Brevet FR2667378A1 — publié le 19920403

Clapet d'étranglement pour limiter les variations brusques de flux gazeux dans une conduite La présente invention concerne un clapet d'étranglement pour éviter les variations brusques de flux gazeux dans une conduite. L'invention s'applique en particulier aux canalisations dans le domaine du vide pour protéger des mécanismes sensibles aux "coups de bélier" ou pour éviter le soulèvement de particules dans des installations, lors de déplacement de gaz trop rapides, au moment du démarrage d'une pompe à vide par exemple. Un clapet d'étranglement connu consiste en une couronne cylindrique épaulée assurant le positionnement entre deux extrémités d'une canalisation mises bout à bout Un joint torique est disposé entre les deux extrémités de la canalisation autour de la surface extérieure de la couronne. Le diamètre intérieur de la couronne circulaire comporte un rétrécissement formant un épaulement Cet épaulement rétrécit le diamètre nominal de la conduite A l'intérieur de la couronne sont disposés deux demi-volets circulaires pouvant pivoter sur un axe diamétral En position fermée, les deux demi-volets prennent appui sur l'épaulement et ils sont sollicités à l'ouverture par un ressort hélicoidal de torsion enfilé sur l'axe En l'absence de sollicitation les deux demi-volets sont donc ouverts et forment un V dont la fermeture des branches est limitée par une patte métallique soudée sous chaque demi-volet et prenant appui contre la paroi de la conduite. Un tel clapet d'étranglement permet bien d'éviter la propagation de l'onde de choc du "coup de bélier" ou d'éviter le soulèvement de - particules dues à un flux gazeux trop important, cependant l'utilisation d'un ressort est préjudiciable à une longue durée de vie du mécanisme dès que les mouvements des volets sont fréquents Si le ressort se rompt, le clapet ne s'ouvre plus, et les risques d'avarie des éléments situés en aval du dispositif sont importants Dans certains cas, ceci ne peut être envisagé. L'invention a ainsi pour but de pallier cet inconvénient et a pour objet un clapet d'étranglement pour limiter les variations brusques de flux gazeux dans une conduite, comprenant un corps fixe de raccordement entre deux extrémités de conduite ou entre une extrémité de conduite et -2- une capacité, ledit corps fixe constituant une couronne dont le diamètre interne est voisin de celui de la conduite, caractérisé en ce que ledit corps fixe est équipé intérieurement d'un volet de surface développée circulaire pivotant librement autour d'un axe diamétral, ledit volet n'étant pas plan mais formant un dièdre dont l'arête est une corde de la surface développée circulaire du volet, sa rotation étant libre et sans frottement avec ledit corps fixe, en ce que ledit volet est plus lourd d'un côté de l'axe que de l'autre, la position du volet résultant de son équilibre entre la force due à la pesanteur et à la force exercée sur le volet par l'action d'un éventuel flux gazeux, lequel ayant pour effet de faire pivoter le volet dans le sens de l'étranglement de la conduite. Selon une réalisation particulière de la présente invention, ledit clapet est constitué d'une part d'une tôle plane constituant plus d'un demi-cercle et moins d'un cercle et d'autre part d'une masselotte fixée à la partie de ladite tôle située du côté de l'axe o la tôle s'interrompt selon une corde avant de finir le cercle, l'une des surfaces de ladite masselotte constituant la seconde surface dudit dièdre dudit volet dont la première surface est constituée par ladite tôle. Selon une autre réalisation, ledit volet est constitué par une tôle circulaire pliée selon une corde, l'une des deux parties de la tôle ainsi pliée étant lestée d'un balourd. Selon une autre caractéristique, l'arête dudit dièdre est une corde passant par le centre de la surface développée circulaire dudit volet. On va maintenant donner la description d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention en se référant au dessin annexé dans lequel: Les figures 1 et 2 montrent en coupe et en vue de dessus un clapet d'étranglement selon l'invention. La figure 3 est un détail montrant la masselotte vue selon la flèche III de la figure 1. La figure 4 est une vue schématique d'une variante de l'invention. La figure 5 représente une autre variante de l'invention. En se reportant aux figures 1 à 3, on voit un clapet d'étranglement disposé entre l'extrémité d'une conduite 1 et une capacité 2 Le clapet d'étranglement se compose d'un corps fixe de raccordement 3 et d'un volet pivotant 4 Le corps fixe de raccordement 3 constitue une couronne -3comportant un épaulement externe 5 assurant son positionnement entre la conduite 1 et la capacité 2 Un joint 6 est disposé autour du corps fixe 3 entre l'extrémité de la conduite 1 et la capacité 2 Le diamètre interne du corps fixe 3 est très voisin de celui de la conduite 1. Le volet 4 est monté pivotant à l'intérieur du corps fixe 3 Il est solidaire d'un axe diamétral 7 qui tourillonne librement à ses extrémités dans des alésages réalisés dans le corps 3 La forme développée du volet 4 est circulaire, mais il n'est pas plan et forme un dièdre dont l'arête est une corde 8 de la surface développée circulaire du volet 4 Le volet 4 est ainsi formé d'une part d'une tôle plane 9 faisant plus d'un demi-cercle et moins d'un cercle complet, et d'autre part d'une masselotte 10 fixée par une vis 11 à la tôle 9 dans sa partie située du côté de l'axe 7 o la tôle 4 s'interrompt selon la corde 8 La surface 12 de la masselotte 10 est une portion de cercle limitée par la corde 8 et constitue la deuxième partie du volet 4 dont la première partie est constituée par la tôle 9, les deux parties 9 et 12 forment un dièdre dont l'arête constitue la corde 8 de la surface développée du volet complet 4. La masselotte 10 constitue un balourd pour le volet 4 Cette masselotte comprend une portion cylindrique 13 d'axe A et une portion conique 14 chanfreinée Un méplat 15 a été réalisé sur la portion conique 14 pour la fixation de la masselotte à la tôle 9 La position spatiale de l'ensemble est celle représentée figure 1, c'est-à-dire que l'axe 16 de la conduite est vertical Ainsi, en l'absence de différence de pression entre l'amont et l'aval du clapet, la masselotte 10 maintient le clapet ouvert Lorsqu'un flux gazeux s'écoule dans le sens de la flèche F, le volet 4 prend une position d'équilibre, la fermeture étant d'autant plus complète que l'à-coup au démarrage du pompage est fort, limitant ainsi le flux gazeux et les coups de bélier Une vis 17 est vissée à l'intérieur de la couronne 3 de manière à servir de butée limitant la rotation du volet 4 dans le sens de la fermeture. La figure 2 montre le dispositif en vue de dessus par rapport à la figure 1, mais avec le volet 4 en position d'étranglement maximal de la conduite 1, c'est-à-dire en butée contre la vis 17 Comme on le voit sur cette figure, il ne s'agit que d'un étranglement, et non d'une obturation complète Il s'agit en effet seulement de limiter le flux et - 4- non pas de l'arrêter Il y a donc un jeu entre le volet 4 et la paroi interne du corps fixe 3. Sur la figure 2, on voit en outre un trou 18 effectué dans le volet 9 Il s'agit d'un trou pour le réglage de l'équilibre du volet Ce réglage est effectué expérimentalement au cours d'essais. La figure 4 est une vue schématique montrant une variante dans laquelle le dispositif est situé entre deux extrémités d'une conduite 1. Dans cette variante, la totalité du volet 4 est constituée par une tôle circulaire 9 pliée selon son diamètre 19 Un balourd 20 est fixé à l'une des branches de la tôle 9. Dans cette variante, il n'y a pas de butée d'arrêt de la position fermée. La figure 5 est un autre exemple dans le cas d'une conduite d'axe horizontal Dans ce cas, le balourd 20 est muni d'une patte de butée 21 limitant le basculement du volet 4 dans sa position ouverte. Sur ces deux figures 4 et 5, on a représenté la position de fermeture maximale en traits interrompus fins En outre, sur ces deux figures également, un anneau de retenue 22 a été disposé autour du joint 6. L'avantage majeur de l'invention réside dans la robustesse du mécanisme Il n'y a là ni flexion, ni déformation, seulement le mouvement de rotation du clapet sous l'effet du flux Il convient donc parfaitement aux systèmes dans lesquels un tel clapet est appelé à un grand nombre de manoeuvres. Un deuxième avantage tient à sa grande section de passage puisqu'il respecte les dimensions d'un élément de jonction de canalisation standard Son efficacité est ainsi améliorée en basse pression dans les circuits de vide. Enfin, de par le principe d'utilisation d'une masse pour créer la position d'équilibre, le réglage d'ouverture peut être obtenu pour des différences de pression extrêmement faibles De plus, contrairement aux systèmes connus qui nécessitent une variation brutale de flux pour se fermer, il peut s'obturer par remontée lente de cette différence Il protège donc le mécanisme en toutes circonstances. -5- REVENDICATIONS 1/ Clapet d'étranglement pour limiter les variations brusques de flux gazeux dans une conduite ( 1) comprenant un corps fixe de raccordement ( 3) entre deux extrémités de conduite ( 1) ou entre une extrémité de conduite ( 1) et une capacité ( 2), ledit corps constituant une couronne dont le diamètre interne est voisin de celui de la conduite, caractérisé en ce que ledit corps fixe ( 3) est équipé intérieurement d'un volet ( 4), de surface développée circulaire, pivotant librement autour d'un axe diamétral ( 7), ledit volet n'étant pas plan, mais formant un dièdre dont l'arête est une corde ( 8, 19) de la surface développée circulaire du volet, sa rotation étant libre et sans frottement avec ledit corps fixe ( 3), et en ce que ledit volet est plus lourd d'un côté de l'axe que de l'autre, la position du volet résultant de son équilibre entre la force due à la pesanteur, et à la force exercée sur le volet par l'action d'un éventuel flux gazeux (F), lequel ayant pour effet de faire pivoter le volet dans le sens de l'étranglement de la conduite. 2/ Clapet d'étranglement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit volet est constitué d'une part d'une tôle plane ( 9) constituant plus d'un demi-cercle et au moins d'un cercle, et d'autre part d'une masselotte ( 10) fixée à la partie de ladite tôle située du côté de l'axe o la tôle s'interrompt selon une corde ( 8) avant de finir le cercle, l'une ( 12) des surfaces de ladite masselotte ( 10) constituant la seconde surface dudit dièdre dudit volet dont la première surface est constituée par ladite tôle ( 9). 3/ Clapet d'étranglement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit volet est constitué par une tôle circulaire ( 9), pliée selon une corde ( 19), l'une des deux parties de la tôle ainsi pliée étant lestée d'un balourd ( 20). 4/ Clapet d'étranglement selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'arête dudit dièdre est une corde ( 19) passant par le centre de la surface développée circulaire dudit volet ( 4).