Brevet FR2470321A1 — publié le 19810529

Vanne La présente invention concerne une vanne pour ouvrir et fermer la communication entre une première et une seconde canalisations, la vanne comprenant un corps avec une partie supérieure, une partie inférieure et un orifice de communication interposé entre ces parties qui peut être fermé et ouvert au moyen de deux éléments d'étanchéité espacés l'un de l'autre qui coopèrent chacun avec leurs éléments obturateurs pour former un double dispositif d'étanchéité entre les parties supérieure et inférieure du corps, lesdites parties pouvant être connectées chacune à une canalisation. Les vannes du type à clapet conique qui forment une double obturation entre deux canalisations sont bien connues. Lorsque ces vannes sont fermées, il se forme entre les deux obturations un espace qui est en communication avec l'atmosphère. L'avantage inhérent à ces vannes est qu'une fuite dans une des obturations est envoyée dans l'atmosphère à l'extérieur de la vanne. Cette disposition empêche que le liquide provenant d'une des canalisations ne soit mélangé avec le liquide se trouvant dans l'autre canalisation connectée à la vanne. Dans les usines de traitement, il est souhaitable de pouvoir isoler les diverses sections de l'installation l'une de l'autre de manière sûre pour empêcher un mélange de milieux différents. Par exemple, il est parfois souhaitable d'isoler une partie de l'installation pour la nettoyer, tandis que les parties restantes de l'installation sont en fonc- tionnement et sont remplies avec le milieu en cours de traitement. Dans de tels cas, il est nécessaire d'assurer que le liquide de nettoyage provenant de la section qui est en cours de nettoyage ne peut s'échapper dans le milieu de traitement se trouvant dans la section de l'installation qui est encore en fonctionnement. Pour répondre à cette nécessité, on utilise normalement des vannes double ou des vannes avec un double clapet conique du type décrit dans le brevet de la République Fédérale d'Allemagne NI DT 26 32 587, dont la description est donnée ci-après comme référence. Les vannes utilisées jusqu'à présent dans ce but se sont cependant avérées présenter plusieurs inconvénients. Ainsi, une petite quantité de liquide fuit souvent lorsque la vanne est commutée, soit parce que l'intérieur de la vanne est momentanément mis en communication avec la sortie de purge, soit parce que la masse de liquide emprisonnée entre les deux surfaces d'étanchéité s'écoule à travers la même sortie. L'inconvénient ci-dessus entraine la néces- sité d'un nettoyage fréquent de la chambre de purge et de sa sortie. Lorsque la double sécurité de la vanne est déréglée lors de la chasse du liquide de nettoyage à travers la chambre de purge, ceci constitue un défaut important de la vanne. Il serait en conséquence souhaitable que les intervalles entre de telles opérations de nettoyage puissent être allongés de manière que le nettoyage puisse être effectué au moment o aucun produit n'est présent dans les cana- lisations. Une possibilité connue pour se soustraire à ces difficultés consiste à utiliser une vanne du type coulissant dans laquelle l'élément de fermeture est constitué par un cylin- dre à lumières mobile. Cependant cette vanne est basée sur un principe de construction qui s'est avéré en pratique présenter des inconvénients,à savoir une usure importante des éléments d'étanchéité et des garnitures mobiles. Ce principe n'est pas non plus applicable aux vannes usuelles du type à clapet conique, ce qui entraîne que le principe ne peut pas être utilisé pour reconstruire les vannes à clapet conique usuelles existantes. De plus, la chambre inférieure de la vanne contient une cavité formant l'ori- fice de communication avec la chambre supérieure de la vanne cette cavité étant mal adaptée aux opérations de nettoyage Conformément à la présente invention, les inconvénients mentionnés ci-dessus sont maintenant évités au moyen d'une vanne du type décrit dans l'introduction, la vanne étant sensiblement caractérisée en ce que, entre les deux éléments- obturateurs est positionné un troisième élément obturateur qui est dessiné de manière qu'il n'y ait sensiblement aucune cavité entre les éléments d'étanchéité lorsque les étanchéités sont formées, ce troisième éléments obtu- rateur fonctionnant pour ouvrir une communication entre la région entre les étanchéités et la sortie de purge immédiatement après la formation de la double étanchéité et fermer respectivement cette communication avant la suppression des étanchéités. Une vanne dessinée de cette manière donne, dans la position fermée, une double sécurité contre les fuites et aucune fuite de liquide ne se produit durant la commutation de la vanne. La présente invention sera plus facilement comprise à partir de la brève description faite ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels Les figures 1, 2 et 3 représentent des vues en élévation latérale d'un mode de réalisation d'une vanne conforme à l'invention dans diffé- rentes phases de la fermeture, etla figure 4 représente un second mode de réalisation de la vanne conforme à l'invention dans la position fermée. La vanne représentée dans les figures 1, 2 et 3 comporte un corps de vanne 1 avec un moteur à air comprimé 2 cons- titué par deux pistons 3 et 4 chargés par un ressort et une chambre 5 qui est, respectivement, alimentée en air comprimé et mise à l'échappement pour le fonctionnement de la vanne. Le corps de vanne 1 comporte une partie supérieure 6 et une partie inférieure 7. Entre ces deux parties, qui peuvent être connectées chacune à-leur canalisation, il existe une communication 8. Cette communication peut être coupée au moyen d'éléments obturateurs en forme de clapets coniques 9, 10 et 11. Le clapet conique 10 est connecté au piston 3 par l'inter- médiaire d'un ressort 12. Le clapet conique 9 est fixé sur le piston 3, tandis que le clapet conique 10 peut se déplacer librementpar rapport aux clapets coniques 9 et 11 et est solidarisé avec lepiston 4. Lorsque l'orifice de communication 8 doit être fermé, une communication est établie entre la chambre à air 5 et l'atmosphère, la pression chutant dans cette chambre. Les pistons 3 et 4 se déplaceront alors vers le bas à partir de la position de départ représentée dans la figure 1, les clapets coniques 9, 10 et 11 se déplaçant vers le bas vers le siège 13. La communication entre les parties 6 et 7 est alors fermée de manière étanche par les bagues d'étanchéité 14 et 15. Cette phase de fermeture est repré- sentée dans la figure 2. Lorsque la pression a encore chuté dans la chambre 5, le piston 4 se déplacera vers le haut par suite de la force de sollicitation du ressort 12, le clapet conique se déplaçant aussi vers le haut vers la position re- présentée dans la figure 3. L'opération de fermeture est alors achevée. Lorsque la vanne est ouverte, ce processus s'effectue dans l'ordre inverse. Si une fuite se produisait dans les bagues d'étanchéité 14 ou 15, ceci se traduirait simplement par un écoulement du liquide dans l'espace 16 formé par suite du déplacement vers le haut du clapet 10. Cet espace est maintenant en communication avec l'atmosphère par le canal 17 et le canal 18. La fuite sera de ce fait evacuée par ces canaux. Lors du nettoyage de la partie 6, le liquide de traitement peut être présent dans la partie 7 et vice versa sans risque de mélange. Du fait que le clapet conique 10 n'est pas déplacé jusqu'à ce que les bagues d'étanchéité 14 et 15 aient commencé leur fonction, aucune fuite ne se produira lors du fonc- tionnement de la vanne autrement que dans le cas d'une bague d'étanchéité 14 ou 15 défectueuse. Lors du nettoyage de l'espace 16, qui n'a lieu qu'occasion- nellement et qui, en conséquence, ne nécessite pas une double obturation, le liquide de nettoyage est alimenté par le canal 19. Ce liquide est amené dans l'espace 16 par les canaux 20 et 21. Après lavage de l'espace 16, le liquide de nettoyage s'écoule par le canal 17 et le canal 18. Si un coup de bélier se produisait dans la partie supérieure 6 de la vanne, le clapet conique 9 serait forcé encore plus puissamment contre le siège 13 qui de ce fait reste fermé hermétiquement. Si un coup de bélier venait à se produire dans la partie inférieure 7 de la vanne, le clapet conique 11 se soulè- verait tandis que les clapets coniques 9 et 10 seraient maintenus en place par le ressort 22. Lorsque la communi- cation a été établie entre l'espace 16 et la partie 7, la pression se trouve réduite puisque l'espace 16 est en communication avec l'atmosphère, le clapet conique 11 se déplaçant, sous l'action du ressort 23, à nouveau vers le bas et fermant hermétiquement la communication par la bague d'étanchéité 14. Il apparait à partir de ce qui est mentionné ci-dessus que le mode de réalisation de la vanne conforme à la pré- sente invention tel que représenté dans les figures 1, 2 et 3 offre une sûreté complète contre une fuite entre la partie 6 et la partie 7. Il est en conséquence possible de nettoyer la canalisation associée à une partie de la vanne tandis que l'autre canalisation est remplie par le liquide de traitement. En conséquence, une partie de l'installation de traitementpeut être maintenue en fonc- tionnement en même temps qu'une autre partie de l'instal- lation est nettoyée et on évite une perte de temps pour nettoyer la vanne. Par suite du mode de réalisation représenté de la vanne conforme à la présente invention, vanne présentant un siège 13 qui est en forme de cône dans la direction de fermeture des clapets coniques de la vanne, il n'est créé aucune cavité contenant un produit résiduel susceptible de polluer l'espace de purge 16 lorsque le clapet 10 est soulevé. De plus, on obiendra comme avantage que les bagues d'étanchéité 14 et 15 ne sont pas soumises dans une mesure importante à un mouvement de coulissement (et en conséquence à une abrasion) par les clapets 9 et il. Un avantage supplé- mentaire inhérent au mode de réalisation représenté de la vanne conforme à l'invention est qu'il n'y aucune compres- sion du milieu dans la partie 7 lors de la fermeture de la vanne, puisque la communication entre la partie 6 et la partie 7 est maintenue ouverte durant la plus grande partie de la phase de fermeture. Encore un avantage supplé- mentaire est que, dans le cas d'un coup de bélier dans îo la partie 7, seul un léger mouvement vertical du clapet conique hl sera nécessaire pour permettre une ouverture suffisamment large entre la partie 7 et l'espace de purge 16 pour obtenir une réduction de la pression. Le mode de réalisation décrit ci-dessus de la vanne conforme à la présente invention comporte les caractéristiques suivantes. Dans la position fermée la vanne est totalement sûre contre une fuite entre les deux canalisations, ce qui est particu- lièrement important dans l'industrie alimentaire. Grâce à cette caractéristique, une partie de l'installation de traitement peut être isolée afin d'être nettoyée tandis qu'une autre partie de l'installation est en fonctionnement. De plus, aucune fuite ne se produit lorsque la vanne est commutée. De même la vanne ne contient aucun dispositif d'étanchéité de diamètre important qui doive être nettoyé au niveau du passage des guides 24. Il n'y a pas non plus de telles bagues d'étanchéité entre les deux parties 6 et 7 lesquelles pourraient être soumises à une abrasion importante par le passage d'arêtes métalliques. La vanne décrite ci-dessus, conforme à la présente invention, ne présente aucune cavité ou autre recoin dans les parties de traitement 6 et 7 qui soient difficiles à nettoyer. La vanne peut être soumise à des coups de bélier sans qu'une fuite se produise entre les deux parties. Il n'y a aucune compression ou chute de pression dans le milieu se trouvant dans les parties 6 et 7 lors de la fermeture de la vanne. La vanne possède aussi l'avantage de pouvoir utiliser les parties existantes des vannes de coupure du type à clapet conique avec comme résultat des mesures de mise en service simple et des obligations de stockage plus faibles. Sensiblement toute la description ci-dessus concernant le mode de réalisation représenté aux figures 1 à 3 concerne aussi le mode de réalisation de la figure 4 dans lequel les références utilisées sont les.mêmes que dans les figures 1 à 3. Comme cela apparaîtra à partir d'une comparaison entre ces deux modes de réalisation, le mode de réalisation de la figure 4 diffère de celui de la figure 3 tout d'abord par la construction du passage du canal 18 à travers la partie du corps de vanne 7, par les positions inversées des pistons 3 et 4 dans le moteur à air comprimé 2 et par le positionnement des éléments d'étanchéité 14 et sur les clapets coniques 9 et il au lieu de sur le siège 13. La construction du moteur à air comprimé repré- senté dans la figure 4 donne une surface du piston 4 rela- tivement très importante. Dans les deux modes de réalisa- tion, le ressort 12 est plus faible que le ressort 23. Finalement, on notera que le moteur à air comprimé 2 est essentiel pour le fonctionnement de la vanne conforme à la présente invention et peut être considéré en lui- même comme une invention, comme cela apparaîtra d'après les revendications ci-annexées. Revendications 1. Une vanne comportant un corps 1 avec une partie supé- rieure 6, une partie inférieure 7 et un orifice de commu- nication 8 entre les deux parties, l'orifice de communica- tion pouvant être fermé et ouvert au moyen de deux élément d'étanchéité espacés l'un de l'autre 14, 15 qui coopèrent chacun avec leur élément obturateur 9, 11 pour former un double dispositif d'étanchéité entre les parties supé- rieure et inférieure 6, 7 du corps, lesdites parties pouvant être connectées chacune à une canalisation, caractérisé en ce qu'un troisième élément obturateur 10 est positionné entre les deux éléments obturateurs 9, 11, ledit troisième élément obturateur étant construit de manière qu'il n'y ait sensiblement aucune cavité entre les éléments d'étanchéité 14, 15 lorsque les étanchéités sont formées, ledit troisième élément obturateur fonction- nant pour ouvrir une communication entre la région entre les étanchéités etune sortie de purge 18 après formation de la double étanchéité et pour, respectivement, fermer cette dernière communication avant la suppression des étanchéités. 2. Une vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le troisième élément obturateur entre les deux éléments obturateurs 9, 11 présente une surface de configuration semblable à la surface de ladite communication 8 entre les deux étanchéités, et en ce que le troisième élément obturateur 10 est dé- plaçable par rapport aux deux éléments obturateurs 9, 11 espacés l'un de l'autre pour ouvrir la communication vers la sortie de purge 18. 3. Une vanne selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les deux éléments obturateurs 9, Il sont conformés comme deux parties d'un cône ou piston qui coopèrent avec un siège 13 supportant de préférence lesdits éléments d'étanchéité 14, 15. 4. Une vanne selon la revendication 3, caractérisée en ce que le troisième élément obturateur 10 est conformé comme une troisième partie du cône ou du piston, positionnée entre lesdites deux parties 9, 11 du cône ou du piston, ladite troisième partie 10 étant mobile axialement par rapport aux deux autres parties 9, 11. 5. Une vanne selon la revendication 4, caractérisée en ce que le siège 13 et les parties formant clapets coniques de vanne 9, 10, 11 ont une forme s'amin- cissant en cône dans la direction de fermeture du clapet de vanne 9, 10, 11. 6. Une vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les deux éléments obturateurs 9, il sont mutuellement déplaçables. 7. Une vanne selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte un seul vérin pneuma- tique avec une pluralité de pistons 3, 4 sollicités par un ressort pour la mise en oeuvre des éléments obturateurs 9, 10 et 11. 8. Une vanne selon la revendication 7 caractérisée en ce que deux des pistons 3, 4 se déplacent dans des directions opposées et opposées à la sollicitation de leur ressort respectif lors de la mise en oeuvre de l'air comprimé. 9. Une vanne selon la revendication 8, caractérisé en ce que les pistons 3, 4 ont des surfaces de piston de dimensions différentes et en ce que le piston 4 ayant la surface la plus petite il est sollicité plus faiblement par le ressort que, et a une course de longueur limitée par rapport au piston 3 présentant la surface de piston la plus importante.