Brevet FR2564173A1 — publié le 19851115

*1 CLAPET DE NON-RETOLR L'invention concerne un clapet de non-r tour pourvu d'une cage de soupape comportant un canal d'entrée et un canal de sortie, d'au moins un obturateur monté dans le canal de sortie en étant mobile par pivotement autour d'un axe, d'un organe d'influencement agissant par déplacement et d'une tige mobile par translation pénétrant à l'intérieur de la cage de soupape, et à laquelle, d'une part, est relié l'organe d'influencement et avec laquelle, d'autre part, coopère l'obturateur sur au moins une partie de son chemin de pivotement. Dans un tel clapet de non-retour connu (brevet US 3098502), l'organe d'influencement - il s'agit là d'un cylindre situé extérieurement avec piston d'amortissement - et la tige mobile par translation s'étendent en angle aigu par rapport à la cage de soupape. La tige mobile pénètre à l'intérieur de la cage dans la zone du canal d'entrée et traverse, dans sa position de départ active, l'ouverture du siège de soupape jusque dans le canal de sortie de la cage de soupape. Pendant la partie de sa course de fermeture, l'obturateur vient s'appliquer du c8té frontal contre l'extrémité de la tige éloignée du piston. Le piston d'amortissement qui lui est relié ralentit alors le mouvement de fermeture de l'obturateur. Un ressort de rappel, disposé dans le cylindre, ramène le piston et la tige, lors de l'ouverture de la soupape, dans la position de départ active. Dans cette réalisation connue, l'organe d'influencement et la tige de piston exigent une très grande longueur de construction de la soupape. Cette solution ne convient donc pas pour des clapets de non- retour de courte longueur de construction, comme en présentent des robinets avec serrage sans brides. L'invention a pour but de réaliser un clapet de non-retour, du type mentionné ci-dessus, dans lequel l'organe d'influencement et l'axe de la course occupent particulièrement peu de longueur de construction de la cage de la soupape. L'invention concerne, à cet effet, un clapet de non-retour caractérisé en ce que la tige mobile par translation s'étend dans le canal d'entrée de la cage de soupape, essentiellement transversalement par rapport à l'axe longitudinal de la cage de soupape et, entre la tige et l'obturateur sont montés des moyens d'accouplement transformateurs de mouvement, dont une extrémité est mobile par pivotement et l'autre extré- mité mobile par translation. En raison de sa position transversale par rapport à l'axe longitudinal de la cage de soupape, l'organe d'influencement - de préférence une unité cylindre-piston - au lieu d'influer par sa propre longueur de construction sur la longueur de construction de la cage de soupape, n'influe sur celle-ci que par sa largeur ou diamètre relativement très faibles. La solution conforme à l'invention convient, par conséquent, aussi bien pour des clapets de non-retour avec courte construction de cage, par exemple pour de tels clapets utilisés dans des réalisations très res- serrées. Grâce aux moyens d'accouplement, la tige de piston mobile, dans sa course, s'effectuant essentiel- lement transversalement par rapport à l'axe longitu- dinal de la cage de soupape ainsi que par rapport au plan du siège de soupape,et l'obturateur mobile par pivotement présentent la liaison active nécessaire entre eux. Il est indiqué, dans la suite, des modes de réalisation avantageux de l'invention. C'est ainsi que les moyens d'accouplement peuvent être constitués par un élément d'entrainement prévu sur la tige mobile et par un talon prévu du c8té de l'entrée sur l'obturateur et pourvu d'un flanc agissant sur l'élément d'entrainement. C'est là une réalisation particulièrement simple, du point de vue constructif, des moyens d'accouplement. Cette solution présente un grand avantage particulièrement lorsque la liaison active entre l'obturateur et l'organe d'influencement doit être réalisée uniquement sur une partie de la voie de travail, comme il est avantageux de le prévoir pour des dispositifs d' amortissement Un mode de réalisation intéressant de l'invention présente les caractéristiques suivantes: - la tige mobile traverse le canal d'entrée en s'étendant d'une zone éloignée de l'axe de pivotement de l'obturateur à une zone voisine de l'axe de pivotement de l'obturateur; - l'organe d'influencement se trouve à lextré- mité de la tige éloignée de l'axe de pivotement; g0 - l'élément d'entrainement est disposé dans la zone de la tige voisine de l'axe de pivotement; - le talon agit sur la face frontale de l'élé- ment d'entrainement située en regard de l'organe d'influencement. - A ces caractéristiques s'ajoute avantageusement la caractéristique pratique consistant en ce que l'organe d'influencement comporte une chambre de compres- sion et un piston à gradins, dont la partie de plus grand diamètre est disposée à l'intérieur de la chambre de compression, tandis que la partie de piston de plus petit diamètre s'étend vers le canal d'entrée. Avec une telle réalisation, la pression d'admission produit une force de réglage, en direction de l'ouverture de la soupape, sur le piston à gradins. Par suite, il est possible - lorsque, par exemple, le piston à gradins sert de dispositif d'amortissement - d'amener les éléments d'accouplement, lors de l'ou- verture de l'obturateur, dans leur position de départ active sans besoin d'un ressort de rappel. La force de rappel varie en conséquence de façon analogue à la pression d'admission. On peut aussi éviter une force de rappel désavantageusement élevée pour une faible pression. Dans le cas d'un ressort de rappel, la force de rappel est constamment la m8me, et, par suite, trop élevée dans certaines circonstances, lors- qu'il ne règne qu'une faible force de fermeture-. L'invention peut 4tre utilisée également pour des clapets de non-retour comportant plusieurs obturateurs. C'est ainsi qu'une solution particulièrement avantageuse pour ce qui est désigné par doubles clapets, consiste en ce qu'ils comportent deux obtu- rateurs montés mobiles par pivotement à leurs bords voisins l'un de l'autre et deux organes d'influencement diamétralement opposés, pourvus de tiges mobiles et de moyens d'accouplement transformateurs de mouvement. Selon cette réalisation, à chacun des deux obturateurs se déplaçant indépendamment l'un de l'autre, est associé un organe d'influencement séparé. Sans mécanisme de synchronisation pour le mouvement des obturateurs, il est, par conséquent, possible d'obtenir, pour chacun des obturateurs individuellement, l'influence la plus favorable, par exemple un amortissemerntdu mouvement de fermeture. Selon un mode de réalisation, de l'invention, le clapet de non-retour comporte au moins deux obturateurs montés mobiles par pivotement à leurs bords voisins l'un de l'autre, une traverse de la cage de soupape, disposée du côté de l'amenée du courant en amont de ces deux bords voisins, ainsi qu'au moins deux organes d'influencement poulrvus de tiges mobiles ainsi que de moyens d'accouplement transformateurs de mouvement, et les deux organes d'influencement sont montés sur la traverse. Les organes d'influencemenrt se trouvent alors sur ou dans la traverse et ainsi dans la zone de l'intérieur de la cage de soupape. Sur 1a paroi extérieure de cette cage, i1 n'y a donc pas besoin d'éléments de construction faisant saillie radialiment pour loger les organes d'influencemeno. Les dimensions extérieures de la cage de scupape en rirection radiale peuvent bien plutôt être maintenues particulireent petites; elles peuvent, par exemple, parfaitement se situer dans le même ordre de grandeur que pour des clapets de non-retour Fsans organes d'influencement. Il est aussi possible de prévoir que chacun des deux organes d'influencement comporte un alésage transversal s'étendant dans la traverse en direction de la tige mobile afférente avec un piston monté dans cet alésage. La traverse fait alors directement partie des organes d'influencement en fonctionnant comme cylindre. Il n'y a, par suiie. besoin que d'un minimum d'éléments de construction et de dépenses d'usinage. On peut encore concevoir é ealement que chacun des deux organes d'influencement compDrtJe un piston et 6 4 1 73 un manchon cylindrique maintenu à l'une de ses extrémités sur la traverse et recevant à son autre extrémité le piston. Selon cette variante de réalisa- tion, il est donc prévu, extérieurement à la traverse, des manchons séparés comme cylindres pour les pistons. Le choix des matériaux peut, par suite, être fait indé- pendamment de la cage de soupape. Il suffit de ménager sur la traverse des trous relativement petits pour fixer les manchons cylindriques. La rigidité de la traverse ne se trouve pas réduite ainsi dans une mesure perceptible, ce qui constitue un avantage, particuliè- rement pour de fortes pressions nominales. Selon un mode de réalisation en liaison avec ce qui précède, l'alésage transversal comme aussi les intérieurs des manchons cylindriques peuvent être reliés au canal d'entrée et les tiges mobiles peuvent être montées, chacune par leur extrémité éloignée de la traverse, dans une chambre dont la pression est inférieure à celle du canal d!entrée. En particulier, cette chambre peut être en communication avec l'atmosphère ambiante. C'est ainsi que, lorsque les obturateurs s'ouvrent, les pistons des organes d'influencement sont ramenés sous l'effet de la pression d'admission dans leur position de départ active sans qu'il y ait besoin de ressorts de rappel. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-aprèr et des dessins annexés repré- sentant trois exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels le clapet de non-retour est représenté en position d'ouverture partielle, à savoir: - la figure 1 est une vue en coupe d'un clapet de non-retour conforme à l'invention pourvu de deux organes d'influencement situés extérieurement, agissant comme dispositif d'amortissement de fermeture; - la figure 2 est une vue en coupe d'un premier clapet de non-retour pourvu de deux organes d'influen- cement situés intérieurement, agissant également comme dispositif d'amortissement de fermeture; - la figure 3 est une vue en coupe d'un second clapet de non-retour pourvu de deux organes d'influencement situés intérieurement, agissant égale- ment comme dispositif d'amortissement de fermeture. Les clapets de non-retour représentés comportent chaque fois une cage de soupape 1, de construction courte, qui peut être enserrée, par exemple, entre des brides non représentées - d&Lune conduite centrale de courant de fluide. La cage de soupape I est pourvue d'un canal d'entrée 2, avec une traverse 3 s'étendant transversalement dans celui-ci, d'un canal de sortie 4 et d'un siège de soupape 5. Avec ce dernier coopèrent deux obturateurs 6, de forme semi-circulai- re, disposés dans le canal de sortie 4, et qui, à leurs bords voisins, situés en aval de la traverse 3, sont montés mobiles par pivotement autour de deux axes 7. La cage de soupape 1 comporte, en outre, en figure 1, extérieurement au canal d'entrée 2, deux chambres de compression 9 diamètralement opposées, s'étendant essentiellement transversalement par rapport à l'axe longitudinal 8 de la cage de soupape 1. Dans chacune de ces chambres se trouve une partie de plus grand diamètre 10 d'un piston à gradins, tandis que la plus petite partie 11 de celui-ci vient s'étendre, à travers la paroi 12 de la cage de soupape, dans le canal d'entrée 2. Une tige mobile par translation 13 est reliée chaque fois à cette partie 11du piston - gradins. Les deux tiges 13 s'étendent pareillement transversalement à l'axe longitudinal 8 et parallèle- ment au siège de soupape 5, en allant de la paroi 12 à la traverse 3, dans laquelle elles passent par leur extrémité éloignée du piston. En avant de la traverse 3, chaque tige 13 porte un élément d'entrai- nement 14 constitué sous la forme de collet de butée. Les deux obturateurs 6 comportent du c8té de l'entrée des talons 15 avec flancs 16, qui agissent sur les surfaces frontales de l'élément d'entrainement 14 situées en regard des parties 11 des pistons à gradins. Dans le cas d'un courant de fluide normal dans la direction de la flèche(courant d'aller direct), les deux obturateurs se trouvent en position d'ouver- - ture. La pression d'admission agissant sur les parties - 11 des deux pistons à gradins maintient ces pistons , 11 dans leur position de départ active - que montre la figure 1 - déterminée par des anneaux de butée 17. Lorsque le courant d'aller direct se termine, les deux obturateurs 6 se déplacent en direction de la fermeture. Dès qu'ils atteignent la position d'ouver- ture partielle représentée par le dessin, les talons de ces obturateurs 6 viennent s'appliquer par leurs flancs 16 contre les éléments d'entrainement 14. Du fluide d'amortissement se trouvant dans les chambres de compression 9 oppose une résistance aux parties des pistons à gradins. Cette résistance est à surmonter, pour continuer la fermeture, par l'énergie de fermeture agissant sur les obturateurs 6. Le mouvement de fermeture qui reste à accomplir s'effectue par conséquent avec un mortissement. Lorsque le courant d'aller direct reprend, des que le clapet de nonretour s'ouvre de nouveau, les pistons à gradins 10, 11, avec leurs deux tiges 13 et leurs éléments d'entrainement '14; sont ramenés, sous l'effet 2 5 6 4 1, 7 3 de la pression d'admissiorn, dans la position de dèpart active représentée. Etant donné qu'a ciaev= obtvateu.r es' asisocié un dispositif d'amortissgmecr pre 9r11, '113r-i7 l'amortissement s'effect: id. -ri elieme_-t î -e chacun des obturateu=s bf-e:.a.. jndeag^i nen-t l'un de l'autre, ceui p::r' tîir,. e captt de non-retour des rétulr s d7a0!7SEe/ p'- Lesdeux dispositiús d'sm à:uxdii o' 5 'id7 sont identiques 1-Ln a s dr: c i. -,,?r-_C';-jl,9_ e-i sont, au surplus, trt F p_ -::,: -,3 Danls n'-ç 2. ,.t';7T_a;',l,, la traverse 3 pr.:e,.e t'-,. _-:s ' s'étendant transver e:..,'' t;--:' longitudinal 8 d,:.-ag:....-... se trouvent de -r;rs:: s- ", prolong.s en t-les i - --:! la traverse 3, et ua,:-: -:- _ fonctionme come7.'r - ce dernier aLissnr,'- - -. ' a et, d'autre pa-t't.f- -.-: - sur l'obturateur 6. Les deux pi- s z,- ,-i-. 18 qui l-s reçoit to-s '.:-_.: e O-, 2-5 fluence se trouvant dar- -7- ' '. -;-.2 n e d'amortir le mouvemen c o -" r d es.taes La fermeture du clapet ce o:--- " a'=o; ssn. dii mouvement de fe-me turEc itf - 5 s otf __ _ He réalisation, de- aonr; ar.ao'L:-. ia desc.'io-nierO donnée à propos de la fiE'.. Lorsqu-e se prSeT tent!e S!apt de nnretou. ouvert et le courant J? ' _lr C'J:r c; les r.ssor'ts de rappel 20 amènent et maintienr.ent 'es pistons 1' dans leur position de départ atrepPsentee, 3 Dans l'exemple de rali.ion de la figure 3, les pistons 19 ne sont pas disposés dans l'alésage transversal 18 de la traverse 3, mais dans des manchons cylindriques 21. Ceux-ci sont prévus dans le canal d'entrée 2 latéralement, sur la traverse 3. Ces manchons sont pourvus, à leurs extrémités éloignées des pistons, de pivots de fixation 22, qui sont maintenus dans l'alésage transversal 18. Les chambres intérieures 23 es manchons 21 sont en liaison, par l'intermédiaire de l'alésage 18, à travers un orifice d'étranglement 24, avec le canal d'entrée 2 de la cage de soupape 1. Les tiges de pistons 13 traversent le canal d'entrée 2 transver- salement à l'axe longitudinal 8 pour atteindre la paroi 12 de la cage de soupape. Laà, ces tiges 13 ont leurs extrémités montées chacune dans un espace 25 en communi- cation avec l'atmosphère entcuranx la cage de soupape 1. Lorsque se présentent le clapet de non-retour ouvert et le courant d'aller direct les pistons 19 sont maintenus dans la position de départ active représentée, sous l'effet de la différence de pression existant entre les espaces 23 et 23. La fermeture et l'amortissement du mouvement de fermeture s'effectuent, également dans cet exemple de réalisation, de façon analogue a la description donnée à propos de la figure,. Lorsque le clapet de non-retour s'ouvre a nouveau par suite d'un nouveau courant d'aller direct, les pistons 19, avec leurs tiges 1 et les éléments d'entrainement 14, sont ramenés sous l'effet de la différence de pression, entre les espaces 23 et 25, dans la position de départ active représentée; il n'y a pas besoin de ressorts c.e rappel. Dans les exemples de réalisation des figures 2 et 3, le diamètre extérieur de la cage de soupape se situe dans le même ordre de grandeur que pour des 2 5 6 4 1 7 3 1 1 clapets de non-retour sans dispositif servant d'amortissement de la fermeture. Il n'est d'ailleurs pas prévu, pour l'amortissement de fermeture, d'éléments de construction faisant saillie vers l'extérieur en direction radiale au-delà de ce diamètre. Ces clapets de non-retour sont, tant en ce qui concerne leur longueur de construction que la dimension de la cage de soupape, particulièrement petits en direction radiale par comparaison avec la partie nominale habituelle. Au lieu d'être muni d'un piston, l'organe d'influencement pourrait l'être tout aussi bien avec une membrane ou un soufflet, ou bien l'on pourrait utiliser, par exemple, un organe agissant par friction. REVENDICATIONS 1- Clapet de non-retour pourvu d'une cage de soupape comportant un canal d'entrée et un canal de sortie, d'au moins un obturateur monté dans le canal de sortie en étant mobile par pivotement autour d'un axe, d'un organe d'influencement agissant par déplacement et d'une tige mobile par translation péné- trant à l'intérieur de la cage de soupape, et à 3Q laquelle, d'une part, est relié l'organe d'influencement et avec laquelle, d'autre part, coopère l'obturateur sur au moins une partie de son chemin de pivotement, clapet de non-retour caractérisé en ce que la tige mobile par translation (13) s'étend dans le canal d'entrée (2) de la cage de soupape (1), essentiellement transversalement par rapport à l'axe longitudinal (8) de la cage de soupape et, entre la tige (13) et l'obturateur (6) sont montés des moyens d'accouple- ment (14-16) transformateurs de- mouvement,. dont une extrémité (15) est mobile par pivotement et l'autre extrémité (14) mobile par translation. 2- Clapet selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les moyens d'accouplement sont constitués par un élément d'entrainement (14) prévu sur la tige mobile (13) et par un talon (15) prévu du côté de l'entrée sur l'obturateur (6) et pourvu d'un flanc (16) agissant sur l'1élément d'entrainement (14). 3- Clapet selon l'une ou l'autre des revendi- cations 1 et 2, caractérisé en ce que: - la tige mobile (13) traverse le canal d'entrée (2) en s'étendant d'une zone (12) éloignée de l'axe de pivotement (7) de l'obturateur à une zone (3) voisine de l'axe de pivotement (7) de l'obturateur; - l'organe d'influencement (9-11) se trouve à l'extrémité de la tige (13) éloignée de l'axe de 2564 1 73 pivotement (7); - l'élément d'entrainement (14) est disprosé dans la zone de la tige (13) voisine de l'axe de pivotement (7) et - le talon (15) agit stur la face frontale de l'élément d'entraînement (1i) située en regard de l'organe d'influencement (9-11). 4- Clapet selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe d'influ- encement comporte une chambre de compression (9) et un piston à gradins, dont la partie (10) de plus grand diamètre est disposee à l'irtérieur de la chambre de compression (9), tandis que la partie de piston (11) de plus petit diamètre s'étend vers le canal d'entrée (2). - Clapet selon L'une quelconque des revendi- cations 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte deux obturateurs (6) montés mobiles par pivotement à leurs bords voisins l'un de l'autre et deux organes d'influ- encement (9-11) diamètralement opposés, pourvus de tiges mobiles (13) et de moyens d'accouplement (14-16) transformateurs de mouvement. 6--Clapet selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte au moins deux obturateurs (6) montés mobiles par pivotement Aà leurs bords voisins l'un de l'autre, une traverse (3) de la cage de soupape, disposée du côté de l'amenée du courant en amont de ces deux bords voisins, ainsi qu'au moins deux organes d'influencement (18, 19; 19, 21) pourvus de tiges mobiles ainsi que de moyens d'accouplement (14-16) transformateurs de mouvement, et les deux organes d'influencement (18, 19; 19, 21) sont montés sur la traverse (3). - Clapet selon la revendication 6, caractérisé 3 en ce que chacun des deux organes dlinif'luencement comporte un alésage transversal (18) s'étendant dans la traverse (3) en direction de la tige mobile (13) afférente et du piston (19) monté dans cet alésage. 8- Clapet selon la revendication, caracté- risé en ce que chacun des deux organes d'influencement comporte un piston(19) et un manchon cylindrique (21), qui est maintenu à l'une de ses extrémités sur la traverse (3), tandis qu'il reçoit à son autre extré- mité le piston(19). 9- Clapet selon l'une quelconque des revendi- cations 6 à 8, caractérisé en ce que l'alésage ou les alésages transversal (18) comme aussi les intérieurs (23) des manchons cylindriques (21) sont en liaison avec le canal d'entrée (2y et les tiges (13) sont montée - chacune par leur extrémité éloignée de la traverse, dans une chambre (25) dont la pression se situe au-dessous de celle du canal d'entrée (2). - Clapet selon la revendication 9, carac- térisé en ce que la chambre (25) est reliée à l'at- mosphère.