Brevet FR2534656A1 — publié le 19840420

Dispositif de-fermeture par soupape d'arrêt, notamment pour canalisations de transport pneumatique ". L'invention concerne un dispositif d'arrêt assurant une fermeture étanche à l'égard d'une différence de pres- sion dirigée en sens inverse du sens d'écoulement, pour un fluide contenant des matières solides et exerçant une action abrasive Ce dispositif comprend une soupape de fermeture essentiellement étanche aux fluidces et consti- tuée par un bottier formant, autour d'un orifice de sou- pape, un siège de soupape coopèrant avec un clapet obtu- rateur de soupape disposé en aval de ce siège, ainsi qu'un organe de fermeture auxiliaire intervenant en amont de la soupape selon le sens d'écoulement et qui est essen- tiellement étanche aux matières solides, sans toutefois être nécessairement étanche aux fluides, et qui est sus- ceptible d'être fermé temporairement en amont de la sou- pape pour protéger celle-ci. Si l'on doit interrompre d'une façon en pratique étanche aux fluides sous une différence de pression im- portante, l'écoulement de gaz ou de liquide contenant des matières solides, comme cela est par exemple nécessaire dans le cas des orifices de remplissage de récipients sous pression pour des installations de transport pneuma- tique sous pression, il est indispensable d'utiliser une soupape avec une réalisation de haute valeur d'un clapet et deun siège de soupape étanche aux gaz ou aux fluides, et qui implique la plupart du temps des surfaces et des matériaux exposés à des risques d'usure Pendant la fer- meture de telles soupapes, il peut intervenir sur les sur- faces d'étanchement, des vitesses élevées d'écoulement avec un effet d'usure intense Les particules peuvent être également enfermées entre les surfaces d'étanchement coopérant entre elles du clapet de soupape et du siège de soupape et détruire ces surfaces sous l'action de l'effort de fermeture Pour éviter cela, on prévoit, en amont de la soupape étanche aux fluides, un organe de fermeture auxiliaire qui est en pratique étanche aux matières soli- des ou qui, au moins retient les grosses matières solides, de sorte que la soupape peut être fermée d'une façon qui la ménage, avec une vitesse d'écoulement réduite ou sup- primée et en l'absence de matières solides, ou tout au moins, de grosses particules solides Un tel ensemble constitué d'une soupape et d'un organe de fermeture auxi- liaire est coûteux. L'invention a pour but de réduire l'encombrement et la dépense de construction pour un tel dispositif de fermeture. Le dispositif de fermeture conforme à l'invention est caractérisé en ce que l'organe auxiliaire de ferme- ture est constitué par une douille entourant l'orifice de la soupape, mobile selon la direction du clapet de soupape par rapport au siège de la soupape à l'intérieur de celui-ci, cette douille prenant, lorsque la soupape est ouverte, une position terminale dans laquelle elle fait saillie dans la direction d'écoulement au-delà du siège de soupape et à partir de laquelle, tandis que son bord placé en aval s'applique de façon étanche aux ma- tières solides contre le clapet de soupape, elle est sus- ceptible d'être déplacée pendant la dernière phase du mouvement de fermeture du clapet contre un effort élasti- que. Dans la position d'ouverture de la soupape, la posi- tion de la douille, dépassant le siège de soupape, fait que ce siège se situe à l'abri de l'écoulement et est ainsi protégé de l'usure La caractéristique de l'inven- tion selon laquelle la douille dépasse le siège de sou- pape, doit en conséquence être interprétée en ce que ce siège de soupape dans les conditions d'écoulement exis- tantes, se situe dans l'ombre d'écoulement de la douille. Comme la douille dépasse le siège de soupape, elle se situe plus près du clapet de soupape que du siège de soupape Lors du mouvement de fermeture, le clapet de soupape va en conséquence atteindre tout d'abord le bord de la douille placé en aval L'effort élastique agissant sur la douille fait que ce bord est pressé contre le cla- pet de soupape Le trajet d'écoulement est ainsi inter- rompu en pratique de façon étanche aux matières solides. L'expression %e façon étanche aux matières solides, signi- fie dans ce contexte que, selon les'impératifs de protec- tion, la totalité des matières solides ou bien au moins les grosses particules qui, collées au siège ou au clapet de soupape, pourraient les endommager, sont retenues Il est en conséquence avantageux, d'une part, de réaliser selon des principes éprouvés, les surfaces coopérantes du bord de la douille et du clapet de soupape, de telle façon qu'elles puissent remplir cette fonction de ferme- ture D'autre part, il est avantageux de doser l'inten- sité de l'effort élastique de telle sorte que ces surfa- ces soient maintenues l'une contre l'autre de façon suf- fisamment efficace Grâce à la coopération entre le clapet de soupape et la douille, et grâce à la disposition étan- che par rapport au siège de soupape dé la douille dans le bottier de soupape, 1 influence érosive de-la matière solide est écartée du siège de soupape et de la surface d;étanchement du clapet de soupape coopérant avec ce siège pendant la phase suivante du mouvement de fermeture, et la soupape peut se fermer complètement dans des condi- tions qui la ménagent. En ce qui concerne l'effort élastique, forçant la douille dans sa position terminale de dépassement du siège de soupape, et en contact étanche avec le clapet de soupape pendant la dernière phase de la fermeture, l'action d'un ressort et/ou l'action de la gravité, sont particulièrement appropriées On peut également utiliser des forces de frottement, seules ou en combinaison avec les efforts précités Par exemple, une liaison de frotte- ment prévue entre la douille et une tige de clapet de soupape, peut entraîner la douille, lors de l'ouverture du clapet de soupape jusque dans la position terminale d'ouverture, tandis qu'une liaison de frottement entre la douille et le boîtier de la soupape peut assurer, pen- dant le déplacement de fermeture du clapet de soupape, la pression d'étanchement nécessaire entre la douille et ce clapet Bien entendu, les efforts de frottement peu- vent être dans un tel cas, commutés, de telle sorte que, lors du mouvement d'ouverture, un seul de ces efforts intervient ou intervient de façon prépondérante, tandis que, lors du mouvement de fermeture, seul l'autre effort de frottement intervient, ou intervient de façon prépon- dérante. Lors du déplacement de fermeture du clapet de sou- pape, celui-ci doit entrer en contact, tout d'abord, avec le bord de la douille, et seulement ultérieurement avec le siège de soupape La caractéristique de l'invention selon laquelle la d'ouille dépasse le siège de soupape, doit être en conséquence également interprétée en ce que cette séquence est réalisée Comme le clapet de soupape n'a pas besoin d'être plan, et que même il n'est que très rarement plan, le concept de dépassement doit en consé- quence, s'interpréter en ce que le bord de la douille coopérant avec le clapet de soupape est, lorsque la sou- pape est ouverte, à une distance plus réduite de la sur- face du clapet de soupape coopérante avec lui que la dis- tance entre le siège de soupape et la surface du clapet de soupape qui lui est associé. Il est avantageusement prévu, entre la douille et le siège de soupape, un dispositif de rinçage, qui engen- dre pendant la dernière phase de la fermeture, un courant de rinçage nettoyant les surfaces coopérantes du siège du clapet de soupape Pour commander ce dispositif, l'ins- tallation de commande pour le processus de fermeture de la soupape peut être conçue de façon telle-que ce dispo- sitif de rinçage soit enclenché dans l'intervalle de temps séparant la mise en place du clapet de soupape sur la douille et sa mise en place sur le siège de soupape. La fonction de protection de la douille par rapport au siège de soupape, est de préférence également utilisée lors du processus d'ouverture, en ce que le clapet de soupape ne se sépare du bord de la douille pendant le déplacement de l'ouverture, que lorsque la douille a atteint sa position terminale protégeant le siège de soupape. L'invention est expliquée plus en détail ci-après en se référant aux dessins, qui représentent un exemple de réalisation avantageux de l'invention. les figures 1 à 4 montrent différentes phases du fonctionnement d'un dispositif de soupape dont une seule moitié est indiquée schématiquement. la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif de soupape conforme à l'invention. Les figures 1 à 4 (o une seule moitié est repré- sentée par rapport à l'axe médian 1) représentent un bottier de soupape 2, qui constitue à son extrémité infé- rieure, le siège de soupape 3, lequel contient un anneau d'étanchement 4 en un matéria-u mou Le clapet obturateur de soupape 5 guidé rectilignement sur un axe en direction de la ligne médiane 1, constitue à sa partie supérieure un cône dlétanchement 6 coopérant avec l'anneau d'étan- chement 4 ainsi qu'une autre surface conique 7 se situant radialement à l'intérieur du cane 6 Le clapet de soupape 5 et le siège de soupape 3 ferment, de la manière habi- tuelle, l'orifice de soupape 8 Pendant le mouvement de fermeture, le clapet obturateur de soupape 5 se rapproche progressivement du siège de soupape 3 qui lui est coaxia- lement associé, jusqu'à ce qu'il vienne à son contact et le comprime sous la pression d'étanchement nécessaire (figu- re 3) L'effort de fermeture et/ou la pression en retour bloquée par le dispositif de soupape, peuvent provoquer une compression supplémentaire de l'anneau d'étanchement (figure 4), c'est pourquoi, il est avantageusement prévu, pour la protection de cet anneau d'étanchement, une butée 9 contre laquelle, au cas o de tels efforts importants interviennent, le cane obturateur peut s'appliquer, si bien qu'on évite ainsi une déformation supplémentaire éventuellement nuisible de l'anneau d'étanchement. La douille 10 constituant l'organe de fermeture auxiliaire est disposée radialement à l'intérieur du siège de soupape 3, cette douille étant guidée dans le bottier 2 de façon à pouvoir se déplacer en direction longitudi- nale et étant étanchée par rapport au bottier 2 au moyen d'un joint d'étanchéité 11 Un ressort de compression 13 agissant entre un anneau d'appui 12 solidaire du boitier et une bride solidaire de la douille 10, sollicite la douille 10 vers le bas selon la figure, c'est-à-dire dans le sens de l'écoulement, contre une butée constituée, d'une part, par la bride 14 et, d'autre part, par un an- neau d'appui 15 prévu sur le siège de soupape Dans cette position,la douille se trouve dans les états de fonction- nement correspondant aux figures 1 et 2 On voit sur la figure 1 que dans cette position, la douille protège l'anneau d'étanchement 4 du siège de soupape contre le courant de fluide On voit en outre, que dans cette posi- tion, le bord inférieur 16 de la douille 10 se situe plus près de la partie de surface 17, placée axialement en face de lui, du clapet de soupape que l'anneau d'étanche- ment 4 du cône d'étanchement 6. Lorsque maintenant, conformément à la figure 2, le clapet de soupape se rapproche du siège de soupape au cours du mouvement de fermeture, la partie de surface 17 vient tout d'abord au contact avec le bord inférieur 16 -de la douille 10, et interrompt ainsi dans une large mesure le passage du courant de fluide A tout le moins, les grosses particules de matières solides sont retenues. Dans l'espace intermédiaire entre la douille 10 et le bol- tier 2, débouche un perçage de rinçage 18 raccordé à une source de fluide de rinçage (dans le cas d'un transport pneumatique par exemple une source d'air comprimé), ce perçage étant, dans la position d'ouverture de la soupape (figures 1 et 5), séparé de l'orifice de la soupape par la bride 14 et/ou d'autres organes commandés de façon active Lorsque toutefois, le mouvement de fermeture du clapet de soupape se poursuit (passage de la figure 2 à la figure 3),le perçage de rinçage est libéré, le fluide de rinçage s'écoule entre la douille 10 et le cône d'étanchement 6 d'une part, et le siège de soupape 3 d'autre part, et les nettoie des substances solides qui y adhérent éventuellement. Lorsqu'enfin (figure 3) le cône d'étanchement 6 s'applique sur le joint d'étanchéité 4, les surfaces coopérantes sont dans une large mesure nettoyées des subs- tances solides nuisibles On peut ainsi compter sur une durée de vie utile notablement plus élevée. Dans le contexte de l'invention, il n'est pas né- cessaire que la soupape comporte-un tel clapet se dépla- çant parallèlement à lui-même, bien que dans ce cas les conditions optimales soient réunies pour l'application de l'invention Le clapet de soupape pourrait également se déplacer par basculement Dans ce contact, la seule chose importante est que le guidage du déplacement de la douille soit en accord avec la direction de déplace- ment du clapet de soupape de telle façon que le clapet de soupape puisse solliciter la douille à partir de sa position terminale protégeant le siège de soupape. R E V E N D I C A T I O N S ) Dispositif de fermeture pour une canalisation de transport d'un fluide contenant-des substances solides *et exerçant une action abrasive, avec une soupape étanche au fluide, comportant un boitier et un siège de soupape ainsi qu'un clapet de soupape disposé en aval de ce siège, et avec un organe de fermeture auxiliaire essentiellement. étanche aux matières solides et intervenant en amont de la soupape selon le sens de l'écoulement, cet organe étant susceptible d'être fermé temporairement pour proté- ger celle-ci, dispositif caractérisé en ce que l'organe auxiliaire de fermeture est constitué par une douille ( 10) entourant l'orifice ( 8) de la soupape, mobile en direction du mouvement du clapet de soupape par rapport au siège ( 3) à l'intérieur de celui-ci, cette douille prenant, lorsque la soupape est ouverte, une position terminale (figure 1), dans laquelle elle fait saillie dans la direction d'écoulement au-delà du siège de soupape ( 3) et à partir de laquelle, tandis que son bord ( 16) placé en aval s'applique de façon étanche aux matières solides contre le clapet de soupape ( 5), elle est suscep- tible d'être déplacée pendant la dernière phase du mouve- ment de fermeture du clapet contre un effort élastique ( 13). 21) Dispositif de fermeture selon la revendication 1, caractérisée en ce que, entre la douille ( 10) et le siège de soupape ( 5),-est prévu un dispositif de rinçage ( 18) pour le siège de soupape ( 3) et/ou le clapet de soupape ( 5). 30) Dispositif de fermeture selon la revendication 2, caractérisée par une installation de commande pour le processus de fermeture de la soupape, constituée de telle façon que le dispositif de rinçage ( 18) soit enclenché dans l'intervalle detemps qui s'écoule entre l'applica- tion du clapet de soupape ( 5) sur la douille ( 10) et en- suite sur le siège d e soupape.