Brevet FR2626341A1 — publié le 19890728

L'invention se rapporte à un dispositif d'étanchéité pour opercule de vanne papillon avec des moyens de mise en pression du joint Lerendant effi-cace -contre les forces de réactiondans les deux sens d'écoulement d'un fluide, S mécanisme grâce auquel L'étanchéité réaLisée par un contact sous pression entre Le corps de L'opercule et le siège de celui- ci, prévu sur te corps de ta vanne est réatisé avec L'efficacité la plus grande dès la fermeture de cette vanne. Les vannes papillons classiques sont de cons- truction telle que L'étanchéité réatisée par un contact sous pression entre l-a périphérie extérieure du corps de L'obtu- rateur et la face correspondante du siège métallique dis- posé sur La face intérieure du corps de la vanne est efficace de préférence dans le sens d'une pression dynamique positive. Toutefois, dans une telle vanne ainsi cons- truite, non seulement L'effet d'étanchéité dans le sens d'une pression dynamique positive-est insuffisant, mais l'étanchéité dans le sens d'unepression dynamique négative est à peine existante. Par conséquent Les vannes papillons classiques sont susceptibles de souffrir de fuites nécessi- tant des dépenses d'entretien considérabLes,-t des travaux et du temps de réparation avec L'inconvénient supplémentaire de rendre obligatoire L'emptoi simultané de clapets de non- retour et d'autres vannes dans te cas ou une circulation inversée-du courant est possible dans un réseau de canaLisa- tions, ce qui se traduit par une dépense supplémentaire d'in- vestissement. Le but principal de L'invention est d'apporter un dispositif amélioré d'étanchéité pour vanne papiLlon avec lequel Les inconvénients inhérents aux vannes papillons classiques ont été éliminés et une étanchéité élevée est obtenue dans Les deux sens de circulation sous des pressions dynamiques positive et négative. IL a été constaté que le but ci-dessus peut être atteint par un nouveau dispositif d'étanchéité pour vanne papillon conforme à l'invention dans lequel un segment métallique annulaire d'étanchéité avec sa tranche extérieure arrondie est monté avec une possibilité de déplacement en-sens radial pour entourer le corps de l'oper- cuLe après son introduction dans une rainure circonféren- tielle prévue à la circonférence de cet opercule, un siège métallique pour recevoir cette.tranche extérieure du seg- ment métallique et être en contact sous pression avec lui estdisposé autour de la face intérieure du corps de la vanne pour faire corps avec ce dernier avec sa face servant de siège inclinée par rapport à la direction générale de passage à travers le corps de la vanne, des anneaux d'amor- tissement sont placés dans la rainure du corps de l'opercule entre le fond de cette rainure et le segment métallique, chacun de ces anneaux d'amortissement étant fendu sur la totalité de sa longueur en sens annulaire sur le coté supé- rieur ou inférieur'de manière à Lui donner une section droite en C procurant ainsi un support élastique à auto-alignement du segment métallique par rapport au fond de la rainure, à une position neutre sur le siège entre les composantes de poussée dans la direction de l'aspiration et dans la direc- tion de refoulement -à travers la vanne. On donnera maintenant, uniquement à titre d'exemple, une description d'un mode de réalisation de l'invention en se reportant aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une-vue en coupe, en section droite, montrant la partie essentielle d'un dispositif d'étanchéité conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue d'une extrémité d'une vanne papillon- à laquelle le dispositif d'étanchîité conforme à l'invention a été incorporé, - la figure 3 est une vue de c8té et en coupe passant par l'axe de la vanne papillon de la figure 2. Les deux anneaux amortisseurs tubulaires à section droite-en C peuvent être placés dans la rainure cir- conférentieLte du corps de l'opercule d'une manière telle que Leurs fentes se trouvent tournées vers L'extérieur en opposition L'une par rapport à L'autre, de manière à facili- ter le positionnement du corps de L'opercule à une position neutre sur le siège sous l'effet d'une interférence entre Les composantes de poussée dans la direction d'aspiration et dans la direction de refoulement à travers La vanne Il est possible d'instalLer à L'intérieur db chaque anneau amortisseur en C un élément élastique, par exemple une pièce métallique profilée, etc., d'une taille correspondante à la taille de l'opercule, approprié à une condition spécifique requise afin d'augmenter La force de compression des anneaux. En se reportant maintenant plus spécialement aux figures 2 et 3 on peut voir une vanne papillon ayant un dispositif d'étanchéité conforme à l'invention comprenant un corps d'obturateur A,agencé pour réaliser l'ouverture et La fermeture d'un chemin de circulation d'un fluide par suite de sa rotation autour d'un arbre porteur verticaL, et un corps de vanne B adapté à cet opercule. La rotation de t'arbre porteur 9a, 9bt s'effectue par un arbre de manoeuvre 7 monté pour coopérer avec des engrenages réducteurs 6 ainsi qu'il est connu dans Les vannes papillons. Sur La face inté- rieure du corps de vanne B est disposé un siège métalLiq.ue 3 constitué par une bande ayant une Largeur constante en sens transversal et placée dans un plan incliné par rapport à un plan de coupe transversal du corps de la vanne d'un angle B avec sa face 3a servant de siège pour recevoir La tranche de L'obturateur A incLinée par rapport à La direction géné- rate du passage à travers Le corps de vanne B d'un même angle Sa (= g) sur La totalité de la longueur de cette bande. Comme le montre La figure I dans une-vue par- tietle agrandie en coupe, le corps de l'opercule A a une rainure circonférentieLle formée sur la totalité de sa péri- phérie dans Laquelle un segment métatllique annulaire 2 ayant sa tranche extérieure 2a arrondie est monté en auto- alignement, c'est-à-dire pour permettre un petit déplacement élastique en sens radial grâce à deux anneaux amortisseurs Sa et 5b placés en paralLèLe dans la rainure circonféren- tielte I de l'obturateur A entre le fond de cette rainure et La face intérieure circonférent-ielle du segment métaLli- que d'étanchéité 2 afin de supporter celui-ci. Après La-mise en place des anneaux amortisseurs et du segment métallique dans la rainure circonférentielle 1, une plaque annulaire d'arrêt 8 est fixée par des vis 4 en taht que flanc de la rainure 1 pour définir celle-ci. Deux anneaux amortisseurs Sa et 5b, à section droite en C, sont places parallèlement sur le fond de la rainure cir-conférentielle 1, de préférence d'une manière telle que chaque fente longitudinale se trouve en face de La face latérale correspondante de La rainure 1; autrement dit, les.fentes sont tournées vers l'extérieur en opposition l'une par rapport à l'autre pour que chaque fente s'oppose à une pression dynamique soit positive, soit néga- tive, afin de faciliter le positionnement de l'opercule à une position neutre sur Le siège métallique par l'effet d'une interférence entre Les composantes de poussée dans les sens d'aspiration et de refoulement à travers La vanne. Les raisons de l'obtention d'une étanchéité éLevée à la fois dans le sens de l'aspiration et dans Le sens du refoulement à travers la vanne à L'aide du dispositif de L'invention sont vraisemblablement les suivantes: Quand la'pression dynamique exercée sur l'un ou L'autre coté de l'opercule devient plus importante, la force de soutien exercée par L'anneau amortisseur augmente de la part de l'anneau amortisseur correspondant 5a ou 5b situé sur ce même c5té, en raison de l'entrée-du fluide dans cet anneau par sa fente, ce qui se traduit par la création d'un équilibre entre la pression et la force de soutien. Quand L'opercule A est à la position de fermeture, comme représenté sur la figure 1, le positionnement du segment métallique d'étanchéité 2 sur la face servant de siège du siège métat- tique 3 à une position neutre, à laquelle Les axes (02 et 01) du segment métatlique 2 et du siège métallique 3 coin- cident l'un avec l'autre, est facilité spontanément par un équilibre entre la pression du fluide imposée à l'opercule, comme suggéré par la flèche (a) ou (b), et la force éLasti- que de soutien exercée soit par l'anneau amortisseur Sa soit par l'anneau amortisseur 5b, si bien qu'une étanchéité cer- taine est toujours obtenue. Comme expliqué plus haut, le nouveau disposi- tif d'étanchéité po.ur vannes papillonsconforme à l'invention offre une étanchéité très élevée par -la réalisation facili- tée du positionnement glissant du bord périphérique du seg- ment d'étanchéité de l'opercule à sa position neutre sur la face servant de siège du siège métallique par suite de l'é- quilibre spontané entre la pression du fluide et la force de soutien ou force de pression des anneaux amortisseurs qui est accrue par un effet de synergie d'une part de la force de réaction élastique intrinsèque de l'anneau amortis- seur tubulaire et d'autre part de La force de gonflement de cet anneau dûe à l'entrée du fluide à L'intérieur lors de la montée de ta pression du fluide. En incorporant deux anneaux amortisseurs tubulaires pour supporter Le segment d'étanchéité, on peut arriver à une étanchéité totale par rapport à l'eau indépendamment de la pression dynamique positive ou-négative du fluide. Par conséquent, une amélioration considérable de l'étanchéité de la vanne papillon est procurée par le dispositif de l'invention.en comparaison de l'étanchéité des vannes classiques. REVENDI CATIONS 1. Dispositif d'étanchéité pour vanne papil- Lon.à obturateur concentrique, à contact d'étanchéité sous- pression, comprenant un segment métallique d'étanchéité annulaire entourant le corps de l'obturateur après son mon- tage de manière dplaçable en sens radial dans une rainure circonférentielle prévue à La périphérie de cet obturateur, ce segment métallique d'étanchéité ayant une tranche exté- rieure arrondie, un siège métallique étant disposé sur la face intérieure de la paroi du corps de la vanne en faisant corps avec celle-ci, avec une face servant de siège incli- née par rapport à la direction de passage d'un fluide à travers cette vanne, caractérisé en ce que deux anneaux tubu- Laires amortisseurs (5a, 5b) sont places dans Ladite rainure (1)de l'obturateur A entre Le fond de cette rainure(1)et la face intérieure du segment d'étanchéité 2, chacun de ces anneaux (5a,-5b) amortisseurs étant fendu sur la totalité de sa longueur annulaire de manière à Lui donner une section droite en C pour qu'il constitue un support élastique du segment d'étanchéité (2) par rapport au fond de La rainure(I), à-une position neutre sur La face servant de siège.(3a) entre les composantes de poussée dans Le sens de L'aspiration et du refoulement d'un fluide à travers la vanne. 2. Dispositif seLon La revendication 1, caractérisé en ce que Les deux anneaux amortisseurs (5a,Sb) à section droite en C sont disposés d'une manière telle que Leurs fentes sont en opposition vers l'extérieur L'une par rapport à l'autre afin de faciLiter le positionnement de l'obturateur A à ladite position neutre par suite d'une interférence.entre les composantes des forces de poussée dans la direction d'aspiration et dans La direction de refou- lement à travers La vanne. 3. Dispositif selon L'une quelconque des reven- dications 1, 2, caractérisé en ce que un moyen élastique est placé à L'intérieur de chacun des anneaux(5a,5b) afin d'ac- croître La force de compression de ces derniers.