Brevet FR2547891A1 — publié le 19841228

I L'invention concerne une vanne d'arrêt à deux opercules en forme de coin suspendus à une tige du type comportant des opercules dont les faces extérieures sont dotées de portées d'étanchéité circulaires et qui, par leurs faces inté5 rieures, prennent appui l'un sur l'autee par l'intermédiaire d'un organe traismettant l'effort pressants ces opercules formant avec l'axe longitudinal de la tige un angle de 2 à . Sur une vanne d'arrêt à opercules en coin de ce type, un galet presseur cylindrique est prévu au centre des opercules, et ce centre, lorsque la vanne prend sa position de fermeture, vient se placer sur l'axe longitudinal des tubulures du corps de valve L'effort pressant nécessaire à la fermeture de la vanne est transmis aux opercules par la tige 15 de manoeuvre, une tige de poussée disposée dans le-prolongement de celle-ci, et le galet presseur Grâce à cette disposition, l'effort pressant appliquant les opercules sur les deux portées d'étanchéité du corps se trouve régulièrement réparti La tige de manoeuvre de la vanne d'arrêt 20 à opercules en coin de type connu présentant une course de préouverture, l'effort pressant se trouve, lors de la levée de cette tige de manoeuvre annulé par l'intermédiaire de la tige de poussée et du galet presseur, ce qui facilite l'ouverture de la vanne Toutefois, pour assurer une ouver25 ture correcte de la vanne d'arrêt à opercules en coin, il faut calculer le couple d'ouverture de façon telle qu'il atteigne 1,5 fois le couple de fermeture. Dans la demande de brevet allemand P 32 06 190 0, est 30 décrite une vanne d'arrêt dont les opercules en forme de coin prennent appui l'un sur l'autre par l'intermédiaire d'au moins deux bagues élastiques pouvant se déplacer axialement l'une par rapport à l'autre Ces bagues sont prévues au niveau des portées d'étanchéité des opercules Cette 35 disposition permet de réduire les efforts agissant sur les 2 2547891 portées d'étanchéité lors de l'ouverture de la vanne. L'invention a pour but de modifier la disposition des opercules de la vanne d'arrêt citée en premier de telle sorte que puissent être réduits les efforts d'ouverture à exercer par le système de manoeuvre de la vanne d'arrêt. L'invention résoud ce problème en prévoyant que l'organe transmettant l'effort pressant soit disposé au niveau des portées d'étanchéité des opercules de la vanne et consiste en une bague présentant des portées coniques ou sphériques 10 venant au contact de contre-portées correspondantes, ces portées coniques ou les surfaces coniques sous-tendant les zones sphériques servant de portées formant avec l'axe longitudinal de la tige un angle de 15 à 50 Suivant une autre caractéristique avantageuse de l'invention, il ect 15 piévu que la bague à portée conique puisse glisser sur ses contreportées, et que, le cas échéant, dans une autre forme d'exécution soient prévues deux bagues fixées dans des évidements de la face intérieure des opercules et épousant la forme de ces évidements, et qu'enfin des glissières desti20 nées au guidage des opercules puissent être montées sur les bagues de siège du corps. Grâce à l'action conjuguée de ces dispositions, on obtient pour la vanne d'arrêt conforme à l'invention un comportement optimal à l'ouverture et à la fermeture Les opercules en 25 coin s'adaptent de façon idéale aux plans constituant leurs sièges et réalisent ainsi un coin géométriquement parfait, de telle sorte que les lois physiques et mathématiques prennent alors toute leur signification Lorsque les opercules en forme de coin viennent occuper leur position de fermeture 30 ou s'en dégagent, agissent deux systèmes de forces respectivement constitués par les réactions exercées par les portées d'étanchéité sur le coin et les efforts d'adhérence. Les réactions des portées d'étanchéité agissent pour moitié sur chacun des opercules et dans une direction qui demeure la même pour l'ouverture et la fermeture Elles tendent à dégager le coin de sa position de coincement, c'est-à-dire agissent dans le sens de l'ouverture Les efforts d'adhérence tendent à s'opposer aux processus de fermeture et 5 d'ouverture La condition de stabilité du coin en position de fermeture est le coincement par adhérence, réalisable pour les matériaux usuels pour un angle approprié d'ouverture de coin Cependant, si l'on considère le cas d'un coin à géométrie parfaite et d'un coefficient de frottement demeurant le même entre les surfaces en contact, on constate que les réactions exercées par les portées d'étanchéité agissent dans le sens de l'ouverture de la vanne d'arrêt et s'opposent, au contraire, aux efforts de fermeture Par conséquent, dans les hypothèses précitées, le rapport des 15 efforts s'inverse, c'est-à-dire que l'effort d'ouverture devient inférieur à l'effort de fermeture. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée plus en détail à l'aide de plusieurs exemples préférentiels et non limitatifs d'exécutions illustrés par les figures Celles-ci représen20 tent: Figure 1: une vanne d'arrêt conforme à l'invention, en coupe longitudinale. Figure 2: une vue latérale d'un opercule de la vanne (sens d'observation suivant A). Fig 3 et 4: les opercules de vannes prévus dans deux formes d'exécution de l'invention. La vanne d'arrêt représentée comporte un corps présentant deux tubulures latérales ( 1) et un demi-corps supérieur ( 2). Le demi-corps supérieur ( 2) est fermé par un couvercle ( 3). 30 Dans le prolongement de chacune des tubulures ( 1) est prévue une bague de siège du corps ( 4) pourvue de portées d'étan- chéité du corps ( 5). Sur les portées d'étanchéité du corps ( 5) est guidé en translation un organe de fermeture de vanne Cet organe est constitué de deux opercules ( 6) suspendus à une tige de ma5 noeuvre ( 8) Les opercules ( 6) ont la forme d'un coin Sur leurs faces tournées vers l'extérieur, les opercules ( 6) sont pourvus de portées d'étanchéité ( 7) qui, lorsque la vanne d'arrêt est en position de fermeture, s'appliquent contre les portées d'étanchéité ( 5) du corps Les portées 10 d'étanchéité ( 7) des opercules ( 6) forment avec l'axe longitudinal de la tige de manoeuvre ( 8) un angle de 2 à 100. La tige de manoeuvre ( 8) traverse le couvercle ( 3) l'étanchéité de son passage étant assurée par un presse-étoupe ( 9) A l'extrémité supérieure de la tige de manoeuvre ( 8) 15 est monté un servomoteur non représenté pouvant positionner la tige ( 8) dans le sens longitudinal Les bagues de siège de corps ( 4) sont équipées à leur partie supérieure de glissières ( 10) dont le rôle est d'assurer le guidage latéral des opercules ( 6) lors des mouvements de fermeture et 20 d'ouverture Comme le montrent en détail les figures 3 et 4, chacun des deux opercules ( 6) est doté, sur sa face tournée vers l'autre opercule, d'un évidement annulaire ( 11) Dans l'évidement ( 11) est montée une bague ( 12) non élastique présentant comme indiqué sur la figure 3 deux portées extérieures coniques, de préférence situées sur une surface sphérique Les portées coniques ou les surfaces coniques sous-tendant les zones sphériques servant de portées, font avec l'axe longitudinal de la tige de manoeuvre ( 8) un angle 30 de 15 à 50 . Les portées extérieures de la bague ( 12) viennent au contact des contreportées annulaires coniques ou sphériques ( 13). Sur l'exemple de la figure 3, ces contre-portées ( 13) sont des portées annulaires épousant la forme de l'évidement ( 11) des opercules ( 6) La bague ( 12) peut se déplacer sur les contre-portées annulaires ( 13). Sur l'exemple de la figure 4, sont prévues deux bagues non élastiques ( 12, 14) présentant respectivement une portée extérieure conique et une portée extérieure sphérique La bague ( 14) est maintenue sans possibilité de glissement dans l'évidement ( 11) et fixée à l'un des opercules ( 6) La bague 10 ( 12) peut être mobile ou encore fixée à l'autre opercule ( 6) Sur cette exécution également, ies portées extérieures des bagues ( 12, 14) forment avec l'axe longitudinal de la tige de manoeuvre ( 8) un angle de 15 à 50 . Lorsque les opercules ( 6) viennent s'insérer entre les por15 tées d'étanchéité du corps ( 5), on obtient, grâce aux portées sphériques, une adaptation idéale des portées d'étanchéité ( 5, 7) en contact entre les opercules ( 6) et les bagues de siège du corps ( 4) La bague ( 12), grâce à la possibilité qu'elle a de se déplacer sur les contre-portées 20 ( 13), permet un déplacement angulaire des opercules ( 6) sans modifier la coaxialité de ces opercules. R E V E N D I C A T I O NS 1 Vanne d'arrêt à deux opercules en forme de coin ( 6) suspendus à une tige de manoeuvre ( 8), opercules dont les faces extérieures sont dotées de portées d'étanchéité circulaires ( 7) et qui, par leur face intérieure, prennent appui l'un 5 sur l'autre par l'intermédiaire d'un organe transmettant l'effort pressant, ces opercules ( 6) formant avec l'axe longitudinal de la tige de manoeuvre ( 8), un angle de 2 à l O 1, caractérisée par le fait que l'organe transmettant l'effort pressant est disposé au niveau des portées d'étanl O chéité ( 7) des opercules de la vanne et est constitué d'une bague présentant des portées extérieures coniques ou sphériques venant au contact des contre-portées correspondantes, ces portées coniques ou les surfaces coniques soustendant les zones sphériques servant de portées formant avec l'axe longitudinal de la tige de manoeuvre ( 8) un angle de 15 à 500. 2 Vanne d'arrêt selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la bague ( 12) peut glisser sur les contre-portées sphériques. 3 Vanne d'arrêt selon la revendication 1, caractérisée par le fait que sont prévues deux bagues ( 12, 14) fixées dans des évidements ( 11) de la face intérieure des opercules ( 6) et solidaires de ces opercules ( 6). 4 Vanne d'arrêt selon la revendication 1, caractérisée par 25 le fait que les bagues présentent une conformation correspondant à celle de l'évidement prévu sur la face intérieure des opercules ( 6). Vanne d'arrêt selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée par le fait que sur les bagues de siège du 30 corps ( 4), sont montées des glissières ( 10) destinées au guidage des opercules ( 6).