Brevet FR2520833A1 — publié le 19830805

La présente invention est relative à des perfectionnements apportés aux vannes à papillon. Une vanne à papillon selon cette invention est caractérisée en ce que la forme de son papillon est déterminée de manière à séparer la fonction étanchéité au passage de l'axe de commande de la fonction étanchéité amont-aval, cette dernière étant réalisée le long d'une ligne de contact du papillon sur le corps de vanne, qui n'est pas située dans un plan et dont la forme est choisie en fonction des besoins. Selon une caractéristique de cette invention le contour extérieur du papillon, constituant le siège de ce dernier, s'inscrit dans une surface de révolution genérée autour de l'axe du papillon. Selon une autre caractéristique de cette invention, le contour extérieur du papillon s'inscrit dans une surface cylindrique coupée par deux plans perpendiculaires à l'axe dudit cylindre et le siège du papillon dans le corps de vanne s inscrit également dans une surface cylindrique similaire mais de diamètre plus petit. Selon encore une autre caractéristique de cette invention, le contour extérieur du papillon s inscrit dans une sphère à l'exception de la partie située au voisinage du passage d'axe où la sphère est coupée par deux plans. Selon un mode de réalisation d'une vanne à papillon du type selon l'invention défini ci-dessus, cette vanne est caractérisée en ce que son papillon est pourvu d'un revêtement souple compressible et en ce que l'étanchéité au passage de l'axe est du type plan et assurée par une portée prévue sur le papillon et formant Joint tournant alors que l'étanchéité amont-aval est assurée par compression du revêtement souple du papillon sur une partie du corps formant siège, ce qui permet de réaliser un corps en deux pièces, l'étanchéité au passage de l'axe de commande étant réalisée sur une pièce amovible formant palier ou bouchon de montage et l'étanchéité amont-aval étant réalisée sur la seconde pièce formant le corps de vanne proprement dit. On notera que touJours selon l'invention on peut obtenir les mêmes résultats en ce qui concerne l'étanchéité amant-aval en disposant des joints appropriés soit sur le corps soit sur le papillon, venant remplacer le revêtement souple compressible. Selon tine variante de la vanne obJet de cette invention conçue de façon à réaliser une purge amont ou aval du corps de vanne en position de fermeture, le papillon comporte une partie formant organe drobturation de l'orifice de purge, lorsque le papillon est en position d'ouverture. Selon une autre variante de cette invention, la vanne comporte un papillon double, éventuellement monobloc, constitué par l'assemblage de deux papillons séparés par une capacité dans laquelle débouche au moins un orifice de purge, ladite capacité étant mise & la purge lorsque le double papillon est en position de fermeture. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux messins annexés qui en illustrent divers exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur les dessins - la figure 1 est une vue en élévation latérale et coupe verti cale d'un premier exemple de réalisation d'une vanne selon l'invention - la figure 2 est une vue en plan de la figure 1, bouchon enlevé; - la figure 3 est une vue selon 3 de la figure 1 représentant le corps de vanne seul ; - la figure 4 est une coupe du papillon selon 4-4 de la fi gure 7 - la figure 5 est une vue partielle, elle représente en coupe une variante d'un papillon d'une vanne selon l'invention ;;; - la figure 6 est une coupe par un plan horizontal d'une autre variante d'un papillon selon l'invention - la figure 6a est une vue partielle, en une coupe similaire A la figure 6, d'une autre variante d'un papillon selon l'inven tion - la figure 7 est une vue partielle, similaire à la figure 1, illustrant une variante de l'invention - la figure 7a représente, en une vue partielle, la variante illustrée sur la figure 7, en position de démontage du papillon;; - la figure 8 est une coupe selon 8-8 de la figure 7, repré sentant le corps de vanne seul - les figures 9 et 10 sont des vues en coupe d'une autre va riante d'une vanne selon l'invention, représentée respectivement en position d'ouverture et en position de fermeture - la figure 11 est une vue partielle en élévation latérale et coupe verticale partielle d'une variante d'une vanne selon l'invention comportant un double papillon ; et - la figure 12 est une coupe selon 12-12 de la figure Il. On se réfère en premier lieu aux figures 1 à 4 qui illustrent un premier exemple de réalisation d'une vanne à papillon selon cette invention. Cette vanne comporte un papillon 10 en acier, de forme spéciale et muni d'un revêtement souple compressible 12, constitué notamment d'un élastomère ou d'un plastomère. L'arbre de commande 14 du papillon et ce papillon 10 constituent ici un ensemble monobloc. Selon l'invention la fonction étanchéité amont-aval est séparée de la fonction étanchéité au passage de l'axe 14 - l'étanchéité au passage de l'axe de commande est du type plan et elle est réalisée à l'aide d'une portée 16 prévue sur le pa pillon et appuyant sur la face plate correspondante d'un bouchon d'obturation 18. Ce bouchon 18 est maintenu sur le corps de vanne 20 par l'intermédiaire d'un écrou de serrage 22, un joint torique 24 assurant l'étanchéité.On réalise ainsi un Joint tournant ex:t;re le papillon et le bouchon 18 au passage de l'arbre de com mande 14 - 11 étanchéité du papillon 10 par rapport au corps de vanne est assurée par compression du revêtement souple 12 de ce papillon sur une partie 26 du corps de vanne Jouant le r81e de siège, la ligne d'étanchéité pouvant être de forme variable en fonction des besoins et notamment de l'accessibilité, du montage et d'autres impératifs. Cette ligne d'étanchéité amont-aval, qui correspond en fait à l'axe médian de la tranche du papillon a été représentée sur les figures 1 et 2 par le contour 30 en trait mixte. Cette ligne d'étanchéité, qui constitue la tranche du pa pillon selon l'invention n'est pas située dans un plan, comme on le voit clairement sur la figure 1, en raison de la forme spéciale donnée, selon l'invention au papillon 10, cette forme étant déterminée en fonction des besoins. Dans le mode d'exécution représenté sur les figures 1 à 4 le contour extérieur ou tranche du papillon est inscrit dans une surface cylindrique coupée par deux plans perpendiculaires à l'axe du cylindre. Il en est de même en ce qui concerne le siège du corps qui est inscrit dans une surface cylindrique similaire mais de diamètre plus petit. Ainsi la tranche de forme cylindrique du papillon appuie sur une face cylindrique formant siège du corps de vanne. La figure 3 montre la surface de contact 28 du papillon sur son siège, lorsque la vanne est en position de fermeture. Dans l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, la rotation du papillon pour l'amener dans une position située à 1800 de la position de fermeture illustrée par la figure 1, permet le montage et le démontage du papillon, par l'orifice obturé par le bouchon 18. Sur la figure 4, on a représenté de façon schématique la façon selon laquelle est disposé le revêtement souple compressible 12 sur l'amie métallique 10 du papillon. Ce revêtement, constitué de préférence d'un élastomère, ou d'un plastomère, est vulcanisé sur l'amie métallique, dont le contour cylindrique est muni de stries 32 pour améliorer la liaison métal-élastomère. Selon l'invention la tranche cylindrique du revêtement compressible 12 est de diamètre supérieur à l'alésage du corps de vanne afin d'obtenir le taux de compression nécessaire à l'obtention de l'étanchéité amont-aval entre le siège du corps de vanne et le papillon, une compression similaire étant obtenue sur les deux plans coupant la surface cylindrique. On notera que la vanne papillon décrite ci-dessus en référence aux figures 7 å 4 permet par la forme de son papillon, outre d'assurer les fonctions d'étanchéité, de démonter facilement le papillon pour l'enlever du corps de vanne en le faisant passer au travers de l'orifice circulaire 34 à la partie supérieure du corps de vanne, et d'éviter toute rétention de liquide à la partie infé rieure du corps. Dans la variante représentée sur la figure 5, le papillon 10 ne fait plus partie intégrante de l'axe de commande mais il est monté sur un axe 36 qui assure l'entranement en rotation ainsi que la reprise des efforts de poussée hydraulique. Au lieu d'avoir une forme rectangulaire comme dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures 1 å 3, le papillon dans cette variante, présente une forme circulaire et sa tranche est inscrite dans une sphère sauf au voisinage du passage d'axe où la sphère théorique est coupée par deux plans comme on peut le voir sur la figure 5. Bien entendu. la tranche du papillon peut être située à un emplacement quelconque de la surface genérée autour de l'axe de rotation du papillon. Dans la variante illustrée par la figure 6, la tranche du papillon est située selon l'axe. Sans sortir du cadre de l'invention, cette tranche pourrait être déportée par rapport à l'axe de rotation. Cette variante a été représentée sur la figure 6a, sur laquelle on voit encore en 30 l'axe médian de la tranche du papillon 10 où s'effectue l'étanchéité amont-aval. L'étanchéité au passage de l'axe 36 et l'étanchéité amont-aval sont assurées de la même façon que précédemment. Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 7 et 8, le papillon 10 fait partie intégrante de 11 axe de commande 14 de la vanne mais l'axe inférieur 38 est monté depuis l'extérieur du corps de vanne 20. En outre cet axe de commande 14 tourillonne dans un palier amovible 40. Les fonctions étanchéité sont touJours réalisées de la même façon. La figure 7a montre comment on réalise le démontage du papillon dans le cas de la vanne illustrée par les figures 7 et 8. Après enlèvement du palier amovible 40 et de l'axe inférieur 38 il suffit d'enlever le papillon comme représenté sur la figure pour le faire passer au travers de l'ouverture du corps ainsi dégagée. Le montage s'effectue aussi facilement de la même façon. La variante représentée sur les figures 9 et 10 comporte un papillon 40 ayant une forme spéciale lui permettant d'obturer un orifice de purge 42 prévu dans le corps de vanne 20, lorsque la vanne est en position ouverte (figure 9). On voit que le papillon comporte une saillie 44 formant organe d'obturation de l'orifice de purge 42, lequel est dégage lorsque la vanne est en position de fermeture. Dans la variante représentée sur les figures 11 et 12, la vanne comporte un papillon double constitué par l'assemblage des papillons 10' et 50 délimitant entre eux une capacité 52. Le corps de vanne 20 est percé de deux orifices de purge 46-48 débouchant sur la capacité 52. Cette capacité est mise à la purge lorsque le papillon est en position fermeture (figure 12), les deux orifices 46 et 48 étant alors dégagés. On notera que le papillon double peut être monobloc et comporter deux sièges d'étanchéité, dans ce cas la capacité située entre les deux parties du papillon assurant 11 étanchéité est annul aire. Parmi les avantages apportés par l'invention on peut citer notamment : une grande facilité de montage et de démontage du papillon et la possibilité d'obtenir une voie de passage du fluide dans le corps de vanne de diamètre plus important que dans le cas des papillons classiques ayant une ligne d'étanchéité située dans un plan. Cet avantage ressort clairement de l'examen de la figure 12 sur laquelle on peut comparer la voie de passage autorisée par le papillon plan classique 50, à celle offerte par le papillon selon l'invention 10'. il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux divers exemples de réalisation décrits et représentés, mais qu'elle en englobe toutes les variantes. REVENDICATIONS 1.- Vanne papillon caractérisée en ce que la forme de son papillon (10) est déterminée de manière à séparer la fonction étanchéité au passage de l'axe de commande (14) de la fonction étanchéité amont-aval, cette dernière étant réalisée le long d'une ligne de contact (30) du papillon avec le corps de vanne (20 , qui n'est pas située dans un plan et dont la forme est choisie en fonction des besoins. 2.- Vanne papillon selon la revendication 1, caractérisée en ce que le contour externe du papillon (10), constituant le siège de ce dernier 8 t inscrit dans une surface de révolution genérée autour de l'axe de commande (14). 3.- Vanne papillon selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que le contour extérieur du papillon (10) s'inscrit dans une surface cylindrique coupée par deux plans perpendiculaires à l'axe dudit cylindre et le siège dudit papillon dans le corps de vanne (20) s'inscrit également dans une surface cylindrique similaire, mais de diamètre plus petit. 4.- Vanne papillon selon l'une des revendications 1 ou 2, caractériséé en ce que le contour extérieur du papillon (10) s'inscrit dans une sphère, à l'exception de la partie située au voisinage du passage d'axe où la sphère est coupée par deux plans. 5.- Vanne papillon selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que son papillon (10X est pourvu d'un revêtement (12) en un matériau souple et compressible et en ce que l'étanchéité au passage de l'axe (14) est du type plan et assurée par une portée (16) prévue sur le papillon et formant Joint tournant alors que l'étanchéité amont-aval est assurée par la compression du revêtement (12) sur une partie (26) du papillon formant siège, ce qui permet de réaliser un corps en deux pièces, l'étanchéité au passage de l'axe de commande étant réalisée sur une pièce amovible formant palier (40) ou bouchon (18) démontable et l'étanchéité amont-aval étant réalisée sur la seconde pièce (20) formant le corps proprement dit. 6.- Vanne papillon selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que ledit revêtement est de type élastomère ou plastomère. 7.- Vanne papillon selon l'une quelconque des revendications précédentes conçue de manière à réaliser une purge amont ou aval du corps de vanne, caractérisée en ce que le papillon comporte une partie (44) formant organe d'obturation de l'orifice de purge (42) lorsque le papillon (40) est en position d'ouverture. 8.- Vanne papillon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la vanne comporte un papillon double éventuellement monobloc constitué par l'assemblage de deux papillons (10' - 50) séparés par une capacité (52) dans laquelle débouche au moins un orifice de purge (46 - 48), ladite capacité étant mise à la purge lorsque le double papillon est en position de fermeture. 9.- Vanne papillon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'étanchéité amont-aval est obtenue à l'aide de Joints disposés soit sur le corps, soit sur le papillon, en remplacement dudit revêtement souple et compressible.