Brevet FR2655402A1 — publié le 19910607

L'invention concerne une vanne du type à membrane déformable. On connaît déjà des vannes dont L'éLément actif servant à assurer l'étanchéité est une membrane tubulaire entourée par le corps de vanne de manière à délimiter avec lui une cavité annulaire gonflable. En insufflant de l'air dans ta cavité, la membrane est déformée vers l'intérieur jusqu'à ce que ses surfaces opposées se rejoignent sur l'axe de la vanne qui est alors complètement fermée. L'évacuation de la cavité ramène la membrane à sa position primitive par élasticité. L'inconvénient d'une telle vanne est que la conduite ou le milieu extérieur en aval de la vanne peuvent être salis par des fragments du produit coulant dans la canalisation après La fermeture de la vanne. En effet, avec une vanne tubulaire, le contact entre points diamétralement opposés de la vanne ne s'effectue que dans une zone moyenne de la membrane, et les extrémités amont et aval de la membrane prennent une forme conique de raccordement aux brides où les bords de la membrane sont encastrés. Dans le cas très fréquent où la matière véhiculée est gluante ou adhérente, des gouttelettes et particules subsistent sur la partie conique de raccordement du côté aval et finissent par se détacher. La vanne ici proposée, grâce à laquelle on cherche à éviter de telles pollutions, est caractérisée par une membrane externe qui délimite extérieurement la cavité annulaire et qui est raccordée à la membrane interne, déjà utilisée dans l'art antérieur pour délimiter intérieurement la cavité annulaire, par une zone de raccordement située en aval de la vanne. Par ailleurs, la vanne est équipée d'un moyen pour tirer vers L'amont la membrane interne lors du gonflage de la cavité ou immédiatement après ce gonflage. Les modifications de La forme de la membrane au gonflage qui apparaissent dans une telle vanne sont en effet telles que les gouttelettes ou particules adhérentes sont retirées de la surface de la membrane donnant sur l'aval de la vanne par un effet de plissement. Ce moyen pour tirer vers l'amont la membrane interne peut consister, dans une réalisation principale de l'invention, en un moyen pour rigidifier la membrane externe, tel qu'un manchon rigide lié à la vanne et entourant la membrane externe ou un renforcement de la membrane externe par rapport à la membrane interne. On utilise, dans une autre réalisation principale, un tiroir coulissant axialement dans la vanne sous L'action d'un moyen de déplacement du tiroir. On peut alors commander simultanément le gonflage de la cavité et le déplacement du tiroir à l'aide d'un circuit pneumatique ou hydraulique froid ou chaud d'air, de gaz neutre, d'eau ou d'huile par exemple et comprenant un conduit d'alimentation commun ramifié en un orifice large vers la cavité et un dispositif étroit vers une chambre dans laquelle le tiroir est déplacé. On arrive ainsi à achever le mouvement du tiroir après le gonflage total de la cavité. On va maintenant décrire l'invention plus en détail à L'aide des figures suivantes annexées à titre illustratif et non Limitatif : - la figure 1 est une première réalisation de l'invention ; - les figures 2a à 2e illustrent les étapes principales du fonctionnement de la vanne de la figure 1 ; - la figure 3 est une variante de la figure 1 ; et - la figure 4 est une vue d'une autre réalisation de l'invention. La vanne de la figure 1 comprend tout d'abord un corps 1 dans lequel coulisse un tiroir 2 formé d'une conduite 3 munie à l'extérieur d'une collerette 4. Le tiroir 2 coulisse dans le corps 1 dans une direction suivant l'axe de la vanne : la collerette 4 se déplace dans une chambre 5 entre une face de butée amont 6 et une face de butée aval 7 et sépare la chambre 5 en deux parties de manière étanche. La conduite 3 communique à son extrémité aval avec l'extérieur et son extrémité amont, qui dépasse hors du corps 1 au-delà d'un palier étanche 8, est raccordée à un tuyau souple 9 dans lequel circule vers l'aval une matière qui peut être liquide, pâteuse, plus ou moins gluante ou formée de particules ou de granulés selon l'utilisation : il peut notamment s'agir de béton. L'élément actif d'étanchéité de la vanne est une membrane 10 que l'on peut décomposer en une membrane interne 11 dont l'extrémité 12 est un bourrelet bridé dans une gorge à l'extrémité aval de la conduite 3 et d'une membrane externe 13 dont l'extrémité 15 forme un bourrelet engagé et serré dans une gorge d'une pièce 16 boulonnée sur le corps 1. On a également boulonné sur le corps 1 un manchon 17 cylindrique et entourant la membrane externe 13 qui s'appuie sur lui. Les deux membranes interne 11 et externe 13 sont réunies en aval de la vanne, de manière continue et étanche, par une zone de raccordement 14. Une cavité annulaire 18 est délimitée par la membrane interne 11, la membrane externe 13, la zone de raccordement 14 et, vers l'amont, par des surfaces du corps de vanne 1 et de la conduite 3 ou de pièces qui leur sont solidaires. Des joints d'étanchéité sont prévus de sorte que la cavité annulaire 18 est entièrement étanche à l'exception d'un orifice de gonflage 19 qui débouche sur un conduit d'alimentation 20 relié à un dispositif pneumatique ou hydraulique d'alimentation non représenté. Un orifice de déplacement de tiroir 21 s'étend entre l'orifice d'alimentation 20 et la partie aval de la chambre 5, située entre la collerette 4 et la face de butée aval 7. Un orifice d'ouverture 22 débouche sur L'autre partie de la chambre 5. La position représentée, où la collerette 4 bute contre la face de butée aval 7 et où la membrane interne 11 est tubulaire et proche de la membrane externe 13, correspond à une position d'ouverture de la vanne ou l'écoulement de La matière à transporter s'effectue sans obstacle. On se reporte maintenant aux figures 2a à 2e. Pour commander la fermeture de la vanne à partir de la figure 2a semblable à la figure 1, du fluide est introduit par le conduit d'alimentation 20 et de là dans la cavité annulaire 18 et la partie aval de la chambre 5. Comme l'orifice de gonflage 19 a une section de beaucoup plus importante, la cavité annulaire 18 est gonflée d'abord et on arrive à l'état de la figure 2b : la membrane interne 11 s'est contractée vers l'intérieur et refermée en une zone médiane 23, obstruant ainsi la vanne. Il existe également une zone amont 24 s'évasant de manière sensiblement conique vers L'extrémité 12 et une zone aval 25 d'étendue beaucoup plus faible s'évasant en direction de la membrane externe 13. C'est cette zone aval 25 qui est salie par la matière transportée précédemment. La membrane externe 13 reste appuyée contre le manchon externe 17 et ne subit pas de déformations, sauf au raccordement à la membrane interne 11. L'air continue à circuler ensuite à travers l'orifice de déplacement de tiroir 21 pour déplacer le tiroir 2 vers le haut jusqu'à ce que la collerette 4 bute contre la face de butée amont 6. On arrive à l'état de la figure 2c : la membrane interne 11 a été tirée vers le haut et l'ensemble de la membrane a subi un plissement, de sorte que la zone aval 25 précédemment définie est désormais contractée sur elle-même et fait partie de la zone de fermeture de la membrane. Il en résulte que la matière qui pouvait la salir est maintenant fermement coincée et ne peut plus tomber. Il est possible si nécessaire de rincer l'intérieur de la conduite 3 et la membrane interne 11 en cas de changement de produit transporté. La cavité annulaire 18 est pour cela dégonflée et le tiroir 2 est maintenu un moment en position amont grâce à la faiblesse du débit de fluide d'air passant par l'orifice de déplacement de tiroir 21 (figure 2d). On peut d'ailleurs maintenir le tiroir 2 dans cette position en reliant L'orifice d'ouverture 22 à une dépression. Toutes Les parties souillées de la membrane interne Il sont ainsi lavées. L'entrée de fluide dans la chambre 5 par L'orifice d'ouverture 22 permet enfin de ramener la vanne à la position d'ouverture représentée sur la figure 2e. Il est clair que dans cette réalisation où il existe un conduit d'alimentation 20 commun, l'orifice de gonflage 19 et L'orifice de déplacement du tiroir 21 sont normalement large pour le premier et étroit pour le second, mais ces adjectifs ne doivent cependant pas être interprétés littéralement car les sections de ces deux orifices dépendent également des volumes de la cavité 18 annulaire à l'état gonflé et de la chambre 5. Il faut simplement pouvoir effectuer les opérations de commande dans l'ordre indiqué. On peut encore remplacer le conduit d'alimentation commun 20 par un conduit de gonflage de la cavité 26 et un conduit de déplacement de tiroir 27 séparés. C'est ce que représente la figure 3. L'indépendance et la succession des mouvements de la vanne sont alors assurées. Le phénomène exploité pour empêcher la chute de matière adhérant à la membrane interne 11 et pLus précisément à une zone aval de celle-ci consiste donc à réaliser un enroulement ou un plissement de la membrane interne 11 pour placer cette zone avaL dans la zone de contraction maximale où la matière est coincée. Dans la réalisation déjà décrite, cette action est effectuée principalement par la remontée du tiroir 2 vers l'amont. Toutefois, le simple fait de gonfler la cavité annulaire 18 produit une déformation de la membrane interne Il qui résulte également en un tel plissement. C'est pourquoi, au moins avec certaines formes de membranes, un tiroir 2 n'est pas systématiquement nécessaire. Il suffit alors de prévoir sur la vanne un moyen pour rigidifier la membrane externe 13 afin d'éviter un gonflement de la cavité annulaire 18 vers l'extérieur. Le manchon 17 peut jouer ce rôle, mais on peut obtenir le même effet avec la réalisation de la figure 4. Le corps de vanne 28 est ici d'une pièce avec la conduite 29, et la membrane externe 30 est sensiblement plus épaisse que la membrane interne 11. La vanne à l'état dégonflé est représentée sur la moitié gauche de la figure. A l'état gonflé représenté sur la moitié droite, la membrane externe 30 reste sensiblement cylindrique, avec, dans la zone de raccordement 32 avec la membrane inférieure 11, une flexion rendue possible par une diminution progressive de l'épaisseur. Cette flexion permet l'enroulement souhaité. La membrane externe 30 peut alors avoir la même épaisseur que la membrane interne 30 à condition d'être renforcée par un revêtement raide 32 tel qu'un entoilage. REVENDICATIONS 1. Vanne munie d'une membrane interne (11) délimitant intérieurement une cavité annulaire (18) gonflable de manière à déformer la membrane interne (11) vers l'intérieur et refermer la vanne, ainsi que d'un moyen de gonflage (19) de la cavité (18), caractérisée par une membrane externe (13, 30) délimitant extérieurement la cavité annulaire et raccordée à la membrane interne (11) par une zone de raccordement (14) située en aval de la vanne, ainsi que par un moyen (2, 31) pour tirer vers l'amont de la vanne la membrane interne (11) au gonflage de la cavité (18). 2. Vanne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen pour tirer vers l'amont la membrane interne consiste en un moyen pour rigidifier la membrane externe. 3. Vanne suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le moyen pour rigidifier la membrane externe consiste en un manchon rigide (17) lié à la vanne et entourant la membrane externe (30). 4. Vanne suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le moyen pour rigidifier la membrane externe (30) consiste en un renforcement (31) de la membrane externe (30) par rapport à la membrane interne (11). 5. Vanne suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le moyen pour tirer vers l'amont la membrane interne (11) consiste en un tiroir (2) coulissant axialement dans la vanne sous l'action d'un moyen de déplacement (21) du tiroir. 6. Vanne suivant la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de gonflage de la cavité et de déplacement du tiroir sont des moyens pneuma tiques ou hydrauliques comprenant un conduit d'alimentation commun (20) ramifié en un orifice large (19) vers la cavité et un orifice étroit (21) vers une chambre (5) dans laquelle le tiroir (2) est déplacé.