Brevet FR2470909A1 — publié le 19810612

La présente invention concerne une vanne d'arrêt comportant un corps de soupape qui est commandé par l'intermédiaire d'au moins une soupape auxiliaire, ainsi que d'un soufflet associé au corps de soupape. Le document DE-AS 21 43 653 décrit déjà une telle soupape d'arrêt. Dans cette soupape d'arrêt, la translation du piston de la soupape suivant un mouvement d'ouverture et de fermeture est assurée par la commande en pression de la surface du siège de la soupape ou de la surface d'une vanne de fermeture, supplémentaire, qui fait partie du piston de la soupape. La présente invention a pour but de partir de l'état de la technique et de créer une soupape d'arrêt 'dont la construction soit simplifiée de façon que pour l'ouverture et la fermeture de la soupape il ne se produise pas de commande directe du piston de la soupape corps de la soupape par le fluide lui-mtme). A cet effet, 1 invention concerne une vanne d'arrêt du type ci-dessus, caractérisée en ce que le mouvement d'ouverture et de fermeture du corps de la soupape est assuré par l'intermédiaire de soufflets reliés à celui-ci. Dans le mode de réalisation préférentiel de l'invention, il est prévu que la soupape d'arrêt com- porte deux chambres de soupapes séparées l'une de 1 autre, dont l'une est subdivisée par les soufflets pour former une chambre partielle extérieure et une chambre partielle intérieure, les deux chambres étant reliées respectivement à l'autre chambre (côté d'entrée). Il est particulièrement avantageux que la chambre partielle extérieure- soit reliée par une conduite à la soupape auxiliaire, intermédiaire, et que la chambre in termédiaire soit reliée par un perçage réalisé dans la plaque à l'autre chambre de soupape. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les deux soufflets sont de dimensions différentes et sont fixés à la plaque ou à un élément de fixation. Grâce à la commande en pression selon l'invention agissant sur les surfaces différentes des soufflets, on arrive à un déplacement du corps de la soupape en position d'ouverture ou de fermeture. Il est avantageux dans le cadre de l'invention de ne pas avoir de soupapes de fermetures distinctes comme dans l'art antérieur. D'autres caractéristiques de l'invention découlent de la description. La présente invention sera décrite plus en détail à 1 aide des dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe partielle d'une soupape d'arrêt selon l'invention. - la figure 2 est une vue de côté, de droite, de la figure 1. Selon les dessins, la soupape d'arrêt de l'invention porte globalement la référence 10. Cette soupape d'arrêt est utilisée dans l'exemple de réalisation pour arrêter le passage de veines de gaz à l'état gazeux ou encore liquéfiées à basses températures, par exemple des veines de gaz utilisées dans le domaine des très basses températures. La vanne dtarrêt 10 comporte une chambre de soupapes supérieure 12 et une chambre de soupape inférieure 14. La chambre supérieure 12 est entourée par un bottier 16 en forme de cloche, qui est vissé par des vis 18 et de façon étanche au gaz, sur le boîtier 20 qui forme la chambre inférieure 14 de la vanne. La chambre inférieure 14 constitue en même temps l'entrée 22 et la sortie 24 pour le fluide dont on veut arrêter ltécoulement. Entre l'entrée 22 et la sortie 24, il est prévu un siège de soupape 26 dans la chambre 14 ; le siège coopère avec le disque 28 du corps de soupape 30. Le corps de soupape 30 traverse par son segment 32 en forme de goujon le perçage central 34 d'une plaque 36 ; la plaque 36 est pincée de façon étanche au gaz entre les deux parties de bottier 16, 20 au niveau des vis 18 comme le montre la figure 1, en séparant ainsi les deux chambres de soupapes 12, 14. Au niveau de la surface 36, inférieure, tournée vers le disque 28 de la soupape, il est prévu un élément d'arrêt 38 en forme de plaque, réalise en un matériau mauvais conducteur de la chaleur, par exemple en matière synthétique ; cet élément constitue un moyen d'arrêt du flux thermique, entre les éléments supérieur et inférieur de la vanne d'arrêt, sous l'effet du fluide à très basse température. A I'extrémité supérieure du segment 32 du corps 30, il est prévu un élément de fixation 40 (selon la figure 1). Cet élément de fixation est placé librement dans la chambre 12 et n'est pratiquement guidé que par le corps de soupape 30 ou par son segment 32 en forme de goujon. Un perçage central 42 sert à recevoir un élément de translation 44, un organe de réglage portant globaiement la référence 46. Cet organe de réglage est réalisé de façon. connue ne nécessitant pas de description détaillée ; cet organe de réglage sert à régler la course du corps 30. En outre, cet organe de réglage constitue un moyen d'arrêt de secours, c'est-à-dire qu'il permet avantageusement de fermer la vanne d'arrêt en abaissant suffisamment a'élément de translation 44 et l'élément d'arrêt du corps de soupape 30 (disque de soupape 28) qui s'abaisse également,'vers sa position de fermeture. Pour assurer lwétancheité de l'organe de réglage vis à vis de'la chambre 12 de la soupape, il est prévu un soufflet 48 sur l'élément de translation 44. Selon la figure 1, l'invention prévoit deux soufflets 50, 52 qui sont fixés de façon étanche au gaz entre la plaque 36 et l'élément de fixation 40. Les deux soufflets de dimensions différentes sont concentriques l'un à l'autre et sont alignés à une certaine distance l'un par rapport à l'autre. L'intervalle 54 délimité entre les deux soufflets 50, 52 est ainsi étanche au gaz et présente un volume variable. Les deux soufflets subdivisent la chambre supérieure 12 de la vanne en deux chambres partielles 56, 58. La chambre partielle intérieure 56 est formée par le petit soufflet, intérieur, 50 et l'élément de fixation 40, le corps de soupape 30 et la plaque 36 figure 1). Cette chambre partielle intérieure56 communique par un perçage 60 à un organe d'étranglement 62 intérmédiaire prévu dans la plaque 36 ou dans l'élément d'arrêt 38, en combinaison avec la chambre de vanne 14, inférieure, et cela avec l'entrée 22. L'organe d'étran- glement 62 sert à limiter la vitesse de la compensation de la pression entre la chambre inférieure 14 et la chambre intérieure 56. La chambre partielle extérieure 58 est constituée par l'intervalle qui existe entre le soufflet extérieur 52 (le plus grand) et le boîtier 16. Cette chambre partielle 58 communique par un perçage 64 (figure 2) et une conduite 66, par l'intermédiaire d'un autre perçage 68 (dans le bottier inférieur 20) qui est également en communication avec l'entrée22 de la chambre inférieure 16. Selon la figure 2, la conduite 66 comporte un tiroir à pl-usieurs voies 70 (vannes ou tiroirs auxiliaires) dont une sortie débouche à l'extérieur ou à l'atmosphère. La vanne d'arrêt selon l'invention fonctionne comme suit En position de fermeture de la vanne d'arrêt, le disque de soupape 28 s'appuie sur le siège 26. Pour cela, le tiroir à voies multiples 70 est commuté de façon que l'entre 22 de la chambre inférieure 14 soit reliée par la conduite ouverte 66 a la chambre extérieure 58. De cette façon, une partie du fluide arrive également dans la chambre extérieure 58. Du fait du soufflet 52, il s'exerce une certaine force sur le corps de soupape 30, dans le sens de la fermeture ; cette force est égale à la pression P du fluide multipliée par la surface du soufflet extérieur Fa (la surface su soufflet est la surface de la section correspondant au diamètre moyen du soufflet). En même temps, une partie du fluide à la même pression P arrive dans la chambre intérieure 56 par le perçage 60. La force intérieure (P x Fi) qui agit ainsi s'applique sur le corps de soupape dans le sens de l'ouverture et comme la force qui en résulte du fait de la surface efficace intérieure Fi est plus petite que la force extérieure (P x Fa), on a P x Fa' > P x Fi Ainsi, la force extérieure est la plus grande et la vanne reste fermée. Pour ouvrir la vanne d'arrêt 10 et permettre ainsi l'écoulement du fluide de l'ventrée 22 vers la sortie 24, on commute le tiroir à plusieurs voies 70 pour ouvrir la liaison entre la chamb,re extérieure 58 et la chambre intérieure 14 (entrée 22) et décharger la chambre extérieure 58 à l'environnement ou à l'atmosphère. Il règne ainsi dans la chambre-extérieure 58 une pression ambiante P' qui est beaucoup plus faible que la pression moyenne P. La force P x Fi qui agit alors sur le soufflet intérieur,est de fait considérablement plus grande que la force P' x Fa agissant sur le soufflet extérieur, à savoir P x Fi > P' x Fa. Ainsi, le corps de soupape 30 selon la figure 1 se soulève en position d'ouverture et le disque 28 de la soupape se dégage du siège 26. Pour fermer la vanne d'arrêt, on cummute une nouvelle fois le tiroir à voies multiples 70 pour relier de nouveau la chambre partielle extérieure 58 avec la chambre intérieure 14 (entrée 22). Le fluide à la pression P s'écoule de nouveau dans cette chambre partielle et agit par l'intermédiaire du soufflet 52, contre la force de déplacement plus faible P x Fi (puisque Fi est inférieur à Fa), le déplacement du corps de soupape, vers le bas, en position de fermeture. Le réglage approprié de l'organe de réglage 46 permet ainsi de mettre à la dimension voulue la course de corps de soupape 30. La vanne d'arrêt selon l'invention permet ainsi avantageusement et sans réalisation particulière du corps de vanne, en utilisant seulement les soufflets soumis à l'action du fluide sous pression, d'ouvrir ou de fermer la vanne. REVENDICATIONS 10) Vanne d'arrêt comportant un corps de soupapes qui est commandé au moins par l'intermédiaire d'une soupape auxiliaire, ainsi que deux soufflets associés au corps de soupapes, vanne d'arrêt caractérisée en ce que le mouvement d'ouverture et de fermeture du corps de soupapes (30) se fait par l'intermédiaire de soufflets (50, 52) reliés à ce corps de soupapes (30). O) Vanne d'arrêt selon la revendication 1, caractérisée en ce que la vanne d'arrêt(10) comporte deux chambres de soupapes (12, 14) séparées l'une de l'autre, dont l'une (12) est délimitée par les soufflets (50, 52) qui forment une chambre partielle extérieure (58) et une chambre partielle intérieure (56), et les deux chambres partielles (56, 58) sont respectivement reliées à l'autre chambre de soupapes (14) (entrée 22). 30) Vanne d'arrêt selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que chambres de soupapes (12, 14) sont séparées l'une de l'autre par une plaque (36). 40) Vanne d'arrêt selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3 Garactérisée en ce que la chambre partielle extérieure (58) est reliée par une conduite (66) à la soupape auxiliaire intermédiaire (70) et la chambre partielle intérieure (5') est reliée par un perçage (60) dans la plaque (36, 38) à l'autre chambre de soupape (14, 22). 50) Vanne d'arrêt selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caractérisée en ce que la soupape auxiliaire est constituée par un tiroir à veinas multiples (70) communiquant avec l'atmosphère. 60) Vanne d'arrêt selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisée en ce que les deux soufflets (50, 52) sont de dimensions différentes et sont fixés à la plaque (36) suivant un élément de fixation (40). 70) Vanne d'arrêt selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'élément de fixation (40) est relié au corps de soupapes (30). 80) Vanne d'arrêt selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée par un perçage central (34) réalisé dans la plaque (36) pour recevoir de façon coulis sante le corps de soupapes (30). 90) Vanne d'arrêt selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'un organe de réglage (46) est associé à l'élément de fixation (40)0