Brevet FR2651552A1 — publié le 19910308

-1- Vanne et dispositifs utilisant ladite vanne. La présente invention concerne une vanne ainsi que des dispositifs d'application de cette vanne. La vanne selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un tube rigide à l'intérieur duquel est situé un tube souple dont les deux extrémités sont solidarisées d'une maniè- re étanche aux extrémités du tube rigide, un orifice étant aménagé dans la paroi du tube rigide au voisinage de sa région médiane, la fermeture de la vanne étant effectuée en soumettant ledit orifice à une pression supérieure à celle qui règne à l'intérieur du tube souple. Il est précisé que ci-dessus et dans la suite du texte', le mot tube n'implique aucune section particulière ni matière précise. Selon une autre caractéristique, un noyau est disposé à l'intérieur du tube souple, de section inférieure à la section in- terne du tube souple à l'état de repos. Cette disposition permet l'obstruction du tube souple sur le noyau plutôt que sur lui-même, il est en effet difficile, en l'absence de noyau, d'obtenir l'obstruction totale du passage. Dans certains cas d'application, lorsque la vanne n'a jamais à être fermée totalement, le noyau possède un passage inter- ne calibré. L'invention a également pour objet un dispositif de sé- curité anti-retour pour une installation comportant une enceinte à vide reliée à une pompe à vide à joint d'huile, utilisant la vanne ci-dessus, caractérisé en ce que ladite vanne est reliée entre l'enceinte et l'aspiration de ladite pompe, et en ce qu'un distributeur à deux voies de communications permettant la liaison entre une sortie commune C et l'une ou l'autre de deux entrées distinctes a et b, a sa sortie commune C reliée audit orifice de commande de ladite vanne, son entrée a, à l'aspiration de ladite pompe et son entrée b, ouverte à la pression atmosphérique, ledit distributeur étant commandé électromagnétiquement par une bobine. elle même commandée par un relais actionné par la mise sous tension -2- du moteur d'entraînement de ladite pompe et désactivé par la mise hors tension dudit moteur, le distributeur assurant la communication de la sortie commune C vers l'entrée a lorsque ledit bobinage est alimenté et vers l'entrée b à l'atmosphère, lorsque ledit bobinage n'est pas alimenté. L'invention a encore pour objet un dispositif anti-coups de bélier pour une installation comportant deux zones à des pressions P1 et P2 différentes, telles que P P2, réunies par une conduite munie d'une vanne de mise en communication, caractérisé en ce qu'une vanne telle que définie ci-dessus est placée dans ladite conduite, en série avec ladite vanne de mise en communication, la commande de ladite vanne par son orifice de commande étant effectuée par le moyen d'un distributeur pneumatique à tiroir, ledit distributeur étant à deux voies de communication permettant la liaison, soit entre une sortie commune c et une première entrée a, soit entre la sortie c et une seconde entrée b, et comportant deux entrées D et E de pilotage pour la commande du déplacement du tiroir assurant lesdites communications, ledit dis- tributeur étant du type à pilotage préférentiel assurant la commu- nication a-c lorsque les entrées de pilotage D et E sont soumises à des pressions égales, la sortie c étant reliée audit orifice de commande de ladite vanne, l'entrée a, à une pression P3 4P2 et l'entrée b à une pression Pa> Pi l'entrée de pilotage D étant reliée à la zone à la pression P1 et l'entrée de pilotage E étant reliée à la zone à la pression P2' L'invention va maitenant être décrite en se référant au dessin annexé dans lequel: - La figure 1 représente schématiquement une vanne se- lon l'invention dont la moitié supérieure montre la vanne en position ouverte et la moitié inférieure en position fermée. - La figure 2 représente schématiquement une variante d'une vanne selon l'invention, en position fermée. - La figure 3 montre une variante d'un organe de la vanne représentée figure 2. -3- - La figure 4 représente une installation de pompage munie d'un dispositif anti-retour utilisant une vanne selon l'invention. - La figure 5 représente une installation de mise en communication de deux réservoirs à des pressions différentes, muni d'un dispositif anti-coups de bélier, utilisant une vanne selon l'invention. En se reportant à la figure 1, la vanne comprend un tu- be rigide 1 muni de deux embouts de raccordement 2 et 3. A l'inté- rieur du tube rigide est situé un tube souple 4 dont les deux ex- trémités 5 et 6 sont solidarisées d'une manière étanche aux extré- mités du tube rigide 1. La partie centrale du tube souple 4 est 1i bre de telle sorte qu'un espace libre 7 existe entre le tube rigide et le tube souple. Un orifice de commande 8 est aménagé dans la pa- roi du tube rigide au voisinage de sa région médiane. La mise en pression de l'espace libre 7, à une pression supérieure à celle qui règne à l'intérieur du tube souple 4, par cet orifice 8, permet ainsi de commander la fermeture de la vanne par constriction du tu- be souple. Lorsque la pression dans l'espace libre 7 est égale ou inférieure à la pression dans le tube souple, son élasticité main- tient le tube souple ouvert. Une telle vanne est à passage direct et donc à conduc- tance maximale. Dans la variante représentée sur la figure 2, un noyau 9 est disposé à l'intérieur du tube souple 4. De cette façon, lors de la fermeture de la vanne, le tube souple 4 ne se resserre pas sur lui-même mais contre le noyau. Cette disposition est préférable lorsque l'on souhaite obtenir la fermeture complète de la vanne, alors que dans le cas de la figure 1, cette fermeture complète est difficile à obtenir, elle peut alors être utilisée comme vanne de régulation. Dans le cas de la figure 2, le noyau 9 est maintenu par un axe 10 lui-même fixé aux extrémités 2 et 3 par exemple par l'in- termédiaire de rayons tels que 11,12. Enfin, la figure 3 montre une variante dans laquelle le -4- noyau 9 possède un passage interne 13 calibré. Un tel noyau est utilisé lorsque l'on souhaite un passage minimal. En se référant maintenant à la figure 4, on va décrire une application de la vanne décrite ci--dessus dans un dispositif de sécurité anti-retour. Sur cette figure, on a une enceinte à vide 14 reliée à une pompe à vide à joint d'huile 15. On sait que dans une telle installation, il faut éviter soigneusement la pollution de l'enceinte par des remontées d'huile en provenance de la pompe, notamment en cas de coupure de courant. Un dispositif connu utilise une vanne d'équerre à clo- che qui se ferme lors d'une coupure mais une telle solution a l'in- convénient d'une conductance réduite et de ne pouvoir être utilisée que dans certaines gammes de pression. Selon l'invention, on utilise une vanne telle que celle de la figure 1 ou même de la figure 2 avec un noyau de faible section. Ainsi, une telle vanne schématisée en 16 est reliée entre l'enceinte 14 et l'aspiration de la pompe 15. La commande de la vanne 16 est effectuée par son orifi- ce de commande 8 relié, par une conduite 23, à la sortie C d'un électrodistributeur 17 qui comprend une sortie commune c et deux entrées a et b et pouvant assurer soit la communication a-c, soit la communication b-c. La commande est électromagnétique avec retour par ressort de rappel. La commande électromagnétique assure la communication a-c telle que représentée en trait continu fort tandis que le rap- pel par ressort, en l'absence d'alimentation de la bobine 18 assure la communication figurée en pointillé: b-c. L'entrée a est reliée à l'aspiration de la pompe 15 par une conduite 22 tandis que l'entrée b est reliée par l'intermédiaire d'un filtre 32 à l'atmosphère ou à une arrivée de gaz (neutre par exemple) à une pression d'autrant plus forte que l'on désire une fermeture rapide de la vanne 16. En 19, on a figuré le moteur d'entraînement de la pompe 15, alimenté électriquement par une alimentation électrique en 20. Un interrupteur 21 est -5- disposé dans le circuit électrique qui alimente le moteur 19 et un relais 33 qui commande l'alimentation de la bobine 18 de l'électrodistributeur 17. Le fonctionnement est le suivant: lorsque l'interrup- teur 21 est fermé, comme sur la figure 4, la pompe 15 fonctionne et la bobine 18 étant alimentée par le relais 33, le distributeur 17 assure la communication a-c. Ainsi, la pression dans l'espace libre 7 de la vanne 16 est à la pression d'aspiration de la pompe 15 par l'intermédiaire de la canalisation 22 et la vanne 16 reste donc ouverte. Lors d'une éventuelle coupure de courant arrêtant la pompe 15, la bobine 18, cesse d'être alimentée par le relais 33 et le ressort de rappel, non représenté, du distributeur 17 provoque la communication b-c. L'espace 7 est alors soumis à la pression atmosphérique ou au gaz pressurisé par l'intermédiaire du filtre 32 alors que l'intérieur 24 de la vanne 16 est à une basse pression; le tube souple 4 se comprime donc, soit sur lui- même en l'absence de noyau, soit sur le noyau s'il s'agit d'une vanne à noyau comme sur la figure 2. On assure ainsi automatiquement l'obturation de la communication entre la pompe 15 et l'enceinte 14 en cas de coupure du courant et on évite ainsi toute possibilité de remontée d'huile. La figure 5 donne un autre exemple d'application de la vanne selon l'invention. Ici, on utilise une vanne à fermeture non totale. Il s'agit d'un dispositif anti-coup de bélier pour une installation comportant une première zone 25 à une pression P1 et une seconde zone 26 à une pression P2 telle que P1 P2 réunies par une conduite 27 munie d'une vanne de mise en communication 28. On sait que dans un tel cas, l'ouverture brutale de la vanne 28 risque d'entraîner des coups de bélier dommageables pour l'installation. L'utilisation d'une vanne 16 selon l'invention, à fermeture non totale (avec utilisation d'un noyau tel que représenté figure 3, ou même éventuellement la vanne de la figure 1) permet d'assurer une connexion progressive entre les deux zones 25 et 26 une fois la vanne de mise en communication 28 ouverte, -6- sans précautions particulières. La vanne 16 est disposée en série avec la vanne de mise en communication 28, et la commande de la vanne est effectuée par son orifice de commande 8 relié, par une conduite 29, à la sortie C d'un distributeur pneumatique à tiroir 30. Ce distributeur comporte une sortie commune C et deux entrées a et b et permet soit la liaison entre C et a, soit la liaison entre C et b. Le distributeur 30 comporte en outre deux en- trées de pilotage D et E pour la commande du déplacement du tiroir assurant les communications ci-dessus. Ce distributeur 30 est du type à pilotage préférentiel assurant la communication a-c, lorsque les entrées de pilotage D et E sont soumises à des pressions égales. Ce sens préférentiel est figuré par un ressort 31. Dans une réalisation pratique, il peut s'agir du tiroir lui-même dont la section sur laquelle s'exerce la pression du côté E est plus grande que la section sur laquelle s'exerce la pression du côté D. Un tel distributeur est bien connu en soi. La sortie C est ainsi reliée à l'orifice de commande 8 de la vanne 16, l'entrée de pilotage D au réservoir 25 et l'entrée de pilotage E au réservoir 26. L'entrée a est reliée à une pression P3 /P2. Dans le 3Z P1. Dans le cas o le réservoir 25 est une enceinte à vide, l'entrée b est ouverte à la pression atmosphérique ou à un gaz pressurisé (neutre par exemple), par l'intermédiaire du filtre 32. C'est le cas envisagé dans le fonctionnement indiqué ci-après. Les réservoirs 25 et 26 étant hors communication, la vanne de mise en communication 28 étant fermée, l'entrée de pilota- ge D est à la pression P., supérieure à la pression P2 à laquelle se trouve l'entrée de pilotage E, la communication existante dans le distributeur est donc la communication b-c représentée sur la -7- figure 5 en trait pointillé. L'espace libre 7 de la vanne 8 est donc soumis à la pression atmosphérique Pa supérieure à celle P2 à laquelle est soumis l'intérieur du tube souple 4 de la vanne 16. Cette pression Pa contraint donc le tube souple à se fermer. Cette fermeture n'est pas totale car la vanne 16 est à obturation non to- tale comportant un noyau avec passage calibré ou bien sans noyau mais avec tube souple suffisamment rigide pour éviter la fermeture totale. Lors de l'ouverture de la vanne 28 de mise en communi- cation, l'équilibre de pression se fait lentement au travers de la vanne 16 faiblement passante. Lors de l'équilibrage des pressions P1 et P2' ou un peu avant, le distributeur à pilotage préférentiel passe de la communication b-c à la communication a-c représentée en trait continu sur la figure. L'espace 7 est alors à la pression P2, la même que celle qui règne à l'intérieur du tube souple 4. L'élasticité du tube souple 4 permet à celui-ci de re- prendre sa position ouverte. La mise en communication des deux réservoirs est ainsi effectuée automatiquement sans à-coup. Un autre exemple d'utilisation de la vanne selon l'in- vention est donné dans le cas du pompage de gaz polluants, ou cor- rosifs: on utilise actuellement pour contrôler la pression dans l'enceinte, une vanne du type papillon ou à diaphragme pilotée de l'extérieur par la rotation d'un axe. Ces dispositifs demandent de rendre étanche dynamiquement ce passage pour éviter toute fuite de gaz vers l'extérieur ou pour éviter toute introduction d'air exté- rieur vers la pompe. La vanne de l'invention, qui est une vanne à membrane, pilotée par une pression de gaz dans la chambre 7 permet cette ré- gulation sans nécessiter la réalisation d'une étanchéité dynamique. En outre, la forme et le profil adaptés du tube souple, de forme régulière, sans angle vif assure un écoulement non turbu- lent du gaz et limite les possibilités d'accumulation de particules ou de poussières entraînées par les gaz pompés. On évite ainsi l'agglomération de dépôts susceptibles de se détacher soudainement -8- et de perturber le bon fonctionnement de la pompe. --9-- Revendications 1) Vanne, caractérisée en ce qu'elle comprend un tube rigide (1) à l'intérieur duquel est situé un tube souple (4) dont les deux ex- trémités (5,6) sont solidarisées d'une manière étanche aux extrémi- tés du tube rigide, un orifice de commande (8) étant aménagé dans la paroi du tube rigide au voisinage de sa région médiane, la fer- meture de la vanne étant effectuée en soumettant ledit orifice à une pression supérieure à celle qui règne à l'intérieur du tube souple. 2) Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un noyau (9) est disposé à l'intérieur du tube souple, de section inférieure à la section interne du tube à l'état de repos. 3) Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit noyau possède un passage interne calibré (13). 4) Dispositif de sécurité anti-retour pour une installation compor- tant une enceinte à vide (14) reliée à une pompe à vide (15) à joint d'huile, utilisant la vanne (16) selon l'une des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite vanne (16) est reliée entre l'enceinte (14) et l'aspiration de ladite pompe, et en ce qu'un distributeur (17) à deux voies de communications, permettent la liaison entre une sortie commune C et l'une ou l'autre de deux entrées distinctes a,b, a sa sortie commune C reliée audit orifice de commande (8) de ladite vanne, son entrée a, à l'aspiration de ladite pompe (15) et son entrée b, ouvert à la pression atmosphéri- que, ledit distributeur (17) étant commandé électromagnétiquement par une bobine (18) elle-même commandée par un relais actionné par la mise sous tension du moteur d'entraînement (19) de ladite pompe, et désactivé par la mise hors tension dudit moteur, le distributeur assurant la communication de la sortie commune C vers l'entrée a lorsque ledit bobinage (18) est alimenté et vers l'entrée b, à l'atmosphère, lorsque ledit bobinage n'est pas alimenté. ) Dispositif anti-coups de bélier pour une installation comportant deux zones (25,26) à des pressions P1 et P2 différentes telles que P1 P2, réunies par une conduite (27) munie d'une vanne de mise en communication (28), caractérisé en ce qu'une vanne (16) selon l'une -10- des revendications 1 ou 3 est placée dans ladite conduite en série avec ladite vanne (28) de mise en communication, la commande de ladite vanne (16) par son orifice de commande (8) étant effectuée par le moyen d'un distributeur pneumatique à tiroir (30), ledit distributeur étant à deux voies de communication permettant la liaison, soit entre une sortie commune C et une première entrée a, soit entre la sortie C et une seconde entrée b, et comportant deux entrées D et E de pilotage pour la commande du déplacement du ti- roir assurant lesdites communications, ledit distributeur étant du type à pilotage préférentiel, assurant la communication a-c lorsque les entrées de pilotage D et E sont soumises à des pressions éga- les, la sortie C étant reliée audit orifice de commande (8) de la- dite vanne, l'entrée a, à une pression P3 P2 et l'entrée b, à une pression Pa>Pl, l'entrée de pilotage D étant reliée à la zone (25) à la pression P1 et l'entrée de pilotage E étant reliée à la zone (26) à la pression P2.