Brevet FR2470318A1 — publié le 19810529

L'invention a pour objet une vanne de commande et/ou de sûreté par un organe obturateur constringent. L'invention a plus précisément pour objet des perfectionnements à une vanne de commande et/ou de sûreté pour une canalisation et/ou circuit d'un fluide principal gazeux ou hydraulique décrite à la première addition 93 020 au brevet français NI 1 513 484 comme com- portant un boîtier, muni d'un orifice d'entrée et d'un orifice de sortie entre lesquels est disposé un organe obturateur constringent traversé par un conduit de commu- nication entre les orifices d'entrée et de sortie et sou- mis périphériquement à la pression de commande et/ou tarée d'un fluide auxiliaire gazeux ou hydraulique, et compor- tant une aiguille pleine pénétrant dans le conduit de communication et constituant renfort rigide pouvant venir sous la pression du fluide auxiliaire surmontant celle du fluide principal, au contact d'au moins une partie de la surface intérieure libre du conduit de l'organe obturateur. Le but de l'invention est de proposer un dispositif de ce type perfectionné, de sorte que soit considérablement réduite l'usure de l'organe obturateur constringent et supprimées ou réduites les pressions sur son bottier tendant à créer des efforts longitudinaux nui- sibles à l'étanchéité. Ces buts sont atteints, selon l'inven- tion, dans une vanne du type précédemment décrit, grâce au fait que l'aiguille est montée libre en déplacement lon- gitudinal entre deux butées. De cette façon, la paroi du conduit, qui est soumise, aux instants d'ouverture et de fermeture à des sollicitations élastiques longitudinales variables ne frotte plus sur la paroi de l'aiguille et son usure s'en trouve grandement réduite ou même supprimée. Dans un mode de réalisation dans le- quel l'aiguille comporte à l'une de ses extrémités, une tête logée directement dans le bottier sur le trajet de 247 03 18 communication entre l'un des orifices et le conduit, il est conforme à l'invention que, pour le logement de cette tête, le bottier comporte un évidement en concordance de forme périmétrique sans frottement et présentant, pour cette tête un jeu longitudinal entre ses deux faces visà- vis constituant butées de libre déplacement longitudinal de l'aiguille. Dans le mode de réalisation dans le- quel la tête de l'aiguille comporte un passage pour le fluide principalil est avantageux que ce passage soit constitué par au moins une ouverture de communication directe entre la face de la tête tournée du côté opposé à celui de l'aiguille et l'espace voisin de l'aiguille. De cette façon on évite toute action parasite à composante transversale sur l'aiguille lors de l'écoulement du fluide principal. Il est, de plus, avantageux que la tête de l'aiguille soit tournée du côté o est appliquée la pression du fluide principal. De cette façon, l'absence de perte de charge au-delà de la zone d'action de l'organe obturateur donne l'assurance qu'il peut être taré ou com- mandé avec une grande fiabilité et qu'il n'y a plus de pression interne due au fluide principal créée en aval de la vanne. D'autres caractéristiques et avanta- ges ressortiront de la description, qui sera donnée ci- après uniquement à titre d'exemple, d'un mode de réalisa- tion de l'invention. On se reportera à cet effet au dessin annexé, dans lequel la figure unique représente une vue en coupe axiale d'une vanne conforme à l'invention. Une vanne est désignée dans son ensem- ble par 1. Ainsi qu'on l'exposera plus loin, elle peut être adaptée à volonté soit pour servir de vanne commandée soit de clapet de retenue. La vanne 1 comporte un bottier 2 cons- titué substantiellement par l'assemblage d'un corps creux 3 extérieurement cylindrique et d'un bouchon 4. Le bouchon 4 et l'extrémité opposée du corps creux 3 comportent des orifices alignés, respectivement d'entrée 5 dans le bou- chon 4 et de sortie 6 dans le corps creux 3. Le corps creux reçoit un manchon élastique 7 ayant la forme généra- le d'une bobine à génératrice sensiblement hyperbolique et percée axialement d'un conduit 8 disposé sur l'aligne- ment des orifices 5 et 6. Entre la paroi externe de la bobine et la paroi interne du corps creux 3 est ménagée une chambre étanche annulaire de compression 9 qui peut recevoir,-par un conduit à clapet 10, de l'azote sous pression réglable et/ou tarée, par exemple à 600 bars. Pour assurer un montage étanche entre le conduit 8 et la chambre de compression 9, le conduit 8 du manchon 7 s'éva- se vers ses deux extrémités. Du côté de l'orifice de sor- tie, l'extrémité du manchon 7 est bridée entre une partie cylindrique 11 de la paroi interne du corps creux 3 et un embout 12 percé axialement monté dans la partie cylin- drique 11 avec un joint annulaire 13 et présentant, du côté de l'extrémité voisine du manchon ?,une partie coni- que 14 en concordance de forme avec la partie évasée 15 du conduit 8. L'extrémité du corps creux 3 qui re- çoit le bouchon 4 est alésée en 16 sur une certaine lon- gueur et le bouchon présente une partie cylindrique 17 sensiblement de même longueur et logeable avec faible jeu dans l'alésage 16. Le perçage central du bouchon 5 est en gradins circulaires. A son extrémité dirigée vers le corps creux 3, le bouchon 5 présente un premier épaulement annu- laire plan 18 venant brider conjointement, avec un épaule- ment annulaire 19 interne du corps creux, un collet 20 en- tourant solidairement le manchon 7. Un deuxième épaulement 21, en retrait du précédent, reçoit en appui par un collet 23 un embout 22 percé axialement, l'autre face du collet 23 recevant en appui-l'extrémité correspondante du manchon 7, dont l'ouverture évasée 24 vient en concordance de for- me avec un profil conique 25 convenable de l'embout 22. Un troisième épaulement 26, en retrait du précédent, sert de butée pour la tête 27 cylindrique d'une aiguille 28 qui traverse avec jeu le perçage axial de l'embout 22, traverse le conduit 8 et pénètre avec jeu dans le perçage axial de l'embout 12. Il faut noter que l'alésage 29 délimité entre les paliers 21 et 26 a un dia- mètre adapté, avec léger jeu, au diamètre de la tête 27 de l'aiguille 28 et a une longueur suffisante pour y recevoir une partie 30 de l'embout 22 et la tête 27 tout en laissant a celle-ci un jeu longitudinal,de l'ordre de 5 à 10 mm, suffisant pour qu'elle se positionne librement entre le palier 26 constituant butée gauche sur la figure et la partie 30 de l'embout 22 constituant butée droite sur la figure. La tête 27 est percée de trous de passage longitu- dinaux 31 faisant communiquer l'orifice d'entrée 5 avec le voisinage de l'aiguille 28. Le diamètre de l'aiguille 28 et le diamètre du conduit 8, non sollicité par une pression interne ou externe, sont sensiblement égaux. L'assemblage du corps creux 3 et du bouchon 4 se fait par simple encliquetage sur un joint torique élastique 32 pour le logement duquel sont prévues deux gorges semi-circulaires 33 et 34 pouvant venir en coïncidence. Ce mode de montage très simplifié est rendu possible par le fait que le manchon élastique de la vanne de l'invention n'est jamais soumis qu'à des efforts ra- diaux. Pour éviter au montage, et en service, que le man- chon élastique ne soit soumis à des efforts mécaniques de torsion, le bouchon 5 porte un épaulement circulaire 35 d'appui del'extrémité du corps creux 3 et cet épaulement comporte au moins un perçage 36 pour recevoir un goujon 37 de positionnement et de calage angulaire prisonnier de l'extrémité du corps creux 3 et dirigé vers l'épaulement 35. On voit que le montage de la vanne est très simple. On introduit axialement dans le corps creux 3 successivement l'embout 12 avec le joint 13, le manchon 7, l'embout 23, l'aiguille 28, on positionne le bouchon 4 grâce au goujon 37 et on encliquette sur le joint torique 32 préalablement placé dans la gorge circulaire 34. Il ne reste plus alors qu'à placer un raccord de canalisation 38 et à raccorder l'orifice 6 à la bâche du circuit hy- draulique principal. Pour constituer la vanne en clapet de sûreté, il suffira de "gonfler" sous pression, par exemple d'azote, la chambre 9 à une pression équilibrant la pression du circuit principal qui s'applique à la jonc- tion de l'aiguille 28 et du conduit 8 tendant à surmonter l'effort exercé extérieurement sur le manchon appliqué contre l'aiguille. Si, pour une autre application, on veut piloter la vanne, la chambre 9 sera mise en communication avec une canalisation d'alimentation pilotée en fluide secondaire de pilotage permettant par constriction ou re- lâchement du manchon d'ouvrir ou fermer la vanne et même d'en régler la pression de décharge. REVENDICATIONS 1) Vanne de commande et/ou de sûreté pour une canalisation et/ou circuit d'un fluide principal gazeux ou hydraulique comportant un bottier, muni d'un orifice d'entrée et d'un orifice de sortie, entre lesquels est disposé un organe obturateur constringent traversé par un conduit de communication entre les orifices d'entrée et de sortie et soumis périphériquement à la pression de com- mande et/ou tarée d'un fluide auxiliaire gazeux ou hydrau- lique, et comportant une aiguille pleine pénétrant dans le conduit de communication - et constituant renfort rigide pouvant venir sous la pression du fluide auxiliaire surmontant celle du fluide principal, au contact d'au moins une partie de la surface intérieure libre du conduit de l'organe obturateur, carac- térisée en ce que l'aiguille est montée libre en déplace- ment longitudinal entre deux butées. 2) Vanne selon la revendication 1, dans laquelle l'aiguille comporte, à l'une de ses extrémi- tés, une tête logée directement dans le bottier sur le trajet de communication entre l'un des orifices et le con- duit, caractérisée en ce que, pour le logement de cette tête, le bottier comporte un évidement en concordance de forme périmétrique sans frottement et présentant, pour cette tête un jeu longitudinal entre ses deux faces vis-à- vis constituant butées de libre déplacement longitudinal de l'aiguille. 3) Vanne selon la revendication 2, dans laquelle la tête de l'aiguille comporte un passage pour le fluide principal, caractérisée en ce que ce passage est constitué par au moins une ouverture de communication directe entre la face de la tête tournée du c8té opposé à celui de l'aiguille et l'espace voisin de l'aiguille. 4) Vanne selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que la tête de l'aiguille est tournée du côté o est appliquée la pres- sion du fluide principal. ) Vanne selon la revendication 1, dans laquelle le bottier est constitué par deux parties assemblables longitudinalement l'une à l'autre avec ou après mise en place de l'obturateur tubulaire constrin- gent et dans laquelle chacune des deux parties comporte, vis-à-vis l'une de l'autre, un épaulement annulaire de portée pour un collet de l'obturateur qui constitue anneau d'étanchéité, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen de positionnement angulaire préalable et de calage angulai- re mutuels des deux parties. 6) Vanne selon la revendication 5, caractérisée en ce que les deux parties sont réunies par encliquetage.