Brevet FR2665503A1 — publié le 19920207

SOUPAPE DE RETENUE POUR CIRCUITS DE CIRCULATION DE FLUIDES SOUS PRESSION La présente invention est relative aux équipements de circuits de circulation de fluides sous pression, qu'ils soient gazeux ou liquides. L'invention vise, plus spécifiquement, les circuits de circulation de fluides dans lesquels il est absolument impératif de respecter un sens de circulation d'un tel fluide sans possibilité de retour, notamment, pendant les phases statiques où aucun écoulement ne doit intervenir. Pour assumer la fonction ci-dessus, il est habituel de placer, aux endroits convenables d'un tel circuit, des soupapes de retenue ou de non-retour autorisant, sous la pression développée, la circulation dans un seul sens du fluide et se fermant automatiquement lorsqu'un seuil de pression inférieur est atteint, pour-éviter la circulation inverse d'un tel fluide. L'invention vise, plus spécifiquement, les soupapes de retenue, du type à clapet anti-retour. La technique antérieure connaît de telles soupapes de retenue. Il convient de citer, en ce sens, les brevets FR 2 339 116 et 2 209 061 dans lesquels un clapet est appliqué, sur un siège, par l'intermédiaire d'un ressort immobilisé à sa partie opposée au clapet par des appuis formés par le corps de soupape. Il convient de citer, également, la demande FR 2 616 193 faisant état d'un clapet comportant des ailes ou ailettes rabattues, de manière à définir une sorte d'enveloppe cylindrique à même de coopérer avec la paroi périphérique intérieure du corps pour assurer le guidage du clapet sur son siège. Les différentes solutions ci-dessus ne donnent pas satisfaction lorsqu'il convient de répondre positivement à certains aspects ou exigences d'utilisation, tels que la compatibilité alimentaire, la simplicité, la démontabilité etla fiabilité de fonctionnement, surtout par non coincement. En effet, les structures proposées, telles que celles rappelées ci-dessus, présentent des risques de coincement réel, sont difficilement démontables et impliquent, généralement, pour la réalisation de l'un au moins des éléments constitutifs, des opérations de reprise et de soudure qui ne sont pas compatibles avec les exigences d'utilisation dans le domaine alimentaire où il est impératif de supprimer tout risque d'établissement, de constitution ou de présence de foyers de fermentation par fixation de matières organiques. La présente invention vise à répondre aux objectifs ci-dessus en créant une soupape de retenue, particulièrement simple de construction, aisément démontable dans toute ses parties constitutives et insusceptible de coincement, quelles que soient les conditions de circulation du produit fluide à travers le circuit. Pour atteindre l'objectif ci-dessus, la soupape de retenue pour circuit de circulation de fluide sous pression, du type comprenant, en considération du sens de circulation du fluide, un demi-corps amont, formant une tubulure pourvue d'une bride de fixation et-délimitant un siège interne dans la zone frontière avec la tubulure, un demi-corps aval formant une tubulure pourvue d'une bride de fixation, un collier de bridage des demi-corps, un obturateur mobile dans le demi-corps amont comportant des moyens de guidage dans ledit corps et un ressort hélicoidal travaillant à la compression, interposé entre le demi-corps aval et l'obturateur pour appliquer ce dernier sur le siège, est caractérisée en ce que l'obturateur :: - est du type à clapet présentant, d'une part, une portée annulaire centrée, de coopération avec le siège et, d'autre part, se raccordant à cette portée, un congé convexe définissant une tête saillante amont d'autocentrage, coaxiale à la portée et de diamètre inférieur à celui interne de la tubulure amont, - comporte des moyens de guidage formant au moins un bras radial s'étendant dans un plan décalé en aval par rapport à la portée, - se trouve monté centré sur la partie terminale correspondante du ressort, - est disposé, grâce au ressort, flottant dans le demi-corps amont. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig 1 est une coupe-élévation de la soupape selon l'invention, prise selon la ligne I-I de la fig. 2. La fig 2 est une coupe transversale prise selon la ligne II-II de la fig. 1. La fig 3 est une vue partielle en coupe montrant, à plus grande échelle, une variante de réalisation. La fig. 4 est une coupe-élévation partielle montrant une autre forme d'exécution de l'un des éléments constitutifs de l'invention. La fig. 5 est une coupe-élévation partielle montrant, à échelle différente, une autre forme d'exécution d'un des éléments constitutifs de la soupape. La fig. 6 est une coupe-élévation, analogue à la fig. 1, mais montrant une variante de réalisation. La fig. 7 est une coupe prise sensiblement selon la ligne VII-VII de la fig. 6. La fig. 8 est une coupe-élévation d'une autre variante de réalisation. La fig 9 est une coupe prise sensiblement selon la ligne IX-IX de la fig. 8. La soupape de retenue conforme à l'invention est destinée à être montée sur un circuit de circulation I comprenant une canalisation 2, dite amont, et une canalisation 3, dite aval. Les qualificatifs "amont" et "aval" sont considérés en relation avec le sens de circulation d'un fluide quelconque à l'intérieur du circuit I, tel qu'il est schématisé par la flèche f1. La soupape de retenue comprend un demi-corps amont 4 formant une tubulure 5 susceptible d'être reliée avec étanchéité à la canalisation 2. Le demi-corps amont 4 est pourvu, à l'opposé de la tubulure 5, d'une collerette 6 bordant un dégagement annulaire 7 destiné à recevoir un joint d'étanchéité 8. La soupape comprend, par ailleurs, un demi-corps aval 9 formant une tubulure 10 de liaison étanche avec la canalisation 3. Le demi-corps aval 9 est, également, pourvu d'une collerette 11 bordant un dégagement 12 à même de recevoir, en partie, le joint d'étanchéité 8. La liaison entre les demi-corps 4 et 9 est assurée par l'intermédiaire d'un collier 13 entourant, de façon connue, les collerettes 6 et 11. Le demi-corps amont 4 délimite, à partir de son fond 14 et sensiblement dans la zone frontière de raccordement avec la tubulure 5, un siège 15 qui est délimité en retrait du fond d'une mesure h. Dans l'exemple illustré, le siège 15 est plan et perpendiculaire à l'axe x-x' de la soupape. Un tel siège se raccorde, de préférence par un angle abattu, à la section de passage interne de la tubulure 5 qui est définie par un diamètre D1 inférieur au diamètre D2 du demi-corps amont 4. Le siège 15 est destiné à la coopération avec un obturateur mobile 16 constitué sous la forme d'un clapet 17 comportant des moyens de guidage 18 à l'intérieur du demi-corps 4. Les moyens de guidage 18 sont constitués par au moins un ou, de préférence, plusieurs prolongements, bras ou extensions radiales 19. Dans tous les cas, la conformation du clapet 17 est définie de manière que, par l'intermédiaire de la ou des extensions 19, il soit ménagé, entre le clapet 17 et la section de passage interne du demi-corps amont 4, une section globale S de surface au moins équivalente à la section interne de la tubulure 5 définie par le diamètre D1. Le clapet 17 est réalisé de manière que son diamètre d'encombrement maximal D3, défini par l'extrémité de la ou des extensions 19, soit inférieur d'une mesure comprise entre 92 et 99 % du diamètre D2. Le clapet 17 comporte, à partir d'un plan P de raccordement avec la ou les extensions 19, une portée 20 destinée à coopérer avec le siège 15. La portée 20 peut être constituée par une surface tronconique, par un épaulement annulaire plan, perpendiculaire à l'axe x-x' et à même de coopérer avec le siège 15. Une telle portée peut être constituée par un rebord annulaire perpendiculaire à l'axe x-x' formé directement par la matière constitutive du clapet 17 ou, encore, par une garniture en élastomère 21, de préférence plate, rapportée dans une gorge de réception. Dans tous les cas, la portée 20 est éloignée axialement du plan P d'une mesure H supérieure à la mesure axiale h séparant le siège 15 du fond 14. La différence, entre les mesures H et h est au moins égale à 2/10e de millimètre après écrasement du joint à la pression ordinaire de fonctionnement du cirucit. Le clapet 17 est réalisé pour comporter, par ailleurs, à partir de la portée 20, une tête d'autocentrage 22 se raccordant à la portée par un congé annulaire 23 conférant, à la tête 22, un diamètre D4 inférieur au diamètre D1. Le clapet 17 est conformé, à l'opposé de la tête 22 et, plus particulièrement, au niveau des parties terminales des extensions 19, de manière à pouvoir être adapté sur la partie terminale d'un ressort hélicoidal 25 travaillant à la compression, dont l'autre partie terminale est emboitée et centrée à l'intérieur du demi-corps aval 9. Selon une disposition constructive de l'invention, le ressort hélicoidal 25 est de forme cylindrique pour être emboFté et centré dans le demi-corps aval 9. Le respect de la condition initialement énoncée, entre les diamètres D2 et D3, est, dans un tel cas, acquis en conférant au demi-corps amont 4 un diamètre interne D2 supérieur de 1 à 8 % de celui interne du demi-corps aval 9 et du ressort hélicoidal 25, lequel peut être pris comme élément de référence du diamètre D3 en remplacement du clapet. De cette manière, le clapet 17 est monté flottant à l'intérieur du demi-corps amont 4. Ainsi que cela ressort de ce qui précède, la soupape de retenue est constituée par quatre pièces principales auxquelles s'ajoutent le joint 8 et le collier 13. Toutes les pièces sont obtenues directement de conformation ou d'usinage, sans soudure ni adaptation par filetage et taraudage, de sorte qu'il n'existe aucune zone particulière de fixation de matières organiques susceptibles de créer un ou plusieurs foyers de fermentation, dans le cas d'applications à la circulation de produits alimentaires. La construction particulière et le montage flottant du clapet 17 font que ce dernier dispose d'une efficacité de centrage à l'intérieur du demi-corps amont 4, tout en possédant une liberté relative de déplacement radial limitée. En outre, la présence de la tête 22 et du congé 23 permettent d'assurer un retour en position de fermeture auto-centrée. En effet, pour le cas où le régime d'écoulement du fluide à travers la soupape se trouve responsable d'un désaxage du clapet 17 au moment d'un retour en position de fermeture, un contact de surface s'établit entre le congé 23 et le bord interne du siège 15.En raison de la faible différence entre les mesures H et h, simultanément l'une au moins des extensions 19 prend appui sur le fond 14 de sorte que, sous l'action du ressort 25 restituant le travail qu'il a emmagasiné pendant l'ouverture, le clapet 17 glisse, par le congé 23, contre le siège 15 et se rétablit automatiquement dans une position de centrage axial, dans laquelle la portée 20 est amenée à coopérer avec le siège 15. Une étanchéité de fermeture est ainsi établie dans tous les cas, sans risque de coincement responsable d'une circulation en retour que, justement, la soupape de retenue est prévue pour éviter. Pour faciliter le glissement et le retour en position auto-centrée du clapet 17, il peut être avantageux de conformer et d'usiner le demi-corps amont 4 de manière à raccorder le siège 15 au fond 14, par l'intermédiaire d'au moins une ou, de préférence, deux rampes tronconiques 30a et 30b. La fig. 3 montre une réalisation dans laquelle les rampes 30a et 30b se raccordent par un angle 31 à caractère vif. Il est évident qu'un tel angle 31 peut être émoussé. La fig. 4 montre une variante de réalisation dans laquelle le siège 15a est de forme tronconique pour coopérer avec une portée 20a, également tronconique, mais, de préférence, d'angle différent. Dans une telle réalisation, les caractéristiques concernant les mesures axiales D1 et D4, d'une part, et D3 et D2, d'autre part, sont respectées. Dans ce qui précède, il est indiqué que le ressort 25 est de forme cylindrique et présente un diamètre extérieur D3 inférieur au diamètre interne D2 du demi-corps amont 4. Il peut être envisagé de conférer aux demi-corps 4 et 9 un même diamètre interne et de réaliser le ressort 25 pour qu'il comporte une partie terminale 25a cylindrique, à même d'être centrée dans le demi-corps aval 9 et une partie 25b de forme tronconique, comme illustré par la fig. 5. De cette manière, au moins la spire terminale 25c présente le diamètre D3 du clapet 17, lequel est, par définition, inférieur au diamètre D2 de 85 à 95 %, comme dit précédemment, de manière que ledit clapet 17 soit monté flottant à l'intérieur du demi-corps amont 4. Les fig. 6 et 7 montrent que le clapet 17 peut, avantageusement, être réalisé pour posséder, dans sa partie opposée à la tête 22, des dégagements 40 qui permettent de réduire les pertes de charges et d'améliorer les conditions d'écoulement ou de circulation du fluide à travers la surface S. Ces dégagements 40 peuvent résulter de moulage ou d'usinage et être délimités en forme de lunettes laissant subsister une surépaisseur locale, au moins dans le prolongement des bras ou analogues 19. Les fig 8 et 9 illustrent une autre variante de réaLisation selon laquelle les dégagements 40 résultent de la présence de pions ou analogues 41 faisant saillie à partir de la face du clapet 17 opposée à la tête 22. Les pions 41 respectent les mêmes conditions que ci-dessus concernant l'enveloppe D3 qu'ils contribuent à délimiter en association avec le ressort 25. De préférence, chaque pion 41 présente une rainure ou analogue 42 ménagée sur la partie de son pourtour correspondant à la périphérie extérieure du clapet 17. Les rainures ou analogues 42 sont destines à permettre l'encliquetage à force de la dernière spire du ressort 25. L'invention trouve une application préférée aux circuits de circulation de produits alimentaires. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Soupape de retenue pour circuit de circulation de fluide sous pression, du type comprenant, en considération du sens de circulation du fluide, un demi-corps amont (4) formant une tubulure (5) pourvue d'une bride de fixation (6) et délimitant un siège interne (15) dans la zone frontière avec la tubulure, un demi-corps aval (9) formant une tubulure (10) pourvue d'une bride de fixation (11), un collier (13) de bridage des demi-corps, un obturateur (16) mobile dans le demi-corps amont, comportant des moyens (18) de guidage dans ledit corps et un ressort hélicoidal (25) travaillant à la compression, interposé entre le demi-corps aval et l'obturateur pour appliquer ce dernier sur le siège, caractérisée en ce que l'obturateur - est du type à clapet (17) présentant, d'une part, une portée annulaire centrée (20), de coopération avec le siège et, d'autre part, se raccordant à cette portée, un congé convexe (23) définissant une tête saillante amont (22) d'autocentrage, coaxiale à la portée et de diamètre (D4) inférieur à celui (D1) interne de la tubulure amont, - comporte des moyens de guidage formant au moins un bras radial (19) s'étendant dans un plan décalé en aval par rapport à la portée, - se trouve monté centré sur la partie terminale correspondante du ressort, - est disposé, grâce au ressort, flottant dans le demi-corps amont. 2 - Soupape de retenue selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre (D3) du clapet, dans le plan du bras et d'au moins la partie terminale du ressort adaptée sur le clapet, est compris entre 92 et 99 % de celui interne (D2) du corps amont. 3 - Soupape de retenue selon la revendication 2, caractérisée en ce que le ressort (25) comporte une partie terminale (25a) cylindrique engagée et centrée dans le demi-corps aval (9) et une partie tronconique (25b) disposée dans le demi-corps aval et adaptée sur le clapet. 4 - Soupape de retenue selon la revendication 2, caractérisée en ce que le ressort (25) est cylindrique et en ce que le demi-corps amont présente un diamètre interne supérieur de 1 à 8 % à celui du clapet et du ressort. 5 - Soupape de retenue selon la revendication 1, 3 ou 4, caractérisée en ce que le ressort (25) est encliqueté à force sur le clapet. 6 - Soupape de retenue selon la revendication 1, caractérisée en ce que le siège (15) est formé, en retrait du fond (14) du demi-corps amont, d'une mesure axiale (h) inférieure à la distance axiale (H) séparant le plan d'appui de la portée du plan transversal (P) de raccordement avec les bras. 7 - Soupape de retenue selon la revendication 1 ou 6, caractérisée en ce que le siège (15) est plan, perpendiculaire à l'axe (x-x') du demi-corps et en ce que la portée est constituée par une garniture rapportée (21). 8 - Soupape de retenue selon la revendication 1 ou 6, caractérisée en ce que le siège (15a) est tronconique et la portée (20a) également, mais d'angle au sommet différent. 9 - Soupape de retenue selon la revendication 1, 6 ou 8, caractérisée en ce que le siège (15) est raccordé au fond du demi-corps amont par au moins une rampe annulaire tronconique (30). 10 - Soupape de retenue selon la revendication 6, caractérisée en ce que la différence entre (H) et (h) est au moins égale à 2/10e de millimètre à la pression de fonctionnement habituelle. 11 - Soupape de retenue selon la revendication 1, caractérisée en ce que le clapet (17) possède des dégagements (41) dans sa face opposée à la tête (22). 12 - Soupape de retenue selon la revendication 11, caractérisée en ce que les dégagements (40) résultent de la présence de pions (41).