Brevet FR2696807A1 — publié le 19940415

Dispositif d'étanchéité améliorée, particulièrement approprié pour les vannes des installations de traitement. La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité qui, en garantissant de manière simple et économique que le fluide de trai- tement ne pourra jamais fuir par infiltration à travers l'organe d'étan- chéité, est particulièrement adapté pour les vannes des installations de traitement chimique du fait qu'il offre une protection efficace de l'en- vironnement, comme cela est nécessaire en particulier pour des traite- ments chimiques utilisant des fluides toxiques et/ou malodorants. La protection de l'environnement contre la pollution et la contamination due à une infiltration des fluides de traitement est connue pour être l'un des problèmes les plus sérieux à résoudre du fait qu'une étanchéité parfaite entre des composants subissant un mouve- ment axial ou rotatif est essentiellement très difficile à réaliser, en gé- néral très coûteuse et évidemment beaucoup plus compliquée si la pression du fluide à contenir est plus forte. Dans le domaine des pompes, compresseurs, turbines et ma- chines rotatives en général, ce problème est couramment résolu grâce à un dispositif d'étanchéité comprenant une chambre intermédiaire for- mée entre deux organes séparés d'étanchéité placés en série et dans la- quelle est injecté en continu un fluide neutre formant barrière, en gé- néral de l'azote, à une pression légèrement supérieure à celle du fluide de traitement qui est ainsi incapable de fuir, tandis que le fluide neutre formant barrière sort en continu pour être recueilli et réutilisé après repressurisation par une pompe. Bien que cette solution garantisse des fuites nulles, elle pré- sente une série d'inconvénients comme la nécessité d'utiliser une pom- pe et un régulateur de pression dynamique, qui doit être plus précis, et donc plus coûteux, pour maintenir faible la différence de pression lorsque la quantité de fluide auxiliaire qu'on autorise à fuir dans le fluide de traitement est plus petite, avec des complications de cons- truction et d'usine évidentes et une consommation de puissance consi- dérable, ce qui résulte en une taille générale et un coût augmentés jus- qu'à une valeur inacceptable pour une simple vanne d'installation de traitement Un autre inconvénient est qu'il y a toujours un écoulement considérable de fluide neutre formant barrière, avec des pertes consi- dérables qui s'en suivent, ce qui rend donc impossible en pratique de détecter de petites anomalies dans cet écoulement et donc d'avertir d'un danger possible avant que ne se produise un dommage irréparable dû à des fuites du fluide de traitement lui-même. L'objet de la présente invention est de surmonter ces inconvé- nients en proposant un dispositif d'étanchéité qui garantit l'absence de fuites par infiltration du fluide de traitement sans utiliser de pompes ni de régulateur de pression dynamique, et, par conséquent, avec un coût et un encombrement très faibles, qui agit statiquement et donc sans avoir besoin de puissance, et enfin qui fournit une indication du début de la dégradation de l'étanchéité, c'est-à-dire qu'il détecte avec une anticipation appréciable tout appauvrissement en fluide neutre for- mant barrière dû à une fuite, c'est-à-dire avant que ne se produise une fuite de fluide de traitement. Cet objectif est essentiellement atteint par annulation totale de toute différence de pression entre le fluide de traitement et un flui- de auxiliaire lubrifiant, biodégradable, non toxique, qui remplit ladite chambre intermédiaire placée cependant entre deux garnitures d'étan- chéité véritable disposées en séries, sa pression étant maintenue tou- jours égale à la pression du fluide de traitement par un séparateur sta- tique hautement élastique, du type sac ou chambre de pression, dans lequel est acheminé le fluide auxiliaire, le fluide de traitement étant acheminé dans le sac ou la chambre de pression hautement élastique qui coopère avec un piston mobile poussé contre la dite chambre de pression par gravité ou par un ressort, pour agir comme un capteur de position et indiquer un certain degré de dilatation de ladite chambre de pression indiquant des anomalies dans les étanchéités et, plus particu- lièrement, des fuites de fluide auxiliaire à travers la seconde garniture située en aval de ladite chambre intermédiaire Avec cette construc- tion, l'absence de différence de pression permet non seulement d'utili- ser des dispositifs d'étanchéité pour faible pression en garantissant une durée de vie sans fuite très longue, mais garantit également que le fluide de traitement ne peut pas fuir vers l'extérieur, ceci étant réalisé sans consommation de puissance et avec de simples organes statiques, et ne peut pas non plus être contaminé par le fluide auxiliaire. Cette seconde garniture d'étanchéité en aval de la chambre intermédiaire fonctionne en effet avec une chute de pression égale à la totalité de la pression du traitement et donc, comme il est impossible de garantir aussi une fuite nulle du fluide auxiliaire, une fuite limitée de celui- ci par infiltration est acceptée, l'importance de cette fuite étant cependant toujours surveillée par le déplacement du piston mobi- le qui, en un certain point avant que ne se produise une dilatation tota- le du sac ou chambre de pression élastique et que par conséquent n'ait lieu une véritable fuite de fluide de traitement, actionne un commuta- teur qui signale l'anomalie qui arrive, que l'on va pouvoir corriger im- médiatement en rétablissant la fuite de fluide auxiliaire à l'intérieur du séparateur statique. Donc, le dispositif d'étanchéité particulièrement approprié à une vanne d'installation de traitement comprenant un corps de vanne et un obturateur pour le fluide de traitement, dont la tige est supportée de façon coulissante par deux organes d'étanchéité séparés disposés en série pour définir entre eux une chambre intermédiaire alimentée par un fluide auxiliaire, est caractérisé selon la présente invention en ce que la chambre intermédiaire est placée entre deux garnitures d'étan- chéité véritable coulissantes, placées en série, et est relié à un sépara- teur statique du type sac ou chambre de pression élastique, rempli du- dit fluide auxiliaire se présentant sous forme d'un fluide lubrifiant non agressif, biodégradable, non contaminant, le sac ou la chambre de pression intérieure, de très grande élasticité, étant relié au fluide de traitement dans la région adjacente à l'organe d'étanchéité situé le plus près de l'obturateur, ledit sac ou chambre de pression élastique coopé- rant avec un piston mobile qui coopère lui-même avec un capteur de position. Suivant une variante de la présente invention, il se crée une très petite différence de pression entre ce fluide auxiliaire et le fluide de traitement afin de garantir de façon fiable que le fluide de traitement ne pourra jamais atteindre la chambre intermédiaire, même pas suite à un coulissement de la tige de vanne. Cet objectif est atteint en pratique par le fait que le sépara- teur statique du type sac ou chambre de pression élastique est dans ce cas relié au fluide de traitement dans la région adjacente à l'organe d'étanchéité situé le plus prêt de l'obturateur, alors que le sac ou chambre de pression intérieur, choisi avec seulement une certaine élas- ticité, est relié à ladite chambre intermédiaire. De cette manière, la pression dans la chambre intermédiaire est toujours égale à la somme de la pression du fluide de traitement et de la très petite pression nécessaire pour surmonter l'élasticité de la chambre de pression qui s'oppose à sa dilatation et dont la valeur dé- pend évidemment du degré d'élasticité de la chambre de pression, cette pression étant donc toujours légèrement plus élevée que celle du fluide de traitement qui ne va par conséquent jamais s'infiltrer dans la cham- bre intermédiaire. L'invention est décrite en détails ci-dessous, en se référant aux dessins annexés qui représentent des modes préférés de réalisation de celle-ci donnés au moyen d'un exemple non limitatif du fait que des modifications techniques ou de construction peuvent y être apportées sans quitter le champ d'application de la présente invention Par exem- ple, au lieu d'être utilisé pour une vanne d'installation de traitement, le dispositif d'étanchéité de l'invention peut être utilisé pour des pompes, compresseurs, turbines et toutes machines rotatives en général; en ou- tre, on peut utiliser un soufflet à la place d'un sac ou chambre de pres- sion élastique. Dans les dessins la figure 1 est une vue latérale en coupe d'une vanne d'instal- lation de traitement qui utilise le dispositif d'étanchéité conforme à l'invention, la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 mais qui utilise un mode de réalisation modifié de l'invention. Dans les figures, le repère numérique 1 désigne le corps d'une vanne d'installation de traitement, qui supporte le siège 2 destiné à un obturateur 3 actionné par un actionneur 5 relié via la tige 4 Cette tige 4 est supportée de façon coulissante par le fût de vanne 6 via les deux garnitures d'étanchéité 7 et 8, séparées et coulissantes, disposées en série le long de la tige pour définir une chambre intermédiaire 9. Cette chambre 9 est reliée via la canalisation 10 à un sépara- teur statique 11 du type sac ou chambre de pression élastique et est remplie, comme ce dernier, d'un fluide lubrifiant auxiliaire, non agres- sif, non contaminant et biodégradable, amené par l'intermédiaire de la vanne marche-arrêt 12 Le sac ou chambre de pression 16 interne élas- tique, du séparateur statique 11 est relié via la canalisation 14 au fiui- de de traitement dans la région 15 adjacente à la garniture d'étanchéité 7 située le plus près de l'obturateur 3 La chambre de pression 13, de très grande élasticité (dans la figure 1 la ligne pointillée 13 ' indique la taille de cette chambre de pression quand il n'y a pas de pression), co- opère également avec un piston mobile 16 qui repose par gravité sur ladite chambre de pression et porte un aimant 17 qui commande un capteur de position 18. Le procédé de fonctionnement est le suivant. La très haute élasticité du sac ou chambre de pression 13 si- gnifie que la pression dans la chambre 19 est toujours égale à celle dans la chambre 20 et, donc, à celle dans la chambre intermédiaire 9. Quand une fuite de fluide auxiliaire à travers la garniture 8 provoque une baisse de pression dans la chambre 20, la dilatation correspondan- te de la chambre de pression 13 fait monter le piston 16 en même temps que l'aimant 17 Le capteur de position 18 détecte le mouvement indiquant une étanchéité médiocre et, quand ce mouvement atteint une valeur prédéterminée, bloque le fonctionnement de la vanne. Dans la forme modifiée de réalisation de la figure 2, ladite chambre intermédiaire 9 est reliée par la canalisation 10 ' au sac ou chambre de pression interne qui, par l'effet de la pression de fluide auxiliaire, se gonfle de la position de repos représentée par les traits pointillés 13 " de la figure 2 à la position de travail 13 "', la chambre ' du séparateur statique 11 étant reliée par la canalisation 14 ' à cette région 15 dans laquelle se trouve la pression du fluide de traitement. De cette manière, il y a dans la chambre intermédiaire 9 une pression légèrement supérieure à la pression du fluide de traitement, de la quantité requise pour surmonter l'élasticité, non exceptionnelle- ment élevée dans ce cas, de la chambre de pression qui s'oppose à son gonflement. REVENDICATIONS 1 Dispositif d'étanchéité particulièrement approprié à une vanne pour installation de traitement, comprenant un corps de vanne ( 1) et un obturateur ( 3) destiné au fluide de traitement, dont la tige ( 4) est supportée de façon coulissante par deux organes d'étanchéité ( 7,8) séparés, placés en série pour définir entre eux une chambre intermé- diaire ( 9) alimentée avec un fluide auxiliaire, caractérisé en ce que la- dite chambre intermédiaire est placée entre deux garnitures d'étanchéi- té véritable, coulissantes, placées en série, et est reliée à un séparateur statique ( 11) du type sac ou chambre de pression élastique, rempli du- dit fluide auxiliaire ayant la forme d'un fluide lubrifiant non agressif, non contaminant et biodégradable, le sac ou chambre de pression inter- ne, qui a une élasticité très élevée, étant relié au fluide de traitement dans la région adjacente à l'organe d'étanchéité ( 7) se trouvant le plus près de l'obturateur ( 3), ledit sac ou chambre de pression élastique co- opérant avec un piston mobile ( 16) qui coopère lui-même avec un cap- teur de position ( 18). 2 Dispositif d'étanchéité particulièrement approprié à une vanne pour installation de traitement selon la revendication 1, caracté- risé en ce que ledit séparateur statique du type sac ou chambre de pression élastique est relié au fluide de traitement dans ladite région adjacente à l'organe d'étanchéité situé le plus près de l'obturateur, alors que le sac ou chambre de pression interne, choisi avec seulement un certain degré d'élasticité, est relié à ladite chambre intermédiaire.