Brevet FR2557246A1 — publié le 19850628

"Dispositif d'obturation pour robinet-vanne". L'invention concerne un dispositif d'obturation pour un robinet-vanne destiné à isoler des conduites d'appareils et de récipients dans la technique du vide. On connalt déjà de tels dispositifs d'obturation de robinet-vanne, dans lesquels des organes annulaires disposes vis à vis des surfaces avant et arrière d'un organe de robinet-vanne ayant un trou traversant sont accouplés à un corps de vanne par des soufflets intérieur et extérieur, chacun des organes annulaires ayant un évidement annulaire prévu du c6té disposé vis à vis de l'organe de robinet-vanne et fermé par une plaque mince ayant une surface annulaire présentant un poli spéculaire, fixée par soudage à un orifice de celui-ci, les soufflets étant allongés sous l'ac- tion d'un fluide sous pression amené à des chambres annulaires définies par les soufflets intérieur et extérieur, les plaques minces ayant une surface annulaire présentant un poli spéculaire étant fortement serréescontre l'organe de robinet-vanne par la pression du fluide expulsé des chambres annulaires dans les évidements an- nulaires (comme décrit dans le modèle d'utilité japonnais mis à la disposition du public n Sho 58-102.879). Ce dispositif d'obturation connu pour un robinet-van- ne, pose cependant quelques problèmes. Les parties de bord sou- déesde la plaque mince ayant une surface annulaire présentant un poli spéculaiireaccouplée à l'organe annulaire ont une faible solidité mécanique et présentent des risques de rupture lorsqu'une grande concentration de charges leur est appliquée, avec une déformation en forme de bombage de la plaque mince causée par l'application d'une pression élevée à la face arrière de celle-ci. De plus, il est possible que les plaques minces ayant une surface annulaire présentant un poli spéculaire des côtés opposés ne se mettent pas en contact avec l'organe de robinet-vanne par- faitement simultanément lorsque le robinet-vanne est fermé. En pareil cas, les pressions appliquées aux surfaces avant et arrière de l'organe de robinet-vanne sont asymétriques. De plus, il est possible que ces plaques minces ne soient pas serrées contre .,2557Z46 l'organe de robinet-vanne avec une pression uniforme sur toute leur circonférence. Le manque d'uniformité de la pression de serrage provoque une charge partielle de la section d'obturation et risque de mener ainsi à une rupture. De plus, quand les plaques minces des côtés opposes sont séparées de l'organe de robinet-vanne, elles sont susceptibles de prendre des positions définissant des ouvertures différentes par rapport à l'organe de robinet-vanne. On suppose que ceci doit être attribué aux fluctuations de la précision de la fabrication et du montage des soufflets. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un dispositif d'obturation pour un robi- net-vanne du type dans lequel un organe de robinet-vanne ayant un trou traversant est monté mobile dans une direction perpendiculaire à un passage de fluide d'un corps de vanne ayant des orifices avant et arrière, des soufflets intérieur et extérieur étant disposés dans des parties du corps de vanne respectivement de part et d'au- tre de l'organe de robinet-vanne et entourant les orifices avant et arrière, l'extrémité des soufflets intérieur et extérieur du c8té de l'organe de robinet-vanne étant accouplée à des organes annulaires ayant chacun un évidement annulaire faisant face à l'or- gane de robinet-vanne, l'autre extrémité des soufflets intérieur et extérieur étant fixée au corps de vanne, le côté ouvert de chaque évidement annulaire étant obturé par une plaque mince ayant une surface annulaire présentant un poli spéculaire, fixée par soudage du côté de chacun des organes annulaires faisant face à l'organe de robinet-vanne, chacun desdits organes annulaires ayant des trous de communication communiquant avec une chambre annulaire définie entre les soufflets intérieur et extérieur associés et l'évidement annulaire, le corps de vanne ayant des trous d'application de pres- sion débouchant dans les chambres annulaires, dispositif d'obtura- tion caractérisé en ce que les plaques minces ayant une surface annulaire présentant un poli spéculaire caportent des parties de bord de grande épaisseur, par lesquelles lesdites plaques minces sont fixées par soudage à l'organe annulaire correspondant. 3. Ce dispositif permet que les plaques minces ayant unesurface annulaire pré sentant unpoli spéculaire soient très ferme- ment soudées aux organes annulaires. Ainsi, mete quand une dé- formation de bombage des plaques minces est provoquée par une haute pression agissant sur leur surface arrière, aucune impor- tante concentration de pression n'est produite dans les parties de bordsoudées de ces plaques minces, de telle sorte qu'il est possible d'éliminer les risques de rupture des parties de bord soudées des plaques minces en question. De plus, grace à l'épais- seur considérable des parties de bord des plaques minces ayant une surface annulaire présentant un poli spéculaire,elles ne se romperont jamais, même si elles sont serrées contre l'organe de robinet-vanne avec une très haute pression. Selon une caractéristique de l'invention, une multi- plicité de ressorts hélicoïdaux de tension sont disposes circon- férenciellement espacés dans chacune desdites chambres annulaires chaque ressort hélicoïdal ayant une extrémité fixée à l'organe annulaire correspondant et une tige filetée d'ajustement de la tension fixée à l'autre extrémité et vissée dans une paroi d'ex- trémité correspondante du corps de vanne, un écrou d'ajustement de la tension étant vissé autour de ladite tige filetée. Avec ce dispositif, la tension des ressorts hélicol- daux doit être préalablement ajustée en tournant purement et sim- plement les écrous d'ajustement de la tension. Ainsi, il est pos- sible que les plaques minces ayant une surface annulaire présen- tant unpoli spéculaire soient serrées simultanément contre les côtés opposés de l'organe de robinet-vanne et avec une pression uniform sur toute la circonférence en alimentant en fluide sous pression les chambres annulaires avant et arrière. Selon une autre caractéristique de l'invention, les plaques minces ayant une surface annulaire présentant un poli spécu laire et des parties de bord de grande épaisseur sont en un maté- riau comportant au moins pour partie de l'aluminium. Ainsi, chaque plaque mince ayant une surface annu- laire présentant un poli spéculaire peut être serrée contre l'organe 4 2557246 de robinet-vanne sur toute la circonférence, même si de petites particules étrangères sont insérées entre elle et l'organe de robinet- vanne. Selon encore une autre caractéristique de l'inven- tion, chacune des plaques minces ayant une surface annulaire pré- sentant un poli spéculaire et des parties de bord de grande épaisseur, a un évidement annulaire formé par dissolution électrolytique du côté disposé vis-à-vis de l'organe annulaire correspondant, dans une partie intermédiaire de celui-ci. Les plaques minces ayant une surface annulaire pré- sentant un poli spéculaire et des parties de bord de grand diamètre peuvent être ainsi aisément fabriquées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre se rappor- tant à une forme de réalisation préférentielle donnée à titre d'exemple non limitatif et représentéesur les dessins ci-joints dans lesquels: - la Fig. 1 est une section longitudinale montrant un robinet-vanne selon l'ivention, - la Fig. 2 est une section transversale agran- die, le long de la ligneII-II de la figure 1. - la Fig. 3 est une section longitudinale agran- die d'une partie du robinet-vanne de la figure 1, - la Fig. 4 est une section longitudinale agran- die montrant un ressort de tension et une butée prévus entre des soufflets intérieur et extérieur, - - la Fig. 5 est une section agrandie le long de la ligneV-V de la figure 1, et - la Fig. 6 est une section longitudinale agran- die montrant une partie de l'obturateur dans la région de la tige de commande d'obturation et du corps de vanne. Dans la forme de réalisation représentée sur les dessins, un corps de vanne 4 ayant un orifice de sortie intermédiaire connecté à une pompe d'évacuation, comporte un orifice avant 1 et un orifice arrière 2 munis de brides d'accouplement 20,21 5. respectives. Les orifices 1,2 sont coaxiaux et dans le prolon- gement l'un de l'autre et connectés à des conduites d'une ins- tallation de vide, ou encore d'une bouteille, d'un récipient ou analogue, dans les techniques du vide. Un organe de robinet-vanne 6 en métal, se présentant sous la forme d'une plaque, qui a des faces avant et arrière ayant une surface présentant un poli spéculaire et un trou traver.- sant 5 permettant le passage d'un faisceau d'électrons ou ana- logue, est disposé dans une région centrale du corps de vanne4. Une tige de commande d'obturation 22 est fixée à une extrémité à une queue de l'organe de robinet-vanne 6. Un soufflet màta- lique d'étanchéité 23 est emboîté autour de la tige de commande 22. Ce soufflet à une extrémité soudée à un flasque 24 qui est fixé par des vis 25 au corps de vanne 4. Un organe d'étanchéité 28 en métal analogue à un anneau est prévu dans un espace an- nulaire délimité entre le flasque 24 et le corps de vanne 4. Cet organe d'étanchéité 28 comporte un corps d'étan- chéité 26 analogue à un anneau creux fabriqué en un alliage d'aluminium et ayant une fente, et un ressort métallique 27 en forme de solénoide travaillant à la pression logé dans le corps d'étanchéité 26. Cet organe d'étanchéité 28 est serré contre le corps de vanne 4 et le flasque 24 par la force de serrage des vis 25. Un organe 29 en forme d'anneau est fixé par soudage à l'autre extrémité deassouffletsd'étanchéité 23. Il est emboîté et fixé de manière étanche, par soudage, à la tige de commande 22. La tige de commande 22 est solidarisée à une tige de piston d'un dispositif tel qu'un vérin (non représenté) pour actionner l'organe de robinet-vanne. Les parois intérieures des c8tés opposés du corps de vanne 4 sont munies de rainures de guidage , dans lesquelles les bords des côtés opposés de l'organe de robinet-vanne 6 sont insérés. L'orifice de sortie intermédiaire 3 du corps de vanne 4 est muni d'une butée 31 faisant corps avec lui ayant une rainure présentant un profil à section en arc de cercle, dans laquelle une extrémité de l'organe de robinet-vanne 6. ayant également un profil à section en arc de cercle est reçu de manière amovible. Un soufflet cylindrique intérieur 7 et un soufflet cylindrique extérieur 8 sont disposes dans des parties du corps de vanne 4 respectivement de part et d'autre de l'organe de robinet vanne 6 et entourent les orifices avant et arrière 1,2. Du côté de l'organe de robinet-vanne, les extrémités des souf- flets intérieur et extérieur 7,8, sont fixées par soudage à des organes annulaires 10 correspondantsdisposés vis à vis des sur- faces avant et arrière de l'organe de robinet-vanne 6. Chaque organe annulaire 10 comporte un évidement annulaire 9 de faible profondeur faisant face à l'organe de robinet-vanne 6. Une plaque mince 11 ayant une surface annulaire présentant unpoli spé- culaire, en aluminium ou en alliage d'aluminium, est prévuedu côté de l'organe annulaire 10 disposé vis à vis de l'organe de robinet-vanne. La plaque mince 11 possède des parties de bord extérieure et intérieure19 ayant une épaisseur de 0,2 à 0,4 mm et une partie intermédiaire ayant une épaisseur d'environ 0,1 mm entre les parties de bord extérieure et intérieure.Les parties de bord 19 de la plaque mince 11 sont fixées par soudage à l'or- gane annulaire 10, et le côté ouvert de la cavité annulaire 9 est clos par la plaque mince 11 ayant des parties de bord 19. Les autres extrémités des soufflets 7,8 sont fixées par soudage aux parois 17 avant et arrière du corps de vanne 4. L'organe annulaire 10 comporte une multiplicité de trous de communication 13 espacés les uns des autres radialement, qui communiquent avec une chambre annulaire 12 définie entre les soufflets 7,8 et l'évidement annulaire 9. La paroi d'extrémité 17 du corps de vanne 4 est munie d'une mul- tiplicité d'orifices14 d'application de pression espacés les uns des autres radialement, débouchant dans la chambre annulaire 12. Des tubes d'alimentation /évacuation de pression sont reliés auxtrous14 d'application de pression pour l'alimentation et l'évacuation d'un fluide sous pression. 35. Une multiplicité de ressorts hélicoïdaux 15 de tension 7. (quatre d'entre eux étant montrés) sont prévus dans la chambre annulaire 12, équidistants circonférentiellement. Chaque ressort hélicoïdal 15 de tension est en acier et comporte une tige fileté 32 fixée par soudage à une extrémité et vissée dans l'organe annulaire 10. Un écrou de blocage 33 formant contre-écrou est vissé sur la tige filetée 32 et serré contre l'organe annulaire 10. Le ressort hélicoïdal 15 de tension possède également une tige filetée 16 d'ajustement de tension fixée par soudage à l'au- tre extrémité et s'étendant à travers la paroi d'extrémité 17 du corps de vanne 4 dans une cavité taraudée 34 prévue à l'intérieur Un écrou d'ajustement de tension 18 est vissé sur la partie de la tige filetée 16 s'étendant dans la cavité 34. Une bague circulaire 35 est prévue au fond de la ca- vité taraudée 34, et un bouchon d'obturation 37 formant boitier et possédant un filetage périphérique est vissé dans lacavité taraudée 34. Le bouchon d'obturation 37 comporte une cavité d'en- gagement 36 pour un outil rotatif disposé dans son extrémité extérieure. La bague circulaire 35 est comprimée par serrage du bouchon d'obturation 37. Une multiplicité de butées38 en forme de tiges(quatre d'entre elles étant montrées) sont prévues dans la chambre annu- laire 12 à intervalles sensiblement égaux en direction circon- férentielle. Chaque butée 38 comporte une tige filetée 39 à une extrémité, et est fixée à la paroi d'extrémité 17 par vissage de cette tige filetée 39 à l'intérieur. Avec cette forme de réalisation du robinet-vanne, lorsqu'un fluide sous pression, par exemple de l'air com- primé, n'est pas présent dans leschambresannulairoe12, les organe annulaires solicités vers les parois d'extrémité 17 sont main- tenus en contact avec les extrémités correspondantes des butées 38. Dans cet état, un intervalle est constitué entre chaque côté de l'organe de robinet-vanne et la plaque mince 11 ayant une surface présentant un poli spéà1aireassociée,de sorte que l'organe de robinet-vanne 6 peut être actionné librement par 8. rapport au corps de vanne 4, Pour faire le vide dans la conduitedu fluide sous pression (4 à 8 Kg/cm) est amené dans les chambres annulaires 12 par les trous 14 d'application de pression, l'organe de ro- binet-vanne 6 étant maintenu dans une position telle que son trou traversant 5 soit en coincidence avec les orifices 1,2 du corps de vanne 4, comne montré sur la figure 1. La pression du fluide fourni provoque l'allongement des soufflets 7 et 8 à l'encontre de leur résistance à l'allongement et également de la force de rappel des ressorts hélicoïdaux 15 de tension. Les plaques minces 11 ayant une surface présentant un poli spéculaire qui sont fixées aux organes annulaires 10 à l'avant et à l'ar- rière des surfaces de l'organe de robinet-vanne, sont ffina- lement mises en contact et serrées contre les surfaces avant et arrière de l'organe de robinet-vanne 6. A ce mnoent, le fluide sous pression amené dans les chambres annulaires 12 est également forcé à travers les trous de communication 13 de l'évidement annulaire 9 fermé par les plaques minces 11 ayant une surface annulaire présentant un poli spécuaire. Im plaques minces 11 sont ainsi serrées contre les parties des surfaces avant et arrière de l'organe de robinet-vanne 6 entourant le trou traversant de celui-ci par le fluide sous pression des évidements annu- laires 9, de sorte que le vide est obtenu dans la conduite. Pour annuler le couplage hermétique des parties de conduite, la pression dans les chambres annulaires 12 est ramenée à zéro ou à une pression négative, ce qui permet de former un intervalle entre chaque côté de l'organe derobinet-vanne 6 et chaque plaque mince 11 ayant une surface annulaire présentant un poli spéculaire. En cas de necessité de bloquer les conduites, la partie de l'organe de robinet-vanne 6 n'ayant pas de trou traversant 5 est disposée vis à vis de la plaque mince 11 ayant une surface présentant un poli spéculaire. Alors, chacun des soufflets 7,8 est allongé comme men- tionné ci-dessus et chaque plaque mince peut être serrée contre l'organe de robinet-vanne 6. Le fluide fourni dans les chambres annulaires 12 peut être soit un gaz soit un liquide.Egalement, 9. en tant que que moyen pour actionner l'organe de rob-4et-vanne 6, tout moyen d'actionnement approprié peut être utilisé à la place du cylindre hydraulique à huile. Les plaques minces 11 ayant une sur- face présentant un poli spéculaire, qui ont des parties de bord 19 inté- rieure et extérieure de grande épaisseur, peuvent être aisé- ment fabriquées en traitant la surface arrière d'une partie in- termédiaire d'une pièce annulaire d'aluminium ou d'un alliage d' aluminium par un traitement de dissolution électrolytique (mor- dage). Dans la forme de réalisation ci-dessus, une multipli- cité de butées 38 sont fixées,dans une configuration o elles sont espacées circonférentiellement de manière uniforme, à chaque paroi d'extrémité 17 du corps de vanne 4 de telle sorte qu'elles fassent face à chaque organe annulaire 10, afin qu'un intervalle ouvert de manière uniforme puisse être obtenu entre chaque plaque mince 11 ayant une surface annulaire présentant un poli spéculaire et l'organe de robinet- vanne 6 lorsque la plaque mince 11 est éloignée de l'organe de robinet- vanne 6 par suppression de la pression dans chaque chambre annulaire 12. Une extrémité des ressorts hélicoidaux 15 de tension peut être fixée à l'organe annulaire 10 par soudage ou par tout autre moyen de solidarisation approprié. REVENDICATIONS 1 ) Dispositif d'obturation pour un robinet-vanne du type dans lequel un organe de robinet-vanne (6) ayant un trou tra- versant (5) est monté mobile dans une direction perpendiculaire à un passage de fluide d'uncorps de vanne (4) ayant des orifices avant et arrière (1,2), des soufflets intérieur et extérieur (7,8) étant disposésdans des parties du corps de vanne (4) respectivement de part et d'autre de l'organe de robinet-vanne (6) et entourant les orifices avant et arrière (1,2), l'extrémité des soufflets intérieur et extérieur (7,8) du côté de l'organe de robinet-vanne étant accouplée à des organes annulaires (10) ayant chacun un évi- dement annulaire (9) faisant face à l'organe de robinet-vanne (6) l'autre extrémité des soufflets intérieur et extérieur (7,8) étant fixée au corps de vanne (4), le côté ouvert de chaque évidement annulaire (9) étant obturé par une plaque mince (11) ayant une sur- face annulaire présentant un poli spéculaire, fixée par souage du cté de chacun des organes annulaires (10) faisant face à l'organe de robinetvanne (6), chacun desdits organes annulaires (10) ayant des trous de communication (13) communiquant avec une chambre annulaire (12) définieentre les soufflets intérieur et extérieur (7,8) asso- ciés et l'évidement annulaire (9), le corps de vanne (4) ayant des trous (14) d'application de pression débouchant dans les chambres annulaires (12), dispositif d'obturation caractérisé en ce que les plaque minces (11) ayant une surface annulaire présentant un poli spéculaire cportent des parties de bord (19) de grande épaisseur, par lesquelles lesdites plaques minces (11) sont fixées par sou- dage à l'organe annulaire (10) correspondant. 2 ) Dispositif d'obturation selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une multiplicité de ressorts hélicoïdaux de tension (15) sont disposés circonférenciellement espacés dans cha- cune desdites chambres annulaires (12), chaque ressort hélicoïdal (15) ayant une extrémité fixée à l'organe annulaire (10) correspon- dant et une tige filetée (16) d'ajustement de la tension fixée à l'autre extrémité et vissée dans uneparoi d'extrémité (17) corres- pondante du corps de vanne (4), un écrou (18) d'ajustement de la 11. tension étant vissé autour de ladite tige fileté (16). 3 ) Dispositif d'obturation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques minces (11) ayant une surface annulaire présentant un poli spéculaire et des parties de bord (19) de grande épaisseur sont en un matériau comportant au moins pour partie de l'aluminium. 4 ) Dispositif d'obturation selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune des plaques minces (11) ayant une surface annulaire présentant un poli spéculaire et des parties de O10 bord (19) de grande épaisseur, a un évidement annulaire formé par dissolution électrolytique du cô6té disposé vis à vis de l'organe annu- laire (10) correspondant, dans une partie intermédiaire de celui-ci.