Brevet FR2488363A1 — publié le 19820212

Vanne papillon unidirectionnelle. L'invention a pour objet des vannes papillon, c'est-à-dire des vannes comportant un obturateur circulaire qui pivote autour d'un axe diamétral ou d'un axe parallèle à un diamètre de l'obturateur. Le secteur technique de l'invention est celui de la construction des vannes et accessoires de robinetterie. L'objectif de l'invention est de procurer des vannes du type à papillon pouvant être utilisées avec des fluides à haute température pouvant aller jusqu'à 10000C ou des fluides à haute pression pouvant aller jusqu'à 100 bars ou à basse température (-180 ) à faible pression. Les vannes selon l'invention sont du type connu comportant un obturateur circulaire qui est entraîné en rotation par une tige parallèle à un diamètre de l'obturateur et qui comporte une portée périphérique qui est maintenue appuyée sur un siège par la pression du fluide. De ce fait, il s'agit de vannes unidirectionnelles qui ne peuvent fonctionner que dans un sens. L'objectif de l'invention est atteint au moyen de vannes dans lesquelles l'obturateur et la tige d'entraînement comportent des moyens de liaison élastique entre eux tels que l'obturateur est entraîné en rotation par ladite tige tout en ayant la liberté de se déplacer par rapport à celle-ci et ladite vanne comporte un ou plusieurs ressorts situés entre ladite tige et ledit obturateur qui maintiennent ledit obturateur parfaitement centré par rapport audit siège. Selon un mode de réalisation préférentiel, la tige d'entraînement comporte deux méplats et l'obturateur comporte deux chapes en forme de fourche qui sont engagées chacune de part et d'autre de ltun desdits méplats. De préférence la portée périphérique de l'obturateur est une portée sphérique traitée. Avantageusement cette portée sphérique est centrée sensiblement au point d'intersection de l'axe d'entraînement et de l'axe longitudinal perpendiculaire à l'obturateur. Selon un mode de réalisation préférentiel, le siège d'une vanne papillon selon l'invention est un joint torique métallique comportant un ressort hélicoïdal à spires sensiblement jointives placé à l'intérieur d'une gaine torique en métal inoxydable. L'invention a pour résultat de nouvelles vannes papillon pouvant être utilisées avec des fluides à haute température (jusqu'à 10000C) ou à pression élevée (jusqu'à 100 bars) ou à basse température. Grâce à la liaison élastique entre la tige d'entraînement et l'obturateur, ce dernier n'est pas solidaire de la tige et sous ltac tion d'un ou plusieurs ressorts, il peut se déplacer longitudinalement ou même pivoter légèrement et ces degrés de liberté font que l'on obtient un auto-centrage de l'obturateur par rapport au siege et une bonne étanchéité. La liaison élastique entre la tige d'entraînement et l'obturateur évite que l'obturateur ne soit soumis à des contraintes de dilatation lorsque la vanne est utilisée avec un fluide très chaud. La portée périphérique sphérique coopère avec le siège composé d'un joint métallique torique pour procurer une bonne étanchéité métal sur métal qui permet d'utiliser une vanne selon l'invention à température élevée ou pour véhiculer des fluides à haute pression. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent un exemple de réalisation d'une vanne papillon selon l'invention. - La figure 1 est une coupe axiale d'une vanne selon l'invention. - La figure 2 est une vue de face d'une vanne selon l'invention. - La figure 3 est une coupe de la figure 1 selon III III. - La figure 4 est une coupe transversale à plus grande échelle du joint torique servant de siège. - La figure 5 est une coupe axiale développée d'un tronçon du joint torique. Les figures 1 et 2 représentent un exemple de vanne papillon du type vanne plate comportant un corps 1 de faible épaisseur, destiné à être intercalé entre deux brides réunies par des tirants. Bien entendu, le corps 1 pourrait également comporter deux brides. Le repère 2 désigne l'obturateur qui a la forme d'un disque circulaire. L'axe xxl perpendiculaire à l'obturateur, qui est en même temps l'axe des canalisation sur lesquelles la vanne est montée, est appelé l'axe longitudinal. Le repère 3 désigne la tige d'entraînement en rotation de l'obturateur. La tige d'entraînement 3 est prolongée hors du corps de vanne par une tige de manoeuvre 4 sur laquelle est engagée une poignée de manoeuvre 5 qui est munie d'un secteur gradué 6 qui se déplace en face d'un index solidaire du corps de vanne et qui permet de repérer le degré d'ouverture de l'obturateur. Des joints d'étanchéité en graphite 7a/7b sont intercalés entre l'axe d'entraînement 3 et le corps de vanne 1. L'invention réside dans la liaison particulière entre l'obturateur 2 et la tige d'entraînement 3 et dans les moyens utilisés pour obtenir l'étanchéité de l'obturateur. A la différence des vannes papillon connues dans lesquelles l'obturateur est solidaire de la tige d'entraînement, l'obturateur 2 d'une vanne selon l'invention est relié à la tige d'entraînement 3 par une liaison élastique qui confère à l'obturateur des libertés de mouvements par rapport à l'axe d'entraînement 3. Dans le mode de réalisation représenté, la tige 3 est une tige circulaire comportant deux méplats 8 et 9. L'obturateur 2 comporte,sur sa-face arrière, deux chapes 10 et 11 symétriques par rapport à l'axe xxl. Comme on le voit sur la figure 3, chaque chape est composée de deux doigts 10a/10b et 11a/llb formant une fourche qui encadrent respectivement les méplats 8 et 9. La profondeur des chapes 10 et 11 dans le sens parallèle à l'axe xx1 est supérieure à la profondeur des méplats 8 et 9. Des goupilles 12 et 13 sont engagees en travers de chaque chape du côté de la tige opposé à l'obturateur. Les dimensions respectives des chapes 10 et 11 et des méplats 8 et 9 et la position des goupilles 12 et 13 sont telles que l'obturateur 2 puisse se déplacer légèrement par rapport à la tige d'entraînement 3 parallèlement à l'axe xxl et qu'il puisse pivoter légèrement. Un ressort précomprimé 14 est intercalé entre une capsule cylindrique 15, fixée à la tige d'entraînement 3, et l'obturateur 2. Dans l'exemple représenté, il y a un seul ressort centré sur l'axe xxl. En variante, il pourrait y avoir plusieurs ressorts symetriques deux à deux par rapport à l'axe xx1. L'obturateur 2 comporte une portée périphérique 16 qui prend appui sur un siège 17 constitué par un joint torique qui est fixé au corps de vanne. La portée 16 est par exemple constituée par un revêtement en métal dur qui est appliqué par métallisation et qui est usiné ayec une très grande précision avec un état de surface très soigné. Selon un mode de réalisation préférentiel, la portée 16 est une portée sphérique dont le centre est situé à l'intersection de l'axe longitudinal xxl et de l'axe de la tige 3. Les figures 4 et 5 représentent un mode de réalisation préférentiel du joint torique 17. Celui-ci est composé d'un ressort hélicoldal 18 à spires sensiblement jointives qui est placé à l'intérieur d'une première gaine torique 19, en métal inoxydable. Une deuxième gaine en métal inoxydable 20 enveloppe en partie la gaine 19 et se prolonge par une collerette 23 située dans un plan perpendiculaire à l'axe xxl. La collerette 23 est pincée entre le corps de vanne 1 et une bague amovible 21 qui est fixée au coprs par des vis 22. Le démontage de la bague 21 permet de changer le joint 17 et de sortir l'obturateur. Le joint 17 peut comporter en outre un noyau torique placé à l'intérieur du ressort 18. Le fonctionnement d'une vanne selon l'invention est le suivant. Le ou les ressorts 14 ont pour effet d'autocentrer l'obtu- rateur par rapport au joint torique 17, de telle sorte que la portée sphérique 16 porte sur le joint 17 sur toute la périphérie et que la vanne est parfaitement étanche. Le ressort 14 n'a pas une force suffisante pour maintenir l'étanchéité du contact entre la portée 16 et le joint 17. L'étanchéité du contact est produite par la poussée du fluide sur l'obturateur grâce au coulissement possible de celui-ci par rapport à la tige d'entraînement. L'arrivée du fluide sous pression doit donc obligatoirement être branchée du côté de l'obturateur où se trouve l'axe d'entra2ne- ment 3, c'est-à-dire du côté gauche sur la figure 1. Les vannes selon l'invention sont donc unidirectionnelles. Les vannes selon l'invention peuvent être utilisées avec des fluides à haute température (jusqu'à 10000C) ou à pression élevée (jusqu'à 100 bars) ou à basse température (jusqu'à -180 ) à faible pression. REVENDICATIONS 1 - Vanne papillon unidirectionnelle du type comportant un obturateur circulaire (2) qui est entraîné en rotation par une tige (3) paral lèle à un diamètre dudit obturateur et qui comporte une portée pé riphérique (16) qui est maintenue appuyée sur un siège (17) par la pression du fluide, caractérisé en ce que ledit obturateur et la dite tige d'entraînement comportent des moyens de liaison élasti- que entre eux tels que l'obturateur est entraîné en rotation par ladite tige tout en ayant la liberté de se déplacer par rapport à celle-ci et ladite vanne comporte un ou plusieurs ressorts (14) situés entre ladite tige (3) et ledit obturateur (2) qui maintien nent ledit obturateur parfaitement centré par rapport audit siè ge 17. 2 - Vanne papillon selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite tige d'entraînement (3) comporte deux méplats (8/9) et le dit obturateur comporte deux chapes (10j11) en forme de fourche qui sont engagées chacune de part et d'autre de l'un desdits mé plats. 3 - Vanne papillon selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdites chapes (iO/ll) ont une profondeur axiale supérieure à la profondeur desdits méplats et une goupille (12/13) est engagée à travers chacune desdites chapes, du côté opposé audit obturateur (2), de telle sorte que l'obturateur (2) est relié à la tige de manoeuvre (3) avec du jeu. 4 - Vanne papilon selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, ca ractérisée en ce que ladite portée périphérique (16) de l'obtura teur est une portée sphérique traitée. 5 - Vanne papillon selon la revendication 4, caractérisée en ce que ladite portée sphérique est centrée sensiblement au point d'inter section de l'axe de la tige d'entraînement (3) et de l'axe longi tudinal (xxl) perpendiculaire audit obturateur. 6 - Vanne papillon selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit siège (17) est un joint torique mé tallique du type comportant un ressort hélicoïdal (18) à spires sensiblement jointives, placé à l'intérieur d'une gaine torique (19) en métal inoxydable. 7 - Vanne papillon selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dit joint comporte une deuxième gaine (20) en métal inoxydable, qui est prolongée par une collerette 23, située dans un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal (xi), laquelle collerette (20a) est pincée entre le corps de vanne (1) et une bague amovible (21) permettant le démontage du joint et de l'obturateur.