Brevet FR2524107A1 — publié le 19830930

i Mécanisme de manoeuvre d'une soupape. La présente invention se rappox:te aux soupapes et elle concerne, plus particulièrement, un mécanisme de manoeuvre d'un ensemble de soupape. Une soupape présente une application particulière lorsqu'il s'agit de fermer un orifice de décharge d'une cuve ou d'un réservoir du même type et surtout des cuves qui servent à transporter ou qui contiennent des chargements ayant tendance à se congeler Une construction connue d'une soupape de ferme- ture pour orifice de décharge comprend une soupape-champignon ou soupape à clapet disposée dans le réservoir et soumise à l'action d'un ressort qui la rappelle vers une position de pri- se avec un siège de soupape La pression du chargement dans le récipient agit également sur la soupape pour la pousser dans le sens de la fermeture Une tige-poussoir ayant une extrémité ar- rondie coopère avec un évidement en forme de coupole ménagé dans la soupape à clapet et elle est déplacée par un levier qui permet de mouvoir la soupape dans le sens d'ouverture Le mé- canisme de manoeuvre de la soupape peut utiliser un dispositif de décentrage de sorte que la soupape est maintenue en position ouverte, le levier étant libéré, pendant la décharge du char- gement Lorsque le chargement présente une forte viscosité ou des risques de congélation, des problèmes peuvent se poser lors de la fermeture de la soupape Par exemple, le levier peut être actionné pour déplacer la tigepoussoir à sa position fermée mais la soupape peut se coincer en position ouverte Même si la soupape ne se colle que momentanément, cette durée de collage peut être suffisante pour dégager la tige-poussoir des évidements. Tout en empêchant le fonctionnement ultérieur de la soupape, ce phénomène peut provoquer un endommagement du siège de la soupape. La présente invention a pour objet un ensemble de sou- pape d'un type perfectionné, permettant de surmonter ces inconvé- nients. Selon la présente invention, on prévoit un ensemble de soupape comprenant un obturateur mobile poussé élastiquement vers 2 2524107 un siège de soupape, et un mécanisme de manoeuvre de la soupape comprenant une tige de liaison dont une extrémité est engagée dans une cavité pratiquée dans l'obturateur mobile et peut s'ac- crocher de façonarovible dans cette cavité par la rotation rela- tive entre la tige de liaison et l'obturateur mobile, ladite ti- ge de liaison coopérant avec l'obturateur mobile pour déplacer cet obturateur mobile au moins dans la direction d'ouverture de la soupape. De préférence, la butée est définie par un évidement borgne dans l'obturateur et une plaque de fermeture fendue s'é- tendant en travers de l'extrémité ouverte de l'évidement. Ladite extrémité de la tige de liaison est, de préfé- rence, profilée en T, la tête du T ayant des dimensions lui permettant de traverser la fente dans la plaque de fermeture pour permettre le montage et le démontage des deux pièces lorsque la tête du T est en alignement avec la fente et pour empêcher la séparation des deux pièces lorsque la fente dans la soupape aura tourné par rapport à la tête du T De préférence, on fait tour- ner les pièces de 90 l'une par rapport à l'autre et une rainure ayant les dimensions voulues pour recevoir la tête du T est pra- tiquée dans l'extrémité borgne de la cavité suivant un angle de 900 par rapport à la fente La tête du T repose dans cette rai- nure lors de la coopération avec l'obturateur au cours de l'ou- verture de la soupape Les évidements présentent une surface cô- nique ou partiellement sphérique aboutissant à la rainure et la charge sur l'obturateur assure que toute tendance à la rotation en service de l'obturateur par rapport à la tige de liaison soit contrecarrée. Selon un mode de réalisation, la tige de liaison est articulée à une manivelle qui est, de son côté, tourillonnée en vue de sa rotation dans le carter de la soupape Quand la soupa- pe est entièrement ouverte, la manivelle passe par-dessus le cen- tre pour retenir la soupape en position ouverte à l'encontre de l'action d'un ressort antagoniste qui agit entre l'obturateur mobile et une plaque de butée Ce ressort de soupape et la plaque de butée sont logés dans une cage fixée au carter de, la soupape i En raison de la prise de verrouillage entre la tige de liaison et la cavité de l'obturateur, la tige de liaison peut également agir sur la soupape dans le sens de fermeture de celle- ci Ainsi, l'invention offre l'avantage de supprimer le risque d'un dégagement accidentel de la tige de soupape de l'obturateur et il en résulte une impossibilité d'endommagement du siège de sou- pape par la tige de liaison. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront de la description qui va en être faite ci- après, uniquement à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels: * La figure t est une coupe d'un ensemble de soupape selon l'invention La figure 2 est une vue en demi-élévation de la fi- gure 1, en regardant dans le sens de la flèche II; La Figure 3 est une coupe par la ligne III-III de la figure 1; La Figure 4 est une élévation avec coupe partielle de l'obturateur de la soupape à clapet selon la figjure 1; La Figure 5 est une vue en bout de la figure 4 en regardant dans le sens de la flèche V; La Figure 6 représente une soupape à clapet d'un type modifié; La Figure 7 est une coupe partielle qui correspond à la figure 1 mais montre la soupape en position normalement fermée; La Figure 8 est une coupe qui correspond à la figure 7 mais montrant la soupape en position normalement ouverte; La Figure 9 est une coupe qui correspond à la fi- gure 7, montrant la façon dont la soupape peut être fermée par la tige de liaison; et La Figure 10 est une vue de la tige de liaison mon- trant son extrémité en T En se référant plus particulièrement aux Figures 1, 2 et 3, on a représenté un ensemble de soupape pour utilisation com- me soupape de décharge pour la fermeture d'un réservoir ou d'un récipient analogue La soupape présente les particularités pré- vues par l'invention et ces particularités ressortiront lors de l'étude ci-après des figures 4 à l O L'ensemble de soupape comprend un carter présentant deux rebords 1 et 3, un corps 5 de liaison entre les rebords et une cage 7 fixée au rebord 3 Ce rebord 3 présente une série d'alésages circonférentiellement espacés 9 disposés à côté de la périphérie et au moyen desquels le carter de la soupape peut être assujetti à un orifice à rebords l du réservoir ou récipient qui n'apparaît qu'en contour Le rebord 1 présente des alésages 13 pour fixer une conduite appropriée ou autre branchement de décharge Le rebord 3 porte un siège de sou- pape 15 de forme cônique avec lequel coopère la face d'étanché- ité d'un obturateur mobile 17 Cet obturateur mobile 17 peut être sous forme d'un clapet ou d'un organe de soupape à plateau de pression qu'on appelle "champignon" dans la technique L'obtura- teur 17 présente une tête 19 en forme de disque et une tige 21 faisant saillie dans le sens axial De façon commode, cette tige est soudée par friction à l'intérieur de la tête Un ressort 23 agit entre la tête de l'obturateur et une plaque de butée 25, plaque qui coopère avec la cage 7 Cette cage 7 est percée d'ou- vertures 27 à travers lesquelles le chargement s'écoule pendant la décharge lorsque l'obturateur est soulevé de son siège La plaque de butée 25 présente des pattes 29 faisant saillie radia- lement vers l'extérieur alors que la cage présente dans sa bor- dure des découpes 31 profilées en J Les pattes 29 et les décou- pes 31 forment conjointement un montage à baïonnette dé sorte que la plaque de butée est verrouillée avec la cage par une première opération consistant à aligner les pattes avec l'extrémité-ou- verte de chaque découpe, à déplacer ensuite axialement la plaque de butée vers le siège de soupape et enfin à la faire tourner dans le sens horaire en observant le dessin Dans la pratique, l'obturateur, ressort et la plaque de butée sont assemblés en un tout Le ressort étant en position, on le comprime jusqu'à ce qu'un trou 33 dans la queue de la soupape 21 vienne dépasser au- delà de la plaque de butée 25 Une cheville (non représentée) est introduite dansle trou 33 pour maintenir la plaque de butée dans cette position avec le ressort en compression L'ensemble peut alors être monté dans la cage comme il a été expliqué plus haut Il est important que la queue de soupape 21 soit alignée par rapport à la plaque de butée La raison de cette nécessité va apparaître à l'évidence lors de la description qui va suivre. Un mécanisme de manoeuvre de soupape, portant la ré- férence d'ensemble 35 comprend une tige de liaison 37, une mani- velle 39, un arbre 41 et un levier de manoeuvre 43 L'arbre 41 est tourillonné dans des paliers montés dans le corps de liaison 5 Le levier 43 est claveté ou fixé de manière différente à l'ar- bre 41 et sert à entraîner ce dernier en rotation La manivelle 39 est fixée à demeure sur l'arbre 41 par une cheville 45 et la tige de liaison 37 est articulée à la manivelle au moyen d'un axe 47 La tige de liaison 37 est munie d'une cheville d'arrêt 49 La tige de liaison 37 coopère avec l'obturateur mobile pour une ouverture positive de la soupape et elle peut venir en prise débrayable avec l'obturateur Cette liaison débrayable est dé- crite plus loin à propos des figures 4 à 10 La soupape peut être actionnée à distance à l'aide d'une tige ou d'un câble qui coopère directement ou indirectement avec la tige de liaison. Les figures 7, 8 et 9 représentent l'obturateur en coupe transversaleet montrent la façon dont la tige de liaison coopère avec cet obturateur L'obturateur 17 présente une cavité 51 qui, comme on le voit plus clairement sur les figures 4 et 5, est définie par un alésage cylindrique borgne 53 pratiqué dans l'obturateur et une plaque de fermeture 55 La plaque de ferme- ture 55 est fixée à l'obturateur par des vis de blocage 57 et, dans les modes de réalisation représentés, la plaque de fermeture sert également de plaque de retenue d'une bague d'étanchéité 59. Cette double fonction évite d'introduire des composants supplé- mentaires La plaque de fermeture 55 présente un évidement al- longé 61 L'extrémité borgne de l'alésage 53 présente une partie cônique 63 qui converge vers une rainure 65 Dans une variante de construction qui n'est pas représentée, la cavité 51 peut être fermée par une plaque séparée renfermant l'évidement allongé 61 et retenue en position par un plateau annulaire servant de ba- gue de retenue pour la bague d'étanchéité 59. En se référant maintenant à la figure 10, on voit que la tige de liaison 37 est réduite en diamètre à une extrémité et cette extrémité comporte une barre 69 s'étendant transversa- lement à la portion de diamètre réduit 67 en définissant une ex- trémité profilée en T Le diamètre de cette portion 67 est lé- gèrement plus petit que la largeur de la fente allongée 61 dans la plaque de fermeture et peut passer à travers la fente de même d'ailleurs que la tête de l'extrémité en T alignée avec la fente 61 Toutefois, la longueur de la tête du T est supérieure à la largeur de la fente 61 si bien que lorsqu'on fait tourner la tête par rapport à la fente dans la plaque de fermeture afin de la mettre hors d'alignement avec celle-ci,le passage à travers la fente devient impossible Il est évident que si l'on fait tourner les deux parties l'une par rapport à l'autre après l'insertion, ces deux parties vont être couplées La rainure 65 dans l'obtura- teur présente une forme correspondante à la tête en T de la tige de liaison 37 La figure 6 représente une variante de construction de l'obturateur 17 ' ayant une cavité de forme différente avec une extrémité sphérique 71 et des parois latérales côniques 73 Les extrémités de la fente 61 dans la plaque de fermeture 55 ' sont convergentes dans ce mode de réalisation La rainure 65 n'est pas représentée mais peut être prévue. L'assemblage de l'obturateur 17, du ressort 23 et de la plaque de butée 25 en un tout a été décrit plus haut au sujet de la prise coopérante entre la tige de liaison et l'obturateur mobile. Cette prise coopérante est réalisée par l'agencement de la fente 61 dans la plaque de fermeture 55 de l'obturateur mobile en vue de l'alignement avec l'axe longitudinal de la tête 69 de l'extré- mité en T de la tige de liaison On voit que la distance entre le trou 33 et l'entrée de la cavité 51 est telle que lorsque la pla- que de butée est en place sur la cage au moyen du montage à balon- nette, la cheville étant en position et le ressort 23 étant compri- mé, la tête de la soupape se trouve dans une position entre les positions fermée et ouverte qui sont représentées respectivement sur les figures 7 et 8 Ainsi, l'extrémité en T de la tige de liaison peut se mouvoir vers la tête de la soupape et la tête en T'peut être positionnée au moyen des ouvertures 27 à un em- placement central pour passer à travers la fente alignée 61. L'obturateur mobile peut alors être entraîné en rotation de 90 pour achever le verrouillage Le levier 43 peut être encore ma- noeuvré pour soulever la soupape vers sa position entièrement ouverte de sorte que la tige 21 de la soupape se déplace vers le haut en s'écartant de la plaque de butée afin de permettre à la cheville d'être dégagée du trou 33, après quoi lors de la libération du levier, la soupape est rappelée à sa position fer- mée par l'action du ressort 23 Des variations du processus d'a- lignement restent possibles Par exemple, la tige de liaison peut être déplacée d'abord à une position qui correspond à la position d'ouverture complète de la soupape, après quoi l'en- semble comprenant l'obturateur, le ressort et la butée,est avancé de manière que l'extrémité de la tige de liaison pénè- tre dans la cavité, après quoi une rotation empêche le dégage- ment de la tige de liaison Les pattes de la plaque de butée sont alors alignées avec les ouvertures en baïonnette 31 et, en même temps, le mécanisme de manoeuvre de la soupape est déplacé à partir de sa position entièrement ouverte à sa position décen- trée De préférence, la soupape est alignée avec la plaque de butée 25 de manière que l'angle total de rotation entre l'aligne&- ment de la fente et de la barre en T et la position entièrement verrouillée de la baïonnette soit de 90 . La figure 7 représente la position de repos avec la soupape fermée L'extrémité en Té 6 a de la tige de liaison s'en- gage avec jeu dans la cavité 91 Lors du mouvement du mécanisme de manoeuvre de la soupape, la tête en T 69 vient s'engager dans la rainure 65 de l'obturateur et la soupape est déplacée à l'en- contre de la force du ressort de rappel afin d'ouvrir cette sou- pape La figure 8 représente la position entièrement ouverte avec le mécanisme en position décentrée et avec la cheville d'arrêt 49 en butée sur la manivelle 39 La figure 9 'montre la façon dont l'extrémité en T 69 de la tige de liaison 37 vient en contact avec la plaque de fermeture 55 lorsque le mécanisme de manoeuvre de la soupape est déplacé dans le sens de fermeture et que l'ob- turateur 17 se coince en position ouverte Tout nouveau mouvement du mécanisme de manoeuvre dans le sens de la fermeture oblige l'obturateur 17 à se mouvoir dans le sens de la fermeture vers le siège de soupape Après avoir surmonté la résistance initiale au mouvement, le ressort pousse la soupape dans le sens de la fermeture Ainsi cet aménagement empêche la tige de liaison 37 de se séparer de l'obturateur 17. Bien que le mécanisme de manoeuvre ait été décrit comme comportant un dispositif de décentrage,cela n'est pas es- sentiel et cet agencement peut être supprimé dans des variantes de construction. R E V E N D I C A T I O N S 1 Ensemble de soupape comportant un obturateur mobile ( 17), poussé élastiquement vers un siège de soupape ( 15), et un mécanisme de manoeuvre ( 35) de la soupape comprenant une tige de liaison ( 37) dont une extrémité est engagée dans une cavité ( 51) dans l'obturateur mobile ( 17), caractérisé en ce que l'extrémité ( 67, 69) de la tige de liaison ( 37) peut être engagée de façon débrayable dans la cavité ( 51) par la rotation relative entre la tige de liaison ( 37) et l'obturateur mobile ( 17), la tige de li- aison ( 37) coopérant avec l'obturateur mobile ( 17) pour déplacer l'obturateur mobile ( 17) au moins dans le sens d'ouverture de la soupape. 2 Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité ( 51) est définie par un évidement borgne ( 53) dans l'obturateur ( 17) et une plaque de fermeture ( 55) fendue s'éten- dant en travers de l'extrémité ouverte de l'évidement ( 53). 3 Ensemble selon l'une des revendications 1 ou 2, carac- térisé en ce que ladite extrémité, ( 67, 69) de la tige de liaison ( 37) est profilée en T 4 Ensemble selon l'ensemble des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la tête ( 69) de l'extrémité en T présente des dimensions lui permettant de passer à travers la fente dans la plaque de fermeture ( 55) afin de permettre le montage et le démontage des deux parties lorsque la tête( 69) de l'extrémité en T est en alignement de la fente ( 61), et d'empêcher le dégagement des deux parties lorsque la fente ( 61) dans la soupape a été tour- née par rapport àla tête ( 69) de l'extrémité en T Ensemble selon l'une des revendications 3 ou 4, carac- térisé en ce que la cavité ( 51) présente une rainure ( 65) ayant les dimensions nécessaires pour recevoir la tête ( 69) de l'ex- trémité en T 6 Ensemble selon l'ensemble des revendications 4 et 5, caractérisé ence que la rainure ( 65) fait un angle de 90 avec la fente ( 61) dans la plaque de fermeture ( 55). 7 Ensemble selon l'une des revendications 5 ou 6,-carac- térisé en ce que la tête ( 67, 69) de la tige de liaison ( 17 > vient s'engager dans la rainure ( 65) pendant l'ouverture de la soupape. 8 Ensemble selon l'une quelconque des revendications 5, 6 ou 7, caractérisé en ce que la cavité ( 51) présente une surface cônique rapport à la tige de liaison ( 37). 9 Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la tige de liaison ( 37) est articulée à une manivelle ( 39) qui est tourillonnée en vue de sa rotation dans le carter de la soupape. Ensemble selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'en position entièrement ouverte de la soupape, la manivelle ( 39) est décentrée en maintenant la soupape en position ouverte à l'encontre de l'action d'un ressort de soupape qui agit entre l'obturateur mobile ( 17) et une plaque de butée ( 25). 11 Ensemble selon la revendication 10, caractérisé en ce que le ressort de soupape ( 23) et la plaque de-butée ( 25) sont logés dans une cage fixée au carter de la soupape.