Brevet FR2531177A1 — publié le 19840203

" 4- VANNE A OBTURATEUR SPHERIQUE ET A ENVELOPPE CHAUFFANTE. La présente invention concerne une vanne à obturateur sphérique et à enveloppe chauffante, qui peut être utilisée comme robinetterie (par exemple comme organe d'arrêt) notamment dans des tuyauteries qui transportent des liquides de viscosité relativement élevée, de tempé- rature assez élevée ou analogues. Dans l'industrie chimique et dans de nombreux autres domaines industriels, il se pose souvent le problème de transporter des liquides, qui contiennent des composants (par exemple du soufre) ayant tendance à se solidifier à la température atmosphérique normale, par l'intermé-s diaire de tuyauteries jusqu'à l'endroit de destination Dans les tuyau- teries, les robinetteries constituent des éléments qui sont en contact par une surface relativement très grande avec l'atmosphère extérieure et il en résulte que les liquides transportés à des températures assez élevées se refroidissent avec une très grande intensité dans l'environnement des robinetteries, d'autant plus que ces robinetteries peuvent être entourées d'une couche isolante bien plus difficilement que les tubes lisses Le refroidissement peut atteindre un degré tel que le liquide ou analogue passant dans la robinetterie est quasiment "gelé" dans cette robinetterie, ce qui arrête l'écoulement du liquide. Il est évident que l'apparition d'un tel phénomène n'est admissible en aucune manière de sorte qu'on a commencé à utiliser des robinetteries chauffées pour le transport de liquides ouanalogues ayanttendance à se solidifier ou à geler. On a mis au point un grand nombre de robinetteries,soupapes d'ouverture et de fermeture, vannes à obturateurs phériques, etc, du type chauffé, mais aucun de ces éléments n'est en mesure de satisfaire complètement aux-impératifs posés aux robinetteries chauffées. Un inconvénient commun à toutes les robinetteries connues dans l'art antérieur consiste en ce qu'elles ont toutes une construction spéciale (individuelle) Cela signifie que leur construction ne con- corde en aucune manière avec la construction des robinetteries normales fabriquées généralement en grande série, mais qu'elle est bien plus compliquée et plus coûteuse, bien qu'il soit souhaitable de trouver une solution pour laquelle chaque partie de la robinetterie normale, qu'il est souhaitable d'utiliser comme une robinetterie chauffée, puisse être convertie, à la suite de la production en série normale, en une robinet- terie pouvant être chauffée, cela avec le minimum de frais. On connait en outre des robinetteries comportant une enveloppe chauffante mais cependant dans lesquelles l'intensité de chauffage n'atteint pas le niveau désiré La raison primaire de cet inconvénient consiste en ce que la surface pouvant être chauffée est relativement petite En partiela faible surface chauffée est imputable au fait que -pour des raisons de montage le volume de chauffage ne peut être placé que d'un côté de la broche de manoeuvre et que, d'autre part, l'agence- ment structural compliqué empêche l'établissement d'une surface chauf- fée ayant une grandeur satisfaisante (cf par exemple les catalogues de Suisse ou de RDA "TACO ARMATUREN", ou "MECAFRANCE" ou "BALLOSTAR"). Dans un grand nombre des robinetteries chauffées connues, on rencontre souvent le fait que, en cas d'endommagement ou de perfora- tion de la robinetterie, le liquide ou fluide analogue transporté pénètre dans le volume de la vapeur chaude, ce qui peut provoquer un accident Ce défaut a pu être observé souvent dans des structures o le volume de chauffage est composé de trois parties Dans les solutions connues, il n'existe aucune possibilité pour pouvoir contrôler visuel- lement la zone défectueuse, ou bien la zone mise en danger par une perforation généralement les cordons de soudure. Un autre inconvénient des robinetteries chauffées connues con- siste en ce que, à cause de la surface extérieure qui est fortement divisée, celle-ci ne peut être pourvue en aucune manière d'une isola- tion thermique satisfaisante, la mise en place d'une couche thermique- ment isolante est liée à des difficultés extrêmes et elle ne peut pratiquement pas être réalisée avec succès. Dans les solutions connues, il n'existe pas la possibilité d'uti- liser le volume de chauffage le cas échéant également comme volume de refroidissement bien que, dans de nombreuses applications, le refroi- dissement des robinetteries à la place de l'échauffement soit tout à fait avantageux On est par exemple confronté avec un cas o le fluide ou liquide quelconque transporté dans la canalisation doit avoir une température élevée qui ne peut être supportée sans destruction 2531177 i par l'étanchéité de la robinetterie. Un autre inconvénient consiste en ce que, dans un grand nombre des réalisations connues, les joints de soudure se croisent mutuellement, ce qui augmente le risque d'endommagement et ce qui nécessite d'utiliser des brides de grandes dimensions; celles-ci peuvent être soudées relativement difficilement et les boulons assurant l'assemblage des brides traversent le volume de chauffage o ils sont soumis à un effet-de rouille en devenant inutilisables. L'invention a pour but de créer une robinetterie pouvant être chauffée notamment une vanne à obturateur sphérique et à enveloppe chauffante -, cette robinetterie pouvant être utilisée avec des tuyau- teries qui transportent des liquides ou un fluide dont la température est supérieure à la température atmosphérique, l'agencement structural de cette robinetterie concordant en majeure partie avec celui d'une vanne à obturateur sphérique non chauffée, c'est-à-dire qu'on peut sélectionner comme robinetterie de base une robinetterie choisie parmi celles qui sont fabriquées classiquement en série de telle sorte que la partie structurale garantissant la possibilité de chauffage peut être montée sur cette robinetterie de base, après terminaison de sa fabrication, facilement et en un temps court; un autre impératif consiste en ce que la surface chauffée doit avoir-la grandeur désirée, en ce qu'elle-puisse être soudée facilement et en toute sécurité et en ce que le contrôle des joints de soudure puisse être effectué visuellement Un autre objectif consiste également en ce que, en-cas d'endommagement, ou bien lorsque le carter de la robinetterie de base est perforé, le liquide ou fluide quelconque transporté dans la cana- lisation ne puisse en aucune manière pénétrer dans le volume de chauffage mais s'écoule à l'air libre, ce qui peut éviter le risque d'accident Il est en outre impératif que la robinetterie soit appro- priée en cas de besoin pour permettre également un refroidissement, que la partie structurale servant à l'étanchéité permette le transport de liquides ou d'autres fluides à une température assez élevée sans risque d'endommagement et que l'agencement correspondant des tubulures de raccordement de la tuyauterie-soit conçu de telle sorte que la robinetterie puisse être montée pratiquement dans n'importe quelle position entre les tronçons de tubes. 253117 ti Le problème posé est résolu dans le cas d'une vanne à obtura- teur sphérique et à enveloppe chauffante dont la structure de base con- corde avec celle d'une vanne normale à obturateur sphérique fabriquée en série Ainsi, conformément à l'invention, la vanne comporte une gaine tubulaire de forme circulaire dont une extrémité est soudée sur la surface extérieure du carter de la vanne et qui entoure le manchon recevant la broche, en étant cependant séparée de celui-ci par un intervalle annulaire, une enveloppe de chauffage de forme cylindrique, entourant complètement le carter étant soudée sur l'extrémité de la gaine tubulaire qui est opposée au carter; aux extrémités de l'enve- loppe de chauffage, on vient souder respectivement un disque d'obtu- ration de forme circulaire qui est relié par soudage et par son bord intérieur avec le carter tandis qu'il est prévu dans l'enveloppe de chauffage des orifices assurant l'entrée et la sortie d'un fluide de chauffage ou de refroidissement. Conformément à une autre caractéristique de la vanne à obtu- rateur sphérique et à enveloppe chauffante conforme à l'invention, il est prévu un ou plusieurs orifices servant à l'introduction de la vapeur et également plusieurs orifices assurant la sortie de la vapeur, les orifices de sortie de vapeur étant répartis le long de la péri- phérie de l'enveloppe de chauffage, en étant séparés l'un de l'autre et suivant un angle prédéterminé. On peut également envisager un agencement de l'invention dans lequel les orifices assurant l'entrée ou bien la sortie de la vapeur par rapport au volume de chauffage sont pourvus d'axes situés dans des plans perpendiculaires à l'axe du carter et sont disposés dans deux ou plusieurs plans décalés le long de l'axe du carter. D'autres buts et avantages de la présente invention apparal- tront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, données à titre illustratif mais non limitatif. La figure 1 représente en coupe et en vue en élévation par- tielle un exemple de réalisation de la vanne à obturateur sphérique et à enveloppe chauffante conforme à l'invention. La figure 2 est une vue de la vanne à obturateur sphérique faite suivant la ligne II-II de la figure 1, avec les orifices d'entrée et de sortie décalés axialement l'un par rapport à l'autre, placés dans le plan perpendiculaire à l'axe, la figure montrant également en vue en élévation partielle les parties des structures associées. 2531177 i Comme le montrent les figures l et 2, un carter 1 de la vanne à obturateur sphérique est avantageusement formée à partir d'un tube dont les deux extrémités ont été pourvues chacune d'une bride 2 par soudage Dans l'ouverture existant dans le carter 1 est soudé un four- reau 3 dont l'axe est orienté perpendiculairement à l'axe longitudinal du carter 1 et dont une extrémité pénètre de la manière classique dans le volume intérieur de ce carter 1 Dans le fourreau 3 est montée une broche 4 dont l'étanchéité est' assurée d'une manière connue. L'extrémité intérieure 4 A de la broche 3 dans le carter 1 est pourvue d'un profil carré et elle pénètre dans une ouverture correspondante SA de l'obturateur sphérique 5 A l'extrémité 4 B, dépassant du fourreau 3 de la broche 4,est fixé un levier manuel 6 à l'aide duquel la broche 4 peut être déplacée par rotation en même temps que l'obturateur sphérique Pendant cette rotation, l'obturateur sphérique 5 s'applique contre des bagues d'obturation 7 montées dans les extrémités intérieures 2 A- des brides 2 et qui sont entourées sur leur surface par un tamis en fibres métalliques La bague d'obturation 7 est avantageusement fabri- quée en un produit connu dans le commerce sous la marque "Téflon". Conformément à la présente invention, le chauffage de la vanne à obturateur sphérique est réalisé en soudant autour du fourreau 3 une gaine tubulaire 8 sur le carter 1; cette gaine est séparé du fourreau 3 précité par un volume annulaire A Sur l'extrémité extérieure de la gaine tubulaire 8 est soudée une enveloppe cylindrique de chauf- fage 9 qui est pourvue d'un orifice 9 A recevant la gaine tubulaire 8 - Sur les bords de l'enveloppe de chauffage 9, il est prévu des disques d'obturation 10 de forme circulaire qui sont fixés par soudage. Le plan des disques d'obturation 10 est orienté perpendiculairement à la plaque longitudinale du carter 1, les bords extérieurs étant fixés dans ce cas de façon étanche par soudage sur la surface extérieure du carter 1, De cette manière, on crée entre le fourreau 3, l'enveloppe de chauffage 9 et les disques d'obturation 10 ainsi que le carter 1 un volume fermé B de forme pratiquement circulaire et dans lequel le fluide de chauffage, à savoir dans l'exemple considéré de la vapeurde chauf- fage peut être introduit par l'intermédiaire d'un orifice d'admis- sion 11; la vapeur de chauffage sort ensuite par l'intermédiaire d'orifices 12 (figure 2) (ces derniers sont obturés par des bouchons filetés). Les avantages essentiels de la vanne à obturateur sphérique et à enveloppe chauffante conforme à l'invention sont les suivants: La structure de la robinetterie de base est identique à celle des vannes à obturateurs sphériques non chauffés qui sont fabriqués en grande série, et en conséquence, il est possible de la fabriquer de façon relativement peu coûteuse et la production ne nécessite aucun outillage coûteux Pour pouvoir réaliser une robinet- terie pouvant être chauffée, il suffit de faire intervenir des composants assez simples qui peuvent être installés de façon rapide et peu coûteuse sur la robinetterie de base La fixation sur la robinetterie de base peut être effectuée par exemple par un automate de soudage, de sorte que la fabrication est simplifiée et que la qualité est améliorée Les cordons de soudure servant à la fixation peuvent être formés en des endroits facilement accessibles, de sorte que le contrôle et des réparations simples peuvent être réalisés sans démontage. Les positions des cordons de soudage de fixation sont choisies de manière que, en cas d'endommagement éventuel des cordons de soudure, le fluide transporté ne puisse se mélanger en aucune manière avec la vapeur de chauffage, ce qui évite le risque d'accident. En cas d'endommagement des cordons de soudure ou du carter de la robinetterie de base, le fluide transporté s'écoule à l'air libre et non dans le volume de chauffage La surface de chauffage peut être choisie pratiquement à volonté, de sorte qu'il est possible de régler ou de maintenir le fluide transportéàn'importe quelle température. Les orifices de sortie 12 assurant la décharge de la vapeur de chauf- fage hors du volume de chauffage sont répartis suivant un angle pré- déterminé les uns par rapport aux autres le long de la périphérie de l'enveloppe de chauffage, de sorte que le montage de la vanne à obtu- rateur sphérique et à enveloppe de chauffage est possible dans n'importe quelle position La forme de la surface extérieure de la vanne présente des discontinuités si faibles qu'on ne rencontre pratiquement pas de difficulté pour mettre en place simplement et rapidement les couches d'isolation thermique La vanne à obturateur sphérique et à enveloppe de chauffage peut être utilisée comme une vanne refrigérée sans aucune transformation, simplement en faisant passer à la place de la vapeur un fluide réfrigérant, par exemple de l'eau de refroidissement, dans le volume B servant par ailleurs au chauffage. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les ap- plications envisagées et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de, l'invention Ainsi, par exemple, le carter 1 peut être réalisé, à la place du tube, en fonte et la disposition des orifices de sortie peut également être modifiée. REVENDICATIONS 1 Robinet à obturateur sphérique et à enveloppe de chauffage, notamment robinet d'ouverture et de fermeture utilisable avec des tuyauteries dans lesquelles des liquides ou d'autres fluides de grande viscosité et/ou à température élevée sont transportés, et dont la robinetterie de base concorde avec celle de la vanne à obturateur sphérique classique, caractérisé en ce qu'il est prévu, autour d'un fourreau ( 3) de forme circulaire, fixé de façon étanche par une extrémité sur la surface extérieure du carter ( 1) de la vanne et qui reçoit la broche ( 4) de ladite vanne, une gaine tubulaire ( 8) séparée par un volume annulaire A du fourreau ( 3) et dont l'extrémité, placée à l'opposé du carter 1, est reliée à une enveloppe de chauffage ( 9) de forme cylindrique et entourant le carter ( 1), les extrémités de l'enveloppe de chauffage ( 9) étant fermées de façon étanche par des disques d'obturation ( 10) de forme circulaire qui s'appliquent de façon étanche par leurs bords intérieurs contre le carter ( 1), et en ce que l'enveloppe de chauffage ( 9) est pourvue d'au moins un orifice d'entrée ( 11) et d'un orifice de sortie ( 12). 2 Vanne à obturateur sphérique et à enveloppe de chauffa- ge selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'il est prévu au moins deux orifices d'entrée ( 11) et deux orifices de sorties ( 12), qui sont disposés en étant décalés mutuellement le long de la périphérie de l'enveloppe de chauffage ( 9). 3 Vanne à obturateur sphérique et à enveloppe de chauffage selon la revendication 2, caractérisée en ce que les orifices d'entrée ( 11) et les orifices de sortie ( 12) sont situés dans des plans perpen- diculaires à l'axe longitudinal du carter ( 1), en étant situés de préférence dans deux ou plusieurs plans décalés le lonq de l'axe longitudinal du carter ( 1).