Brevet FR2522105A1 — publié le 19830826

L'invention concerne une vanne d'arrêt à deux opercules en coin suspendus à une tige. Sur les vannes d'arrêt de ce type, la pression destinée à réaliser l'étanchéité est transmise aux opercules directement par la tige. Elle est par conséquent obtenue à partir du couple de manoeuvre agissant sur la tige. Le couple de manoeuvre étant plus élevé pour l'ouverture de la vanne que pour sa fermeture, ctest le couple d'ouverture qui sert de base de calcul de la puissance nominale du servomoteur de la vanne d'arrêt. Cette puissance pourrait se réduire si l'on parvenait à diminuer le couple de manoeuvre requis par le processus d'ouverture. Le couple de manoeuvre requis à l'ouverture peut aussi augmenter lorsque, du fait de la température, les opercules subissent dans le corps de vanne une dilatation thermique qui les déforme. Le phénomène peut même conduire à la limite au blocage de la vanne. L'invention a pour but de modifier la disposition des opercules d'une vanne d'arrêt de la technique citée ci-dessus de façon telle qu'à couple de manoeuvre de fermeture égal, les efforts s'exerçant à l'ouverture sur les portées d'étanchéité soient réduits. L'invention résoud ce problème en prévoyant que les opercules soient pourvus sur les faces tournées l'une vers l'autre d'au moins un évidement dans lequel soient logées au moins deux bagues élastiques axialement mobiles l'une par rapport à l'autre et présentant des portées frontales coniques par lesquelles elles soient en contact. A la différence de ce qu'il en est pour les autres ressorts, lteffort nécessaire à la déformation des bagues élastiques produit, en plus du travail aboutissant à la déformation élastique proprement dite de ces bagues, de la chaleur de frottement. Alors que pour la fermeture de la vanne, c'est le frottement de glissement ayant lieu entre les portées d'étanchéité des opercules et du corps qui est à surmonter, c'est le frottement d'adhérence intervenant entre ces portées d'étanchéité qui doit durant l'ouverture être surmonté. Le niveau de frottement d'adhérence est déterminé par l'effort agissant normalement sur les portées d'étanchéité.Mais étant donné qu'une partie du travail fourni lors de la déformation des bagues durant l'opération de fermeture de la vanne se transforme en chaleur selon un processus irréversible, la force élastique disponible pour l'effort à appliquer normalement aux portées d'étanchéité se trouve réduite de la fraction correspondant à ce travail transformé en chaleur. Il en résulte que l'effort de frottement par adhérence qui s'oppose lors de l'ouverture de la vanne au couple de manoeuvre se trouve réduit d'autant, et que la puissance du servomoteur de la vanne peut être fixée à un niveau moins élevé. De plus, les bagues élastiques se caractérisent par une flexi bilité élevée. A l'état déformé, elles peuvent emmagasiner une grande quantité d'énergie. Cette quantité d'énergie est considérablement plus élevée que celle qu'emmagasinent les autres ressorts, ressorts hélicordaux ou rondelles Belleville. Même lorsque les pressions appliquées par les opercules en coin sont importantes, des dilatations thermiques du corps peuvent être absorbées par les ressorts annulaires, sur la vanne d'arrêt conforme à l'invention. Il est particulièrement avantageux, comme le prévoit l'invention que les portées frontales des bagues se situent sur une surface sphérique. Grâce à cette disposition, les opercules peuvent s'appliquer dans de bonnes conditions contre les portées d'étanchéité du corps. On peut ainsi renoncer au montage d'autres éléments, par exemple à celui d'un galet con vexe permettant à chaque opercule de prendre appui, comme sur la vanne d'arrêt mentionnée au début. Selon une technique connue, on dispose entre les opercules, sur les vannes d'arrêt à opercules parallèles ou en coin, des ressorts en précontrainte du type ressorts hélicofdaux ou rondelles Belleville, ceci dans le but d'éviter la vibration des opercules. Ces ressorts n'absorbent par ailleurs que des efforts pressants d'étanchéité réduits, très inférieurs à ceux pouvant être utilisés sur la vanne d'arrêt conforme à l'invention. On connait également des bagues élastiques à portées frontales coniques (HUtte, Maschinenbau 1954, édition Wilhelm Ernst & Sohn, Berlin, partie A, 28ème édition, page 257). Ces bagues élastiques sont utilisées principalement comme amortisseurs, par exemple pour les tampons en construction ferroviaire, pour absorber et amortir de grosses quantités d'énergie cinétique. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus en détail de la description qui suit, relative à un mode préférentiel de réalisation, en référence aux dessins annexés, qui représentent - Figure 1; la vanne d'arrêt conforme à l'invention vue en coupe longitudinale. - Figure 2; l'un des deux opercules en vue latérale suivant la flèche A sur la figure 1. La vanne d'arrêt représentée comporte un corps présentant deux tubulures latérales (1) et une colonne montante (2). La colonne montante (2) est fermée par un couvercle (3). Dans le prolongement de chaque tubulure (1), est prévue une bague de corps formant le siège (4) pourvue de portées d'étan chéité (5). Sur les portées d'étanchéité (5) du corps1 un tiroir se déplace en translation. Ce tiroir est constitué par deux opercules (6) profilés en coins. Sur leur face tournée vers l'extérieur, les opercules présentent chacun une portée d'étan chéité -(7). Lorsque la vanne d'arrêt se trouve en position de fermeture, les deux portées d'étanchéité (7) sont placées face aux portées d'étanchéité (5) du corps. Les opercules (6) sont suspendus à une tige (8) et fixés sur elle par des boulons. La tige (8) traverse le couvercle~(3), l'étanchéité de son passage étant assurée par un, presse-étoupe (9). A l'extrémité supérieure de la tige (8), est monté un organe de manoeuvre non représenté permettant la commande de la tige (8) en translation longitudinale. Au-dessus des bagues de corps formant sièges (4), sont prévues des glissières (10) (figure 2) dont le rôle est d'assurer le guidage des opercules lors des mouvements de fermeture et d'ouverture Sur les faces tournées l'une vers l'autre, les opercules (6) présentent un évidement annulaire (11). Dans cet évidement, sont logées plusieurs bagues élastiques (12) dotées de portées frontales coniques (13) par lesquelles elles sont en contact. Ces bagues élastiques (12; peuvent se déplacer axialement l'une par rapport à l'autre en glissant de façon telle sur les portées coniques (13) qu'au moins ltune de ces bagues -subisse une augmentation de diamètre. Sur l'exemple représenté à la figure 1, trois bagues élastiques (12) sont prévues, dont celle du centre a ses deux portées frontales (13) coniques. Les deux bagues extérieures n'ont par contre qu'une seule portée conique (13), celle qui fait face à la bague centrale (12) Il est avantageux que les portées frontales coniques (13) des bagues élastiques (12) se situent sur une surface sphérique de courbure uniforme, une forme concave étant donnée aux portées frontales (13) de la bague centrale et une forme convexe étant donnée qux portées frontales coniques (13) des deux bagues extérieures (12). Grâce à cette conformation sphérique des portées frontales coniques (13), nn obtient de bonnes conditions de contact entre les portées d'étanchéité (7) des opercules et les portées d'étanchéité (5) du corps. L'évidement (11) se situe à peu près sur le mEme cercle que la portée d'étanchéité (7) de chaque opercule. Il en résulte qu'en position de fermeture de la vanne d'arrêt, les bagues élastiques (12) sont placées dans le prolongement des bagues du corps formant sièges (4). Sur l'exemple d'exécution représenté aux figures 1 et 2, n'est prévu qu'un seul évidement (11) pour le logement des bagues élastiques (12). Plusieurs évidements peuvent aussi être prévus, logeant chacun un jeu constitué de plusieurs bagues élastiques. REVENDICATIONS 1. Vanne d'arrêt à deux opercules en coin (6) suspendus à une tige (8), caractérisée en ce que les opercules (6) sont pourvus sur les faces tournées l'une vers l'autre d'au moins un évidement (11) dans lequel sont logées au moins deux bagues élastiques (12) axialement mobiles l'une par rapport à l'autre et présentant des portées frontales coniques (13) par lesquelles elles sont en contact. 2. Vanne d'arrêt selon la revendication 1, caractérisée en ce que les portées frontales (13) des bagues élastiques (12) se situent chacune sur une surface sphérique. 3. Vanne d'arrêt selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que dans l'évidement (11), sont montées trois bagues élastiques (12) dont celle du milieu est limitée par deux bagues élastiques (12) dotées d'une portée frontale conique (13). 4. Vanne d'arrêt selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les opercules (6) sont pourvus sur leur face extérieure de portées d'étanchéité (7) et que l'évidement (11) est prévu à la hauteur des portées d'étanchité (7). 5. Vanne d'arrêt selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que sur la surface des opercules (6), sont disposés symétriquement par rapport au centre des portées d'étanchéité (7), plusieurs évidements (11) servant de logements aux bagues élastiques (12).