Brevet FR2632376A1 — publié le 19891208

! "Vanne de réglage ou de régulation" La présente invention concerne une vanne de réglage ou de régulation d'un débit et/ou d'une pression de fluide. Plus particulièrement, cette invention se rapporte à une vanne du genre de celles comportant au moins un obturateur perforé à faces planes, déplaçable en translation ou en rotation dans son plan sous l'action de moyens de commande, l'écoulement du fluide s'effectuant selon une direction générale perpendiculaire au plan du ou des obturateurs. On connaît déjà des vannes dont l'obturateur est constitué par un élément perforé en forme de disque, de tambour ou de secteur, monté tournant autour de son axe sous l'action de moyens de commande extérieurs, et disposé entre deux éléments fixes pourvus chacun d'au moins un passage pour le fluide. Dans ce genre de vannes, la -mise en coincidence des perforations de l'élément tournant avec les passages des éléments fixes, situés de part et d'autre de l'élément tournant, autorise la circulation du fluide. Au contraire, le décalage des perforations de l'élément tournant par rapport aux passages des éléments fixes interrompt la circulation du fluide. Des vannes de ce genre sont déjà décrites, par exemple, dans les brevets français: I 235 296 - 2 512 513 - 2 542 843 - 2 563 602. En particulier, le brevet français 2 512 513 révèle une vanne pourvue d'une plaque obturatrice en forme de secteur de cercle, montée tournante autour de son axe qui est parallèle à l'axe des passages définis par les éléments fixes, et décalé latéralement par rapport à l'axe de ces passages. Toutes ces vannes connues présentent encore des inconvénients ou des insuffisances. La plupart d'entre elles sont conçues seulement comme des vannes possédant une position d'ouverture et une position de fermeture, et non pas comme des vannes permettant un réglage de débit continu, entre une position de fermeture et une position d'ouverture maximale, avec une infinité de positions intermédiaires. Certaines vannes sont prévues effectivement comme des vannes de réglage ou de régulation (voir par exemple le brevet français 2 563 602), mais elles utilisent des passages de section relativement importante, masqués plus ou moins et de manière simultanée par l'élément perforé mobile formant obturateur; ainsi, en cours de fonctionnement, ces dernières vannes sont sujettes à des phénomènes gênants perturbations de l'écoulement du fluide avec détente et instabilité au niveau de l'obturateur, excentration ou dissymétrie de cet écoulement, bruits importants. La présente invention vise à éliminer tous ces inconvénients, en fournissant une vanne de réglage ou de régulation dans laquelle la variation progressive de la section de passage du fluide est obtenue sans perturbation de l'écoulement du fluide, lequel reste stable et peut être maintenu centré ou symétrique, le fonctionnement de cette vanne s'effectuant dans des conditions de bruit très faible. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet une vanne de réglage ou de régulation, du genre précisé plus haut, dans laquelle le ou chaque obturateur comporte une multitude de perforations, et dans lequel les passages, ménagés dans les deux éléments fixes situés de part et d'autre du ou des obturateurs, sont constitués par une multitude de canaux, chacun de section relativement faible, la disposition des perforations et des canaux étant telle que le déplacement du ou des obturateurs provoque une modification du nombre de canaux masqués ou découverts. Ainsi, contrairement aux vannes actuelles, la variation du débit est obtenue dans la vanne objet de la présente invention par modification du nombre des canaux, fins et très nombreux, qui sont parcourus par le fluide, et non pas par une variation de la section utile de passage d'un seul canal ou de quelques canaux. En d'autres termes, dans le cas de l'invention, chaque canal est ouvert ou fermé selon la position du ou des obturateurs, et lorsqu'un canal n'est pas masqué, sa section utile correspond à sa section totale et le fluide qui le parcourt ne rencontre aucun obstacle susceptible de perturber son écoulement. De préférence, la vanne de réglage ou de régulation, objet de l'invention, possède deux obturateurs qui comportent des perforations de dispositions correspondantes, et qui sont déplaçables en sens opposés sous l'action des moyens de commande. Les deux obturateurs peuvent être constitués, notamment, par deux disques ou secteurs de cercle perforés, accolés et montés tournants autour d'un même axe, les moyens de commande étant agencés de manière à commander la rotation de ces deux disques ou secteurs de manière simultanée et en sens opposés. On obtient ainsi, quel que soit le degré d'ouverture de la vanne, un écoulement toujours bien centré et symétrique. Les perforations multiples du ou des obturateurs peuvent présenter la forme de petits trous circulaires ou de lumières oblongues, et plus particulièrement de lumières ménagées suivant- des arcs de cercle concentriques, centrés sur l'axe du ou des obturateurs, dans le cas d'au moins un obturateur rotatif. Dans une forme de réalisation simple, les multiples canaux des deux éléments fixes, situés de part et d'autre du ou des obturateurs, sont tous parallèles entre eux et à la direction générale de l'écoulement dufluide. Dans le cas d'au moins un obturateur rotatif, les multiples canaux des deux éléments fixes sont de préférence ménagés suivant des arcs de cercle centrés sur l'axe de rotation du ou des obturateurs. Ces canaux peuvent, en outre, être répartis sur des lignes rayonnantes à partir de l'axe de rotation du ou des obturateurs. Selon une autre caractéristique de l'invention, contribuant à l'uniformité de l'écoulement, les deux éléments fixes situés de part et d'autre du ou des obturateurs présentent des parties concaves profilées, du côté le plus éloigné du ou des obturateurs, les multiples canaux de ces deux éléments fixes débouchant dans lesdites parties concaves. - De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation de cette vanne de réglage ou de régulation: Figure I est une vue en coupe passant par l'axe d'une- vanne conforme à l'invention, dont les obturateurs sont constitués par deux disques rotatifs perforés; Figure 2 est une vue en coupe suivant II-II de figure 1, montrant la disposition des canaux ménagés dans les éléments fixes Figure 3 est une vue de face partielle d'un obturateur rotatif de'la vanne de figure 1. La vanne de réglage ou de régulation, représentée dans son ensemble sur la figure 1, comprend un corps tubulaire 1 délimitant un conduit général 2 de section circulaire et d'axe 3, le corps 1 pouvant comporter à ses deux extrémités des brides de fixation ou de raccordement, respectivement 4 et 5. La partie centrale du corps I forme une cavité 6 recevant deux obturateurs accolés 7 et 8, lesquels sont disposés entre deux pièces fixes, respectivement 9 et 10, montées dans le corps 1 à l'intérieur du conduit 2. - Les deux obturateurs sont constitués ici par deux disques 7 et 8, pourvus chacun d'une série de perforations, respectivement 11 et 12, dont la disposition sera précisée plus bas. Les deux disques 7 et 8, de même diamètre, sont montés tournants autour d'un même axe 13, qui est parallèle à l'axe 3 du conduit général 2 et qui se situe sur le côté de ce conduit 2. Ainsi, les deux disques rotatifs perforés 7 et 8 possèdent seulement une partie limitée se trouvant en correspondance avec le conduit 2 et avec la section du corps 1. Le restant des deux disques 7 et 8 est logé à l'intérieur d'un boîtier 14 fixé sur le corps 1 au moyen de boulons 15,16 et faisant saillie latéralement par rapport à ce corps 1. Les deux pièces fixes 9 et 10, disposées symétriquement de part et d'autre des deux disques rotatifs perforés 7 et 8, comportent chacune une multitude de canaux, respectivement 17 et 18, qui possèdent chacun une faible section et qui sont tous parallèles entre eux et à l'axe 3 du conduit général 2. Chacune des deux pièces fixes 9 et 10 présente, sur. son côté le plus éloigné des disques 7 et 8, une partie concave profilée d'allure convergente ou divergente, respectivement 19 et 20, dans laquelle débouchent les canaux respectivement 17 et 18. La figure 2 montre une disposition possible pour les canaux 17 de la pièce fixe 9 (la disposition étant la même pour les canaux 18 de l'autre pièce fixe 10): en considérant la pièce fixe 9 vue en coupe transversale, les canaux 17 sont ménagés suivant une série d'arcs de cercle de rayons croissants, tous centrés sur l'axe commun de rotation 13 des deux disques 7 et 8. De plus, les canaux 17 sont répartis sur des lignes rayonnantes à partir dudit axe de rotation 13. Le bottier 14 est pourvu de moyens de commande, pour l'entraînement en rotation des deux disques rotatifs perforés 7 et 8. Ces moyens comprennent un palier 21 dans lequel est monté tournant un arbre d'entraînement 22, perpendiculaire aux axes 3 et 13. L'arbre 22 porte, à son extrémité extérieure, un volant de manoeuvre 23 et, à son extrémité intérieure, un pignon d'entraînement 24. Les deux disques 7 et 8 comportent chacun, sur au moins une partie de leur périphérie, des dentures respectivement 25 et 26, qui sont en prise avec le même pignon d'entraînement 24. Ainsi, la manoeuvre du volant 23 fait tourner les deux disques 7 et 8 de manière simultanée, et en sens opposés, autour de leur axe commun 13, ceci par l'intermédiaire du pignon d'entraînement 24. Le fonctionnement de la vanne nécessite une disposition particulière des perforations 11 et 12 des deux disques rotatifs 7 et 8. Une disposition possible est illustrée par la figure 3, pour les perforations 11 du disque 7 (la disposition étant la même pour les perforations 12 de l'autre disque 8); ces perforations sont constituées par des lumières allongées 11, ménagées dans une zone du disque 7 suivant des arcs de cercle concentriques, centrés sur l'axe de rotation 13 de l'obturateur 7 considéré. Les rayons croissants des arcs de cercle, suivant lesquels sont ménagées les lumières 11, correspondent aux rayons des arcs de cercle suivant lesquels sont ménagés les canaux respectifs 17 et 18 des deux pièces fixes 9 et 10. Ainsi, chaque lumière 11 ou 12 peut venir en correspondance avec un certain nombre de canaux 17 et 18. En supposant que l'entrée du fluide se fasse du côté de la bride de gauche 4, le fluide est susceptible de s'écouler dans la direction générale de la flèche F, à l'intérieur du conduit 2. En fonction des positions angulaires occupées par les deux disques 7 et 8, leurs lumières respectives 11 et 12 viennent plus ou moins en correspondance les unes avec les autres, ainsi qu'avec les débouchés des canaux 17 et 18 ménagés dans les deux pièces fixes 9 et 10. Plus précisément, selon les positions angulaires des disques 7 et 8, un nombre plus ou moins grand de canaux 17 et 18 ont leurs débouchés masqués ou découverts. Ainsi, le débit total de fluide, entrant dans le conduit 2 de la vanne, se subdivise en un certain nombre de débits partiels qui s'écoulent par les canaux 17 et 18 se trouvant dégagés à un moment donné et, selon le nombre de canaux 17 et 18 dégagés, le débit total autorisé est plus ou moins fort. Bien entendu, les disques 7 et 8 peuvent occuper aussi une position angulaire particulière dans laquelle ils masquent les débouchés de tous les canaux 17 et 18, pour donner une position de fermeture de la vanne. On comprend que la forme et la disposition des perforations 11 ou 12 des disques 7 et 8, montrée sur la figure 3, n'est nullement restrictive, le principe de fonctionnement décrit précédemment pouvant être aussi obtenu avec des perforations qui, au lieu d'avoir la forme de lumières en arcs de cercle, centrées sur l'axe 13 des disques respectifs 7 et 8, auraient la forme de petits trous circulaires, par exemple répartis sur des cercles concentriques. Comme il va de soi, et comme il ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite pas à la seule forme de réalisation de cette vanne de réglage ou de régulation qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. En particulier, l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention - en réalisant les obturateurs rotatifs sous la forme de secteurs de cercle, au lieu de disques complets - en utilisant à la place de disques ou de secteurs rotatifs perforés des obturateurs constitués par deux plaques perforées, accolées et déplaçables en translation suivant la même direction mais en sens opposés - en ne prévoyant qu'un seul obturateur, déplaçable en translation ou en rotation - en ayant recours à tous équivalents des moyens décrits, notamment en ce qui concerne les moyens de commande pour l'actionnement du ou des obturateurs, ces moyens pouvant être manuels ou motorisés. REVENDICATIONS 1. Vanne de réglage ou de régulation d'un débit et/ou d'une pression de fluide, du genre de celles comportant au moins un obturateur perforé (7,8) à faces planes, déplaçable en translation ou en rotation dans son plan sous l'action de moyens de commande (21 à 26), et disposé entre deux éléments fixes (9,10) pourvus chacun de passages (17,18) pour le fluide, dont l'écoulement s'effectue selon une direction générale (F) perpendiculaire au plan du ou des obturateurs (7,8), caractérisée en ce que le ou chaque obturateur (7,8) comporte une multitude de perforations (11,12) et en ce que les passages, ménagés dans les deux éléments fixes (9,1I0) situés de part et d'autre du ou des obturateurs (7,8), sont constitués par une multitude de canaux (17,18), chacun de section relativement faible, la disposition des perforations (11,12) et des canaux (17,18) étant telle que le déplacement du ou des obturateurs (7,8) provoque une modification du nombre de canaux (17,18) masqués ou découverts. 2. Vanne de réglage ou de régulation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle possède deux obturateurs (7,8) qui comportent des perforations (11,12) de dispositions correspondantes, et qui sont déplaçables en sens opposés sous l'action des moyens de commande (21 à 26). 3. Vanne de réglage ou de régulation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les deux obturateurs sont constitués par deux disques - ou secteurs de cercle perforés (7,8), accolés et montés tournants autour d'un même axe (13), les moyens de commande (21 à 26) étant agencés de manière à commander la rotation de ces deux disques ou secteurs (7,8), de manière simultanée et en sens opposés. 4. Vanne de réglage ou de régulation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les deux obturateurs, conformés en disques ou secteurs de cercle perforés (7,8), comportent à leur périphérie des dentures respectives (25,26) en prise avec un même pignon d'entraînement (24}, les moyens de commande (21 à 26) étant prévus pour faire tourner les deux obturateurs de manière simultanée et en sens opposés autour de leur axe commun (13) par l'intermédiaire du pignon d'entraînement (24). 5. Vanne de réglage ou de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les perforations multiples du ou des obturateurs (7,8) présentent la forme de petits trous circulaires. 6. Vanne de réglage ou de régulation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les perforations multiples du ou des obturateurs (7,8) présentent la forme de lumières oblongues (11,12). 7. Vanne de réglage ou de régulation selon la revendication 6, avec au moins un obturateur rotatif, caractérisée en ce que les perforations du ou des obturateurs rotatifs (7,8) sont des lumières (11,12) ménagées suivant des arcs de cercle concentriques, centrés sur l'axe de rotation (13) du ou des obturateurs (7,8). 8. Vanne de réglage ou de régulation selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisée en ce que les multiples canaux (17,18) des deux éléments fixes (9,10), situés de part et d'autre du ou des obturateurs (7,8), sont tous parallèles entre eux et à la direction générale (F) de l'écoulement du fluide. 9. Vanne de réglage ou de régulation selon la revendication 8, avec au moins un obturateur rotatif, caractérisée en ce que les multiples canaux (17,18) des deux éléments fixes (9,10), situés de part et d'autre du ou des obturateurs (7,8), sont ménagés suivant des arcs de cercle centrés sur l'axe de rotation (13) du ou des obturateurs (7,8). 10. Vanne de réglage ou de régulation selon la revendication 9, caractérisée en ce que les multiples canaux (17,18) des deux éléments fixes (9,10) sont en outre répartis sur des lignes rayonnantes à partir de l'axe de rotation (13) du ou des obturateurs (7,8). 11. Vanne de réglage ou de régulation selon l'une quelconque des revendications I à 10, caractérisée en ce que les deux éléments fixes (9, 10) situés de part et d'autre du ou des obturateurs (7,8), présentent des parties concaves profilées (19,20) du côté le plus éloigné du ou des obturateurs (7,8), les multiples canaux (17,18) de ces deux éléments fixes (9,10) débouchant dans lesdites parties concaves (19,20). 12. Vanne de réglage ou de régulation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les deux obturateurs sont constitués par deux plaques perforées, accolées et déplaçables en translation suivant la même direction mais en sens opposes.