Brevet FR2583131A1 — publié le 19861212

La présente invention concerne des soupapes de retenue destinées a empêcher l'inversion de l'écoulement d'un fluide sous pression dans des conduites et tuyauteries de systèmes de climatisation de bâtiments et usines chimiques. A ce jour, on a proposé et utilisé dans la pratique une grande diversité de soupapes de retenue. A titre d'exemple d'une soupape de retenue de l'art antérieur, les demandes publiées de brevet japonais nO 26628/1977 et nO 26629/1977 décrivent une soupape dans laquelle une paire de plaques pivotent sur un arbre de support au moyen de charnières a l'intérieur d'une boîte et sont normalement soumises à l'action d'un ressort de rappel contre un siège dans le sens inverse d'écoulement du fluide, mais peuvent s'éloigner du siège par pivotement dans le sens d'écoulement normal du fluide.Cependant, les ouvertures traversantes ménagées dans les charnières servant à relier en pivotement les plaques à l'arbre ont un diamètre supérieur à celui de l'arbre de support et le canal de fluide prat- qué dans-la soupape a une forme cylindrique simple et les ressorts de sollicitation sont montés directement sur l'arbre de support. Dans la soupape de retenue classique, les ouvertures traversantes des charnières ont un diamètre supérieur à celui de l'arbre de support et lorsqu'elles sont soumises à la pression du fluide en circulation, les plaques de la soupape se déplacent dans le sens d'écoulement du fluide de la distance correspondant à la différence entre les diamètres des ouvertures des charnières et de l'arbre de support pour créer des jeux entre le siège de la soupape et les plaques, et s'éloignent du singe en pivotant vers le haut à l'encontre de la force exercée par les ressorts, celles-ci agissant sur les plaques dans le sens descendant. Cependant, des jeux sont formés à l'intérieur des ouvertures des charnières dans le sens latéral ainsi que dans le sens d'écoulement du fluide, ce qui provoque une oscillation des plaques et/ou leur déplacement pendant le mouvement de pivotement. Ainsi, selon la présente invention, les ouvertures traversantes ménagées dans les charnières ont une forme elliptique, avec les grands cotés de l'ellipse s'étendant dans le sens d'écoulement du fluide qui traverse la soupape de retenue, d'oit la formation précise de jeux pour la pression initiale du fluide et l'absence de vibrations des plaques de la soupape. En variante, à la place des ouvertures elliptiques formées dans les charnières, on prévoit un manchon ayant un rebord à- l'une de ses extrémités qui sert d'appui et un trou traversant de section elliptique avec les grands côtés de l'ellipse s'étendant dans le sens d'écoulement du fluide traversant ltouverture de la soupape, d'où l'obtention d'un ensemble appui-charnière en une pièce.Des évidements pratiqués dans la périphérie intérieure de la boite de la soupape destinés à recevoir les cOtés opposés de l'arbre de support ont une forme rationnelle permettant de fournir des jeux entre les évidements et l'arbre, et des manchons sont insérés dans les jeux. En outre, les parois latérales définissant le canal de fluide à l'intérieur de la boite présentent des renflements dirigés vers l'extérieur de manière à réduire une perte éventuelle de la pression du fluide et un manchon ayant un rebord central est interposé entre l'arbre de support et les charnières de manière à obtenir un fonctionnement régulier de l'arbre. De manière à permettre une rotation régulière des charnières, on a proposé d'interposer des paliers en forme de tore entre chacune des charnières et l'arbre de support mais il est assez difficile d'insérer l'arbre de support dans les charnières tout en maintenant des paliers discontinus à l'intérieur de la boîte limitée et l'opération d'assemblage nécessite une main-d'oeuvre hautement qualifiée. En outre, comme le canal de fluide défini par la boite a une forme cylindrique simple, la perte de pression du fluide est importante et par conséquent, de manière à maintenir la pression nécessaire du fluide à l'intérieur de la boîte, il faut introduire le fluide à une pression supérieure à la valeur requise. En outre, comme les ressorts de sollicitation sont montés directement sur l'arbre de support, lorsqu'on utilise une multitude de ressorts,ces ressorts ont tendance à s'entrelacer, ce qui peut gêner le fonctionnement de la soupape. Dans une soupape de retenue de l'art antérieur, on utilise un moyen d'étanchéité pour maintenir l'étanchéité à l'air entre les plaques et l'ouverture lorsque la soupape est fermée. Ce moyen d'étanchéité comprend une feuille en caoutchouc brut ou analogue ayant une épaisseur comprise entre 2 et 3 mm qui est placée sur la totalité du bord périphérique de l'ouverture de la soupape par vulcanisation, application de colle et chauffage. Lorsque le moyen d'étanchéité est mis en place sur le siège de la soupape, étant donné que ce dernier se trouve au fond de la boîte, il n'est pas facile de positionner ce moyen d'étanchéité. Et comme le moyen d'étanchéité ayant la forme d'une feuille est appliqué sur la totalité du bord périphérique de l'ouverture de la soupape, il faut une quantité importante de matériau d'étanchéité, ce qui est un inconvénient sur le plan de l'utilisation économique du matériau d'étanchéité. De plus, comme la colle est insuffisante pour maintenir avec sûreté le moyen d'étanchéité sur l'ouverture de la soupape, il y a lieu de procéder en plus à une opération telle qu'une opération de vulcanisation. En outre, lorsqu'on remplace la feuille de caoutchouc qu'on a fait adhérer au siège par une vulcanisation à chaud, il est nécessaire de démonter la boite pour extraire cette feuille.Un tel remplacement est une opération nécessitant beaucoup de temps. La présente invention a pour objet d'éliminer les inconvénients inhérents aux plaques des soupapes classiques. Selon la présente invention, le moyen d'étanchéité destiné à fermer l'ouverture de la soupape est prévu sur la surface de butée de chacune des plaques au lieu d'être appliqué au siège comme dans l'art antérieur, et le moyen d'étanchéité a une forme correspondant à celle du bord périphérique de l'orifice de la soupape. Ainsi, étant donné que le moyen d'étanchéité est prévu sur la plaque interchangeable de la soupape, son remplacement ne soulève aucun problème. En outre, comme le moyen d'étanchéité est prévu sur la plaque de soupape en saillie sur sa surface de butée, il permet un effet d'étanchéité élevé. Lorsque la surface de butée de la plaque comporte une rainure en queue d'aronde ayant une forme correspondant à celle du bord périphérique de l'ouverture de la soupape et qu'un joint torique est monté dans cette rainure à titre de moyen d'étanchéité , ce dernier peut être maintenu en position facilement et simplement sans nécessiter un collage et peut être enlevé facilement et simplement de la plaque pour être remplacé. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en relation avec les dessins ci-joints dans lesquels La figure 1 est une vue en plan du mode de réalisation d'une soupape de retenue selon la présente invention, une partie étant en coupe; La figure 2 est une vue en coupe verticale de la soupape de retenue représentée-en figure 1; La figure 3 est une vue en perspective de dessous de l'une des plaques de la soupape de retenue; La figure 4 est une vue en perspective de la plaque illustrée en figure 3 telle qu'elle est vue à partir de sa surface supérieure; et La figure 5 est une vue en perspective, à grande échelle, du montage d'une multitude de ressorts de sollicitation sur l'arbre de support. On décrira maintenant la présente invention en liaison avec les dessins d'accompagnement qui représentent un mode de réalisation d'une soupape de retenue selon la présente invention. La soupape de retenue comprend, dans ses grandes lignes, une boite cylindrique 1, dont la périphérie intérieure présente une paire d'évidements 2, 2 ménagés à des endroits diamétralement opposés, qui sont destinés à recevoir les extrémités opposées d'un arbre de support 3. Un manchon 4 présentant un rebord 5 à l'une de ses extrémités ou extrémité intérieure, est reçu dans chacun des evide- ments 2 entourant l'extrémité associée de l'arbre 3.Selon la présente invention, il n'est pas indispensable de monter les manchons 4 dans les évidements 2,mais leur présence est avantageuse lors de l'assemblage des composants de la soupape car elle permet d'éliminer des composants intermédiaires tels que des paliers qui dans le cas contraire seraient nécessaires entre les évidements et l'arbre de support. Une paire de plaques gauche et droite 6, 6 pivotent sur l'arbre de support 3 au moyen de charnières 7, 7 et s'étendent dans des directions opposées à partir de l'arbre. Les détails des plaques 6, 6 seront donnés ci-après en liaison avec les figures 3 et 4. A l'intérieur de chacune des charnières 7, 7 est monté un manchon 8 comportant un rebord 9 à l'une de ses extrémités, ou extrémité intérieure, et une ouverture traversante 10 de section elliptique, les grands cOtés de l'ellipse s'étendant dans le sens d'écoulement du fluide. Bien que cela présente un inconvénient pour le montage des composants de la soupape de retenue, il reste du domaine de la présente invention que l'ouverture traversante ménagée dans la charnière ait une forme elliptique en coupe alors qu'on élimine le manchon 8. Lorsque le manchon 8 est constitué d'un matériau plastique tel que le matériau dit Teflon, il fournit un meilleur effet d'appui. Les plaques 6, 6 ont une forme semi-circulaire dans une vue en plan et coopèrent l'une avec l'autre pour donner une configuration circulaire correspondant à la propre configuration circulaire de la périphérie intérieure de la boite cylindrique I (figures 3 et 4). La surface inférieure 6a de chacune des plaques 6, 6 sert de surface de butée avec le siège de la soupape, et comporte une rainure semi-circulaire 11 en forme de queue d'aronde qui s'étend sur la périphérie semi-circulaire de la plaque associée en en étant espacée dans la direction de l'intérieur. Un joint torique 12 qui peut être en caoutchouc synthétique ou en téflon est monté de manière amovible dans la rainure 11 en étant en saillie sur celle-ci.Deux ressorts 13 sont enroulés sur l'arbre de support 3, une extrémité étant ancrée à l'arbre et l'autre extrémité, ou extrémité libre, appuyant contre la surface 6a des plaques 6, 6 de manière à solliciter normalement les plaques contre le siège de la soupape qu'on décrira ultérieurement. Au lieu d'être enroulés directement sur l'arbre de support 3, les ressorts 13 peuvent l'être autour d'un manchon 14 monté sur l'arbre 3 et comportant un rebord central 15 (figure 5). L'intérieur de la boîte 1 forme un trajet traversant la pour le fluide, qui est défini par la paroi intérieure lb, renflée vers l'extérieur, de la bote 1. L'intérieur de la boîte 1 comporte un siège 16 de soupape qui est situé au-dessous du canal la, et les plaques 6, 6 sont normalement sollicitées contre le siège sous l'effet de la force exercée par les ressorts 13,13 de manière à bloquer le passage de fluide dans le canal la. La référence 17 représente une butée qui s'étend suivant le diamètre intérieur de la boîte 1 parallèlement à l'arbre de support 3 et contre laquelle butent les plaques 6, 6 lorsqu'elles ont pivoté vers le haut jusqu'à une limite supérieure prédéterminée de sorte que leur mouvement de pivotement est arrêté par la butée à la limite supérieure de leur pivotement. Avec la construction et l'agencement des composants de la soupape venant d'être décrits, étant donné que les ouvertures 10 de section elliptique des manchons 8 four nissentdes jeux d'articulation seulement dans le sens d'écoulement du fluide, il ne se produira aucune oscillation et/ou déplacement des plaques 6 pendant leur mouvement de pivotement. De plus, lorsque le manchon 8 comporte le rebord 9 à l'une de ses extrémités et que ce manchon est monté à l'intérieur de l'ouverture de la charnière 7 associée, étant donné que le rebord 9 du manchon 8 fonctionne en palier fixé à la charnière 7, on peut assembler facilement les composants de la soupape.En outre, le manchon 4 est monté à l'intérieur de l'évidement associé 2; l'évidement est protégé contre une abrasion éventuelle, ce qui permet d'éliminer la nécessité d'interposer un palier entre l'évidement 2 et l'arbre 3. Le canal la présentant un renflement dirigé vers l'extérieur peut sensiblement réduire la perte de pression du fluide et les manchons 4 permettent à la multitude de ressorts de sollicitation 13 d'agir avec efficacité. Comme les ouvertures ménagées dans les manchons 8 ou les charnieres 7 sont elliptiques, avec leurs grands côtés dans le sens d'écoulement du fluide, lorsque la pression du fluide en circulation est appliquée aux plaques de la soupape, ces dernières se déplacent suivant la cote la plus grande des ouvertures elliptiques de manière à fournir des jeux dans le sens longitudinal, mais ne laissent aucune place pour des jeux dans la direction transversale des ouvertures elliptiques. De plus, lorsque le manchon 8 comportant le rebord 9 à l'une de ses extrémités et l'ouverture elliptique 10 sont montés dans la charnière 7 associée, le palier ou manchon et la charnière forment un ensemble monobloc qui facilite l'opération de montage. Grâce à la présence du canal de fluide renflé vers l'extérieur, la soupape étant ouverte, le fluide peut s'écouler régulièrement et réduire ainsi la perte de pression. En outre, lorsque les ressorts de sollicitation 13 sont montés sur l'arbre de support 3 l'ensemble comportant les manchons 8 avec leur rebord 9, même dans le cas où les ressorts sont montés sur l'arbre 3, les plaques ne fléchiront pas et pourront pivoter régulièrement pour accélérer le montage des composants de la soupape. En marche, lorsque le fluide s'écoule dans la direction normale de circulation, les plaques 6 pivotent vers le haut pour s'éloigner du siège 16 à l'encontre de la force de sollicitation exercée par les ressorts 13 dans la direction du bas, pour ouvrir la soupape et permettre le passage de fluide jusqu'à ce que les plaques viennent s'appuyer contre la butée 17. D'autre part, lorsque le fluide s'écoule dans l'autre direction ou sens inverse,les plaques 6 sont sollicitées contre le siège 16 par la contre-pression du fluide ou la force de sollicitation exercée par les ressorts 13 jusqu'à ce que les joints toriques 12 des plaques 6 soient en contact étroit avec le siège 16, d'où une fermeture parfaitement étanche du canal la. D'après la description précédente du mode de réalisation préféré de la soupape de retenue de la présente invention, on comprendra que le siège n'est pas entièrement recouvert d'un matériau d'étanchéité, mais que les joints annulaires toriques épousant le profil du bord périphérique de l'ouverture de la soupape peuvent rendre parfaitement étanche cette ouverture, d'où une économie en matériau d'étanchéité et une mise en place assez facile. De plus, lorsque le matériau d'étanchéité s'use ou est endommagé,il faut simplement remplacer la ou les plaques et/ou le ou les joints toriques. En outre, comme le matériau d'étant chérit8 ou les joints toriques sont en saillie vers le haut sur la surface de butée des plaques, les joints toriques sont appuyés solidement contre le siège et réalisent une très bonne étanchéité. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Soupape de retenue, caractérisée en ce qu'elle comprend une boite cylindrique (1) ayant un siège (16) définissant une ouverture (la), un arbre de support (3) s'étendant suivant le diamètre intérieur de la boite, une paire de plaques (6, 6) pivotant sur l'arbre par l'intermédiaire de charnières (7, 7) et de moyens de sollicitation (13) montés sur l'arbre afin de solliciter les plaques contre le siège et éviter l'écoulement du fluide traversant la boîte, dans le sens inverse, lesdhar- nières présentant des ouvertures traversantes (10) ayant une section elliptique avec les grands cOtés de l'ellipse s'étendant dans le sens d'écoulement du fluide. 2 - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un manchon (8) monté à l'intérieur de l'ouverture traversante de chacune des charnières (7, 7) et présentant un rebord (9) à l'une de ses extrémités et une ouverture traversante de section elliptique, avec les grands cOtés de l'ellipse s'étendant dans le sens d'écoulement du fluide. 3 - Soupape selon la revendication 1, caracté- risée en ce qu'elle comprend en outre une paire d'évidements (2, 2) qui sont ménagés dans la périphérie intérieure de la boite à des endroits diamétralement opposés sur la périphérie intérieure de la boite pour supporter les extré- mités opposées de l'arbre de support (3) et des manchons (4) à l'intérieur des évidements, chaque manchon présen- tant un rebord (5) à l'une de ses extrémités. 4 - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parois latérales intérieures de la boite (1) sont bombées vers l'extérieur de manière à former un canal de fluide (la) ayant un diamètre supérieur à celui du siège (16) de la soupape. 5 - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de sollicitation comprennent un manchon (14) monté sur l'arbre de support (3) et présentant un rebord central (15) et une paire de ressorts (13, 13) enroulés autour du manchon sur les cotés opposés de ce rebord central. 6 - Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que chacune des plaques (6,6) présente une rainure (11) en forme de queue d'aronde sur sa surface destinée à venir buter contre le siège et un joint torique (12) monté dans la rainure, cette rainure ayant une forme correspondant au bord périphérique de l'ouverture de la valve.