Brevet FR2552845A1 — publié le 19850405

"Vanne de laminage à pression de consigne" La présente invention a pour objet une vanne de laminage qui permet un écoulement de fluide tant que la pression du fluide dans l'écoulement se maintient à une pression de consigne donnée et qui arrête cet écoulement si la pression du fluide dans l'écoulement devient infé rieure à la pression de consigne Une telle vanne de laminage permet d'assurer un débit de fluide à une pression constante à partir d'une source de fluide de capacité limitée dans laquelle se produit une baisse de pres sion lorsque la source débite On connait déjà des vannes de laminage qui utilisent une membrane imperméable et élastique séparant un fluide dont la pression est à régler et qui s'écoule sur un premier des deux côtés de cette membrane en passant dans au moins un orifice, d'avec un fluide de référence, à une pression de consigne, mis au contact du deuxième côte de cette membrane, tandis que ce premier côté porte un pointeau apte à s'engager dans ledit orifice et à l'obturer lorsque, la pression à régler devenant inférieure à la pression de consigne, la membrane est déplacée par l'action devenue prépondérante du fluide de consigne. Un inconvénient de ce système est un manque de précision sur le réglage de la pression à régler du fait que la force exercée sur la membrane par le fluide dont la pression est à régler n'est pas la même pour une pression de ce fluide suivant que le pointeau obture ou non l'orifice et du fait que le pointeau a tendance à se coincer dans l'orifice. En outre, ces vannes de laminage connues ne peuvent pas supporter de très grandes différences entre la pression exercée sur le premier côté et la pression exercée sur le deuxième côté de la membrane et elles ne peuvent convenir chacune que pour une pression de consigne choisie dans une plage relativement limitée. La présente invention se propose de créer une vanne de laminage du type à membrane qui fonctionne de manière précise, qui supporte de très grandes différences de pression et qui convienne dans une plage étendue de pressions de consigne. Un objet de l'invention est ainsi une vanne de laminage comprenant deux demi-corps qui sont serrés l'un.contre l'autre avec interposition d'une membrane imperméable et qui forment entre eux un évidement interne compris entre une première face appartenant à un premier des demi-corps et une deuxième face appartenant au deuxième des demi-corps, le premier demi-corps comportant un passage d'entrée pour un fluide dont la pression est à régler et un orifice d' entrée sur la première face en communication avec ce passage d'entrée et un passage de sortie pour ce fluide et un orifice de sortie sur la première face en communication avec ce passage de sortie et le deuxième demi-corps comportant un passage d'introduction pour un fluide de référence à une pression de consigne et un orifice d'introduction sur la deuxième face en communication avec ce passage d'introduction, caractérisée en ce que ladite membrane est une membrane souple et en ce que lesdits orifices d'entrée, de sortie et d'introduction présentent chacun respectivement sur la première face et la deuxième face une multitude de petits trous Ces petits trous ont avantageusement un diamètre inférieur à 1/10mu et de préférence un diamètre de l'ordre du centième de millimètre. Ils peuvent etre obtenus notamment en installant dans les orifices d'entrée, de sortie et d'introduction, un matériau poreux et perméable, plus particulièrement, un matériau poreux fritté ou une plaque perforée. Ces petits trous permettent à la membrane souple de s'appliquer soit sur les orifices d'entrée et de sortie soit sur les orifices d'introduction sans subir de contrainte excessive. L'épaisseur de la membrane est choisie en tenant compte du diamètre des petits trous, des trous de plus faible diamètre permettant d'utiliser une membrane plus mince. Avec une membrane souple et mince on a un fonctionnement très précis car ce qui détermine la position de la membrane dans ledit évidement interne est uniquement la différence des pressions agissant respectivement sur un côté et sur l'autre côté de la membrane, tandis que dans les vannes de laminage connues à pointeau et membrane élastique, non souple, le facteur déterminant la position de la membrane est la différence des forces exercées d'un côté et de l'autre côté de la membrane.Des trous de très petit diamètre permettent à la membrane souple de supporter des différences de pression très importantes et d'admettre une pression de consigne choisie dans une plage très étendue de pressions. L'épaisseur de la membrane souple est avantageusement inférieure à I mm et de préférence comprise entre environ 0,1 mm et 0,5 mm. Ledit évidement interne peut etre pratiqué a la fois dana la première et dans la deuxième face ou seulement dans l'une de ces faces. De préférence, cet évidement interne est délimité par des surfaces planes et courbes, à l'exclusion de toute surface anguleuse. Ladite première face est de préférence une surface lisse, ce qui assure une bonne étanchéité entre ladite première face et la membrane souple lorsque celle-ci est appliquée sur cette première face par une pression de consigne supérieure à la pression du fluide dont la pression est à régler. On va décrire, à titre non limitatif, des exemples de réalisation de l'invention en se référant au dessin joint dans lequel la Fig 1 représente schématiquement en coupe verticale une vanne de laminage la Fig 2 est une vue de dessus du demi-corps inférieur d'une vanne de laminage dont la Fig 3 représente une coupe verticale suivant l'axe 3-3 de la Fig 2 ; la Fig 4 est une vue de dessous du demi-corps supérieur d'une vanne de laminage dont la Fig 5 représente un coupe verticale suivant l'axe 5-5 de la Fig 4 ; et la Fig 6 représente la profil d'une portion inférieure du demi-corps supérieur de la Fig 5. Sur la Fig 1, une vanne de laminage comprend un demi-corps inférieur 1, un demi-corps supérieur 2 et une membrane souple 3 insérée entre les deux demi-corps, ces trois organes présentant des coupes horizontales circulaires. La membrane 3 est pincée sur son bord radialement extérieur entre les deux demi-corps réunis l'un à l'autre par des organes d'assemblage tels que des boulons ou des vis dont on a figuré l'emplacement en 4. Une rainure circulaire 5 dans le demi-corps inférieur 1 a reçu un joint d'étanchéité torique 6, tandis qu'une rainure circulaire 7 dans le demicorps supérieur 2 a reçu un joint d'étanchéité torique 8. Le demi-corps inférieur 1 comporte un passage d'entrée 9 pour un fluide dont la pression est à régler et un passage de sortie 10 pour ce fluide, les rôles de ces passages pouvant évidemment etre intervertis. Le passage 9 communique avec un orifice 1 1 débouchant sur une face plane 12 du demi-corps inférieur 1 et le passage 10 communique de meme avec un orifice 13 débouchant sur cette face plane 12. La face plane 12 se trouve vis-à-vis du côté inférieur de la membrane 3 et celle-ci est appliquée, à l'état de repos, sur cette face plane 12. Le demi-corps supérieur 2 comporte un passage 14 pour l'introdue- tion d'un fluide de référence et un orifice d'introduction 15 en communication avec ce passage d'introduction. L'orifice d'introduction 15 débouche sur une face 16 du demi-corps supérieur 2 en vis-à-vis du côté supérieur de la membrane 3. Cette face 16 est en retrait verticalement par rapport aux bords radialement externes 17 du demi-corps supérieur 2, de sorte qu'un évidement interne 18 est formé entre les demi-corps 1 et 2. Les orifices d'entrée 11, de sortie 13 et d'introduction 15 sont munis de garnitures en materiau fritté tel que de l'acier inoxydable, respectivement 19, 20, 21, qui présentent sur les faces 12 et 16 reepec- tivement une multitude de petits trous, d'un diamètre de l'ordre de 1/100mu par exemple, qui n'empechent pas la membrane 3 d'être bien soutenue lorsqu'elle est appliquée sur l'une ou l'autre des faces 12 et 16 et qui permettent cependant le passage soit du fluide dont la pression est à régler soit du fluide de référence, respectivement. La membrane 3 a par exemple une épaisseur de 15 à 50/100 mm et elle peut etre constituée en un caoutchouc, en une résine synthétique telle que le polytétrafluoréthylène ou en un métal tel que l'acier inoxydable. On préférera généralement utiliser pour la membrane 3 un matériau plus mou si le fluide d-ont la pression à régler est un gaz et un matériau plus dur si ce fluide est un liquide. Le fonctionnement de cette vanne de laminage découle immédiatement de la description de sa réalisation T Lrsque la pression du fluide entrant par le conduit 9 est supérieure à la pression du fluide de référence introduit par le conduit 14, la membrane 3 se plaque contre la face 16 du demicorps supérieur et le fluide entrant par le conduit 9 s'écoule de l'orifice 11 à l'orifice 13 entre la face 12 et la membrane 3. La source, non représentée ici, qui alimente le conduit 9 ayant une capacité limitée, le débit de fluide en fait baisser la pression et dès que cette pression n'est plus supérieure à la pression du fluide de référence, la membrane 3 revient à sa position de repos et se trouve plaquée contre la face 12, ce qui obture le passage de fluide de l'orifice 11 vers l'orifice 13.L'étanchéité est obtenue ou améliorée en rectifiant soigneusement la face 12 pour qu'elle présente une surface parfaitement lisse. La pression de la source, qui ne débite plus, remonte et la membrane 3 se plaque à nouveau contre la face 16 dès que cette pression redevient très légèrement supérieure a la pression du fluide de référence. On obtient ainsi un réglage dynamique très précis de la pression d'un fluide débité par une source. Sur les Fig 2 à 5 on a représenté, à plus grande échelle et avec plus de détails, la réalisation d'une variante du demi-corps inférieur 1 et du demi-corps supérieur 2 d'une vanne de laminage. On a conservé les mêmes références que sur la Fig 1 pour des pièces analogues meme si elles n'ont pas la même configuration que sur la Fig 1. Sur les Fig 2 et 3, les conduits 9 et 10 sortent du demi-corps inférieur latéralement dans des raccords 22 et 23 représentés schématiquement. Sous les orifices 11 et 13 on a prévu des logements inférieurs 24 et 25 dans lesquels on a installé des diffuseurs 26 et 27 assurant une bonne diffusion du fluide à travers les garnitures en matériau fritté 19 et 20. Six trous filetés 28 sont prévus pour recevoir des vis d'assemblage, non représentées, traversant le demi-corps supérieur 2 dans des trous correspondants 29, visibles sur les Fig 4 et 5. On remarquera que la face 12 du demi-corps inférieur 1 a un diamètre limité par un bord 30 en retrait dans le sens vertical, de manière à réduire la surface rectifiée de cette face 12. Sur les Fig 4 et 5, on a représenté schématiquement un raccord 31 de connexion du conduit 14 avec l'extérieur . Au-dessus de l'orifice 15, on a prévu un logement supérieur 32 dans lequel on a installé un diffuseur 33 analogue aux diffuseurs 26 et 27. On a représenté sur la Fig 6 un agrandissement de la portion entourée par un cercle 34 de la Fig 5 afin de bien montrer cotent est réalisé le profil permettant de passer de la face en retrait 16 au bord inférieur 35 du demi-corps supérieur 2. Ce profil comporte deux zones de raccordement formées de deux portions de cercle chacune, respectivement la zone 36, 37 et la zone 38, 39, séparées par une portion droite 40. Ainsi, la membrane 3 peut s'appliquer contre la face 16 sans risquer d'être endommagée. On a constaté qu'une vanne de laminage réalisée comme indiquée ci-dessus pouvait supporter des différences de pression entre les deux côtés de la membrane de plus de 400 bars et qu'elle était apte à recevoir un fluide de référence à une pression de consigne choisie entre 1 bar et plus de 700 bars. Bien entendu, on peut apporter aux exemples de réalisation d'une vanne de laminage qui viennent d'être décrits de nombreuxes modifications sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1 - Vanne de laminage à pression de consigne, comprenant deux demi-corps (1, 2) qui sont serrés l'un contre l'autre avec interposition d'une membrane imperméable (3) et qui forment entre eux un évidement interne (18) compris entre une première face (12) appartenant à un premier (1) des demi-corps (1,2) et une deuxième face (16) appartenant au deuxiè me (2) des demi-corps, le premier demi-corps comportant un passage d'entrée (9) pour un fluide dont la pression est à régler et un orifice d'entrée (11) sur la première face (12) en communication avec ce passage d'entrée (9) et un passage de sortie (10) et un orifice de sortie (13) sur la première face (12) en communication avec ce passa ge de sortie (10) et le deuxième demi-corps (2) comportant un passa ge d'introduction (14) pour un fluide de référence à une pression de consigne et un orifice d'introduction (15) sur la deuxième face (16) en communication avec ce passage d'introduction (14), caractériséeen ce que ladite membrane (3) est une membrane souple et en ce que les dits orifices d'entrée (11), de sortie (13) et d'introduction (15) présentent chacun respectivement sur la première face (12) et la deuxième face (16) une multitude de petits trous. 2 - Vanne de laminage selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits petits trous ont un diamètre inférieur au dixième de milli mètre. 3 - Vanne de laminage selon la revendication 2, caractérisée en ce que lesdits petits trous ont un diamètre de l'ordre du centième de milli mètre. 4 - Vanne de laminage selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdits orifices d'entrée (11), de sortie (13) et d'introduction (15) sont munis d'une garniture en un matériau poreux et perméable (19,20, 21). 5 - Vanne de laminage selon la revendication 4, caractérisée en ce que ledit matériau poreux est un matériau fritté. 6 - Vanne de laminage selon la revendication 1., caractérisée en ce que la membrane (3) a une épaisseur inférieure à 1 mm. 7 - Vanne de laminage selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'épaisseur de la membrane (3) est comprise entre environ 0,1 mm et 0,5 mm. 8 - Vanne de laminage selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit ev-iJement interne (18) est délimité par des surfaces planes (12, 16, 40) et courbes (36, 37, 38, 39). 9 - Vanne de laminage selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite première face (12) est lisse,