Brevet FR2562981A1 — publié le 19851018

1i 2562981 Soupape à bille avec soupape de retenue incorporée. La présente invention concerne une spéciale combi naison d'une soupape à bille et d'une soupape de retenue, unidirectionnelle, sous forme d'un seul ensemble, pouvant offrir de nombreux avantages du point de vue constructif aussi bien que du point de vue de l'installation des soupa= pes en question. Dans de nombreuses applications on doit installer une soupape de retenue en série avec une soupape d'inter = ception du débit d'un fluide, pour éviter que de possibles contre-pressions, ou d'autres causes accidentelles, ne pro= voquent un retour nuisible du fluide pouvant, par exemple, polluer le fluide en amont ou, de toute façon, influencer négativement le fonctionnement des appareillages ou de cer-- taines installations. L'emploi de soupapes séparées entraîne avant tout des opérations d'installations séparées exigeant une dispo = nibilité d'espace appropriée et des coats de production et d'installation supérieurs. Pour certaines applications on exige même un con = tr8le de l'étanchéité de la soupape de retenue, après la mise en oeuvre. Ce contr8le est généralement effectué en installant une prise de contr8le en amont de la soupape de retenue, entre cette dernière et la soupape à bille. Cela exige également l'application et le montage de composants séparés et des coOts comparativement élevés, à cause de la quantité des composants utilisés aussi bien que de leur ins= tallation; en outre l'emploi de composants séparés exige de toute façon plus d'espace, pas toujours disponible. La présente invention a pour but de fournir la com binaison d'une soupape principale du type à bille et d'une soupape de retenue auxiliaire en un unique corps de soupape permettant de réduire considérablement l'encombrement néces= saire pour leur installation, les coûts de mise en oeuvre - 2 - 2562981 et les coilts de production. La présente invention a en outre pour but de four- nir une soupape principale du type à bille en combinaison avec une soupape de retenue disposée dans le passage axial de l'élément à bille de fermeture de la soupape principale o la soupape de retenue peut être directement retire par une ouverture latérale du corps de soupape, laquelle est uti lisée pour le contr8le de l'étanchéité de la soupape de rete nue; on a de cette manière trois fonctions réunies en un seul corps de soupape, ce qui entraîne une réduction des coûts et des espaces requis. Selon la présente invention on a fourni l'ensemble d'une soupape principale du type à bille et d'une soupape unidirectionnelle de retenue o celle-ci est placée à l'in térieur de la soupape à bille et, en particulier, à l'inté = rieur du passage axial du clapet, ou élément à bille de fer= meture, de la soupape principale. De cette façon l'installa= tion de la soupape à bille comporte non seulement l'installa tion simultanée de la soupape de retenue qui y est incorpo = rée mais aucune modification fondamentale n'est nécessaire, la soupape de retenue, quelle que soit sa réalisation, étant uniquement à l'intérieur de la bille de retenue. Par consé = quent la soupape de retenue n'empêche aucunement la rotation de la bille vu qu'elle est entièrement à l'intérieur de cet= te dernière. La soupape de retenue pourra être de n'importe quel type, selon l'exigence, ou pourra être adaptée au but prévu; cette soupape peut en effet être appliquée de façon à pouvoir être enlevée: on peut, par exemple, la visser simplement au clapet sphérique ou, en alternative, à la ba = gue porte-siège constituant une partie du corps de la sou = pape, étanche contre un siège annulaire intérieur, ou bien au moyen d'une garniture contre un épaulement. 3 _2-562981 Une ultérieure caractéristique de la présente inven tion comprend une prise de contr8le de la soupape de retenue formée par un passage dérivé, pouvant mettre en communication le c8té sortie de la soupape à bille avec une ouverture se = condaire, généralement fermée par un bouchon, à travers la soupape de retenue dans le clapet sphérique de la soupape principale quand cette dernière se trouve dans la condition d'intercepter le fluideSrâce à l'ensemble d'une soupape du tz pe à bille et d'une soupape de retenue, incorporée dans la bille de ladite soupape, on obtient les avantages précédem = ment cités, vu que la soupape à bille n'est que partiellement modifiée et qu'elle garde les encombrements d'une soupape à bille traditionnelle en attribuant à son clapet des fonctions supplémentaires pour le logement de la soupape de retenue aussi bien que pour le contrôle de l'étanchéité de cette der= nière, après le montage des soupapes. Selon une forme de réalisation préférentielle, le passage dérivé mettant en communication la sortie de la sou= pape à'bille avec le c8té en amont de la soupape de retenue, quand la soupape à bille est dans la condition de fermeture, peut être avantageusement réalisé dans l'élément à bille de fermeture de la soupape, orthogonalement au passage axial pour le fluide ou bien, facultativement, par une eavité su = perficielle dans l'élément à bille de fermeture de la soupa= pe prinr-cipale, laqule se dispose en correspondance d'une ba= gue de guidage, conformément aux indications suivantes se re férant aux dessins annexés o la: Fig. 1 est une section axiale selon une première réalisation, Fig. 2 est une section longitudinale d'une seconde réalisation de la soupape à bille, en condition d'ouverture, Fig. 3 est une section semblable à celle de la Fig. précédente, avec la soupape à bille en position de fermeture - 4- 256298 et de contrôle de l'étanchéité de la soupape de retenue, Fig. 4 est une vue, selon la ligne 4-4 de la Fig. 3, du seul élément à bille de la soupape et de sa bague de guidage, sur le c8té sortie, Fig. 5 est une section partielle, suivant la li= gne 5-5 de la Fig. 4, Fig. 6 est une section semblable à celle de la Fig. 3, avec l'élément à bille tourné dans le sens opposé, en position d'extraction de la soupape de retenue, Fig. 7 est une section partielle suivant la ligne 7-7 de la Fig. 6, sur le côté entrée de la soupape à bille. La Fig. 1 indique une combinaison comprenant une soupape principale du type à bille, formée par un corps de soupape 1,2 définissant une chambre intérieure 3 communi = quant avec une entrée 4 pour le fluide et respectivement a= vec une sortie 5, alignée d'une façon axiale par rapport à la précédente. A l'intérieur de la chambre 3 se trouve un élément à bille 6 de fermeture ayant un passage axial 7 pour relier l'entrée 4 et la sortie 5, dans la position opé= rationnelle que l'on a indiquée, en fermant cette communica= tion quand la bille 6 prend une seconde position opération = nelle de 90 par rapport à la précédente; on obtient cette position en faisant tourner la bille 6 selon un axe orthogo= nal par rapport au passage 7, en actionnant une poignée de commande 8. Par les numéros 9 et O10 on a indiqué les garni = tures habituelles d'étanchéité et de guidage de la bille 6 placées contre des épaulements annulaires à l'intérieur de la chambre 3. En tenant compte de ce qui précède, il est donc évident que la construction de la soupape à bille, sauf 30. la bille 6, s'effectue d'une façon tout à fait traditionnel= le. A la différence des soupapes à bille traditionnel= les, selon la présente invention le clapet sphérique 6 de la - 5 - 2562981- soupape principale a été modifié pour accueillir une soupape auxiliaire de retenue, logée à l'intérieur du passage axial 7 de la bille. En particulier, dans l'exemple de la figure 1, la soupape de retenue comprend un clapet en champignon 11 ayant une tige postérieure 12 coulissant d'une façon axiale dans la bague de guidage 13, dont le diamètre est inférieur au diamètre intérieur du passage axial 7 de la bille 6; la bague de guidage 13 est reliée, par des bras 14, à une bague vissée de façon étanche à un taraudage 16 à l'intérieur 0 du passage 7 de la bille. Le clapet ll de la soupape de retenue est généra = lement sollicité par un ressort 17 placé autour de la tige de guidage 12, vers un siège ou une garniture d'étanchéité 18 qui est retenue contre un épaulement annulaire 19, à l'in térieur du passage de la bille, par la bague 15 de la soupa= pe de retenue. Il est évident que la soupape de retenue pour rait avoir une forme différente ou être placée d'une façon différente sans préjudice du principe innovateur de loger ladite soupape dans l'élément à bille de fermeture 6 et, en O particulier, dans le passage axial 7 de la soupape en ques = tion; la garniture d'étanchéité, par exemple, pourrait être placée sur le clapet, dans ce cas étanche contre un siège ri gide tiré de l'épaulement annulaire 19 de la bille ou d'une autre partie équivalente, par exemple de la bague 2 ou 15. !5 Le clapet ll de la soupape de retenue pourrait en outre avoir n'importe quelle forme, de préférence une forme favorisant le passage du fluide dans la direction de l'alimentation, par exemple une forme en ogive, en calotte sphérique, ou d'au = tres formes du même genre, sans exclure, pour certaines ap = plications, la possibilité d'un clapet ll de la soupape de retenue formé par un corps sphérique non sollicité par un ressort de poussée, la contre-pression du fluide ou le poids même du clapet 11, avec la soupape montée dans une position -S6.25 981 _6- verticale suffisant, dans ce cas, à le déplacer pour la fer= meture. Il est évident que la position et les encombrements de la soupape de retenue, c'est-à-dire de son clapet 11, 12 devront 4tre réalisés de façon qu'aucune partie de ladite soupape, dans les conditions opérationnelles, n'entrave la rotation de la bille 6. Les Figs. 2 à 7 des dessins annexés montrent une variante de la soupape à bille permettant de contrôler l'é = tanchéité de la soupape de retenue et d'extraire le clapet. Comme l'illustre la Figure 2, la combinaison com = prend toujours une soupape principale, du type à bille, for= mée d'un corps de soupape 1, définissant la chambre intérieu re 3 qui communique respectivement avec l'entrée 4 et la sor tie 5. Dans la chambre 3 se trouve l'élément à bille 6 de fermeture ayant le passage axial 7 pour relier l'entrée 4 à la sortie 5 dans la position opérationnelle illustrée, cet = te communication se fermant quand la bille 6 prend une se = conde position opérationnelle à 90 comme dans le cas précé= dent. Par les numéros 9 et 10 on a indiqué les bagues habi = tuelles d'étanchéité et de guidage pour la bille 6, situées contre des épaulements annulaires à l'intérieur de la cham = bre 3 en correspondance de l'entrée 4 et de la sortie 5. Dans l'exemple illustré, la soupape de retenue com prend toujours un clapet ou élément de fermeture ll porté par une tige tubulaire 20 coulissant télescopiquement sur un élément tubulaire de guidage 21 porté par des rais 22 vissés dans l'extrémité postérieure du passage axial 7 de la bille 6. La tête du clapet ll est munie d'une garniture 11' apte à former l'étanchéité contre un siège annulaire 23 formé à l'ex trémité antérieure du passage axial 7 de la bille 6, qui est opposée à celle de vissage des rais 22 de support de la sou= pape de retenue. U n ressort 24 pousse normalement le clapet 11 en fermeture contre le siège d'étanchéité 23 à l'intérieur 256298'1i 7- de la bille 6. Dans la Figure 2, le passage axial 7 de l'élément à bille 6 de fermeture de la soupape principale est parallè= le à l'axe longitudinal de la chambre 3 entre l'entrée 4 et la sortie 5 pour le fluide; comme il a été dit précédemment, l'élément de fermeture 6 de la soupape à bille peut tre por té en position de fermeture au moyen d'une rotation de 90 dans le sens contraire des aiguilles d'une montre, en pas = sant de la position de la Fig. 2 à celle de la Fig.3. Dans cette seconde position, le passage axial 7 dans la bille 6 est encore orienté de façon que la soupape de retenue ait le côté étanche de son clapet 11 tourné vers une ouverture laté rale 25 dans le corps 1 de la soupape o est vissé un rac = cord intermédiaire 26 dont l'extrémité intérieure pénètre dans la chambre 3 pour former une étanchéité contre l'élé = ment à bille 6, au moyen d'une garniture torocdale 27. Le raccord 26 est normalement fermé par un bouchon 28 qui, lors qu'on le retire (Fig. 3) permet de mettre le passage axial 7 dans l'élément à bille de fermeture 6 en communication avec l'extérieur pour contr8ler ainsi l'étanchéité et le fonction nement correct de la soupape de retenue 11, 23. A ce propos, la sortie 5 du fluide est mise en communication avec le pas = sage 7 dans la bille 6 au moyen d'un passage dérivé qui, dans ce cas spécifique, st défini par une cavité circulaire 29 sur la surface extérieure de la bille 6 et dont la largeur est supérieure à la largeur transversale de la bague 10 de guidage; la cavité 29, dans la seconde position opérationnel le de la Fig. 3 de l'élément à bille de fermeture 6, vient à se trouver en correspondance de la bague de guidage 10 qui est placée sur le côté sortie du fluide, de manière à former un passage pour celui-ci entre un point en aval de la soupape à bille et la chambre intérieure 3 du corps 1, communiquant avec le passage intérieur de la bille 6. Cette condition est - 8 - 2562981 clairement illustrée dans les sections des Figures 3 et 4 ainsi que par la section de la Figure 3 o la cavité 29 a été schématiquement indiquée par un pointillé car sa posi= tion réelle vient pratiquement à se trouver dans la moitié supérieure enlevée de la bille 6, comme la section de la Fig. 6. La réalisation du passage dérivé à travers la ca= vité 29 qui interrompt localement l'étanchéité entre l'élé= ment à bille 6 et la bague de guidage 10 sur le c8té sortie 5 permet de tourner l'élément à bille 6 dans une troisième position opposée à celle de la Fig 2, o l'étanchéité est assurée vers l'entrée 4 du fluide et o il est possible d'ex traire le clapet ll de la soupape de retenue du passage a = xial 7 de l'élément à bille par l'ouverture latérale 25 dans le corps de soupape 1, après enlèvement du raccord 26, comn = me l'indique la section de la Fig. 5. Par conséquent, pour assurer l'étanchéité en amont, la bague de guidage 9 a un diamètre moyen inférieur au diamètre moyen de l'autre bague de guidage 10 et elle est telle que la cavité 29 vient à se disposer pratiquement sur le c8té extérieur à la bague de guidage 9 (Fig. 7) assurant ainsi l'étanchéité. Par consé = quent, une fois le raccord 26 dévissé, il est possible d'ex= traire le clapet 11 de la soupape de retenue car l'extrémité postérieure du passage 7 et l'ouverture latérale 25 dans le corps de soupape présentent une largeur supérieure à celle du clapet 11, ce qui permet de le retirer en le dévissant au moyen des rais 22. Cette solution est donc avantageuse dans tous les cas o il est nécessaire de vérifier périodiquement la soupape de retenue et éventuellement la remplacer sans qu'il faille démonter ou enlever toute la soupape à bille qui peut ainsi être laissée dans le conduit o elle a été précédemment installée. 9- - 2562981 R E V E N 1) I C A T I 0 N S 1. - Soupape à bille combinée avec une soupape de re = tenue ol la soupape principale du type à bille comprend un corps de soupape (1,2) ayant une chambre (3) communiquant a= vec une entrée (4) et respectivement avec une sortie (5) du fluide, et o un élément à bille (6) de fermeture, pourvu d'un passage axial (7) pour le fluide est placé dans ladite chambre (3), caractérisée par le fait que la soupape de rete nue (11) est située à l'intérieur du passage axial (7) de LO l'élément à bille (6) de fermeture de la soupape principale. 2. - Soupape à bille selon la revendication 1, caracté risée par le fait que la soupape de retenue susdite (11) est introduite de façon àpouvoir tre enlevée. 3. - Soupape à bille selon la revendication 1 ou 2, caractérisée par le fait que le passage axial (7) dans l'élément à bille (6) comprend une partie (16) filetée à l'in térieur, pour y visser une bague (18) de guidage du clapet (11) de la soupape de retenue, et un épaulement annulaire (19) à l'intérieur soutenant une garniture (18) ou définis = sant un sibge d'étanchéité pour le clapet (11) de la soupape de retenue susmentionnée. 4. - Soupape à bille selon n'importe laquelle des reven dications de 1 h 3, caractérisée par le fait que le clapet (11) de la soupape de retenue a la forme d'une calotte sphè = rique ou d'une ogive. 5. - Soupape principale du type à bille avec soupape de retenue, selon la revendication 1, caractérise par le fait qu'on a prévu un dispositif de contrôle de la soupape de retenue, lequel comprend un passade dérivé (29) qui dans les conditions de fermeture de la soupape principale (6) relie la sortie (5) du fluide au passage axial (7) dans l'élément à bille de fermeture, et par le fait que le corps de soupape (1,2) comporte une ouverture (26) secondaire de sortie du fluide, normalemernt fermée, vers laquelle est tourné le cla_ pet (11il) de la soupape de retenue. 6. - Soupape à bille selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisée par le fait qu'en correspondance de l'ou = vertur: (26) de la prise de contr3le on a prévu un organe d'é- tanchéité (27) contre la bille (6). 7. - Soupap, à bille combinée avec une soupape de rete= nue, selon la revendication 1, o la soupape à bille comprend un corps (1, 2), définissant une chambre (3) qui communique avec une entrée (4) et respectivement une sortie (5) pour le fluide; un élâment à bille (6) de fermeture dans ladite cham bre (3) comprenant un passage axial (7) o est disposée une soupape de retenue (11), l'élément à bille (5) de fermeture étant soutenu par des bagues de guidage latérales (9, 10) pour tourner entre une première position o le passage axial (7) se dispose parallèlement à l'axe de la chambre (3) et communi= que avec l'entrée (4) et la sortie (5) du fluide et une secon= de position orthogonale à l'axe en question o le clapet de la soupape de retenue (ll) est orienté vers une ouverture (25) latérale, normalement fermée, dans le corps de la soupape, et o la sortie (5) du fluide communique avec le passage axial (7) dans l'élément à bille (6) au moyen d'un passage dérivé, caractérisée par le fait que le passage dérivé est constitué par une cavité (29) sur la surface extérieure de l'élément à bille (6) qui vient à se disposer en correspondance de la ba= gue de guidage (10) précédemment citée et par le fait qu'on peut faire tourner l'élément à bille de fermeture (6) dans une troisième position orthogonale h l'axe de la chambre, op= posée à la seconde position précédemment citée, o le clapet (ll) de la soupape de retenue est orienté dans le sens opposé à l'ouverture latérale (25) et peut être extrait par ladite ouverture latérale (25). 8. - Soupape à bille selon la revendication 7 caracté = risée par le fait que la bagute (9) de guidage de l'élément à bille de fermeture,qui est disposé sur le c8té entrée du flui de, présente un diamètre moyen inférieur à celui de l'autre bague de guidage (10) et par le fait que la cavité (29) ména= gée sur la surface extérieure de l'élément à bille de ferme = tare (6), dans la troisième position de ce dernier, vient à se trouver sur le c8té extérieur de la première bague de gui= dage (9). 9. - Soupape à bille selon la revendication 7, caracté= risée par le fait que ladite cavité (-29) sur la surface exté= rieure de l'élément à bille de fermeture (6) présente une forme circulaire. 10. - Soupape à bille selon la revendication l, caracté= risée par le fait que ladite ouverture latérale (25) sur le corps de la soupape est fermée par un bouchon amovible (28) vissé dans un raccord intermédiaire (26), 11. - Soupape à bille selon la revendication 1, caracté= risée par le fait que la soupape de retenue (ll) comprend un clapet. en champignon porté par une tige tubulaire (20) coulissant sur un élément tubulaire de guidage (21) muni de rais filetés (22) qui peuvent 8tre vissés dans le passage a= xial (7) de l'élément à bille de fermeture (6).