Brevet FR2564935A1 — publié le 19851129

SOUPAPE DE RETENUE POUR FLUIDES LIQUIDES OU AERIFORMES. La présente invention concerne une soupape de retenue apparentée aux soupapes ayant des conduits aérodynamiques ou fluidodynamiques, car elle est elle-même dotée d'un obtura- teur, muni d'une garniture d'étanchéité, profilé et mobile dans un siège approprié. Les soupapes de retenue de ce type se composent toujours d'obturateurs et d'organes de guidage de ceux-ci, fabriqués en matière plastique. Ces soupapes, plus ou moins connues et utilisées, qui impo- sent aux constructeurs des choix sévères en ce qui concerne les matériaux, les exécutions et les contrôles coûteux de haute précision, ne résolvent pas correctement le problème inhérent à l'étanchéité, du fait que lesdits éléments en matière plastique subissent des altérations et des déforma- tions provoquées par les températures des fluides qui tran- sitent dans lesdites soupapes. Le but de l'invention est de pallier cet inconvénient de façon à permettre de disposer d'un obturateur qui puisse se déplacer, quelle que soit la manière dont il est réalisé, en étant guidé dans un siège sans être exposé à l'action défor- mante des fluides exposés à hautes ou basses températures. -2- L'invention atteint cet objectif au moyen d'éléments conçus suivant des formes particulières et réalisés en matériaux adéquats, selon des procédés de montage appropriés. Elle propose plus particulièrement une soupape comprenant un corps métallique ayant un noyau creux, deux calottes elles- mêmes métalliques, profilées et opposées l'une à l'autre, un obturateur pourvu d'une garniture, mobile dans la cavité cylindrique du noyau, et un ressort qui pousse constamment l'obturateur de façon à amener la soupape en position de fermeture et qui est contenu dans celui-ci. Cette soupape offre les avantages suivants: 1 ) Elle élimine les grippages de l'obturateur dans son siège de coulissement. 2 ) Elle dispose d'un conduit aérodynamique et fluidodyna- mique pour le passage des fluides que ladite soupape retient. 3 ) Elle est de construction et de montage aisés en raison de la simplicité des éléments qui la composent. 4 ) Elle élimine presque totalement les remous et les turbu- lences qui se produiraient autrement dans le conduit dans lequel passent les fluides. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui va suivre, de son mode de réalisation préféré, ainsi que d'autres variantes de réalisation, tous donnés à titre d'exemples non limitatifs, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe partielle d'une soupape ouverte, dans laquelle E indique le sens de l'écoulement; -3- La figure 2 représente le corps de la soupape vu d'un côté et partiellement en coupe; La figure 3 est une coupe du corps selon OO de la figure 2; La figure 4 représente ladite soupape fermée; La figure 5 est une vue en coupe partielle d'une soupape fermée, similaire à celle qui est représentée dans la figure 4, et dans laquelle la garniture d'étanchéité est logée dans une cavité annulaire, réalisée dans la calotte avant; La figure 6 représente une première variante de la soupape en position ouverte, et dans laquelle le sens de l'écoulement est indiqué par la référence E; La figure 7 représente, en position fermée, la soupape montrée dans la figure 6; La figure 8 représente, en position fermée, la soupape similaire à celle des figures 6 et 7, dans laquelle la garniture d'étanchéité est logée dans une cavité annu- laire, réalisée dans la calotte avant; La figure 9 représente une autre variante de la soupa- pe en position ouverte; La figure 10 représente, en position fermée, la soupa- pe montrée dans la figure 9; La figure 11 représente, en position ouverte, la soupape montrée dans les figures 9 et 10, dans laquel- le la garniture d'étanchéité est également logée dans ce cas dans une cavité annulaire, réalisée dans la calotte avant; et -4- La figure 12 est une vue en coupe suivant MM de la figure 11. La figure 1 met en évidence les détails des composants de la soupape de retenue selon l'invention. Il s'agit du corps central 1 à trou de compensation 26, de la calotte 2 avant, de la calotte 3 arrière, de l'obturateur 4, de la garniture toroidale, du ressort en spirale 6 qui pousse l'obturateur en sens opposé à E. Les figures 2 et 3 montrent la forme du corps 1, doté de filetages 7 et 8, nécessaires pour assembler à celui-ci les calottes 2 et 3 dotées toutes deux de taraudages adéquats. Dans la figure 3, on peut voir les membranes radiales 9 qui relient l'anneau extérieur 10 au noyau central 11. Lesdites membranes radiales 9, convenablement effilées, définissent les fenêtres 12 qui sont calculées de façon à permettre le transit des fluides dans la soupape. Toutes les sections transversales du conduit 13 et 13' sont prévues de façon que s'exerce le débit maximal de la soupape et elles sont égales aux passages circulaires U des calottes 2 et 3. La figure 1 montre l'obturateur 4, profilé et creux, mobile dans la cavité 15 du noyau central 11, tandis qu'il réalise l'ouverture de la soupape. Ledit obturateur 4, constamment poussé par le ressort en spirale 6 qu'il contient dans sa cavité, maintient toujours normalement fermée la soupape par l'intermédiaire de la garniture 5. Il ouvre toutefois le conduit 13' lorsque la pression du fluide en provenance de E est supérieure à la poussée du ressort 6. Le conduit 13, défini par la surface extérieure 16 du noyau 11, par la surface intérieure 17 de la calotte 3 et par le conduit constitué par les fenêtres 12, est rigide et par suite non sujet à des modifications, tandis que le conduit 13' consti- tué par la surface de la cavité hémisphérique 18 de la -calotte avant 2 et par la surface extérieure profilée 19 de -5- l'obturateur 4, se conforme à la mobilité dudit obturateur en fonction de la pression du fluide qui détermine l'ouver- ture de la soupape. En se détachant de la surface profilée 18, la garniture 5, assemblée à l'obturateur 4, exerce une action modifiant le passage des fluides, qui devient totale lorsque l'obturateur 4 atteint la position indiquée dans la figure 1. Sous l'effet des mouvements de l'obturateur 4 et du fait de la forme aérodynamique et fluidodynamique des conduits 13 et 13' de la soupape qui évite les turbulences et remous, les fluides passant dans lesdits conduits ne perdent pas de pression et ne ralentissent pas leur course. La soupape représentée dans la figure 4 est fermée du fait que la garniture 5 de l'obturateur 4 s'étend dans la cavité hémisphérique 18 de la calotte 2. La surface 18 de la calot- te hémisphérique 2 est hémisphérique, comme le représentent les figures 1 et 4, car cet agencement lui permet de réali- ser la fermeture parfaite de la soupape même lorsque des désaxements surviennent entre l'obturateur 4 et la calotte 2. La figure 5 représente une soupape dont la garniture 29 est logée dans la cavité annulaire 20 de la calotte 21. Dans ce cas, le conduit 27 de la soupape se trouve obturé lorsque la surface hémisphérique 22 de l'obturateur 23 se trouve au contact de la garniture 29. La poussée qui s'exerce vis-à-vis de l'obturateur 23 pour la fermeture de la soupape est assurée par le ressort 24, logé dans la cavité 28 dudit obturateur, dans laquelle l'écoulement des fluides en transit n'est pas perturbé. La forme hémisphérique 22 de l'obturateur 23 assure à l'emplacement o ledit obturateur vient en contact avec la garniture 29, la même fonction d'adaptation que celle décrite à propos de la cavité hémis- phérique 18. -6- Les figures 6, 7 et 8 représentent une soupape de retenue similaire à la soupape décrite ci-dessus. Cette soupape présente un corps métallique constitué par les éléments 30 et 31, ainsi qu'un noyau central 32 à ailettes 33 réalisé en matière plastique. Le noyau 32, fixé dans le corps de la soupape, guide l'obturateur 34 et la garniture contre le siège évidé 37 de l'élément 30, sous la poussée du ressort 36 contenu dans la cavité 38 de l'obturateur 34. La figure 8 représente la soupape dont la garniture 35 est logée dans la cavité annulaire 39 de l'élément 30. Dans ce cas, comme cela a déjà été représenté ci-dessus, la fermetu- re de la soupape a lieu lorsque l'obturateur 34' vient en contact avec la garniture 35. Les figures 9 et 10 représentent une soupape simiiaire à celle qui est représentée dans la figure 1. Cette soupape présente un corps métallique constitué par les éléments 40 et 41, et un obturateur mobile en matière plastique, guidé par les ailettes 44 et composé des éléments 42 et 43, qui, assemblés à encastrement, portent la garniture 45. Ladite garniture 45 est constamment poussée contre le siège évidé hémisphérique 46 par le ressort 46, logé dans le conduit 47, qui maintient la soupape fermée. Dans la figure 11, la même soupape que celle représentée dans la figure 10, est montrée avec la garniture d'étanchéi- té 50 logée dans le siège annulaire 51 aménagé dans la cavité profilée de la calotte 52 qui constitue une partie du corps métallique. L'obturateur qui agit vis-à-vis de cette garniture 50 est constitué par deux pièces 53 et 54 et est mobile dans le siège cylindrique de l'élément 55, comme indiqué dans la figure 12. Dans ce cas également, l'obtura- teur (53 et 54) est guidé par les ailettes 57 et est poussé par le ressort 56, logé à l'extérieur dudit obturateur. 7- Revendications de brevet 1. Soupape de retenue pour fluides liquides et aéri- formes, constituée par le corps métallique (1), par les calottes (2) et (3), par l'obturateur (4), par la garniture (5) et par le ressort (6), et dans laquelle ledit corps métallique (1) est assemblé par l'intermédiaire des fileta- ges alignés et extérieurs (7) et (8), aux.calottes (2) et (3), ledit corps métallique (1) comprend un noyau central creux (11), la cavité (15) du noyau est apte à recevoir l'obturateur cylindrique (4), la partie cylindrique de l'obturateur (4) est réalisée de façon que ledit obturateur puisse se déplacer à guidage dans la cavité (15) du noyau (11), entre l'anneau extérieur du corps (1) et le noyau (11) de celui-ci sont formées plusieurs membranes radiales (9) qui définissent les fenêtres (12) , l'obturateur (4) est creux, le ressort (6) est contenu dans la cavité (14) de l'obturateur (4), l'obturateur (4) reçoit, retient, guide et entraîne la garniture d'étanchéité (5), la garniture d'étan- chéité (5) exerce son action contre le siège évidé (18) de la calotte (2) pour assurer la fermeture de la soupape, ledit siège évidé (18) de la calotte (2) est hémisphérique, en s'ouvrant, l'obturateur (4) réalise différentes sections de passage pour les fluides en cours de transit, le profil (19) de l'obturateur (4) réalise conjointement avec la cavi- té hémisphérique (18) le conduit (13') aérodynamique et fluidodynamique, propre à permettre le passage des fluides par écoulement, le conduit (13') est mobile et peut attein- dre la dimension de la section circulaire U des calottes, égale à la section intérieure des tubes reliés à la soupape, le profil extérieur (16) du noyau (11) forme conjointement avec la cavité profilée (17) de la calotte (3) un conduit (13) aérodynamique et fluidodynamique, dont la section est apte à débiter la quantité maximale de fluide passant par les sections circulaires U, la section totale des fenêtres (12) est égale à la section U, la forme des conduits (13) et - 8 - (13') et des fenêtres (12) est propre à permettre le transit des fluides sans que ceux-ci subissent des remous, turbulen- ces et diminutions de pression, ladite soupape étant caractérisée par le fait que le corps comprend des éléments en métal (1), (2) et (3) qui, lors- qu'ils sont montés, réalisent l'enveloppe creuse dans laquelle est placé le noyau (11), dans la cavité duquel se déplace l'obturateur (4) réalisé en matière plastique. 2. Soupape de retenue pour fluides liquides et aéri- formes selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par un corps creux, réalise par les éléments (30) et (31) en métal, dans lequel est fixé, guidé et maintenu aligné sur l'axe de la soupape, le noyau creux (32) pourvu d'ailettes (33) qui, tout en restant immobile, conduit l'obturateur (34), en matière plastique, muni d'une garniture (35) et d'un ressort en spirale (36). 3. Soupape de retenue pour fluides liquides et aéri- formes selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par un corps creux réalisé par les éléments métalliques (40) et (41), dans lesquels se déplace, suivant l'axe dudit corps, l'obtu- rateur composé des éléments (43) et (42) à ailettes (44), muni d'une garniture (45) et poussé par le ressort (46), contenu dans la cavité (47) dans laquelle les fluides sont destinés à transiter. 4. Soupape de retenue pour fluides liquides et aéri- formes selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la garniture d'étanchéité (29, , 50) est aménagée dans un siège annulaire (20, 39, 51) formé dans la calotte avant (21, 30', 52) vis-à-vis de laquelle agit l'obturateur mobile respectif (23, 34', 53).