Brevet FR2672099A1 — publié le 19920731

Vanne De nombreuses applications, dans le domaine du vide, requièrent un système d'étanchéité sans joint élastomère C'est le cas, par exemple de l'ultra-vide ou les élastomères sont prohibés à la fois à cause du dégazage qu'ils engendrent et parce qu'ils limitent la possibilité d'étuver à haute température du fait de leur constitution C'est le cas également dans le domaine nucléaire o les rayonnements endommagent très rapidement les joints élastomères. Pour éviter de tels joints, on connaît des systèmes o l'étanchéité est faite métal sur métal En particulier, le brevet français 2 470 315 décrit un système dans lequel un anneau métallique est coincé entre un cône fixe formant siège de clapet et un cône mobile solidaire dudit clapet. Un tel dispositif, de même que la plupart des systèmes d'étanchéité entièrement métalliques, requiert une force importante pour assurer correctement l'étanchéité, ce qui en limite l'application à des diamètres moyens. La présente invention a pour but dé proposer une vanne qui ne nécessite pas de force mécanique importante, qui soit de grande durée de vie, qui s'appplique à tout diamètre et dont le maintien dans le temps de l'étanchéité n'est pas tributaire d'une source d'énergie. L'invention a ainsi pour objet une vanne comprenant un corps de vanne muni de deux ouvertures équipées chacune d'une bride pour son raccordement à une tuyauterie, et un clapet mobile pour l'obturation de l'une des deux ouvertures, ladite ouverture comportant un siège de clapet dont le profil correspond à celui du clapet, ledit clapet comportant des moyens de déplacement vers son siège, caractérisé par le fait que ledit clapet ou son siège est en alliage à mémoire de forme traité de manière à ce que l'effet de mémoire soit réversible, ledit organe en alliage à mémoire de forme comportant des canaux pour son alimentation par des fluides assurant les changements d'état provoquant selon le cas la dilatation ou la contraction dudit organe en alliage à mémoire de forme. On va maintenant donner la description d'un exemple de mise en oeuvre de l'invention en se rapportant au dessin annexé dans lequel -2- La figure 1 représente une vanne selon l'invention. La figure 2 montre en vue de côté la vanne de la figure 1 en position ouverte. La figure 3 montre en vue de c 8 té la vanne de la figure 1 en position 5 fermée. Les figures 4 et 5 donnent deux exemples de sections possibles pour le clapet et son siège. La figure 6 représente le cas o c'est le siège du clapet qui est l'organe en alliage à mémoire de forme.10 Les figures 7 et 8 montrent le clapet avec son circuit interne de circulation de fluide assurant les changements d'état. En se référant aux figures 1, 2 et 3, on voit une vanne comprenant un corps de vanne 1 munie de deux ouvertures 2 et 3 équipées de brides 4 et 5 pour le raccordement de la vanne à une tuyauterie La vanne15 comporte un clapet d'obturation suspendu à un chariot 7 par deux bielles 8 et 9 et quatre ressorts de rappel 10 à 13 Le chariot 7 a pour but de déplacer le clapet 6 pour l'ouverture ou la fermeture de la vanne Ce chariot 7 est lié à une tige de manoeuvre 36 Le chariot 7 est guidé latéralement par quatre galets de guidage 14 à 17 et dans l'autre20 direction latérale par seulement trois galets 18, 19 et 20 de grand diamètre légèrement inférieur à la distance qui sépare les deux parois 21 et 22 (figures 2 et 3) du corps 7, de telle sorte que ces galets roulent soit sur la paroi 21, soit sur la paroi 22 Lorsque la vanne est fermée (figure 3) et que le clapet est en appui contre son siège25 obturant l'ouverture 3, ces trois galets sont en appui contre la paroi 21. Sur les figures 2 et 3, la tige de manoeuvre 36 n'a pas été représentée Le mouvement de cette tige est parfaitement classique Un soufflet d'étanchéité 23 assure l'étanchéité du corps de vanne d'une30 manière également très classique. Lorsque le clapet descend, pour la fermeture de la vanne, il poursuit sa course jusqu'à ce qu'un galet 24, lié au clapet 6, vienne en butée contre le fond 25 du corps 1 de vanne Une fois le clapet dans cette position, le chariot 7 peut encore, grâce aux bielles 8 et 935 descendre un peu, ce qui provoque le déplacement axial du clapet 6, par -3- roulement au moyen du galet 24, jusqu'à l'appui contre le siège du clapet A l'ouverture, lors de la remontée du chariot 7, les ressorts de rappel 10 à 13 rapprochent automatiquement le clapet 6 du chariot 7. Selon l'invention, le clapet 6 ou son siège est en alliage à mémoire de forme, traité de façon à ce que l'effet de mémoire soit réversible, aussi bien dans le sens du passage de phase austénitique vers la phase martensitique, lors du refroidissement, que dans le sens du passage de phase martensitique vers la phase austénitique, lors du réchauffage. Les figures 4 et 5 montrent deux exemples de section possible du clapet 6 et de son siège 26. Sur les figures 1 à 3, le siège 26 n'est pas représenté par mesure de simplification. Les figures 7 et 8 montrent le canal interne 27 du clapet 6 pour la circulation des fluides pour le réchauffement et le refroidissement du clapet permettant les changements de phase Des flexibles métalliques 28 et 29 permettent l'alimentation de ce canal 27. Ainsi, pendant le mouvement d'amenée du clapet vers son siège 26, - le clapet est refroidi et prend, en phase martensitique, la forme qui lui a été donnée lors des traitements "d'éducation" du clapet, ici une contraction Dès que le clapet est contre son siège 26, on le réchauffe et il reprend sa forme initiale en phase austénitique On obtient ainsi une excellente étanchéité avec contrainte du clapet 6 contre son siège 26 Le refroidissement peut être effectué par la circulation d'un liquide frigoriphique ou par la détente d'un gaz (cycle de clifford-Mac Mahon par exemple) Pour le réchauffement on peut faire circuler un liquide ou un gaz chaud. La figure 6 montre un exemple dans lequel c'est le siège du clapet 26 qui est en alliage à mémoire de forme. Dans cet exemple, le siège 26 est découplé thermiquement de la bride 4 par un anneau étanche 30 qui relie mécaniquement la bride 4 et le siège 1 Le siège 26 possède une chambre 31 de circulation de fluide alimentée par un flexible 32, un canal 33 qui traverse de façon étanche la bride 4 et un raccord 34. L'anneau 30 est dimensionné de façon à être suffisamment rigide au -4moment de la fermeture du clapet et de façon à ce que les pertes thermiques soient faibles pendant le court laps de temps nécessaire La bride 4 peut également être isolée de l'extérieur par un manchon isolant 35. Dans ce dernier cas, lors du refroidissement en phase martensitique, le siège se dilate conformément à la forme dilatée qui lui a été donnée lors de "l'éducation de la pièce" Lors du réchauffement en phase austénitique, le siège se contracte contre le clapet 6 qui a été amené au fond de son siège.10 Pour améliorer le contact et l'étanchéité, le clapet et/ou le siège peut être revêtu de métal mou tel que de l'argent par exemple. Dans l'exemple décrit, le clapet de vanne est circulaire mais bien entendu cette forme circulaire n'est pas nécessaire de même que le type de vanne est quelconque.15 On remarquera que par le principe même de l'invention, l'étanchéité ne peut être que renforcée dans le cas o la venne serait placée dans une étuve L'étuvage étant fréquent dans les applicaqtions en ultra vide. Par ailleurs, grâce au même principe de l'invention, l'ouverture est toujours possible même contre une pression différentielle quel que soit son sens. -5- REVENDICATION Vanne comprenant un corps de vanne ( 1) muni de deux ouvertures ( 2, 3) équipées chacune d'une bride ( 4, 5) pour son raccordement à une tuyauterie, et un clapet mobile ( 6) pour l'obturation de l'une ( 3) des deux ouvertures, ladite ouverture comportant un siège de clapet ( 26) dont le profil correspond à celui du clapet, ledit clapet ( 6) comportant des moyens ( 14, 8, 9, 24) de déplacement vers son siège, caractérisé par le fait que ledit clapet ( 6), ou son siège ( 26), est en alliage à mémoire de forme traité de manière à ce que l'effet de mémoire soit réversible, ledit organe ( 6, 26) en alliage à mémoire de forme comportant des canaux ( 27, 31) pour son alimentation par des fluides assurant les changements d'état provoquant selon le cas la dilatation ou la contraction dudit organe ( 6, 26) en alliage à mémoire de forme. é