Brevet FR2523255A1 — publié le 19830916

SOUPAPE A COULISSE L'invention concerne une soupape à coulisse pour la fermeture étanche aux gaz et/ou au vide de tyauterie ou d'orifices de récipients dans des installations à vide très poussé, pourvue d'un corps de fermeture qui peut être déplacé sous l'action d'une tringlerie à manivelle et comporte une plaque d'étanchéité et un contre-élément relié à celle-ci, des éléments d'écartement étant montés sur le corps de fermeture en s'appuyant contre la plaque d'étanchéité et le contre-élément afin, après le déplacement du corps de fermeture dans la position de fermeture, d'écarter l'un de Vautre la plaque et le contre-élément dans la position d'étanchement et de presser alors la plaque d'étanchéité, en assurant une fermeture hermétique, contre le siège de la soupape, le corps de fermeture étant guidé sur sa trajectoire dé déplacement dans son plan sans pouvoir tourner, par l'intermédiaire d'éléments de glissement et/ou de roulement, sur le carter, et comportant, en outre, un guide de coulisse s'étendant transversalement à la direction de son déplacement pour recevoir un élément coulissant relié à la tringlerie. Une soupape à coulisse de ce type de construction est déjà connue Le contre-élément y est constitué par un chariot pourvu de galets disposés latéralement, qui glissent et roulent dans les guides correspondants du carter La plaque d'étanchéité est reliée au chariot par l'intermédiaire de deux paires de leviers montées latéralement sur ce chariot de façon à pouvoir pivoter Sur la face située à l'opposé du guide de coulisse, la plaque d'étanchéité comporte deux butées par lesquelles elle s'applique, dans la position de fermeture de la soupape, contre des surfaces de contre-appuis formées de façon correspondante dans le carter Lorsque le corps de fermeture est amené, par actionnement de la tringlerie, dans la position de fermeture, les deux butées mentionnées entrent alors en liaison de fonctionnement avec les surfaces des contre-appuis formées dans le carter et empêchent alors le disque d'étanchéité de se déplacer davantage dans son plan. Lorsqu'on applique maintenant la pression de fermeture par l'intermédiaire de la tringlerie mentionnée,, le contre-élément, qui est bien guidé latéralement dans le carter, continue alors à se déplacer, ce qui a pour effet de relever les paires de leviers montées à pivotement; la plaque d'étanchéité reposant par ses butées sur les contre-appuis coulisse alors contre le siège de soupape Entre la plaque d'étanchéité et le contre-élément sont disposés encore des ressorts qui, lorsque le corps de fermeture est déchargé, ont pour effet de tirer l'un contre l'autre la plaque et le contre-élément Comme tringlerie d'actionnement, il est prévu une commande à manivelle. De telles soupapes à coulisse conviennent particulièrement bien pour assurer et main- tenir une étanchéité suffisante, pour le moins d'un côté; leur inconvénient consiste en ce que leur possi- 3- bilité de mise en oeuvre est très limitée dans des installations à vide très poussé, étant donné que lors de la fermeture hermétique de la soupape, des surfaces pressées l'une contre l'autre (butées contre- appuis) glissent sous pression l'une sur l'autre. Etant donné que, dans des installations à vide très poussé, il n'est pas possible de prévoir de lubrifiants et qu'ainsi des surfaces métalliques nus s'appliquent l'une contre l'autre et glissent l'une sur l'autre sous pression élevée, ces surfaces métalliques sollicitées de cette façon se trouvent en peu de temps endommagées ou abimées, c'est-à- dire aussi bien que, lorsqu'on atteint une pression de niveau élevée correspondant, on en arrive à des soudages à froid. Un autre organe d'obturation connu pourvu d'un corps de fermeture pouvant se dé- placer comporte deux plaques parallèles l'une à l'autre, qui sont retenues l'une à l'autre par un dispositif élastique Entre ces deux plaques une plaque intermédiaire est disposée, les deux plaques et la plaque intermédiaire étant montées, de façon à pouvoir pivoter et coulisser, sur un moyeu commun perpendiculaire aux plaques Au moyen de galets roulant sur des rampes, les plaques sont écartées l'une de l'autre par pression lorsque la plaque intermédiaire pivote entre les deux plaques paral- lèles Pour déplacer le corps d'obturation, on utilise une tige de manivelle, dont la tête est enfoncée sur l'arbre de commande et dont l'autre extrémité pénètre dans une ouverture, ménagée radialement, de la plaque intermédiaire et dans une ouverture, ménagée tangentiellement, de chacune des deux plaques. On a prévu en outre, un dispositif de verrouillage, qui, d'une part, tient les plaques rapprochées l'une de l'autre dans la position d'ouverture et jusqu'à la position intermédiaire dans laquelle le corps d'obturation se trouve au niveau des brides de liaison, et les bloque alors par rapport à la plaque intermédiaire et qui, d'autre part, bloque les plaques, entre la position intermédiaire et la position de fermeture ainsi que dans la position de fermeture, en les empêchant de tourner et de coulisser par rapport au carter de l'organe d'obturation. Ce dispositif de verrouillage est constitué par deux billes, dont chacune repose dans une plaque et, entre la position d'ouverture et la position intermédiaire s'engage dans un évidement de la plaque intermédiaire, en se déplaçant alors le long de la paroi intérieure du carter, et, entre la position intermédiaire et la position de fermeture, se crante dans un évidement d'une paroi intérieure du carter; dans la suite, lorsqu'on continue à actionner le mécanisme de réglage, elle se déplace alors le long de la plaque intermédiaire. Une telle construction ne convient toutefois pas pour être utilisée dans des installations à vide très poussé Cela pour la raison que ces billes, qui servent de dispositif de verrouillage, ne peuvent pas rouler librement C'est ainsi que, lorsque le corps d'obturation est amené de sa posi- tion latérale dans l'ouverture de passage de l'organe de fermeture, ces billes frottent alors contre la paroi intérieure du carter le long de celle-ci, car elles s'appliquent sous pression des deux c 8 tés contre des surfaces déplacées l'une par rapport à l'autre, l'une de ces deux surfaces étant cependant au repos par rapport à la bille. 252-3255 Etant donné que, comme déjà indiqué, il n'est pas possible de prévoir de lubri- fiants dans des installations à vide très poussé et qu'ainsi des surfaces métalliques nues s'appliquent l'une contre Vautre et glissent l'une contre l'autre sous pression, ces surfaces métalliques sollicitées de cette façon se trouvent en peu de temps endommagées ou abimées, c'est-à- dire que lorsque la pression dépasse un niveau correspondant, on en arrive à ce qu'on désigne par des soudages à froid, qui endommagent l'organe de fermeture et le rendent inutilisable C'est ici qu'intervient l'inven- tion, qui vise à réaliser la soupape à coulisse de telle manière, du point de vue constructif, qu'il ne se produit pas de mouvements de glissement entre des surfaces métalliques pressées l'une contre l'au- tre lorsque la soupape se trouve mise en fonctionne- ment. On obtient ce résultat confor- mément à l'invention proposée grâce à la combinaison des caractéristiques suivantes consistant en ce que le guide de coulisse est prévu dans la plaque d'étanchéité et que le contre-élément est constitué sous forme d'un disque pouvant tourner autour d'un pivot relié à la plaque d'étanchéité, disque dont le bord de limitation périphérique, lorsque le corps de fermeture est amené en position de fermeture, pénètre dans la zone à parcourir par l'élément coulissant lors de la fermeture hermétique de la soupape et qui subit par suite une rotation, et en ce que entre la plaque d'étanchéité et le contre- élément sont prévus comme éléments d'écartement, tournant sur des surfaces inclinées, des corps roulants et/ou des noyaux de cylindres disposés au moins chaque fois par paires. On prévoit alors avantageusement que l'élément coulissant est constitué par deux galets pouvant tourner librement, situés à c 8 té l'un de l'autre en présentant des axes en alignement, l'un des galets tournant dans le guide de coulisse de la plaque d'étanchéité, et l'autre galet roulant, lors de la fermeture hermétique de la soupape, sur le bord de limitation périphérique du contre-élément. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels: la figure 1 est une vue, en coupe longitudinale, de la soupape à coulisse en position de fermeture hermétique; la figure 2 est en vue, en- coupe transversale par l'axe de la conduite, la soupape à coulisse étant bien alors déverrouillée, mais pas encore ouverte; la figure 3 est une vue de la soupape à coulisse avec son carter découpé; la figure 4 montre un détail selon une autre variante de réalisation concernant le guide de coulisse. Le carter 1 de la soupape à coulisse peut être soudé ou coulé et comporte, pour son raccordement à des tuyauteries, deux collets 2 et 3 avec taraudages correspondants Vers le haut, le carter est fermé par un couvercle 4 pourvu d'un joint d'étanchéité 5 Le corps de fermeture 6 est monté à l'intérieur du carter 1 de façon à pouvoir se déplacer dans son plan. Ce corps de fermeture 6 comporte une plaque d'étanchéité 7 pourvue d'un joint d'étan- chéité de siège de soupape 8, ainsi que d'un pivot 9 disposé à peu près au centre, sur lequel repose, de façon à pouvoir tourner librement, le contre-élé- ment 10 Un ressort 11, s'étendant entre la tête du pivot 9 et le contreélément 10, presse celui-ci contre la plaque 7 Le contre-élément 10 comporte, à proximité de son pourtour-mais cependant à l'intérieur de la ligne formée par le joint d'étanchéité 8 des chambres 12 formant cages, dans lesquelles sont disposés librement des billes 13 prévues par paires Ces chambres formant cages 12 sont rendues suffisamment étroites du c 8 té du collet 2 pour permettre aux billes 13 de faire bien saillie par rapport aux ouvertures des chambres, mais sans pouvoir sortir de celles-ci. De l'autre c 8 té, les billes 13 s'appliquent contre la face arrière de la plaque d'étanchéité 7; dans cette plaque sont ménagés des évidements à surfaces inclinées de telle sorte que, lorsque la plaque 7 et le contreélément 10 tournent l'un par rapport à l'autre, les billes 13 se mettent à tourner à vitesse accélérée dans les évidements à surfaces inclinées et exercent sur les deux éléments une pression d'écartement et les écartent par suite l'un de l'autre dans la direction du passage de la soupape Dans leur positinn d'écartement, les billes viennent s'appliquer directement contre la paroi intérieure du carter le long du pourtour de l'ouver- ture de passage 20 (figure 1). Pour déplacer le corps de ferme- ture et pour ouvrir et fermer la soupape il est utilisé, dans l'exemple de réalisation représenté, une simple commande à manivelle 14 qui peut être actionnée à la main, mais aussi par moteur ou à l'aide d'une unité cylindre-piston dont l'axe de 8- manivelle 15 passe, de façon étanche, au travers de la paroi du carter 1 et dont le bras de manivelle 16 est en liaison de fonctionnement avec le corps de fermeture 6 - Sur la plaque d'étanchéité 7 sont montées, en s'étendant dans son plan, des éclisses 22 du genre de ressorts à lames faisant saillie latéralement et qui portent du côté de leurs extrémités des galets 23 pouvant tourner librement. Ces galets 23 tournent dans des guides 24 ménagés sur le côté du carter, qui, en section transversale, présentent une forme trapézoïdale (voir figure 2) avec des flancs allant en divergeant vers l'extéxeur. Les axes des galets 23 se situent dans les coins d'angle d'un quadrilatère imaginaire et maintiennent la plaque d'étanchéité en l'empêchant de tourner lorsqu'elle se déplace dans le carter. La plaque d'étanchéité 7 comporte, sur sa face située en regard de la commande à manivelle 14, un guide de coulisse 17, qui s'étend essentiellement en direction transversale par rapport à la direction du déplacement (flèche 18) du corps de fermeture 6 Dans l'exemple de réalisation selon les figures 1 à 3, ce guide de coulisse 17 est constitué par une fente formant trou oblong avec des flancs droits parallèles Dans ce guide de coulisse 17 est engagé l'élément coulissant 19 relié au bras de manivelle 16 et qui, lorsque la tringlerie à manivelle est actionnée, se déplace le long du guide de coulisse 17. Avec une soupape à coulisse du type dont il s'agit, on distingue trois positions, qui sont expliquées ci-dessous en vue d'une meilleure compré" hension avant de continuer la description de l'exemple de réalisation Ces positions sont les suivantes: premièrement, la position d'ouverture, qui est reportée en tireté en figure 3 et dans laquelle le corps de fermeture 6 se trouve de côté par rapport à l'ouver- ture de passage 20 de la soupape; deuxièmement, la position de fermeture dans laquelle le corps de fermeture 6 se trouve bien amené dans l'ouverture de passage 20 de la soupape (figure 2) mais o la plaque d'étanchéité 7 ne se trouve pas encore pressée contre le siège de soupape; troisièmement, la position de fermeture hermétique dans laquelle la plaque 7 se trouve pressée de façon étanche contre le siège de soupape (figure 1). Le contre-élément 10 présente un contour de limitation périphérique 21 qui, lorsque * le corps de fermeture 6 se trouve en positinn d'ouverture ou de fermeture, vient pénétrer dans la zone à parcourir par l'élément coulissant 19 lors de la fermeture hermétique de la soupape (figure 1), si bien que lorsqu'on continue à faire tourner la manivelle 14 sur toute sa zone de déplacement possible, l'élément coulissant 19 passe dans la position terminale visible en figure 1 et a pour effet que le contreélément 10 tourne alors autour du pivot 9 Par suite, sous l'effet de ce mouvement de rotation, de la manière déjà indiquée, la plaque d'étanchéité 7 et le contre-élément 10 sont écartés l'un de l'autre. Le guide de coulisse 17 est prévu avec une longueur telle que, pour la position de fermeture étanche de la soupape, la manivelle se trouve dans ou légèrement au-delà de la position de point mort; de telle sorte, la soupape, une fois fermée, reste bloquée dans sa position de fermeture étanche, sans qu'il y-ait besoin d'appli- quer depuis l'extérieur des forces de maintien sur la commande à manivelle. Le bord de limitation périphé- rique 21, mentionné ci-dessus, du contre-élément s'étend (non chargé par l'élément de manivelle) en montant obliquement par rapport à l'axe du guide de coulisse 17 contre l'extrémité de celui-ci (figure 3) Parsuite, l'angle de rotation du contre- élément 10 par rapport à la plaque d'étanchéité 7 augmente lorsque l'élément coulissant 19 passe dans l'une de ses positions terminales. On peut voir, d'après la figure 1, que l'élément coulissant 19 est formé par deux galets 19 ' et 19 " présentant des axes en alignement et montés de façon à pouvoir tourner librement; l'un de ces galets 19 ' est en liaison de fonctionne- ment avec le guide de coulisse 17 et l'autre galet 19 " roule sur la face de limitation périphérique 21 du contre-élément 10. Grâce à la construction conforme à l'invention, il n'est plus nécessaire de maintenir en place au moyen de butées l'un des deux éléments formant le corps de fermeture et, lors de la fermeture hermétique; de déplacer sous pression des surfaces l'une contre l'autre Cette nouvelle construc- tion permet de renoncer à des butées du type classique. L'axe 15 de la manivelle est monté avantageusement dans un manchon de support 25 pourvu d'une bride 26; l'ouverture de passage 27 ménagée dans le carter présente un diamètre très légèrement plus grand que la partie intérieure du manchon de support, de telle sorte que, lorsqu'on a desserré les vis 28 de la bride, l'axe 15 de la manivelle peut être légèrement décalé latéralement, afin d'ajuster exac- tement la plaque d'étanchéité 7 sur le siège de soupape. Dans l'exemple de réalisation selon les figures 1 à 3, en raison de l'allure rectiligne du guide de coulisse 17, la plaque d'étanchéité 7, pendant ltopération de fermeture proprement dite, se déplace quelque peu transversalement par rapport à son plan; par suite, le joint d'étanchéité 8 subit un mouvement quand bien même minime de détachement, et cela pendant le temps qui s'écoule entre le premier contact du joint d'étanchéité 8 avec le siège de soupape et linstant de l'application de la pression de fermeture définitive. Afin d'éliminer cet inconvénient, il est prévu, en outre, que le guide de coulisse 17 ' de la plaque d'étanchéité 7 ' s'étend en forme d'arc dans la zone dans laquelle, lorsque la soupape est ouverte,-le bord de limitation périphéri- que 21 ' du contre-élément 10 ' coupe et recouvre le guide de coulisse (figure 4) et que le rayon de courbure de l'arc est égal au rayon du bras de manivelle. Grâce à cette conformation du guide de coulisse 17 ', la plaque d'étanchéité 7 ' se trouve maintenue dans la position prise (position de fermeture) pour la position I du bras de manivelle, sans préjudice de ce qu'il faut, pour fermer la soupape, faire encore tourner le bras de manivelle de l'angle o Cdans la position II Lorsqu'on fait tourner le bras de manivelle de l'angle C O pour le faire passer de la position I à la position II ou inversement, la plaque d'étanchéité 7 ' ne subit plus de déplacement qui soit en tout cas perpendiculaire à son plan, ce qui supprime toute sollicitation transversale du joint d'étanchéité. Quand bien même la mise en oeuvre de la soupape à coulisse décrite ci-dessus est parti- culièrement prévue pour des installations à vide très poussé, elle peut être utilisée également pour d'autres installations ne travaillant pas avec un tel vide extrême La soupape à coulisse peut être utilisée comme organe d'obturation proprement dit, mais rien ne s'oppose non plus à sa mise en oeuvre sous forme de soupape de réglage. Bien que la description ci-dessus comporte l'emploi d'une commande à manivelle pour actionner le corps de fermeture, cela n'exclut pas la possibilité d'utiliser pour la manoeuvre aussi bien un système d'entraînement linéaire, ainsi une sorte de bielle Dans ce cas, la bielle comporte, du côté de son extrémité, un organe à levier qui est alors en liaison de fonctionnement avec la coulisse 17 ou 17 ', grâce auquel, lorsque la soupape est mise en fonctionnement, l'on obtient par force le mouve- ment de fermeture définitif. Dans le cas de travaux de révi- sion, il suffit de détacher le couvercle 4 et de faire pivoter le corps de fermeture dans sa position d'ouverture Il peut, après avoir éloigné l'élément coulissant 19, être retiré dans sa totalité hors du carter. Les évidements à surfaces inclinées, formant des sortes dtauges, qui sont ménagés sur la face arrière de la plaque d'étanchéité 7 s'étendent sur une zone en arc qui est égale ou même supérieure à la zone de déplacement angulaire du contre-élément 10 Par suite, les billes, même dans la position d'écartement du corps de fermeture, s'appliquent sur des surfaces inclinées et peuvent, sous l'action du ressort 11, revenir en roulant dans leur position la plus profonde et annuler ainsi le mouvement d'écartement dès que l'élément coulissant 19, en raison d'un nouveau pivotement de la commande à manivelle 14, libère le bord de limitation périphérique 21 du cnntre-élément. REVENDICATIONS 1 Soupape à coulisse pour la fermeture étanche aux gaz et/ou au vide de tuyauteries ou d'orifices de récipients dans des installations à vide très poussé, pourvue d'un corps de fermeture qui peut être déplacé sous l'action d'une tringlerie à manivelle et comporte une plaque d'étanchéité et un contre-élément relié à celle-ci, des éléments d'écar- tement étant montés sur le corps de fermeture en s'appuyant contre la plaque d'étanchéité et le contre- élément afin, après le déplacement du corps de fermeture dans la position de fermeture, d'écarter l'un de l'autre la plaque et le contre-élément dans la position d'étanchement et de presser alors la plaque d'étanchéité, en assurant une fermeture hermétique, contre le siège de la soupape, le corps de fermeture étant guidé sur sa trajectoire de dépla- cement dans son plan sans pouvoir tourner, par l'intermédiaire d'éléments de glissement et/ou de roulement, sur le carter, et comportant, en outre, un guide de coulisse s'étendant transversalement à la direction de son déplacement pour recevoir un élément coulissant relié à la tringlerie, soupape caractérisée par la combinaison des caractéristiques suivantes consistant en ce que le guide de coulisse ( 17, 17 ') est prévu dans la plaque d'étanchéité ( 7, 7 ') et que le contre-élément ( 10, 10 ') est consti- tué sous forme d'un disque pouvant tourner autour d'un pivot ( 9) relié à la plaque d'ét*anchéité ( 7, 7 '), disque dont le bord de limitation périphéri- que ( 21, 21 '), lorsque le corps de fermeture ( 6, 61) est amené en position de fermeture, pénètre dans la zone à parcourir par l'élément coulissant ( 19) lors de la fermeture hermétique de la soupape et qui subit par quite une rotation, et en ce que entre la plaque d'étanchéité ( 7) et le contre-élément ( 10) sont prévus comme éléments d'écartement, tournant sur des surfaces inclinées, des corps roulants et/ou des noyaux de cylindres ( 13) disposés au moins chaque fois par paires. 2 Soupape selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que l'élément coulissant ( 19) est constitué par deux galets ( 19 ', 19 ") pou- vant tourner librement, situés à côté l'un de l'autre en présentant des axes en alignement, l'un des galets ( 19 ') tournant dans le guide de coulisse( 17) de la plaque d'étanchéité ( 7), et l'autre galet ( 19 ") roulant, lors de la fermeture hermétique de la soupape, sur le bord de limitation périphérique ( 21) du contre-élément ( 10). 3 Soupape selon la revendi- cation 1, caractérisée en ce que le guide de coulisse ( 17) de la plaque d'étanchéité ( 17 ') s'étend en forme d'arc dans la zone dans laquelle, lorsque la soupape est ouverte, le bord de limitation périphérique ( 21 ') du contre-élément ( 10 ') coupé et recouvre le guide de coulisse, et le rayon de courbure de l'arc est égal au rayon du bras de manivelle.