Brevet FR2628816A1 — publié le 19890922

Soupape d'arrêt pour un dispositif de mesure L'invention concerne une soupape d'arrêt pour un dispositif destiné à la mesure d'une grandeur physique telle que la température, la pression, le débit, la valeur de pH, la teneur en oxygène, le niveau de remplissage et autres grandeurs d'un fluide dans une conduite tubulaire ou analogue, comprenant un bottier de soupape pouvant être- introduit dans la conduite tubulaire, qui présente deux ouvertures axiales pour le passage du fluide, et un élément de fermeture de soupape massif monté de façon rotative dans le bottier de la soupape autour d'un axe s'étendant transversalement à l'axe des ouvertures, élément comprenant un canal de passage qui se raccorde dans une première position angulaire de l'élément de fermeture de soupape aux deux ouvertures et qui bloque le passage entre les ouvertures dans une seconde position angulaire qui est tournée d'environ 90 par rapport à la première, l'élément de fermeture de soupape comprenant une surface périphérique formant une partie de la surface sphérique coopérant avec une surface de soupape correspondante formant une partie d'une surface sphérique sur le côté interne du bottier de la soupape à la manière d'une soupape sphérique ou à bille, et un capteur de mesure dans un alésage du bottier de la soupape qui est coaxial à l'axe de rotation de l'élément de fermeture de la soupape, qui est en liaison par l'intermédiaire d'un passage constitué dans l'élément de fermeture de la soupape avec le canal de passage et qui peut être reçu de façon étanche dans l'alésage. Dans une soupape d'arrêt connue de ce type (DE-34 28 913 A1) destinée à la mesure de la température d'un fluide circulant dans une conduite tubulaire, l'élément de fermeture de la soupape est constitué par une sphère massive traversée par un alésage axial en direction du courant, et le passage est constitué par un alésage coaxial à l'axe de rotation de l'élément de fermeture de la soupape, alésage par lequel le capteur.de température fait saillie vers l'extérieur dans le canal de passage cylindrique de l'élément de fermeture de la soupape. Quand le bottier de soupape est introduit dans la conduite tubulaire, il forme - 2 - un prolongement de cette dernière, le diamètre du canal de passage cylindrique correspondant sensiblement au diamètre interne de la conduite tubulaire. La longueur du capteur qui fait saillie dans le canal de passage dépend dans ce cas du diamètre du canal de passage ou du diamètre interne de la conduite tubulaire, alors que l'épaisseur de paroi de l'élément de fermeture de soupape en forme de sphère dépend de son côté du diamètre interne du canal de passage ou de celui de la conduite tubulaire. Si l'on part du fait que le diamètre du canal de passage dans l'élément de fermeture de soupape peut être au maximum égal au diamètre interne d de la conduite tubulaire pour assurer une fermeture fiable de la conduite tubulaire en position de l'élément de fermeture de la soupape, on a alors pour le diamètre de la sphère D - '2 et pour l'épaisseur minimale de paroi de la sphère dans la région de son axe de rotation: W = (D - d)/r = d(j'P - 1)/2 = 0,21d. Plus le diamètre interne d de la conduite tubulaire est important, plus l'épaisseur de paroi W doit être importante, et de ce fait également la longueur du capteur introduit à travers la paroi. Ceci exige la fabrication et la tenue en stock de capteurs de longueurs diverses pour les divers diamètres internes de la conduite tubulaire et du choix correct du capteur qui convient sur le site de montage. Ceci entraIne des dépenses de fabrication, de tenue de stock et de main-d'oeuvre qui sont considérables. On connaît en outre une soupape d'arrêt à sphère pour calorimètres, appareils de mesure de la température ou analogues (DE-83 11 891.8 Ul) dans laquelle l'élément de fermeture de la soupape est constitué par une sphère creuse et dont la constitution correspond par ailleurs sensiblement à la soupape d'arrêt décrite dans le préambule. Dans ce mode de réalisation, l'épaisseur de paroi de la sphère creuse et de ce fait également la longueur du capteur sont choisies largement indépendamment du diamètre interne de la conduite tubulaire. Lors du montage dans uneconduite tubulaire horizontale, il existe cependant le danger que des salissures se déposent dans la sphère creuse à proximité d'une extrémité de son axe de rotation et qu'il se forme à proximité de l'autre extrémité de son axe de rotation un coussin d'air au-dessus du canal de passage. La conséquence est que 2628 8 16 - 3 - dans ce cas également la longueur du capteur doit être suffisamment importante pour empêcher soit le coussin d'air soit les dépSts de salissures qui peuvent s'accumuler jusqu'à la hauteur des ouvertures de la sphère prévues pour le passage du courant, que la sphère soit 5. introduite par le haut ou par le bas, et de manière à mesurer les grandeurs physiques du fluide. Indépendamment du fait que les dépSts de salissures ou les bulles d'air sont indésirables dans une conduite tubulaire, la réalisation d'une sphère creuse est par ailleurs coûteuse. L'invention a pour but de proposer une soupape d'arrêt du type indiqué dans le préambule, dans laquelle la longueur du capteur à utiliser est largement indépendante du diamètre interne de la conduite tubulaire. Dans ce mode de réalisation, la paroi de la sphère est éliminée sur le c6té du capteur. La longueur de ce dernier est donc indépendante de l'épaisseur de la paroi de la sphère. On peut la choisir égale pour un nombre beaucoup plus élevé de diamètres internes différents de la conduite tubulaire que cela nétait le cas jusqu'ici, du fait que l'épaisseur de paroi du bottier de la soupape est largement indépendant de l'épaisseur de paroi de la conduite tubulaire. De ce fait, les dépenses de fabrication, de tenue de stock et de montage concernant le capteur sont beaucoup plus réduites. On peut faire en sorte que la nervure qui relie les parois latérales de l'élément de fermeture de la soupape fasse radialement saillie vers l'intérieur en section axiale. Cette constitution de la nervure fait qu'un fluide qui s'écoule est obligatoirement dirigé vers l'alésage du bottier de la soupape qui reçoit le capteur et qu'il entraîne nécessairement des particules de salissure qui ont tendance à s'accumuler dans une position de montage dans laquelle l'alésage est situé au-dessous, ce qui-fait que l'on évite des dépSts de salissures. Dans une position de montage dans laquelle l'alésage qui reçoit le capteur est située au-dessus du canal de passage, on évite par contre la formation d'une bulle d'air à proximité de cet alésage. La nervure de liaison des parois latérales de l'élément de fermeture de la soupape qui font saillie radialement vers l'intérieur a en outre pour effet de 2628 8 1 6 -4- rendre rigidesles parois latérales dans la position de fermeture de la soupape d'arrêt vis-à-vis de la pression exercée par le fluide. -En particulier, il peut être fait en sorte que la section transversale des sections d'extrémité du canal de passage aille en diminuant de façon conique à partir des extrémités du canal de passage sur le cSté qui est face au passage et forme entre ces sections d'extrémité une partie d'un cylindre circulaire. Ceci constitue un compromis favorable entre une déviation forcée des courants de fluide en direction de l'alésage de réception du capteur et un passage sans obstacle du fluide par le passage d'écoulement à travers la nervure de liaison faisant saillie radialement vers l'intérieur. L'invention et ses développements vont maintenant être expliqués plus en détail à l'aide d'un mode de réalisation préféré, en référence au dessin annexé dans lequel: la Fig. 1 est une vue en coupe axiale d'une soupape d'arrêt selon l'invention, et la Fig. 2 est une vue en coupe transversale de la soupape d'arrêt selon la Fig. 1, le long de l'axe de rotation de l'élément de fermeture de la soupape. La soupape d'arrêt représentée comprend un bottier 1 muni d'une partie externe sensiblement cylindrique la, des garnitures d'étanchéité annulaires à glissement 2 introduites dans cette partie, dont les surfaces internes en forme de calottes sphériques 3 forment le siège pour un élément de fermeture de soupape 4 qui se présente en partie sous la forme d'une sphère, et des anneaux de fixation 5 servant à la fixation axiale de garnitures d'étanchéité annulaires à glissement 2, et présentant des filetages externes vissés dans des alésages taraudés coaxiaux 6 de la partie la du bottier. Les garnitures d'étanchéité annulaires à glissement 2 sont séparées axialement, mais elles peuvent être cependant constituées également d'un seul tenant. L'élément de fermeture de soupape 4 comprend un canal de passage 7 qui se raccorde aux ouvertures 8 des anneaux de fixation 5, les ouvertures 8 formant dans le même temps les ouvertures du bottier 1 de la soupape. Le canal de passage 7 est limité par des parois latérales 9, par une nervure 10 reliant les parois latérales 9 et par les 26 2 8 8 1 6 garnitures annulaires 2, c'est-à-dire est muni sur le côté de l'élément de fermeture de soupape 4 qui est à l'opposé de la nervure de liaison d'un passage 11 traversant en direction de l'écoulement. L'élément de fermeture de soupape est monté de façon rotative dans le bottier 1 autour d'un axe transversal 12. Coaxialement à l'axe de rotation 12 est constitué un alésage 13 dans le bottier 1, qui reçoit un capteur de mesure 14 destiné à la mesure d'une grandeur physique du fluide qui passe par le canal de passage 7. La nervure 10 fait saillie radialement vers l'intérieur, vue en coupe axiale selon la Fig. 1, la section transversale des sections d'extrémité 15 du 'canal de passage 7 allant en diminuant de façon conique à partir des extrémités de ce canal 7 sur le c8té opposé au passage 1l et formant entre ces sections d'extrémité 15 une partie 16 d'un cylindre circulaire. Pour faire tourner l'élément de fermeture de soupape 4, on introduit dans une fente transversale 17 de sa nervure 10 un arbre de manoeuvre 18 comprenant une section d'extrémité plate 19. L'arbre de manoeuvre 18 traverse un autre alésage 20 du bottier 1 qui est coaxial à l'axe de rotation 12, dans lequel il est monté de façon rotative et étanche vis-àvis dudit alésage 20. Un écrou de fixation 21 vissé sur une section filetée de l'arbre 18 s'appuie contre un épaulement interne de l'alésage 20 par l'intermédiaire de rondelles élastiques 22, d'un manchon 23 et d'une garniture 24. L'extrémité externe 25 de l'arbre 18 est aplatie sur deux côtés parallèles 26 en vue de la réception fixe en rotation d'un levier de manoeuvre non représenté, et il est muni sur les autres côtés d'un filetage 27. La soupape d'arrêt peut être montée dans une conduite tubulaire non représentée de manière que les ouvertures 8 se raccordent aux extrémités libres d'une position de séparation de la conduite tubulaire. Dans la position ouverte de la soupape d'arrêt qui est représentée, le fluide qui passe par la conduite tubulaire, et qui est en général un liquide, peut continuer de passer par le canal de passage 7 en étant dévié par la section d'extrémité conique 15 qu'il traverse en premier et la nervure 10 faisant saillie radialement à l'intérieur - 6 - en direction de l'alésage 13 ou du capteur de mesure 14, sans que la saillie de la nervure 10 ne gêne sensiblement le passage du fluide. La longueur du capteur 14 peut alors être choisie indépendamment du diamètre de la conduite tubulaire ou des ouvertures 8 et seulement avec une longueur suffisante pour qu'elle parvienne en contact avec le fluide dans le canal de passage 7, du fait que l'épaisseur de paroi du bottier 1 est largement indépendante du diamètre interne' ou de l'épaisseur de paroi de la conduite tubulaire. D'éventuelles particules de salissures contenues dans le fluide qui ont tendance à se déposer à proximité de l'alésage 13 dans la région creuse inférieure du canal de passage 7 sont entraînées par l'écoulement du fluide quand la soupape est ouverte. De même, dans la position de montage tournée de 180 autour de l'axe longitudinal 28 du bottier 1 par rapport à la position représentée, on évite le danger, quand le fluide est constitué par un liquide, qu'il se forme une bulle d'air au voisinage de l'alésage 13 car celle-ci est également entratnée par le courant. Une modification peut être constituée par le fait que la nervure fait encore plus saillie vers l'intérieur, comme représenté par les lignes en tiretés à la Fig. 1. Dans ce cas, la déviation du courant en direction du capteur de mesure 14 serait encore plus prononcée, mais l'écoulement serait sensiblement plus gêné qu'avec le mode de réalisation comprenant la partie cylindrique circulaire 16. 2628 8 16 -7- REVENDICATIONS 1. Soupape d'arrêt pour un dispositif destiné à la mesure d'une grandeur physique telle que la température, la pression, le débit, la valeur de pH, la teneur en oxygène, le niveau de remplissage et autres grandeurs d'un fluide dans une conduite tubulaire ou analogue, comprenant un bottier de soupape pouvant être monté dans la conduite tubulaire, qui présente deux ouvertures axiales pour le passage du fluide, et comprenant un élément de fermeture de soupape massif monté de façon rotative dans le bottier de la soupape autour d'un axe s'étendant transversalement à l'axe des ouvertures, élément comprenant un canal de passage qui se raccorde dans une première position angulaire de l'élément de fermeture de soupape aux deux ouvertures et qui bloque le passage entre les ouvertures dans une seconde position angulaire qui est tournée d'environ 90 par rapport à la première, l'élément de fermeture de soupape comprenant une surface périphérique formant une partie d'une surface sphérique coopérant avec une surface de siège de soupape correspondante formant une partie d'une surface sphérique sur le c6té interne du bottier de la soupape à la manière d'une soupape sphérique, et un capteur de mesure dans un alésage du bottier de la soupape qui est coaxial à l'axe de rotation de l'élément de fermeture de la soupape, qui est en liaison par l'intermédiaire d'un passage constitué dans l'élément de fermeture de la soupape avec le canal de passage et qui peut être reçu de façon étanche dans l'alésage, caractérisée en ce que le passage (11) de l'élément de fermeture de soupape (4) est continu entre les extrémités du canal de passage (7). 2. Soupape d'arrêt selon la revendication 1, caractérisée en ce que la nervure (10) qui relie les parois latérales (9) de l'élément de fermeture de soupape (4) fait saillie radialement vers l'intérieur dans *30 la section axiale. 3. Soupape d'arrêt selon la revendication 2, caractérisée en ce que la section transversale des sections d'extrémité (15) du canal de passage (7) va en diminuant de façon conique à partir des extrémités du canal de passage (7) vers le côté qui est à l'opposé du passage (11) et forme entre ces sections d'extrémité (15) une partie (16) d'un cylindre circulaire.