Brevet FR2694972A1 — publié le 19940225

L'invention se rapporte à un dispositif de contrôle de l'écoulement d'un fluide. Classiquement, un tel dispositif se compose d'un corps qui comporte - d'une part, une paroi d'enveloppe délimitant une cavité scindée en deux chambres par une cloison perforée d'un alésage généralement de révolution qui met en communication les deux chambres et est bordé par une surface d'étanchéité dite siège, lesquelles chambres sont chacune reliées à une tubulure qui en considérant un sens normal d'écoulement, est dite tubulure amont ou tubulure aval et, - d'autre part, un ensemble mécanique comprenant un obturateur qui présente une face dite face active exposée à l'action du fluide et qui peut être déplacé entre deux positions singulières, l'une dite fermée lorsque l'obturateur s'appliquer par sa face active, sur le siège précité et isole les deux chambres et l'autre dite ouverte lorsque la face active de cet obturateur est écartée de son siège, un moyen de manoeuvre de l'obturateur entre les deux positions singulières, ce moyen de manoeuvre comprenant - une tige de manoeuvre, - un organe de guidage de la dite tige, - un élément élastique sollicitant le dit obturateur vers l'une des positions singulières et, - un organe dit de pilotage qui exploite la pression d'un fluide pour s'opposer à l'action de l'élément élastique. Dans les réalisations connues, le déplacement de l'obturateur est généralement influencé par les effets hydrostatiques du fluide s'écoulant au travers de la cavité et, de ce fait, le pilotage de l'obturateur n'est pas parfait. Un des résultats que l'invention vise à obtenir est un dispositif qui remédie aux problèmes précités et, à cet effet, l'invention se rapporte à un dispositif de contrôle de l'écoulement d'un fluide notamment caractérisé en ce que - d'une part, à la tige de manoeuvre de l'obturateur est au moins indirectement associés un moyen dit d'équilibrage et qui, exposé au fluide traversant le dispositif, exerce sur la dite tige une action dite d'équilibrage de sens opposé mais d'intensité égale à ceux de l'action dite induite qui est développée par la pression du même fluide sur la face active de l'obturateur et, - d'autre part, l'organe de pilotage comprend un corps annexe qui, supporté par le corps du dispositif, présente une cavité scindée en deux chambres par une membrane qui, approximativement circulaire et située dans un plan orthogonal à l'axe longitudinal de la tige de manoeuvre, est à ce niveau immobilisée sur la dite tige, l'une de ces chambres comportant un orifice de mise à la pression atmosphérique, l'autre chambre comportant une ouverture débouchant quant à elle sur une tubulure de raccordement à une source de fluide sous pression. L'invention sera bien comprise à l'aide de la description ci-aprés faite à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin ci-annexé qui représente schématiquement une vue en coupe transversale sensiblement médiane d'un dispositif de contrôle de l'écoulement d'un fluide, laquelle vue est constituée de deux demi-coupes dans chacune desquelles l'obturateur est représenté dans l'une de ses deux positions dites singulières. En se reportant au dessin, on voit un dispositif 1 de contrôle de l'écoulement d'un fluide (non représenté) dans un corps 2 qui comporte - d'une part, une paroi 3 d'enveloppe délimitant une cavité 4 scindée en deux chambres 5, 6 par une cloison 7 perforée d'un alésage 8 généralement de révolution qui met en communication les deux chambres 5, 6 et qui est bordé par une surface 9 d'étanchéité dite siège, lesquelles chambres 5, 6 sont chacune reliées à une tubulure 10, 11, lesquelles tubulures sont, en considérant un sens normal 12 d'écoulement du fluide, dites respectivement tubulure amont 10 et tubulure aval 11, - d'autre part, un ensemble mécanique 13 comprenant un obturateur 14 qui présente une face 14a dite face active exposée à l'action du fluide et qui peut être déplacé entre deux positions singulières, l'une dite fermée lorsque l'obturateur 14 s'applique, par sa face active, sur le siège 9 précité et isole les deux chambres 5, 6 et l'autre dite ouverte lorsque la face active de cet obturateur 14 est écartée de son siège 9, la dite face active contre laquelle le fluide qui traverse le dispositif 1 exerce sa pression recevant donc une action qui, proportionnelle à la surface exposée au fluide, tend à solliciter l'obturateur vers l'une de ses positions singulières, un moyen de manoeuvre de l'obturateur 14 entre les deux positions singulières précitées, ce moyen comprenant:: .. une tige 18 de manoeuvre liée à l'obturateur, un un élément 19 élastique sollicitant la tige 18 de manoeuvre dans le sens d'application de l'obturateur 14 vers la position singulière et, .. un organe 20 dit de pilotage qui exploite la pression d'un fluide 21 pour contrarier l'action de l'élément élastique 19. De manière également remarquable, la tige 18 de manoeuvre de l'obturateur 14 est au moins indirectement associée à un moyen 22 dit d'équilibrage et qui, exposé au fluide traversant le dispositif 1, exerce sur la dite tige 18 une action dite d'équilibrage de sens opposé mais d'intensité égale à ceux de l'action dite induite qui est développée par la pression du même fluide sur la face active 14a de l'obturateur 14. Pour constituer le moyen 22 dit d'équilibrage, la tige 18 de manoeuvre porte en combinaison - d'une part, un piston 18x dont une face 18b, dite d'équilibrage, est également exposée à l'action du fluide mais selon une direction opposée à l'action qu'il exerce sur la face active 14a et présente en projection axiale une étendue égale à celle de la dite face active 14a de cet obturateur 14 et, circule dans un alésage 8b de la cloison 7 délimitant dans la cavité 4 les deux chambres 5, 6 et qui, à cet effet, est en coupe axiale conformée sensiblement en U couché de manière à présenter deux branches parallèles 7a, 7b et une branche intermédiaire 7c, les alésages 8a, 8b pour l'obturateur et le piston 18x étant présentés chacun par l'une des deux branches 7a, 7b sensiblement parallèles et radiales de la cloison entre lesquelles la branche intermédiaire 7c s'étend à une distance suffisante de la face interne de la cavité 4 pour préserver la circulation du fluide dans la chambre 6, - d'autre part, deux membranes 23, 24 qui, sensiblement circulaires, sont chacune approximativement en leur centre, traversées par la dite tige 18 de manoeuvre et, à ce niveau, immobilisées sur cette dernière et, à leur périphérie, associées de manière étanche au corps 2. On comprend donc que le moyen 22 d'équilibrage ainsi conçu ne provoque pratiquement pas de perte de charge. De préférence, l'organe 20 de pilotage comprend un corps annexe 25 qui, supporté par le corps 2 du dispositif 1, présente une cavité 26 scindée en deux chambres 27, 28 par une membrane 29 qui, approximativement circulaire et située dans un plan orthogonal à l'axe longitudinal 18a de la tige 18 de manoeuvre, est à ce niveau immobilisée sur la dite tige 18, l'une 28 de ces chambres comportant un orifice 30 de mise à la pression atmosphérique , l'autre chambre comportant une ouverture 31 débouchant quant à elle sur une tubulure 32 de raccordement à une source 33 de fluide sous pression. De manière également remarquable, l'une 23 des membranes élastiques 23, 24 constitue localement, par l'une de ses faces, l'obturateur 14 tandis que l'autre membrane 24 réalise l'étanchéité entre la cavité 4 et la cavité 26. De préférence, l'élément élastique 19 agit sur la face de la membrane qui est opposée à celle assurant la fonction obturante de l'orifice de communication entre les deux chambres 5, 6. La membrane 23 réalise l'étanchéité d'un compartiment 34 logeant l'élément élastique 19 qui sollicite la tige de manoeuvre 18. Dans un mode préféré de réalisation - la cavité 4 ménagée à l'intérieur du corps 2 du dispositif 1 est définie par . d'une part, une face 35 rigide sensiblement cylindrique comportant un axe longitudinal globalement rectiligne et, . d'autre part, deux faces extrêmes opposées qui, s'étendant chacune approximativement orthogonalement à son axe longitudinal, sont chacune constituées par l'une des faces opposées d'une des membranes élastiques 23, 24 étanchement reliées au bord périphérique de la face cylindrique 35, - la face cylindrique 35 de la cavité 4 comporte . d'une part, une ouverture 36 qui débouche dans la tubulure 11 dite aval et, d'autre part, constitués par la cloison 7, une excroissance 37 tubulaire ouvrant quant à elle dans la tubulure 10 amont et portant à l'intérieur de la cavité 4 un élément 38 dit interne lui-même tubulaire, d'axe longitudinal approximativement confondu avec celui longitudinal de la cavité 4 et dont le canal axial 8b est raccordé à celui de l'excroissance tubulaire 37, lequel élément tubulaire 38 présente deux extrémités opposées 40, 41 ouvrant chacune dans un plan sensiblement parallèle à l'une des membranes 23, 24 et dont l'une 41 présente une face 9 réalisant le siège 9, - la tige de manoeuvre 18 . d'une part, s'étend selon l'axe longitudinal de la cavité 4 et traverse étanchement les deux membranes 23, 24 sur chacune desquelles elle s'appuie en outre par un épaulement 42, 43 à cet effet tandis qu'au delà de l'une des membranes 23, 24, elle est au moins indirectement reliée à l'élément 19 élastique et qu'au au delà de l'autre membrane, elle est au moins indirectement reliée à l'organe de pilotage et, . d'autre part, dans unepartie de l'élément tubulaire 38 incluant son extrémité destinée à constituer le siège 9 d'étanchéité et l'ouverture de l'excroissance tubulaire, présente une section transversale inférieure à la section intérieure du dit élément tubulaire 38, tandis que dans la partie restante du dit élément tubulaire 38, elle coopère avec cet élément par un moyen étanche 44 de guidage en translation selon son axe longitudinal. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle de l'écoulement d'un fluide dans un corps (2) qui comporte - d'une part, une paroi (3) d'enveloppe délimitant une cavité 4 scindée en deux chambres (5, 6) par une cloison (7) perforée d'un alésage (8) généralement de révolution qui met en communication les deux chambres (5, 6) et qui est bordé par une surface (9) d'étanchéité dite siège, lesquelles chambres (5, 6) sont chacune reliées à une tubulure (10, 11), lesquelles tubulaires sont, en considérant un sens normal (12) d'écoulement du fluide, dites respectivement tubulure amont (10) et tubulure aval (11), - d'autre part, un ensemble mécanique (13) comprenant un obturateur (14) qui présente une face (14a) dite face active exposée à l'action du fluide et qui peut être déplacé entre deux positions singulières, l'une dite fermée lorsque l'obturateur (14) s'applique, par sa face active, sur le siège (9) précité et isole les deux chambres (5, 6) et l'autre dite ouverte lorsque la face active de cet obturateur (14) est écartée de son siège (9), la dite face active contre laquelle le fluide qui traverse le dispositif (1) exerce sa pression recevant donc une action qui, proportionnelle à la surface exposée au fluide, tend à solliciter l'obturateur vers l'une de ses positions singulières, un moyen de manoeuvre de l'obturateur (14) entre les deux positions singulières précitées, ce moyen comprenant:: .. une tige (18) de manoeuvre liée à l'obturateur, .. un élément (19) élastique sollicitant la tige (18) de manoeuvre dans le sens d'application de l'obturateur (14) vers la position singulière et, .. un organe (20) dit de pilotage qui exploite la pression d'un fluide (21) pour contrarier l'action de l'élément élastique (19), ce dispositif étant CARACTERISE en ce que - d'une part, à la tige (18) de manoeuvre de ltobturateur (14) est au moins indirectement associés un moyen (22) dit d'équilibrage et qui, exposé au fluide traversant le dispositif (1), exerce sur la dite tige (18) une action dite d'équilibrage de sens opposé mais d'intensité égale à ceux de l'action dite induite qui est développée par la pression du même fluide sur la face active (14a) de l'obturateur (14) et, - d'autre part, l'organe (20) de pilotage comprend un corps annexe (25) qui, supporté par le corps (2) du dispositif (1), présente une cavité (26) scindée en deux chambres (27, 28) par une membrane (29) qui, approximativement circulaire et située dans un plan orthogonal à l'axe longitudinal (18a) de la tige (18) de manoeuvre, est à ce niveau immobilisée sur la dite tige (18), l'une (28) de ces chambres comportant un orifice (30) de mise à la pression atmosphérique, l'autre chambre comportant une ouverture (31) débouchant quant à elle sur une tubulure (32) de raccordement à une source (33) de fluide sous pression 2.Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que, pour constituer le moyen (22) dit d'équilibrage, la tige (18) de manoeuvre porte en combinaison - d'une part, un piston (18x) dont une face (18b), dite d'équilibrage, est également exposée à l'action du fluide mais selon une direction opposée à l'action qu'il exerce sur la face active (14a) et présente en projection axiale une étendue égale à celle de la dite face active (14a) de cet obturateur (14) et, circule dans un alésage (8b) de la cloison (7) délimitant dans la cavité (4) les deux chambres (5, 6) et qui est en coupe axiale conformée sensiblement en U couché de manière à présenter deux branches parallèles (7a, 7b) et une branche intermédiaire (7c), les alésages (8a, 8b) pour l'obturateur et le piston (18x) étant présentés chacun par l'une des deux branches (7a, 7b) sensiblement parallèles et radiales de la cloison entre lesquelles la branche intermédiaire (7c) s'étend à une distance suffisante de la face interne de la cavité (4) pour préserver la circulation du fluide dans la chambre (6), - d'autre part, deux membranes (23, 24) qui, sensiblement circulaires, sont chacune approximativement en leur centre, traversées par la dite tige de manoeuvre et, à ce niveau, immobilisées sur cette dernière et, à leur périphérie, associées de manière étanche au corps (2). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'une (23) des membranes élastiques (23, 24) constitue localement, par l'une de ses faces, l'obturateur (14) tandis que l'autre membrane (24) réalise l'étanchéité entre la cavité (4) et la cavité (26). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que - la cavité (4) ménagée à l'intérieur du corps (2) du dispositif (1) est définie par . dtune part, une face (35) rigide sensiblement cylindrique comportant un axe longitudinal globalement rectiligne et, . d'autre part, deux faces extrêmes opposées qui, s'étendant chacune approximativement orthogonalement à son axe longitudinal, sont chacune constituées par l'une des faces opposées d'une des membranes élastiques (23, 24) étanchement reliées au bord périphérique de la face cylindrique (35), - la face cylindrique (35) de la cavité (4) comporte d'une part, une ouverture (36) qui débouche dans la tubulure (11) dite aval et, . d'autre part, constituée par la cloison (7), une excroissance (37) tubulaire ouvrant quant à elle dans la tubulure (10) amont et portant à l'intérieur de la cavité (4) un élément (38) dit interne lui-même tubulaire, d'axe longitudinal approximativement confondu avec celui longitudinal de la cavité (4) et dont le canal axial (8b) est raccordé à celui de l'excroissance tubulaire (37), lequel élément tubulaire (38) présente deux extrémités opposées (40, 41) ouvrant chacune dans un plan sensiblement parallèle à l'une des membranes (23, 24) et dont l'une (41) présente une face (9) réalisant le siège (9), - la tige de manoeuvre (18) . d'une part, s'étend selon l'axe longitudinal de la cavité (4) et traverse étanchement les deux membranes (23, 24) sur chacune desquelles elle s'appuie en outre par un épaulement (42, 43) à cet effet tandis qu'au delà de l'une des membranes (23, 24), elle est au moins indirectement reliée à l'élément (19) élastique et qu'au delà de l'autre membrane, elle est au moins indirectement reliée à l'organe de pilotage et, d'autre part, dans une partie de l'élément tubulaire (38) incluant son extrémité destinée à constituer le siège 9 d'étanchéité et l'ouverture de l'excroissance tubulaire, présente une section transversale inférieure à la section intérieure du dit élément tubulaire (38), tandis que dans la partie restante du dit élément tubulaire (38), elle coopère avec cet élément par un moyen étanche (44) de guidage en translation selon son axe longitudinal. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'élément élastique (19) agit sur la face de la membrane qui est opposée à celle assurant la fonction obturante de l'orifice de communication entre les deux chambres (5, 6).