. La soupape selon les figures 1 à 3, comporte un bottier de soupape constitué des parties de bottier 1, 2, 3, 4 et 5. Ces parties sont avantageusement soudées ensemble. Les parties frontales 1 et 5 du bottier de soupape comportent des possibilités de raccordement à des brides de canalisations tubu- - laires, ici par exemple une couronne de perçages filetés 6, qui, dans les représentations en coupe des figures 2 et 3, sont indi- qués par leurs axes. Le clapet de soupape 7 avec des nervures ou des lèvres d'étanchement 9 disposées sur son bord, est fixé sur une barre porteuse 8. Cette barre porteuse 8 passe à travers le boîtier de soupape en étant étanchée par rapport à lui. Grâce à un vérin 10, cette barre porteuse 8 est susceptible de pivo- ter autour de l'axe 11i Par le pivotement du clapet de soupape 7, ce dernier est amené dans une position libérant l'orifice de passage 12 de la soupape (voir la ligne en traits-points 7' sur la figure 1), ou bien dans une position fermant cet orifice de passage (figure 2 et figure 3)0 Au lieu d'un tel mouvement de pivotement, il est également possible de concevoir la cons- truction de la soupape de façon que le clapet de soupape puisse être amené dans les deux positions décrites par un mouvement rectiligne. Pour fermer la soupape lorsque le clapet de soupape 7 a pivoté (figure 2), le siège annulaire de soupape 13 doit être pressé en direction axiale (flèche 14) contre le cla- pet de soupape 7. Ce siège annulaire de soupape 13 peut être constitué en plusieurs parties, en réalisant par exemple la zone d'étanchement hautement sollicitée en un autre matériau que le reste de ce siège annulaire de soupape. Le bord externe du siège annulaire de soupape 13 est ici relié à deux ressorts à coupel- les (ressorts Belleville) 15, 16, et disposés co-axialement l'un par rapport à l'autre et par rapport au siège annulaire de sou- pape 13, en sens contraire l'un de l'autre, et présentant des diamètres différents. Le ressort à coupelle 16 avec le plus pe- tit diamètre est relié par son bord externe au siège annulaire de soupape 13, tandis que le ressort à coupelle 15 présentant le plus grand diamètre est relié par son bord interne avec le siège annulaire de soupape 13. Ces deux ressorts à coupelles 15 et 16 constituent un anneau de section transversale en forme de V, l'angle d'ouverture de cette section en vorme de V-pouvant être proche de 1800, mais de préférence un peu plus petit que 1800, lorsque cet anneau de section transversale en forme de V n'est pas sollicité. Cet anneau de section transversale en forme de V constitué par les deux ressorts à coupelles 15 et 16, dé- limite par sa face opposée au siège annulaire de soupape 13, une chambre 17 qui pçut recevoir un fluide sous pression par l'inter- 4.- médiaire d'un ou plusieurs perçages 18 conduisant vers l'exté- rieur, ou bien qui peut être évacué par l'intermédiaire de ces perçages. Le bord externe 19 et le bord interne 20 de l'anneau à section transversale en forme de V constitué par les deux res- sorts à coupelles 15 et 16, prennent appui sur le bottier de soupape aussi bien en direction axiale qu'en direction radiale. L'anneau à section transversale en forme de V constitué par les deux ressorts à coupelles 15 et 16 est disposé de façon telle que son sommet, lorsque la chambre 17 n'est pas alimentée en fluide sous pression, est orienté dans la direction de cette chambre (figure 2). Pour positionner les bords tournés l'un vers l'autre des ressorts à coupelles 15 et 16, le siège annulaire de soupape 13 porte un anneau 21 de section transversale en forme de T. Les bords des ressorts à coupelles 15 et 16 s'appliquent contre les épaulements constitués par les barres transversales de cet an- neau 21 en forme de T. Pour étancher la chambre 17 par rapport aux espaces internes de la soupape, le corps annulaire constitué par les deux ressorts à coupelles 15, 16, porte sur sa face tournée vers la chambre 17, au moins une membrane d'étanchement 22, dont les bords sont soudés avec ou sans apport de métal sur le bottier et sur l'anneau 21 en forme de T. Pour cette mem- brane 22, on peut utiliser un élément à paroi mince, car cette membrane, même lorsque la chambre 17 est remplie de fluide sous pression, est soutenue d'un côté par le corps annulaire 15, 16. LDe mode de fonctionnement du dispositif selon l'invention se déduit des deux représentations en coupe selon les figures 2 et 3. Sur la figure 2, la chambre 17 est repré- sentée alors qu'elle n'est pas alimentée en fluide sous pres- sion. Le corps annulaire de section transversale en forme de V constitué par les deux ressorts à coupelles 15 et 16, prend alors la position visible sur cette figure 2, le siège annulaire de soupape 13 étant alors écarté du clapet de soupape 7 qui a préalablement pivoté. Si maintenant la chambre 17 est alimentée avec du fluide sous pression, le corps annulaire de section transversale en forme de V est alors étalé et aplati, son sommet étant alors pressé contre le clapet de soupape 7 (figure 3). la membrane 22 soudée sur ses bords maintientl'étanchement de la chambre 17 par rapport aux espaces internes de la soupape. La pression s'établissant dans la chambre 17 doit, d'une part, sur- monter l'effort d'étalement du corps annulaire en forme de V, et 5.d'autre part, assurer l'effort de fermeture de la soupape. Si la chambre 17 est évacuée, les ressorts à coupelles 15 et 16, du fait de leur comportement élastique, reviennent dans leur po- sition de départ et ouvrent ainsi la soupape. Dans l'exemple de réalisation représenté, deux ressorts de soupape 15 et 16 sont utilisés, En principe, il serait possible de prévoir éventuellement des paquets de res- sorts à coupelles à plusieurs couches, au cas ob les efforts de rappel requis rendraient cela nécessaire, ce qui peut dépendre éventuellement des dimensions de la soupape et, d'autre part, éventuellement, de la façon dont el e est mise en oeuvre. Aussi bien dans le cas de la construction représentée que dans le cas d'une construction utilisant des ressorts à coupelles à plusieurs couches, la mécanique de déplacement du siège annulaire de sou- pape est d'une construction extraordinairement compacte, si bien que la soupape peut être réalisée avec une longueur de construc- tion réduite, Dans l'exemple représenté et décrit, la chambre 17 est étanchée par rapport aux espaces internes de la soupape par une fine membrane 22 extraordinairement flexible, dont les bords sont soudés contre le bottier de soupape. Cette membrane) peut être prévue très mince et donc très flexible, car lorsque la chambre 17 est alimentée en fluide sous pression, cette mem- brane s'applique constamment sur les ressorts à coupelles et est soutenue par ceux-ci, si bien que cette membrane peut être prévue uniquement pour ces fonctions d'étanchement. En principe il serait également possible d'étancher directement les bords des ressorts à coupelles 15 et 16 par rapport au bottier de sou- pape par exemple en interposant des joints d'étanchéité. Dans le cas o l'industrie concernée dispose de soudures élastiques, il n'est pas exclu que les bords mêmes des ressorts à coupelles et 16, soient soudés sur les parties correspondantes du bot- tier. Les ressorts à coupelles 15 et 16 eux-mêmes peuvent, dans tous les cas, présenter des largeurs identiques ou des largeurs différentes. 6.- REVENDICATIONS R E V E N D I C À T I O N 8 1.- Obturateur de tube notamment soupape eitiè- rement métallique pour installation à vide poussé, avec un bot- tier et un clapet de soupape monté mobile à l'intérieur de ce bottier, ce clapet de soupape étant susceptible d'être amené par un déplacement de translation et/ou un déplacement de pi- votement dans une position o il ferme l'orifice de passage de la soupape, ou bien dans une position o il laisse libre cet orifice de passage, tandis que pour la fermeture étanche, un siè- 19 ge de soupape annulaire disposé co-axialement par rapport à l'o- rifice de passage est mobile axialement et est susceptible d'être pressé contre le clapet de soupape, cependant que le rappel du siège annulaire de soupape s'effectue sous l'action d'un res- sort et que le siège annulaire de soupape et le clapet de sou- pape comportent, vers l'intérieur ou bien sur le bord, des élé- ments d'étanchement venant se Joindre opérationnellement les uns aux autres, obturateur de tube caractérisé en ce que le bord externe du siège annulaire de soupape (13) est relié à au moins deux ressorts en coupelles (ressorts Belleville) (15, 16) dis- posés coaxialement l'un par rapport à l'autre et par rapport au siège annulaire de soupape (13), de sens opposés l'un par rap- port à l'autre et présentant des diamètres différents, le ressort en coupelle (16) présentant le plus petit diamètre étant en liai- son par son bord externe avec le siège annulaire de soupape (13) tandis que le ressort à coupelle (15) présentant le plus grand diamètre est en liaison avec ce siège annulaire par son bord in- terne, le corps annulaire, de section transversale en forme de V, constitué par les deux ressorts à coupelles (15, 16), délimi- tant entre sa face opposée au siège annulaire de soupape (13) et le bottier (1, 2) une chambre (17) susceptible de recevoir un fluide sous pression et prenant appui par ses bords (19, 20) sur le bottier (1, 2), cependant que le sommet de ce corps annulaire de section transversale en forme de V, fait saillie dans cette chambre(17). 2.- Obturateur de tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que le siège annulaire de soupape (13) porte sur son bord externe et sur sa face opposée au clapet de soupape (7) un anneau (21) de section transversale essentiellement en forme de T, les bords tournés l'un vers l'autre des ressorts à coupelles (15, 16) s'appliquant sur les épaulements constitués 7.- par les barres transversales de l'anneau (21) à section trans- versale en forme de T. 3.- Obturateur de tube selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le corps annu- laire constitué par les deux ressorts à coupelles (15, 16) porte sur sa face tournée vers la chambre (17) au moins une membrane diétanchement (22) , dont les bords sont de préférence soudés avec ou sans apport de métal avec le bottier et avec l'anneau (21) à section transversale en forme de T.