Brevet FR2550308A1 — publié le 19850208

L'invention concerne un dispositif pour la commande d'ouverture et de fermeture d'un robinet à pression et débit élevés. Dans le cas de robinets(ou vannes) destinés à commander l'alimentation ou l'arrêt d-e grandsdébitsde fluide à pression élevée, par exemple d'eau, de vapeur ou de gaz, il existe un problème réel quant à la commande de l'ouverture et de la fermeture du robinet et également du maintien en position de fermeture étanche du robinet. Les problèmes naissent évidemment du fait des grandes pressions mises en jeu et des forts débits nécessitant des sections de passage importantes, ce qui fait que les forces agissant sur les organes mobiles de fermeture du robinet deviennent très importantes. L'invention a pour objet de résoudre ce problème spécifique. Dans le domaine des raccords rapides entre deux conduits, on connait des systèmes dans lesquels la connexion et la déconnexion de deux conduits peuvent être réaliséesavec des efforts raisonnables même en cas de pression et de débit importants en prévoyant sur le système une ouverture en deux temps par un clapet pilote de faible section qui permet de réaliser dans un premier temps avant connexion des deux conduits un certain équilibrage des pressions qui réduira la force nécessaire à réaliser la connexion. L'invention s'inspire un peu de ce principe mais elle est adaptée à la commande d'un robinet prévu à demeure sur une canalisation sans qu'il soit question ici de connexion ou de déconnexion entre deux conduits. Le dispositif conforme à l'invention se caractérise en-cequ'il comprend un piston formant obturateur principal coulissant librement avec un certain débit de fuite dans un cylindre formant partie d'une chambre dans laquelle débouche une entrée du fluide sous pression, ledit piston dans sa position de fermeture étant plaqué par sa face "avant" contre un siège entourant l'orifice de sortie du fluide, ledit siège étant formé en regard dudit cylindre, ledit piston comportant un alésage qui le traverse de sa face "avant" à sa face "arrière", ledit alésage étant susceptible d'être obturé sur la face "arrière" du piston par un clapet pilote actionnable mécaniquement et positivement parallèlement à l'axe dudit piston et dudit cylindre. Grâce à cette disposition générale, l'ouverture du robinetpeutêtreobtenue sans effort important par simple commande positive en rétraction du clapet pilote, l'ourerture à plein débit du robinet s'effectuant automatiquement sous l'effet du débit de fluide sous pression qui s'instaure. De même, lors de la fermeture celle-ci s'effectue sans difficulté et l'on peut par des moyens simples, comme il apparaitra plus clairement à l'aide de la description qui suivra obtenir un bon maintien en "autofermeture" du robinet. L'invention apparaîtra plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés illustrant à titre d'exemple un mode de réalisation de l'invention. Dans ces dessins la figure 1 montre avec arrachement partiel une vue générale des éléments principaux entrant dans la construction d'un robinet conforme à l'invention; la figure 2 est une vue faite avec arrachement partiel du même dispositif vu dans le sens de la flèche II de la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe faite selon le plan III-III de la figure 1; cette vue montre en demi-coupe haute le robinet dans sa position de fermeture et en demi-coupe basse le robinet dans sa position d'ouverture; la figure 4 est une vue agrandie de la partie repérée IV à la figure 1; la figure 5 est une vue agrandie de la partie repérée V de la figure 3 Selon le mode de réalisation illustré aux dessins, le dispositif formant robinet comprend essentiellement un piston 1 qui coulisse librement avec un certain jeu repéré e aux figures 4 et 5 dans un cylindre 2 qui forme une partie d'une chambre 3 dans laquelle débouche une-entrée du fluide souspression. L'entrée de fluide est suggérée par la flèche 4 et la sortie par la flèche 5. Le piston 1 comporte sur sa face "avant" repérée AV au dessin une garniture d'étanchéité6 susceptible de venir porter contre un siège 7 entourant l'orifice de sortie 8 du fluide.Le siège 7 et l'orifice 8 sont formés en regard du cylindre 2 et sont centrés sur son axe 9. Le piston 1 comporte d'autre part un alésage 10 qui le traverse, de préférence sensiblement selon son axe de la face avant AV du piston à la face arrière AR. L'alésage 10 se termine sur la face arrière du piston 1 en étant entouré par une garniture d'étanchéité 11 formant siège pour la tête 12 d'un clapet pilote 13 qui permettra les commandes d'ouverture et de fermeture du robinet. Le clapet 13 est formé à sa partie arrière avec un petit piston 14 qui coulisse à l'intérieur d'un petit cylindre 15 ménagé vers l'arrière d'unetige de commande 16 du mécanisme. Comme il apparait plus clairement des figures 1 à 3, la tige 16 de commande comporte une partie dentée formant crémaillère 17 sur laquelle roule un pignon 18 commandé en rotation par un levier 19 dont une extrémité conformée en secteur denté 20 engraine avec une partie correspondante 18' du pignon 18. D'autre part, on aperçoit clairement à la figure 4 un petit ressort 21 monté dans le cylindre 15 derrière le piston 14 du clapet pilote 13 et tendant à repousser celui-ci vers l'avant comme indiqué par la flèche 22. Le fonctionnement du dispositif va être maintenant décrit. En supposant le robinet fermé, c'est-à-dire dans la position illustrée plus clairement à la figure 4, on commande l'ouverture de la facon suivante. Au moyen du levier 19, on commande la rotation du pignon 18 et le recul dans le sens de la flèche 23 (figure 4) de la crémaillère 16. Après un petit moment nécessaire à rattraper le jeu d entre le petit piston 14 et le flasque de fermeture avant du cylindre 15, on tire positivement en arrière le clapet pilote 12. La pression du fluide régnant dans la chambre 3 existe également dans le volume 24 entre la face arrière du piston 1 et le fond en forme de cloche du cylindre 2 du fait du jeu e laissé entre le piston 1::et le cylindre 2. Cependant comme la surface du clapet pilote 12 est réduite, la forces'opposant au décollage de la tête 12 du siège 11 n'est pas importante, et cette action est réalisée aisément. A partir de ce moment la pression dans le volume 24 chute brusquement, l'alésage 10 étant ouvert et communiquant avec l'orifice de sortie 25 sous faible pression. A partir de ce moment la pression régnant dans la chambre 3 repousse automatiquement le piston 1 dans le sens de la flèche 23 (le volume de la chambre 3 tendant à croître autant que possible). La liaison est ainsi établie comme il apparaît à la figure 5 sur la demi-coupe inférieure. Pour la fermeture on viendra repousser par la tige 16 et le clapet pilote 13 le piston 1, le ressort 21 étant comprimé lors de cette phase. La fermeture positive se fait sans grand effort du fait que au-fur-et-d-mesure qu'elle s'effectue, la pression tend à croître dans le volume 24 derrière le piston 1 de façon à équilibrer les forces en présence. En fin de fermeture, on retrouve la position de la figure 4 dans laquelle la pression du fluide s'exercant dans la chambre 3 tend à maintenir le piston 1 collé par sa face avant sur son siège 7, pourvu que l'on ait prit soin de choisir la surface d'ouverture du siège 7 légèrement inférieure à la surface arrière du piston 1 comme il apparaît au dessin. Le ressort 21 du clapet pilote maintient celui-ci en permanence plaqué contre son siège 11 et assure le rattrapage des jeux pouvant naître lors du vieillissement du système. On note que pour l'étanchéité et le guidage de la tige 16 on a prévu un manchon 26 entre la partie avant de la tige 16 formant piston et la paroi 27 en forme de manchon prolongeant vers l'arrière le cylindre 2 en forme de cloche. Diverses variantes peuvent être apportées au mode de réalisation décrit. Ainsi on peut prévoir une liaison mécanique entrele clapet pilote 13 et le piston 1 formant obturateur principal de façon qu'après dégagement à l'ouver- ture du clapet pilote de quelques millimètres en arrière du piston 1, on ait une traction mécanique du clapet sur le pis ton ai ce dernier ne s'est pas dégagé automatiquement et hydrauliquement de son siège 7. Cette liaison peut être assurée par exemple par un ergot prévu sur le piston 1 et qui s'engage derrière la tête 12 du clapet-pilote 13. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la commande d'ouverture et de fermeture d'un robinet à pression et débit élevés caractérisé en ce qu'il comprend un piston (1) formant obturateur principal coulissant librement avec un certain débit de fuite dans un cylindre (2) formant partie d'une chambre (3) dans laquelle débouche une entrée du fluide sous pression, ledit piston dans sa position de fermeture étant plaqué par sa face "avant" contre un siège (7) entourant l'orifice de sortie (8) du fluide, ledit siège étant formé en regard dudit cylindre, ledit piston comportant un alésage (10) qui le traverse de sa face "avant" à sa face "arrière", ledit alésage étant susceptible d'être obturé sur la face "arrière"du piston par un clapet pilote (13) actionnable mécaniquement et positivement parallèlement à l'axe (9) dudit piston et dudit cylindre. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la commande positive du clapet pilote (13) est formée par une tige (16) actionnée en translation par tout système mécanique approprié de transmission de mouvement. 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que la tige (16) porte une partie dentée formant crémaillière (17) sur laquelle roule un pignon (18) commandé en rotation par un levier (19) dont une extrémité est conformée en secteur denté (20). 4. Dispositif selon l'une desrevendications précédentes caractérisé en ce qu'il est prévu une liaison élastique entre ladite tige (16) et ledit clapet pilote (13). 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé en ce que le clapet pilote (13) comprend un petit piston (14) lequel est monté prisonnier dans un petit cylindre (15) formé à l'extrémité en liaison avec lui de la tige de commande (16) et un ressort (21) monté dans ledit petit cylindre tend à repousser vers l'extérieur ledit petit piston (14) 6. Dispositif selon l'une des revendicationsprécédentes caractérisé en ce que ledit cylindre (2) a la forme d'une cloche prolongée à sa partie arrière par un manchon (27) recevant la tige (16) précitée de commande du clapet pilote, ladite tige coulissant de facon étanche dans ledit manchon. 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une liaison mécanique est prévue entre le clapet pilote (13) et le piston (1) susceptible de tirer le piston pour le solliciter en ouverture et après que sa tête (12) ait été dégagée du siège en regard (11).