Brevet FR2577295A1 — publié le 19860814

"Vanne papillon,notamment pour conteneurs à réservoirs". La présente invention a pour objet une vanne papillon, notamment pour conteneurs à réservoirs, comportant un corps, un siège de vanne annulaire à l'intérieur du corps et un papillon qui comporte une surface d'obturation annulaire et qui est monté à rotation à l'intérieur du corps de manière à pouvoir pivoter, lors du fonctionnement, en- tre une première position dans laquelle la vanne est ouverte et une seconde position dans laquelle la sur- face d'obturation annulaire coopère avec le siège de vanne annulaire, la vanne étant fermée. Une vanne papillon connue comporte un volet ou papillon qui est fixé sur un arbre et qui est monté à rotation dans un corps pour effectuer un mou- vement de pivotement entre une position d'ouverture et une position de fermeture. Le papillon se présente sous forme d'une plaque circulaire dont le bord extérieur ou une zone voisine de ce bord forme une surface d'ob- turation annulaire qui peut coopérer avec un siège de vanne annulaire du corps. Le plan de la plaque est ha- bituellement décalé de l'axe de l'arbre. L'avantage d'une telle vanne est que son encombrement est réduit en direction axiale et que la plaque, qui est relativement mince, n'entraîne qu'une limitation relativement faible de l'écoulement. Elle est en outre de fabrication moins onéreuse que d'autres types de vannes, par exemple les vannes sphériques. Une application classique-des vannes papillon a lieu dans les usines de traitement o la faible limitation de l'écoulement est une condition im- portante. Leur faible longueur axiale a conduit à leur utilisation dans le domaine des conteneurs à réservoirs soumis à de sévères limitations d'encombrement. La pré- sente invention est destinée principalement aux applications aux conteneurs à réservoirs. Les orifices de décharge de tels réservoirs sont fréquemment munis de deux vannes en série et une vanne papillon est sou- vent disposée en aval d'une vanne principale actionnée au pied, par exemple. Quand de tels conteneurs à réservoirs sont utilisés pour contenir des cargaisons pouvant geler,la vanne papillon a tendance à être bloquée par le produit qui est enfermé entre les deux vannes et qui s'est congelé, habituellement par suite du refroi- dissement. L'opérateur peut essayer d'ouvrir la vanne papillon par force en appliquant un effort dépassant celui auquel la vanne peut résister. Il en résulte souvent que la poignée, l'arbre ou ces deux organes sont pliés ou tordus à un point tel que la vanne ne peut plus être manoeuvrée. Si les deux vannes étaient manoeuvrées dans l'ordre correct, le problème ne se poserait pas, mais en pratique la vanne papillon peut être fermée avant la vanne principale. Il en résulte que si le ré- servoir n'a pas été complètement vidé, une poche de liquide est emprisonnée entre les deux vannes et, lorsqu'elle se refroidit, elle gèle et devient très dure. Le réservoir lui-même peut être chauffé pour li- quéfier son contenu en vue de la vidange; mais un tel chauffage ne peut pas être appliqué aux vannes de déchar- ge. Ainsi, lorsqu'une nouvelle décharge est nécessaire, la masse de matière solide allant jusqu'au papillon de la vanne papillon empêche le pivotement du papillon dans le sens d'ouverture. La présente invention a pour but de résoudre le problème posé par le blocage des vannes papillon par les produits gelés en évitant ainsi l'endommagement des vannes. A cet effet, l'invention concerne une vanne papillon du type ci-dessus, caractériséeen ce qu' au moins la partie du papillon qui se trouve à l'in- térieur du siège de vanne annulaire présente un segment sphérique. De préférence, la face de vanne est formée sur la surface du segment sphérique. Le plan de la face de vanne annulaire est décalé de l'axe de l'arbre. Dans ce but, le segment sphérique comporte une première console de montage s'engageant sur l'arbre de manoeuvre, et une seconde console de montage destinée à coopérer avec un axe de pivotement disposé suivant le même axe que l'arbre. Ainsi, lors de l'ouverture de la vanne, la face de vanne du papillon est décalée de l'axe de l'orifice de décharge et, bien que le papil- lon suivant l'invention réduise la surface de décharge de 25% environ par rapport à celle d'une vanne papil- lon classique, il n'en résulte pas d'inconvénient dans la plupart des applications aux conteneurs à réservoirs. On peut, bien entendu, prévoir une vanne de plus grand diamètre pour compenser la perte de surface de décharge provoquée par le segment sphérique. Il est à noter que le segment sphérique n'évite pas la formation de la masse solide mais ga- rantit que la forme de cette masse n'empoche pas l'ou- verture de la vanne. Le rayon du segment sphérique doit alors être au moins égal à la moitié du diamètre maxi- mal du papillon mesuré dans le plan de la face de vanne. Pour obtenir un perfectionnement supplémentaire et éviter ainsi que le bord extérieur du papillon frotte sur toute la surface de la masse solide pendant le mouvement d'ouverture, l'axe de symétrie du papillon est décalé d'une faible distance de l'axe de l'arbre. Ainsi, lors de l'ouverture de la vanne, le bord du pa- pillon décrit un arc qui s'écarte davantage du produit congelé. Par exemple, en admettant que l'axe est vertical, il est décalé en direction transversale de l'axe de symétrie vertical du papillon de 2 mm. L'invention va maintenant être décrite plus en détail, uniquement à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: - la Fig.1 est une élévation latérale en coupe de la vanne conforme à la présente invention; - la Fig.2 est une vue en élévation de bout de la vanne de la Fig.1 en regardant dans la direction de la flèche 2, le côté droit de la figure montrant la position d'ouverture du papillon obtura- teur. Les figures 1 et 2 des dessins repré- sentent une vanne papillon suivant la présente inven- tion. L'ensemble comporte un corps 1 qui est sensible- ment annulaire en présentant un alésage intérieur 5 ettrois perçages 3 régulièreient espacés et élargis en bout. L'ensemble présente un siège de vanne annu- laire 7 qui, dans l'exemple de réalisation représenté, constitue un élément composant distinct et est main- tenu en position par une plaque de positionnement an- nulaire 9. La plaque de positionnement 9 est fixée en position par deux goupilles 11 à blocage automatique engagées dans les perçages 3. Cette disposition permet l'utilisation d'un matériau approprié pour le siège de vanne. Le corps comporte une protubérance tubulaire 13 qui reçoit un arbre 15. L'arbre passe dans un alé- sage de la paroi de l'élément annulaire et présente une extrémité cannelée 17. L'axe de l'arbre est paral- lèle à un diamètre de l'alésage intérieur 5 mais en étant décalé par rapport à lui. L'arbre est muni de joints 19,21 pour empêcher les fuites de fluide à partir du corps le long de l'arbre. Un axede pivotement 23 est disposé à l'opposé de l'arbre et suivant le même axe. L'axe de pivotement 23 est vissé dans un perçage taraudé du corps. L'axe de pivotement est éga- lement rendu étanche pour empêcher les fuites. Un papillon 25 est prévu pour fonction- ner en tant qu'obturateur de vanne. En position de fer- meture, ce papillon coopère avec le siège de vanne an- nulaire 7. Le papillon se présente sous forme d'un segment sphérique et comporteune surface d'obturation annu- laire 27 formée sur ou par sa surface sphérique. Deux consoles de montage 29,31 sont en saillie sur le pa- pillon 25. Il est judicieux que ces consoles soient soudées sur le segment sphérique. La console 29 compor- te un persage cannelé destiné à recevoir l'extrémité cannelée 17 de l'arbre 15, tandis que la console 31 comporte un perçage recevant un coussinet 33 qui est à son tour engagé sur l'axe de pivotement 23. Le papil- lon est donc monté à rotation sur l'axe de pivotement 23 et est entraîné par la rotation de l'arbre 15. La protubérance tubulaire 13 comporte une bride d'extrémité 37 sur laquelle est boulonnée une plaque de fermeture 39. La plaque de fermeture com- porte deux organes d'arrêt disposés à 90 l'un de l'autre et qui servent de points d'arrêt pour un plon- geur 41 chargé par ressort et porté par une poignée 35. La vanne est ainsi arrêtée dans la position d'ouverture et dans la position de fermeture et ne peut être dépla- cée de l'une dans l'autre qu'en libérant d'abord le plongeur 41. Le rayon S du segment sphérique est au moins égal au rayon D du papillon suivant son diamètre maximal dans le plan de la face de vanne annulaire. En outre, l'axe de l'arbre 15 sur lequel le papillon est monté pour pivoter est décalé d'une distance X par rapport au centre du papillon. Le papillon lui-même est centré sur l'axe de l'alésage intérieur 5. Ainsi, lors de l'ouverture, le bord 43 ne frotte sur la masse solide que sur une courte distance car le papillon s'écarte ensuite de la masse dure. En pratique, un décalage de l'ordre de 2mm est suffisant. La forme d'élément sphérique du côté amont du papillon 25 garantit que d'il se forme une masse de produit solide, elle n'empeche pas l'ouver- ture de la vanne. On élimine en conséquence la possi- bilité d'endommagement de la vanne lors de l'ouverture en cas d'obstacle à l'ouverture. En outre, bien que la décharge ne puisse pas avoir lieu, la vanne ouverte donne accès à une conduite de vapeur pour que l'on puisse agir directement sur la masse solide et en pro- voquer la liquéfaction. La position du papillon quand il est en position d'ouverture est indiquée par la partie ombrée de la Fig.2. Le corps de vanne est judicieusement disposé en aval de la vanne principale dans la conduite de décharge. L'exemple de réalisation représenté ne comporte pas de brides de montage et est destiné à être bloqué en position entre les brides de montage d'un composant amont et d'un composant aval. Par ce moyen, on peut maintenir la longueur axiale à une valeur minimale. REVENDICATIONS 1'. Vanne papillon notamment pour con- teneurs à réservoirs comportant un corps (1), un siège de vanne annulaire (7) à l'intérieur du corps, et un papillon (25) qui comporte une surface d'obturation annulaire (27) et qui est monté à rotation à l'intérieur du corps de manière à pouvoir pivoter, lors du fonc- tionnement, entre une première position dans laquelle la vanne est ouverte et une seconde position dans laquelle la surface d'obturation annulaire (27) co- opère avec le siège de vanne annulaire (7), la vanne étant fermée, caractérisée en ce qu'au moins la partie du papillon qui se trouve à l'intérieur du siège de vanne annulaire (7) présente un segment sphérique. 2 . Vanne papillon selon la revendica- tion 1, caractérisée en ce que la surface d'obturation annulaire (27) est constituée par une partie de la surface du segment sphérique. 3 Vanne papillon selon l'une quel- conque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le plan de la surface d'obturation annulaire (27) est décalé par rapport à l'axe de rotation autour du- quel le papillon (25) peut tourner entre la première position et la seconde position. 4 . Vanne papillon selon la revendica- tion 3, dans laquelle le papillon comporte un premier moyen de montage (29) et un second moyen de montage (31) qui s'engagent respectivement avec un arbre de com- mande (15) de vanne et un axe de pivotement (23) dis- posés suivant l'axe de l'arbre de commande de vanne. . Vanne papillon selon l'une quel- conque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le rayon (5) de la sphère définie par le segment sphérique est au moins égal au rayon (D) du papillon (25) à sa valeur maximale dans le plan du siège de vanne annulaire (7). 6 . Vanne papillon selon l'une quel- conque des revendications1 à 5, caractérisée en ce que l'axe de rotation autour duquel le papillon (25) peut tourner entre la première position et la seconde position est décalé d'une distance prédéterminée (X) par rapport au centre du papillon. 7 . Vanne papillon selon l'une quel- conque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que des moyens de fixation amovibles (41) sont prévus pour empêcher que le papillon (25) puisse être déplacé entre la première position et la seconde position sans que l'on ait d'abord libéré les moyens de fixation amovi- ble (41).