Brevet FR2490769A1 — publié le 19820326

Soupape à clapet monté de façon pivotante dans le boitier, ~ E P et centre sur l'axe de la conduite L'invention coneerne une soupape à clapet monté de façon pivotante dans le boîtier et centrésur l'axe de la conduite, clapet qui peut pivoter dans une position d'ouverture où il se trouve à côté de la section transversale de la conduite, ainsi qu'au moins une surface d'étanchéité du boîtier qui a la forme d'un segment sphérique, en correspondance avec le profil pivotant de la surface d'étanchéité sur le clapet, un disque de clapet portant u n e surface d'étanchéité étant monté de façon mobile sur le clapet à l'aide de boulons de guidage et pouvant etre déplacé au moyen d'un élément d'actionnement guidé vers l'extérieur par l'intermédiaire de l'arbre du clapet. On connaît des soupapes qui sont équipées d'un clapet monté à l'extérieur de la surface d'étanchéité dont le bord est muni d'un organe d'étanchéité élastique qui, dans la position de fermeture, est appuyé contre une bague d'étan- chéité fixe du boîtier, un effet de serrage à la manière d'un coin des surfaces d'étanchéité, pouvant améliorer l'effet d'étanchéité, étant obtenu dans certains modes de réalisation grâce à un agencement excentrique de l'axe du clapet par rapport à l'axe de la conduite. Dans ce type de soupapes à clapet l'étanchéité est cependant limitée, étant donné que l'effet d'étanchéité ne dépend que de la force de fermeture mécanique avec laquelle les deux surfaces d'étanchéité sont appuyées l'une contre l'autre.Dans le cas de pressions ou de températures élevées, il apparaît des déformations dues aux tensions ou des dilatations dues à la chaleur dans le boîtier et dans le support du clapet soumis à des charges mécaniques, ce qui peut donner du jeu au siège d'étanchéité en raison du couplage rigide entre l'axe du clapet et le disque de clapet, et, par conséquent, nuire à l'étanchéité. Dans une autre soupape à clapet connue de ce type, sur le bord du clapet est prévue une bague d'étanchéité fixe qui coopère avec un organe d'étanchéité élastique du boî tier, se présentant sous la forme d'un corps creux, et qui, dans la position de fermeture, est appuyé sur le bord du clapet, contre la bague d'étanchéité fixe, au moyen d'un agent de pression extérieur ou également par la pression propre de l'agent qui doit être isolé de façon étanche. Le mode de réalisation pratique d'une telle soupape à clapet est coûteux, sujet aux pannes et, par suite de l'utilisation de matériaux élastiques, ne convient que pour des pressions et des températures limitées. I1 est également connu, dans des soupapes à clapet de ce type, d'agencer la bague d'étanchéité sur le bord du clapet de façon fixe, et la bague d'étanchéité dans le boîtier de façon mobile, la bague d'étanchéité mobile pouvant etre appuyée contre la bague d'étanchéité sur le bord du clapet à l'aide d'un agent de pression extérieur. A cet effet, on utilise en général un piston annulaire ou des éléments annulaires formant ressort, qui sont logés dans le boîtier du clapet de fermeture. Ce type de soupapes à clapet nécessite des éléments d'étanchéité mobiles pour la bague d'étanchéité du bo9- tier, avec des pièces de précision adaptées de façon exacte, dont la fonction peut être détériorée par des déformations dues aux tensions et par des dilatations dues à la chaleur dans le cas de pressions ou, respectivement, de températures élevées, de sorte que ce type de soupapes à clapet reste également réservé à une gamme d'utilisation limitée. L'invention se propose, par conséquent, de fournir une soupape à clapet qui convient pour des températures élevées et qui est conçue de manière à obtenir une étanchéité sûre, même dans le cas de pressions élevées, les éléments constitutifs de la soupape à clapet devant autre insensibles aussi bien aux déformations dues aux tensions qu'aux dilatations dues à la chaleur, et la soupape pouvant être commandée de façon simple sans agent de pression extérieur ou sans autres moyens auxiliaires. Dans une soupape à clapet du type mentionné cidessus, ce problème est résolu suivant l'invention grâce au fait que : a) sur le disque de clapet sont fixés au moins trois boulons de guidage, répartis sur la périphérie, qui sont guidés dans des alésages du clapet, de manière à pouvoir se déplacer axialement et qui comportent une tete pour former une butée finale ; b) chaque boulon de guidage est entouré par un corps de pression élastique, tel qu'un ressort de pression ou un empilage de rondelles Belleville, monté entre le disque de clapet et le clapet ; c) au milieu du disque de clapet est fixée une pièce d'articulation, qui est couplée avec la branche d'un levier coudé, qui est monté sur un boulon dans un bras du clapet et sur l'autre branche duquel est articulée une tige de levage ; d) la tige de levage traverse un tourillon d'arbre creux supportant le clapet de ce côté, et son extrémité libre est articulée avec une partie d'entraînement extérieure de l'arbre du clapet ; et e) sur les extrémités en regard du tourillon d'arbre et de la partie d'entraînement extérieure est monté ùn accouplement à griffes qui établit un couplage par formes complémentaires entre les deux parties dans le sens de rotation, sans empêcher le déplacement axial de la partie d'entraînement extérieure de l'arbre du clapet qui est nécessaire pour déplacer le disque de clapet dans le sens de l'ouverture. Un avantage essentiel de l'invention réside dans le fait qu'aussi bien le mouvement de pivotement du clapet que le déplacement axial du disque de clapet dans le sens de l'ouverture sont commandés par l'arbre du clapet qui est constitué par deux tourillons d'arbre dont l'un comporte un perçage central dans lequel peut se déplacer axialement une tige de levage qui est articulée, au moyen d'un levier coudé, avec le disque de clapet et dont le mouvement ascendant provoque un déplacement axial du disque de clapet. A ceci s'ajoute un autre avantage qui réside dans le fait que les éléments d'articulation prévus pour l'actionnement du disque de clapet ne réduisent pas la section transversale de passage dans la position d'ouverture du clapet. Suivant un autre mode de réalisation avantageux de l'invention, une seconde surface d'étanchéité du boitier de même type est prévue dans le boîtier de soupape du coté opposé à la première surface d'étanchéité du boîtier. De ce fait, il est possible d'utiliser la soupape à clapet pour des écoulements dans les deux sens. De façon avantageuse, au milieu du disque de clapet est disposee une petite soupape d'équilibrage de pression dont la pièce de fermeture chargée par. un ressort comporte une tige, guidée dans un alésage, sur l'extrémité libre de laquelle est fixée la pièce d'articulation. Grâce au couplage effectif avec ltélé- ment d'actionnement pour le déplacement axial du disque de clapet, la soupape d'équilibrage de pression est obligatoirement ouverte avant le mouvement d'ouverture du disque de clapet. L'ouverture du disque de clapet de dimensions relativement importantes est, par conséquent, nettement facilitée. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de -la description suivante d'un mode de réalisation préféré mais non limitatif représenté aux dessins annexés sur lesquels - la fig. 1 est une vue en coupe axiale (suivant la ligne B-B de la fig. 2) d'une soupape à clapet en position de fermeture ; - la fig. 2 est une vue en coupe transversale suivant la ligne A-A de la fig. 1 ; - la fig. 3 est une vue en coupe transversale du chapeau du boîtier suivant la ligne C-C de la fig. 1 , et - la fig. 4 est une vue en coupe, à échelle agrandie, d'une soupape d'équilibrage de pression dans la région D de la fig. .1. Suivant les fig. 1 à 3, dans un mode de réalisation, sur le boîtier 1, est fixée une bride 2, et, au-dessus du boîtier 1, est fixé un chapeau 3. Une bague d' tancheite 17 du boîtier est disposée dans le boîtier 1 et une autre bague d'étanchéité 18 du boîtier est disposée sur la bride 2. On peut supprimer cette seconde bague d'étanchéité 18 lorsque la soupape à clapet ne doit établir l'étanchéité que dans un sens dans le cas de pressions élevées. Le clapet 5 est monté dans le boîtier 1 au moyen de tourillons d'arbre 11, 12. Le disque de clapet 4 est monté sur le clapet 5 de manière à pouvoir se déplacer axialement, par l'intermédiaire d'au moins trois boulons de guidage 21 répartis uniformément sur la périphérie et qui sont montés rigidement dans le disque de clapet 4.L'espace entourant les boulons de guidage 21, entre le disque de clapet 4 et le clapet 5, se présente sous la forme de chambres de ressorts dans lesquelles sont logés des ressorts de pression 20 ou des empilages de rondelles Belleville. Au milieu du disque de clapet est fixée une pièce d'articulation 6 qui est couplée avec une branche du levier coudé 7 qui est monté dans un bras du clapet 5 au moyen de boulons 8 et sur l'autre branche duquel est disposée la tête d'articulation 9 sur laquelle est fixée la tige de levage 10. Cette dernière est guidée dans le tourillon d'arbre creux 12 et est couplée à l'arbre 15 du clapet.Le tourillon d'arbre 12 et l'arbre 15 du clapet coopèrent, par l'intermédiaire d'un accouplement à griffes 13, 114 au moyen duquel l'arbre 15 du clapet peut effectuer un mouvement ascendant qui est transformé, au moyen du levier coudé 7 et des éléments de transmission mentionnés ci-dessus, en un déplacement du disque de clapet 4 par rapport au clapet 5, la force de levage exercée sur l'arbre 15 du clapet étant déterminée par les forces élastiques maximales des ressorts de pression 20 ou des empilages de rondelles Belleville. Dans un autre mode de réalisation, représenté sur la fig. 4, le disque de clapet 4 n'est pas couplé directement à la pièce d'articulation 6 ; au milieu du disque de clapet 4 est disposée une soupape d'équilibrage de pression de faible valeur nominale dont la course est limitée sar la butée 24 et dont la tage 22 est reliée à la pièce d'articulation 6. Dans la position de fermeture, la surface d'étanchéité du disque de clapet 4 est appuyée, avec toute la force des ressorts de pression 20, contre la bague d'étanchéité 17 ou 18 du boîtier. Dans cette position, lorsqu'une pression est exercée en direction de la face frontale du disque de clapet 14, on obtient l'étanchéité jusqu'à une valeur de pression limitée qui est déterminée par la surface efficace du disque de clapet et la force globale des ressorts de pression. Lorsqu'une pression est exercée en direction de la face arrière du disque de clapet, la force globale des ressorts de pression ne sert qu'à pré-établir une certaine étanchéité de la surface d'étanchéité du disque de clapet par rapport à la bague d'étanchéité du- boîtier. Par suite du montage du disque de clapet dans le clapet, lui permettant de se déplacer axialement, la force d'étanchéité augmente lorsque la pression de l'agent sous pression augmente et suivant les dimensions de la surface d'étanchéité et la force globale des ressorts de pression, la pression superficielle spécifique des surfaces d'étanchéité peut être égale à un multiple de la pression de l'agent, ce qui assure une étanchéité sure.Pour obtenir une bonne étanchéité dans les deux sens dans le cas de pressions élevées, deux bagues d'étanchéité sont disposées symétriquement dans la soupape à clapet, ces bagues étant utilisées alternativement suivant la direction de la pression. Dans la position de fermeture du disque de clapet lorsque la pression est dirigée vers la face arrière du disque de clapet, ce sont simplement le boîtier du clapet et le disque du clapet eux-memes qui sont chargés. Tous les autres éléments constitutifs, notamment les tourillons d'arbre du clapet l'arbre du clapet et les supports ne sont soumis à aucune charge. Pour cette raison et du fait que les bagues d'étanchéité du boitier avec les parties de boîtier qui s'y raccordent et le disque de clapet,se présentant sous la forme d'un segment sphérique , assurent une bonne stabilité de forme même dans le cas de pressions élevées. l'étanchéité et la durabilité de la soupape à clapet ne sont limitées que par la résistance du boîtier et des vis de la bride. Etant donné qu'également une dilatation thermique du boîtier et du clapet nua plus aucune influence désavantageuse sur l'étan- chéité, en raison du montage mobile du disque de clapet dans le clapet, la soupape à clapet convient également notamment dans des grosses conduites, dans le cas de pressions et de températures élevées de l'agent sous pression. Les mouvements de réglage de la soupape à clapet se composent d'un mouvement de translation et de rotation combiné de l'arbre du clapet. En partant d'une des deux positions de fermeture, l'arbre du clapet est tout d'abord soulevé d'une faible quantité puis, par l'intermédiaire du levier coudé et des éléments de couplage associés, est soulevé du siège du boîtier, les ressorts de pression entre le disque de clapet et le clapet étant encore tendus. Ensuite, l'arbre du clapet est tourné de 900 jusqu'à la position d'ouverture - ou de 1800 jusqu'à la seconde position de fermeture - puis est de nouveau baissé.Les ressorts de pression hélicoldaux se détendent d'une valeur déterminée et ce, dans la position d'ouverture, jusqu'à la butée d'extrémité des boulons de guidage, et dans la seconde position de fermeture jusqu'à ce que la surface d'étanchéité du disque de clapet s'appuie sur la bague d'étanchéité du bottier. En partant de la position d'ouverture, les mouvements se déroulent en sens contraire. Lorsque, lors de l'ouverture du clapet, la pression agit sur la face arrière du disque de clapet, lors du mouvement de levage de l'arbre du clapet pour soulever le disque de clapet de la bague d'étanchéité du boîtier, en plus de la force globale des ressorts de pression s'exerce encore la force qui est déterminée par la différence de pression entre la conduite et le boîtier du clapet. Le levier coudé, la tige de levage et les autres éléments de couplage doivent être conçus en correspondance avec ces forces. Si, par suite d'une différence de pression trop élevée, les forces sont trop importantes, la pression doit être équilibrée avant l'ouverture. Un tel équilibrage de pression peut etre effectué de façon connue au moyen de conduites de dérivation et d'une soupape auxiliaire ; cependant, suivant un autre mode de réalisation de l'invention, il peut également être effectué directement par le mouvement de levage de l'arbre du clapet, lorsque la pièce d'artieulation 6 n'est pas couplée directement au disque de clapet 14. mais, suivant la fig. 4, est couplé avec la tige 22 d'une ou- pape d'équilibrage de pression 23 de faible valeur nominale qui est disposée au milieu du disque de clapet 4. Dans ce cas, un mouvement de levage plus important correspondant de l'arbre du clapet ouvre tout d'abord la soupape d'équilibrage de pression 23 jusqu'à la butée 24 puis, après équilibrage de la pression, et par l'intermédiaire de la butée 24, le disque de clapet 4 est soulevé de la bague d'étanchéité 17, 18 du boîtier. Les autres mouvements pour l'ouverture et la fermeture du clapet restent inchangés. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1.- Soupape à clapet monté de façon pivotante dans le boîtier et centré sur l'axe de la conduite, clapet qui peut pivoter dans une position d'ouverture où il se trouve à côté de la section transversale de la conduite, ainsi qu'au moins une surface d'étanchéité du boîtier qui a la forme d'un segment sphérique, en correspondance avec le profil pivotant de la surface d'étanchéité sur le clapet, un disque de clapet portant une surface d'étanchéité étant monté de façon mobile sur le clapet à l'aide de boulons de guidage et pouvant être déplacé au moyen d'un élément d'actionnement guidé vers l'extérieur par l'intermédiaire de l'arbre du clapet, caractérisée par le fait que : a) sur le disque de clapet (4) sont fixés au moins trois boulons de guidage (21), répartis sur la périphérie, qui sont guidés dans des alésages du clapet (5), de manière à pouvoir se déplacer axialement et qui comportent une tête pour former une butée finale ; b) chaque boulon de guidage (21) est entouré par un corps de pression élastique, tel qu'un ressort de pression (20) ou un empilage de rondelles Belleville, monté entre le disque de clapet (4) et le clapet (5) ; c) au milieu du disque de clapet (4), est fixée une pièce d'articulation (6), qui est couplée avec la branche d'un levier coudé (7), qui est monté sur un boulon (8) dans un bras du clapet (5) et, sur l'autre branche duquel est articulée une tige de levage (10) ; d) la tige de levage (10) traverse un tourillon d'arbre (12) creux supportant le clapet (5) de ce coté, et son extrémité libre est articulée avec une partie d'entrainement extérieure (15) de l'arbre du clapet ; et e) sur les extrémités en regard du tourillon d'arbre (12) et de la partie d'entraînement extérieure (15) est monté un accouplement à griffes (13, 14) qui établit un couplage par formes complémentaires entre les deux parties (12, 15) dans le sens de rotation, sans empêcher le déplacement axial de la partie d'entraînement extérieure (15) de l'arbre du clapet qui est nécessaire pour déplacer le disque de clapet () dans le sens de l'ouverture. 2.- Soupape à clapet suivant la revendication 1, caractérisée par le fait que une seconde surface d'étanchéité (18) du boîtier de même type est prévue dans le boîtier de soupape (1) du côté opposé à la première surface d'étanchéité (17) du boîtier. 3.- Soupape à clapet suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que, au milieu du disque de clapet (4), est disposée une petite soupape d'équilibrage de pression (23) dont la pièce de fermeture chargée par un ressort comporte une tige (22) guidée dans un alésage, sur l'extrémité libre de laquelle est fixée la pièce d'articulation (6).