Brevet FR2645936A1 — publié le 19901019

Robinet-vanne pour circuit de fluide chargé en particules La présente invention concerne les circuits véhiculant des fluides chargés en particules et porte en particulier sur un robinetvanne pour de tels circuits. La présence de dépôts ou de particules solides est courante dans les circuits de fluides industriels. Elle peut être due, notamment, à la propreté imparfaite des circuits, aux fluides véhiculés qui sont chargés de par leur nature ou leur fonction ou à l'agressivité chimique des fluides véhiculés vis-à-vis des matériaux constituant les circuits. Dans tous les cas et indépendamment de leur origine, la présence de particules dans les fluides véhiculés dans des circuits est gênante au niveau de robinets placés sur ces circuits. En effet, elles peuvent se confiner au voisinage des clapets et alors entraîner des défauts d'étanchéité par fermeture incomplète du robinet suite à la présence d'une particule dans l'interface d'étanchéité du clapet, une détérioration des faces de contact au niveau de l'étanchéité, un endommagement ou une destruction d'organes de fermeture. La présente invention a pour but d'éviter de tels inconvénients et de permettre l'obtention d'un robinet-vanne de fonctionnement sûr même si les fluides véhiculés dans le circuit sur lequel il est monté sont plus ou moins fortement chargés en particules. Elle a donc pour objet un robinet-vanne pour circuit de fluide chargé en particules, comportant un corps de robinet vertical interposé entre une canalisation amont et une canalisation aval auxquelles il est raccordé, un obturateur dit clapet, du type à obturation parallèle, actionné dans le corps entre une position haute d'ouverture et une position basse de fermeture, et une portée sur le clapet et un siège solidaire du corps pour l'étanchéité entre les canalisations pour la position basse de fermeture du clapet, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une grille mobile de protection, montée sous le clapet et actionnée en déplacement sensiblement avec le clapet, dans le même sens que lui, assurant la retenue de particules véhiculées par le fluide pendant la course finale en fermeture du clapet et restant sans effet pour la position haute d'ouverture du clapet. Selon une autre caractéristique, ladite grille de protection est solidaire du clapet auquel elle est couplée par des moyens à jeu élastique et le robinet-vanne comporte des moyens de butée dans la partie inférieure du corps, pour ladite grille, définissant une course limite de la grille lors de l'arrivée, au jeu élastique près, dudit clapet dans ladite position basse de fermeture. Selon une autre caractéristique, ladite portée et ledit siège sont l'un en matériau plastique renforcé et l'autre métallique. Selon une autre caractéristique, ledit robient-vanne comporte en outre une chambre morte dite piège à dépôt à sa partie inférieure. Les caractéristiques et les avantages de la présente invention apparaitront plus clairement au cours de la description faite ciaprès en se référant aux dessins ci-annexés donnés à titre d'exemple. Dans ces dessins - la figure 1 représente en coupe un mode préféré de réalisation d'un robinet-vanne selon la présente invention, - la figure 2 représente vu de dessous l'un des éléments du robinet-vanne selon la figure 1, montré à échelle agrandie par rapport à la figure 1, la figure 3 représente en coupe un robinet-vanne qui par rapport à celui de la figure 1 comporte pour l'essentiel un équipement supplémentaire, - la figure 4 représente également en coupe une variante de réalisation du robinet-vanne selon la présente invention, donnée en regard de la figure 1, - la figure 5 représente en coupe et à échelle agrandie un détail de la variante selon la figure 4. Le robinet-vanne de la figure 1, comporte un corps de robinet 1 à accès d'entrée 2 et accès de sortie 3 de fluide, interposé verticalement entre une canalisation amont 4 et une canalisation aval 5 d'un circuit de fluide. Le corps 1 et les accès 2 et 3 sont issus de fonderie. Les accès 2 et 3 sont raccordés aux canalisations 4 et 5, respectivement. Ces accès 3 et 4 sont opposés et parallèles, mais sont inclinés pour provoquer un changement important de direction de circulation du fluide au niveau du robinet lui-même. L'accès d'entrée 2 débouche au niveau bas de la partie inférieure du corps 1, l'accès de sortie 3 débouche quant à lui au niveau haut de cette partie inférieure du corps du robinet, le bord inférieur de l'accès 3 et le bord supérieur de l'accès 2 débouchant à l'intérieur du robinet à niveau avec l'axe 6 des canalisations 4 et 5 du circuit de fluide. Dans ce circuit, le fluide est véhiculé d'amont en aval selon la flèche 6A. Ce fluide est dans le contexte de l'invention un fluide chargé de particules. Ce robinet-vanne comporte à l'intérieur du corps 1 un obturateur ou clapet 10, une portée 11 sur le clapet 10 et un siège 12 solidaire du corps 1. La portée il et le siège 12 définissent les parties venant en contact l'une avec l'autre pour assurer l'étanchéité du robinet-vanne quand celui-ci est fermé. Le siège 12 est situé légèrement au-dessus de l'axe 6 du circuit, soit légèrement audessus du niveau haut de l'accès 2 et du niveau bas de l'accès 3, sur l'intérieur du robinet-vanne. Le clapet 10 est dit à obturation parallèle de la veine fluide, cette obturation étant réalisée parallèlement à la flèche 6A. Dans le corps 1, le clapet 10 est solidaire d'une tige de commande 13 actionnée en translation selon la flèche 14, à partir d'un écrou de commande rotatif 15. Cet écrou 15 est lui-même intérieur à une cage usinée 16 montée au dessus du corps 1. Dans cette cage 16, une rondelle d'appui 17 vient contre une butée à aiguille 18, à l'extrémité supérieure de la cage, et des rondelles ressort 19 viennent en appui entre la rondelle d'appui 17 et un épaulement inférieur de l'écrou. Ces rondelles 17 et 19 permettent un maintien convenable -de l'écrou au cours de sa commande en rotation. L'écrou est taraudé, il reçoit la partie supérieure filetée de la tige de commande 13.Cette tige de commande 13 est par ailleurs guidée en translation dans un fourreau-entretoise 20 solidaire du corps 1 ce fourreau-entretoise vient d'une part s'encastrer dans l'extrémité supérieure du corps 1 et d'autre part fermer la cage 16 précitée. Une clavette 21 ancrée dans la tige de commande 13 est reçue dans une rainure intérieure verticale 22 du fourreau-entretoise 20 pour le guidage en translation de cette tige de commande. Dans la partie supérieure mais non terminale du corps 1, un soufflet d'étanchéité 24 porté par une douille 25, est monté avec la douille entre le fourreau-entretoise 20 et le clapet 10, autour de la tige de commande. Il assure l'étanchéité entre des éléments de commande précités, en les isolant du fluide circulant à travers le robinet-vanne. Ce soufflet est constitué d'un matériau résistant à la corrosion des fluides véhiculés. Dans la figure 1, le clapet 10 est montré en position haute d'ouverture pour la circulation de fluide de l'accès 2 à l'accès 3. Sa position basse de fermeture correspond à la mise en contact de la portée 11 sur le siège 12. Le clapet 10 porte un doigt de centrage 27, à épaulement terminal permettant sa fixation sur la face inférieure du clapet, par une vis non référencée. Ce doigt 27 s'étend dans la partie inférieure du corps 1 du robinet-vanne. Il porte à son extrémité inférieure un guide ou centreur 28 coulissant dans une chemise 40 montée dans le corps 1, avec l'actionnement du clapet entre ses positions haute et basse. Ce guide est une pièce å trois branches ne s'opposant pas au passage du fluide, en particulier pour la position haute d'ouverture du clapet. Il est retenu en bout du doigt 27 à l'aide d'une vis 29. Le robinet-vanne comporte en outre une grille de protection 30 montée mobile sensiblement avec le clapet dans la chemise 40. Cette grille 30 est montée directement avec le guide'28 sur le doigt 27. La grille 30 et le guide 28 ont entre eux une partie tubulaire 31 autour du doigt 27 et forment ensemble une même pièce. Une rondelle déformable élastiquement 32, de forme conique, est interposée entre la grille 30 et le clapet. Elle assure un couplage à jeu élastique entre le clapet 10 et la grille 30 qui est juste au-dessous de lui. Ce robinet-vanne est en outre équipé avantageusement d'une chemise intérieure cylindrique 35 sur la partie du corps 1 allant du fourreau-entretoise 20 au niveau haut de l'accès 2 et au niveau bas de l'accès 3 sensiblement, tout en laissant libre cet accès 3. Des joints annulaires par exemple métalliques 35 et 37 sur sa partie supérieure assurent son maintien et l'étanchéité entre cette chemise 35 et le corps 1. Une encoche 39 est prévue sur sa face intérieure dans sa partie haute pour l'insertion d'un outil extracteur, pour le démontage et le montage de cette chemise. Le robinet-vanne est équipé à sa partie inférieure de la chemise 40, intérieure au corps 1. Cette chemise 40 laisse libre l'accès d'entrée 2. C'est son bord supérieur qui définit le siège précité 12 pour la portée 11 du clapet 10. Cette chemise assure le guidage du guide 28 pour le clapet. Elle présente intérieurement un épaulement 43 qui définit une butée de fin de course pour la grille 30 quand le clapet est actionné en position basse de fermeture. Elle présente en outre une encoche intérieure 44, analogue à l'encoche 39 précitée pour l'outil extracteur. La butée définie par l'épaulement 43 définit une course maximale possible pour la grille légèrement inférieure à celle du clapet. La différence entre ces courses est compensée par le jeu élastique obtenu par la rondelle 32. Un joint métallique, ou autre, 45 autour de la partie supérieure de cette chemise 40 assure son maintien sur le corps 1 et L'étanchéité, Les deux chemises intérieures 35 et 40 sont en métal éventuellement recouvert d'une couche protectrice telle qu'un nickelage. Elles sont résistantes à la corrosion. Elles sont dans la réalisation illustrée montées l'une après l'autre par le haut dans le corps 1 du robinet-vanne. Dans le mode de réalisation selon la figure 1, le siège 12 constitue un couteau de réception de la portée 11. Cette portée Il est avantageusement constituée par un joint en plastique renforcé rapporté dans le clapet 10. Le contact plastique renforcé/métal entre la portée et le siège, ainsi que la faible épaisseur du siège et la matière à élasticité de la portée contribuent ensemble à l'obtention d'une parfaite étanchéité du robinet-vanne, quand il est fermé. La portée et le siège peuvent même encaisser des efforts répartis aléatoirement à cause de la présence d'une éventuelle particule interposée entre eux. La portée peut même absorber une particule relativement fine. La grille 30 du robinet-vanne permet d'arrêter la progression de toute particule véhiculée par le fluide pendant la phase finale en fermeture du robinet-vanne. En effet, alors que pour la position haute d'ouverture du clapet, la grille n'a pas ou peu d'influence sur la circulation du fluide chargé de particules, dès-l'arrivée du clapet à mi-course sensiblement de sa position basse en fermeture, la grille s'engage dans la partie supérieure de la chemise 40. Elle est dès lors au moins partiellement active : de fines particules ne pouvent plus progresser à travers elle mais peuvent toujours passer à travers le faible jeu périphérique existant entre elle et la chemise. De telles particules ne peuvent cependant que difficilement venir adhérer à la portée encore distante de la grille, ou rester contre le siège balayé par le fluide. Dès que cette grille 30 est par contre en butée contre l'épaulement 43, elle devient pleinement active ; ceci a lieu légèrement avant l'arrivée en position basse de fermeture du clapet.Aucune particule ne circule dès lors dans le faible intervalle qui existe encore entre la portée et le siège et qui devient d'autant plus propice à la retenue de particules qu'il se réduit au cours de la phase finale de fermeture amenant la portée en appui sur le siège, avec au moins un léger écrasement de cette portée. Au cours de cette phase finale de fermeture, la grille immobile contre la butée coulisse sur le doigt vers le clapet. Cette grille 30 assure ainsi une protection efficace de l'interface portée-siège pendant cette phase finale, contre tout passage de particules. Les particules retenues par la grille pendant cette phase finale ne peuvent par contre pas obturer la grille ou l'endommager, même # la longue, de telles particules retenues étant tout au moins en majorité évacuées à chaque nouvelle ouverture du robinet-vanne. La grille 30 en tant que telle étanche aux particules est par contre perméable aux gaz. Un exemple de réalisation de la grille 30 est donné dans la figure 2, qui est une coupe de la figure 1, passant à travers le doigt 27 qui la porte. La grille 30 est formée par une collerette terminale ou disque terminal 47 sur le tube 31 et un filtre annulaire 48 à sa périphérie. Elle offre ainsi en même temps une résistance suffisante en regard de la rondelle conique 32 (figure 1). Le filtre a de multiples petites perforations 48A. Il est de préférence d'épaisseur moindre que celle du disque 47. Le bord extérieur 49 de la grille résultante offre également une résistance suffisante contre l'épaulement 43 ; il est obtenu par rabattement du bord du filtre ou est issu du disque 47 duquel il reste lié par des bras entretoises non illustrés. Le filtre 48 définit sous lui une gorge annulaire 50 dans la face inférieure de la grille 30, ainsi que montré dans la figure 1. Pour des facilités de réalisation, le filtre 48 est rapporté et fixé autour du disque 47. Ce disque a sa tranche chanfreinée recevant contre elle le bord interne à chanfrein en sens inverse du filtre qui y est fixé ; la face supérieure de la grille résultante obtenue est plane. Dans la figure 3, le robinet-vanne comporte des éléments identiques ou comparables à ceux de la figure 1 et en outre un piège 52 à dépôt de particules. Les éléments identiques à ceux de la figure 1 sont répérés par leurs références dans la figure 1 et ne sont plus décrits, seuls les différences et l'équipement supplémentaire sont décrits. Dans cette figure 3, le corps du robinet est désigné sous la référence 1 précitée bien qu'il ait son extrémité inférieure ouverte. La partie inférieure du corps 1 et de la chemise 40 communiquent par un orifice 55 avec un réceptacle 54 qui définit une chambre morte ou le piège 52 à dépôt de particules dans le robinet-vanne résultant lui-même. Le réceptable 54 est fixé à la partie inférieure du corps 1. Il est avantageusement réalisé en deux parties 54A et 54B assemblées l'une à l'autre par des vis 58. Il est fixé par vis 56 sur l'ouverture inférieure du corps 1. Un joint 57 assure l'étanchéité entre le réceptable 54 et le corps 1 ; un joint 59 assure l'étanchéité entre les deux parties du réceptable 54. Le robinet-vanne selon cette figure 3 présente les mêmes avantages que celui de la figure 1. En outre, il permet d'obtenir l'accumulation des dépôts dans le piège ou chambre morte 52 qu'il comporte, avant qu'ils puissent atteindre le clapet, sa portée et le siège. Le piège peut comporter une partie active magnétique si des particules véhiculées sont métalliques et présentent ce caractère. On note en outre que dans le robinet-vanne illustré dans cette figure 3, le grille 30 diffère de celle de la figure 1 en ce qu'elle est désolidarisée du guide centreur 28 ; la partie tubulaire 31 joue dans cette figure 3 le rôle d'entretoise entre ces deux pièces ; la partie tubulaire 31 est elle-même indépendante du guide centreur. Dans la figure 4, on a illustré une variante de réalisation par rapport à la figure 1, les mêmes références étant également utilisées pour désigner des éléments identiques. Dans cette variante, la différence essentielle par rapport à la figure 1 est relative à la réalisation de la portée du clapet et du siège correspondant. On a conservé la référence 10 pour désigner le clapet. Celui-ci est équipé d'une pièce métallique 60, de forme générale semi-sphérique définissant la portée. La partie active de cette pièce 60 ou portée pour le siège est désignée par la référence 61. Un joint annulaire 62 assure l'étanchéité entre la pièce 60 et le clapet 10, sensiblement au niveau du doigt 27, qui dans ce cas, traverse la pièce 60 et vient s'ancrer dans le clapet 10. On a également conservé la référence 40 pour désigner la chemise intérieure dans la partie inférieure du corps 1 du robinetvanne. Cette chemise est métallique, mais de préférence ne définit pas directement le siège#, comme dans la figure 1. Elle porte un siège conique 65. Le siège 65 est constitué par une bague en matériau plastique renforcé, partiellement insérée dans le bout de la chemise 40 dont le bord interne 40A est chanfreiné en correspondance, ainsi que visible plus nettement dans la figure 5. La bague & , ou siège, est maintenue dans son logement en bout de la chemise 40 par une pièce annulaire de fixation 66, présentant des épaulements de retenue de la bague et maintenue par vis 67 sur la chemise.Cette pièce de fixation 66 a elle-même sur la partie terminale de son bord interne un chanfrein 66A prolongeant la génératrice interne de la bague 65 et le chanfrein 40A En outre, dans cette réalisation, l'épaulement de butée pour la grille 30 est défini directement par le bord inférieur de l'encoche 44 d'extraction de la chemise 40. Cet épaulement de butée est désigné par la référence 68. Dans cette réalisation l'interface sphere/cône du siège 65 et de la portée 61 et les matériaux métal/plastique renforcé permettent l'obtention d'une étanchéité satisfaisante du robinet-vanne par ailleurs équipé de la grille de protection 30 précitée. L'équipement interne du robinet-vanne selon la présente invention peut à volonté être rapporté dans le corps 1 d'un robinet-vanne déjà existant, le robinet-vanne résultant étant ainsi rendu conforme à celui de la présente invention. REVENDICATIONS 1/ Robinet-vanne pour circuit de fluide chargé en particules, comportant un corps (1) de robinet vertical interposé entre une canalisation amont et une canalisation aval auxquelles il est raccordé, un obturateur dit clapet (10), du type à obturation parallèle, actionné dans le corps entre une position haute d'ouverture et une position basse de fermeture, et une portée sur le clapet (10) et un siège solidaire du corps (1) pour l'étanchéité entre les canalisations pour la position basse de fermeture du clapet, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une grille mobile de protection (30), montée sous le clapet (10) et actionnée en déplacement sensiblement avec le clapet, dans le même sens que lui, assurant la retenue de particules véhiculées par le fluide pendant la course finale en fermeture du clapet et restant sans effet pour la position haute d'ouverture du clapet. 2/ Robinet-vanne selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite grille de protection (30) est solidaire du clapet (10) auquel elle est couplée par des moyens à jeu élastique (32). 3/ Robinet-vanne selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite grille de protection est montée sur un doigt de centrage (27) saillant sur la face inférieure du clapet (10) dans le corps (1), avec lesdits moyens à jeu élastique (32) interposés entre elle et ledit clapet (10). 4/ Robinet-vanne selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens à jeu élastique sont constitués par une rondelle conique (32). 5/ Robinet-vanne selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, des moyens de butée (43, .68), dans la partie inférieure du corps cul), pour ladite grille (30), définissant une course limite de la grille lors de l'arrivée, au jeu élastique près, dudit clapet (10) dans ladite position basse de fermeture. 6/ Robinet-vanne selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que ladite grille (30) est perméable aux gaz et étanche aux particules. 7/ Robinet-vanne selon la revendication 6, caractérisé en ce que ladite grille est constituée par un disque (47) et un filtre (48) sur la périphérie dudit disque et présente un bord extérieur (49) résistant. 8/ Robinet-vanne selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ladite portée est constituée par un joint en plastique renforcé (11), non saillant sur la face inférieure du clapet (10) et ledit siège (12) définit un couteau métallique recevant la portée. 9/ Robinet-vanne selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ladite portée (11) est constituée par une partie (61) d'une pièce (60) sensiblement semi-sphérique fixée au bas du clapet (10) et ledit siège par une bague conique (65) en matière plastique renforcé. 10/ Robinet-vanne selon l'une des revendications 8 et 9, caractérisé en ce qu'il comporte une chemise intérieure (40) dans la partie inférieure du corps (1) définissant ou portant ledit siège (12, 65). 11/ Robinet-vanne selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comporte une chambre morte (52) d te piège à dépôt à sa partie inférieure. 12/ Robinet-vanne selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite chambre morte (52) est définie par un réceptable (54) fixé à la partie inférieure du corps (1) et communiquant avec lui par un orifice (55).