Brevet FR2578616A1 — publié le 19860912

"Clapet d'arrêt pour des conduites tubulaires ou des récipients ". L'invention concerne un clapet d'arrêt pour des conduites tubulaires ou des récipients, comportant un bottier, et une pièce d'obturation, en forme de clapet, montée de façon à pouvoir tourner et basculer dans ce bottier, que l'on peut faire tourner au moyen d'un organe de manoeuvre traversant le bol- tier, et qui peut être soulevée de surfaces d'étanchéi- té du bottier, ou être ajustée hermétiquement sur ces surfaces, l'axe de rotation de la pièce d'obturation se trouvant en dehors de son plan, pendant que, sur la face arrière de la pièce d'obturation, il est prévu une tige d'appui dépassant le bord de cette face, por- tant, sur son extrémité, une rotule pouvant tourner en tous sens dans le boîtier et qui est reliée, dans une disposition, diamétrale par rapport à cette tige, de la pièce d'obturation comportant une tige de manoeuvre de l'organe de réglage, au moyen d'une coulisse, avec une section s'étendant obliquement, si l'on se rapporte à la tige de manoeuvre, et un touril- lon guidé dans cette coulisse et qui peut tourner en raison du déplacement axial de la tige de manoeuvre de la pièce d'obturation et qui peut basculer sur la sur- face d'étanchéité du bottier, pour prendre sa position de fermeture hermétique, dans lequel un tourillon disposé sur la face arrière de la pièce d'obturation est reçu par une coulisse prévue sur l'extrémité inté- rieure de la tige de manoeuvre. Des clapets d'arrêt de ce genre sont connus par le document allemand 27 48 201. Ils sont mis en oeuvre sous la forme de soupapes d'étranglement, pour lesquelles il est important que les positions d'étranglement puissent être répétées avec une grande précision, c'est-à-dire que leur caractéristique soit réellement une courbe de fonctionnement, permettant d'obtenir, à chaque position, une largeur d'ouverture qui puisse être répétée parfaitement à de nombreuses reprises, indépendamment du fait que le clapet d'étran- glement vienne de sa position de fermeture, ou de sa position d'ouverture totale pour prendre cette position. Cette caractéristique recherchée pour le clapet d'étran- glement sera d'autant plus certainement obtenue que le jeu de fixation qui existe entre les pièces, aJustables l'une par rapport à l'autre, et mobiles l'une par rap- port à l'autre, sera plus faible. Un problème essentiel pour le constructeur d'un tel clapet d'étranglement doit être, en conséquence, de prévoir des tracés de déplacement qui se maitrisent d'une façon simple et, en outre, le moins possible de points de fixation. On arrive à des tracés de déplacement facilement maitri- sables si les pièces mobiles les unes par rapport aux autres peuvent être rendues étanches d'une façon fia- ble avec un coût de construction suffisamment bas. En tenant compte de ces exigences, l'examen du clapet d'étranglement déjà connu par les deux formes de réalisation données dans la publication allemande 27 48 20I, permet de constater que ces exi- gences n'ont été prises en considération d'une façon suffisante ni dans l'une, ni dans l'autre des formes de réalisation. La pièce d'obturation peut, sans doute, :3 être tournée et basculée; toutefois, les tracés de déplacement de cette pièce d'obturation sont obtenus au moyen d'éléments de construction et de guides de coulissement plusieurs fois divisés. Chaque interrup- tion de la construction et chaque guidage est toutefois cause d'un jeu correspondant, et la somme de tous ces jeux de fixation est l'origine d'une caractéristique telle que celle qu'il faut justement éviter, c'est-à- dire qu'à une position déterminée des éléments de manoeuvre sur lesquels on agit de l'extérieur, corres- pondent au moins deux positions de la pièce d'obtura- tion, suivant le sens dans lequel cette pièce est amenée dans cette position. Le problème de l'invention, d'éviter ces inconvénients, est résolu en proposant que la tige de manoeuvre peut être ajustée exclusive- ment dans le sens axial, et que la coulisse présente, par rapport à l'axe de la tige de manoeuvre destinée à faire tourner la pièce d'obturation, supplémentaire- ment, une section hélicoidale, qui s'étend sur un angle de rotation de 900. Comme est utilisé exclusi- vement, pour faire tourner et pour décaler latérale- ment la pièce d'obturation, un unique guide coulissant, les jeux de fixation qui -se produisent obligatoirement dans la construction peuvent être maintenus suffisam- ment faibles. De plus, il est aussi possible d'assurer simplement une étanchéité vers l'extérieur et ce, au moyen d'un soufflet métallique qui n'assure pas seule- ment la sécurité de l'étanchéité mais aussi, de plus, assure la sécurité de la rotation de la tige de manoeu- vre qui s'effectue alors sans jeu et sans frottement. Le soufflet en métal qui peut être mis en oeuvre ici comme élément d'étanchéité garantit que l'étanchéité restera très bonne pendant toute la phase de déplace- ment; le soufflet métallique peut être chauffé pour des objectifs de nettoyage, il peut être monté dans une zone de conduite radioactive, et empêche tout entraine- ment de gaz de l'extérieur vers l'intérieur ou inver- sement dans un vide élevé; en outre, l'élément d'étan- chéité est exempt de tout lubrifiant, et cela aussi est extrêmement important pour des soupapes et des cla- pets qui sont utilisées sous un vide poussé. La fixa- tion a peu près exempte de tout jeu permet de reproduire avec précision des positions de la soupape qui peuvent être atteintes directement suivant des échelles ou des indicateurs de position. De ce fait, il est aussi évité que la pièce d'obturation commence à flotter quand les courants gazeux et les pressions différen- tielles sont importants. Plus encore, ce type de fixa- tion garantit à l'armature une longue durée de vie, car cette fixation, pratiquement sans jeu, n'oscille que très peu ou pas du tout. Grâce à la disposition proposée suivant l'invention, le déplacement communiqué à la tige de manoeuvre peut être transmis à la pièce d'obturation pratiquement sans point mort, de sorte qu'il peut être obtenu, pour la soupape, une caractéris- tique presque idéale. l'organe de réglage destiné à actionner la pièce d'obturation possède une rainure hélicoidale unique, et un tourillon reçu par cette gorge hélicoldale, ces éléments de construction permet- tant de provoquer aussi bien le mouvement de bascule- ment que le déplacement en rotation de la pièce d'obtu- ration. I1 peut être maintenu, entre ces pièces, un faible jeu, et par suite, une transmission des tracés de déplacement le plus possible exempte de jeu et exempts de points de poussée. De plus, enfin, la cons- truction est compacte et facile à entretenir. I1 est possible de prévoir la coulisse, telle qu'elle est connue en ellemême, à l'extrémité intérieure de la tige de manoeuvre, et de placer le tourillon sur la face arrière de-la pièce d'obturation. Il est toutefois aussi possible de pré- voir la coulisse sur la pièce d'obturation et le tourillon sur la tige de manoeuvre, et ainsi d'arri- ver à une inversion cinématique. Afin de donner une idée claire de l'invention, il est décrit ci-après un exemple de réalisation avec référence aux figures annexées, dans lesquelles: - la figure 1 représente partiel- lement en coupe, un clapet d'obturation dont la pièce d'obturation est ouverte. - les figures 2 et 3 représentent, en coupe transversale, le clapet d'obturation de la figure 1 en cours de fermeture et fermé hermétiquement par la pièce d'obturation. - les figures 4 et 5 montrent, à une échelle plus grande, que celle des autres repre- sentations, l'extrémité de la tige de manoeuvre qui porte la coulisse en deux vues décalées de 90 . - les figures 6, 7 et 8 montrent des coupes transversales de la coulisse suivant les lignes de coupe VI-VI, VII-VII et VIII-VIII de la figure 4. Le clapet d'obturation des figu- res 1 à 3 comporte un boitier 1 avec une perforation de passage 2, qui se rétrécit coniquement ou sphéri- quement vers l'une des faces 3 du bodtier 1. Dans ce bolitier 1, est logée la pièce d'obturation 4 réglable, qui a la forme d'un disque circulaire à paroi relati- vement mince. Cette pièce d'obturation 4 possède un bord o est creusée une gorge avec un joint d'étan- chéité 5 fermé sur la circonférence. L'épaisseur S de la pièce d'obturation 4 est très faible par rap- port au diamètre intérieur du boitier 1. Sur la face arrière 7 de la pièce d'obturation 4 est soudée une tige de renforce- ment 6, qui dépasse latéralement le bord de la pièce d'obturation 4, et qui porte, à son extrémité libre, une rotule 8 d'articulation. Cette tige d'appui 6 se trouve ici dans un plan diamétral de la pièce 4 d'obturation, et forme avec le plan de cette pièce 4, un angle aigu. La rotule 8 est, de son côté, reçue par une cavité articulaire 9, qui à son tour se trouve dans un évidement 10 du bottier 1, qui part de la paroi intérieure de ce bottier. Il est fixé, diamétralement par rapport à la tige 6 de renforcement et à la rotule 8, sur la face arrière de la pièce d'obturation 4, au moyen de pattes 37, un tourillon 36, qui traverse une coulisse 35 prévue à l'extrémité intérieure d'une tige de manoeuvre 13. La disposition est réalisée de telle façon que l'axe central idéal de la tige de manoeuvre 13 passe par le centre de la rotule 8, cette ligne idéale formant l'axe de rotation 29 de la pièce d'obturation 4. Quand le clapet d'arrêt est ouvert (figure 1), l'extrémité intérieure de la tige de manoeuvre 13, qui porte le tourillon 36 se trouve au voisinage de la paroi intérieure du boltier 1. Il apparait aussi, d'après cette figure que, si le clapet d'arrêt est ouvert, la pièce d'obturation 4 repose un peu obliquement dans le bottier 1. L'organe d'ajustement 16 sert à actionner le clapet d'arrêt 4. Cet organe d'ajustement 16 possède un bottier 17 avec un cylindre 18, et un piston 19 qui est monté de façon à pouvoir se déplacer et qui est réalisé sous la forme d'une douille dans laquelle s'avance, par son extrémité extérieure, la tige de manoeuvre 13. Cette douille peut présenter une broche disposée radialement et s'étendant latéralement qui s'engage dans une section du bottier 17, cette section étant réalisée sous la forme d'un trou oblong, et s'étendant parallèlement à l'axe de la tige 13 de manoeuvre, de sorte qu'est obtenu, d'une façon simple, une assurance contre toute rotation en torsion du pis- ton 19 et de la tige de manoeuvre 13. Cette broche peut aussi servir comme indicateur de position et/ou être utilisée pour manoeuvrer des interrupteurs de fin de course. Une douille de guidage 27 de la tige de manoeuvre 13 est montée rigidement sur le bottier 17 de l'organe de réglage 16. Sur cette douille de guidage 27 est fixé, hermétiquement à une de ses extrémités, un soufflet métallique 20, dont l'autre extrémité est reliée hermétiquement avec la face arrière du piston 19. L'appareillage pneumatique servant à alimenter le groupe piston-cylindre est indiqué, y compris la soupape de commande, par le chiffre-référence 28. La tige de manoeuvre 13 est pous- sée, axialement seulement, au moyen du piston 19, pour actionner la pièce d'obturation. La tige de manoeuvre 13 est guidée dans l'organe d'ajustement 16 de façon que, lorsqu'elle est actionnée, elle se déplace seulement axialement mais ne peut toutefois tourner sur elle-même. Les dispositions de construc- tion nécessaires à cet effet ne sont pas représentées dans la figure, elles ont toutefois été mentionnées plus haut. Pour obtenir le mouvement de rotation et de basculement de la pièce d'obturation nécessaire au cours de ce déplacement axial de la tige de manoeuvre, cette tige 13 possède, à son extrémité libre, la coulisse 35 qui, ici, dans l'exemple de réalisation illustré, traverse complètement la tige 13 de manoeuvre. Cette coulisse 35 s'étend en une spire. Par l'ouverture ainsi formée passe le tourilion 36, qui est plus long que le diamètre de la tige de manoeuvre 13, de sorte qu'il dépasse des deux côtés de cette dernière, et que les deux extrémités, saillantes des deux côtés, sont maintenues dans les pattes 37, qui, de leur côté, sont fixées solidement sur la face arrière de la pièce 4 d'obturation. La coulisse 35, qui est représen- tée aux figures 4 à 8 à une échelle plus grande que celle des autres figures, présente sur sa longueur (a + b), une première partie, qui s'étend suivant le modèle d'une surface hélicoidale. Il- s'agit ici de la partie qui est immédiatement adjacente à l'extrémité avant libre 38 de la tige de manoeuvre 13. Cette par- tie s'étend au-delà de la section axiale a (figure 4). Au-delà de cette section axiale a, les génératrices de cette coulisse 35 offrent un angle de rotation de 900. La section b qui s'y raccorde s'étend obliquement par rapport à l'axe 29 de la tige de manoeuvre 1-3, avec, dans l'exemple de réalisation représenté, une légère courbure en forme d'arc. Une surface plane en coin pourrait aussi être utilisée. Quand le clapet d'arrêt est ouvert (figure 1), le tourillon 36 se trouve dans la zone de la coulisse 35 adjacente à la face avant 38 de la tige de manoeuvre 13. Si, maintenant,-la tige de manoeuvre 13 est poussée dans le bottier 1 par alimen- tation du piston 19 au moyen de la conduite 30, le tourillon 36 se déplace à l'intérieur de la section axiale a de la coulisse 35, de sorte que la pièce d'obturation 4 est contrainte à tourner de 900 et arrive dans la position visible en figure 2. La figure 4 montre la position correspondante du tourillon 36. Si, ensuite, la tige de manoeuvre 13 est poussée plus loin dans le bottier 1, le tourillon 36 se déplace alors dans la section b de la coulisse 35, ce qui pousse la pièce d'obturation 4 dans sa position de fermeture hermétique représentée en figure 3. A l'ou- verture de la soupape, les mouvements illustrés se déroulent dans la succession contraire. Le piston 19 sera dans la suite alimenté sur sa face arrière, c'est- à-dire sa face tournée vers le boîtier 1, l'air com- primé arrivant par la conduite 31, et la conduite 30 étant vidée de son air. Dans l'exemple de réalisation illustré par les figures 1 à 3, la coulisse 35 est disposée sur l'extrémité libre de la tige de manoeu- vre 13, le tourillon 36 l'étant, pour sa part, sur la pièce d'obturation 4. La coulisse 35 peut toutefois aussi être prévue sur la pièce d'obturation 4, et le tourillon 36, sur la tige de manoeuvre 13, ce qui donnerait une inversion cinématique. Si, dans l'exem- ple de réalisation illustré, la coulisse 35 traverse complètement la tige de manoeuvre 13 et si le touril- lon 36 passe dans cette ouverture, il serait dans l'ensemble concevable de réaliser la coulisse 35 comme une gorge de la tige de manoeuvre 13 et de faire s'engager, dans cette gorge, un tourillon qui ne serait relié, chaque fois, que par un côté avec la partie du clapet d'arrêt qui lui serait adjointe. Pour des rai- sons de symétrie, ces gorges servant de coulisses seraient prévues sur les côtés diamétraux de la tige de manoeuvre 13. L'exemple de réalisation décrit montre que la pièce d'obturation possède un bord creusé d'une gorge pour recevoir une bague 5 d'étan- chéité fermée sur la circonférence, il en résulte que cette bague 5 d'étanchéité peut être aussi placée dans une gorge correspondante du boîtier 1 sans que le fonctionnement du dispositif en soit affecté d'aucune façon. L'exemple de réalisation décrit montre, en outre, que la rotule d'articulation 8 et le tourillon 36 se trouvent sur un plan diamétral de la pièce d'obturation 4. En principe, il est possible de dispo- ser ces pièces de la construction par rapport à la pièce d'obturation de façon qu'elles soient excentri- ques, c'est-à-dire se trouvent dans un plan qui est parallèle au plan diamétral. On ne peut toutefois faire appel à une disposition de ce genre que dans des cas particuliers de construction, car lorsqu'une telle disposition est prévue, l'axe de rotation de la pièce d'obturation 4 est décalé latéralement, de sorte que la possibilité d'ouverture totale de la pièce d'obtu- ration est défavorablement affectée. La figure 1 montre en outre que les pattes 37 destinées au tourillon 36 se trouvent au voisinage du bord de la pièce 4 d'obturation. Il est aussi concevable de pouvoir placer ces pattes plus près de la zone centrale de la pièce d'obturation, et ce, surtout quand, pour des raisons quelconques, il est intéressant d'exercer la force de serrage de la pièce d'obturation le plus centralement possible. Dans l'exemple de réalisation suivant les figures 1 à 3, la disposition est telle que la pièce d'obturation est poussée dans sa position de fermeture hermétique en poussant la tige de manoeu- vre 13 dans le boitier. I1 est aussi cependant, possi- ble et concevable de réaliser une disposition o la tige de manoeuvre 13 s'engage plus loin dans le boI- tier 1 quand le clapet d'arrêt est ouvert (figure 1), la coulisse 35 étant tracée dans le sens opposé à celui qui est illustré aux figures 4 et 5. Pour serrer la pièce d'obturation sur son siège hermétique, il faut, dans cette forme de réalisation, tirer en arrière la tige de manoeuvre, donc hors du boîtier. Par ce mouvement, la pièce d'obturation sera serrée sur son siège. Cette disposition ne parait toutefois pas avan- tageuse, car, au moment o le clapet d'arrêt sera ouvert, la tige de manoeuvre s'engagera sensiblement plus loin dans la section de passage de ce boitier 1, et rétrécira par suite la section de passage. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Clapet d'arrêt pour des conduites tubulaires ou des récipients, comportant un bottier (1), et une pièce d'obturation (4), en forme de clapet, montée de façon à pouvoir tourner et bascu- ler dans ce bottier, que l'on peut faire tourner au moyen d'un organe de manoeuvre traversant le bottier, et qui peut être soulevée de surfaces d'étanchéité (2) du bottier, ou être ajustée hermétiquement sur ces surfaces, l'axe de rotation (29) de la pièce d'obtura- tion se trouvant en dehors de son plan, pendant que, sur la face arrière (7) de la pièce d'obturation (4), il est prévu une tige d'appui (6) dépassant le bord de cette face, portant, sur son extrémité, une rotule (8) pouvant tourner en tous sens dans le bottier (1) et qui est reliée, dans une disposition, diamétrale par rapport à cette tige, de la pièce d'obturation (4) comportant une tige de manoeuvre (13) de l'organe de réglage (16), au moyen d'une coulisse (35), avec une section (b) s'étendant obliquement, si l'on se rap- porte à la tige de manoeuvre (13), et un tourillon (36) guidé dans cette coulisse et qui peut tourner en raison du déplacement axial de la tige de manoeuvre (13) de la pièce d'obturation (4) et qui peut basculer sur la surface d'étanchéité du bottier (1), pour prendre sa position de fermeture hermétique, clapet d'arrêt caractérisé en ce que la tige de manoeuvre (13) peut être ajustée exclusivement axialement, et que la coulisse (35) présente supplémentairement, par rapport à l'axe (29) de la tige de manoeuvre (13), une section en forme de surface hélicoïdale qui s'étend sur un angle de rotation de 90 , destinée à faire tourner la pièce d'obturation (4). 2 ) Clapet d'arrêt suivant la revendication 1, comportant une coulisse, disposée sur l'extrémité intérieure de la tige de manoeuvre, et un tourillon prévu sur la face arrière de la pièce d'obtu- ration, caractérisé en ce que la coulisse (35) coupe transversalement la tige de manoeuvre (13) et le tou- rillon (36) s'étend par l'ouverture ainsi formée et est reliée par ses deux extrémités, par l'intermédiaire de pattes fixes (37), avec la pièce d'obturation (4). 3 ) Clapet d'arrêt suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie de la coulisse (35) qui s'étend obliquement est en forme de d'arc de cercle.