Brevet FR2702537A1 — publié le 19940916

Vanne à clapet L'invention concerne une vanne pour l'ouverture et la fermeture d'un passage de fluide comprenant un corps de vanne présentant une cavité, et un clapet propre à se mouvoir dans ladite cavité entre une position d'ouverture et une position de fermeture de la vanne, le clapet comportant une tête qui se déplace selon un mouvement alternatif de translation pour venir, dans la position de fermeture, en contact étanche, selon une zone de contact annulaire entourant l'axe de translation, avec un siège ménagé dans le corps et pour s'écarter du siège dans la position d'ouverture. On connaît une vanne de ce genre, utilisée pour commander le passage d'un fluide alimentaire, dans laquelle la tête de clapet est montée à l'extrémité d'une tige de clapet métallique et comprend elle-même un écrou borgne métallique vissé sur l'extrémité de la tige, appliquant un joint de clapet annulaire en polytétrafluoréthylène sur une coupelle qui s'appuie elle-même sur un épaulement de la tige, le contact étanche avec le siège étant assuré par le joint. Dans cette vanne connue, l'extrémité opposée de la tige est reliée au piston d'un vérin pneumatique d'actionnement de la vanne. Une membrane annulaire dont l'orifice central est traversé de façon étanche par la tige et dont la périphérie est fixée de façon étanche au corps de vanne limite la cavité de la vanne du côté du vérin. Le fluide présent dans la cavité de la vanne décrite ci-dessus est en contact, outre le corps de vanne, avec cinq pièces différentes, à savoir la tige, l'écrou, le joint en polytétrafluoréthylène, la coupelle et la membrane, dont les zones de jonction mutuelle constituent autant de zones de rétention pour le fluide. Le but de l'invention est de remédier à cet inconvénient, et de procurer une vanne présentant de meilleures garanties d'hygiène. L'invention vise notamment une vanne du genre défini en introduction, et prévoit que le clapet comporte une collerette annulaire déformable s'étendant radialement autour dudit axe et dont la région périphérique est fixée au corps de façon étanche, et que le clapet vient en contact avec le fluide exclusivement par une surface continue et dépourvue d'arêtes, appartenant à une pièce unique en matière synthétique et délimitée par la zone de fixation de la collerette dans le corps. La pièce unique est de préférence en un matériau résistant aux hautes températures et aux agents chimiques, permettant ainsi de stériliser la vanne et de la rendre véritablement aseptique. Ce matériau est notamment le polytétrafluoréthylène, qui résiste bien à la température de 220oC ainsi qu'à la soude caustique et à l'acide nitrique utilisés comme produits de nettoyage dans les domaines agro-alimentaire et parapharmaceutique. D'autres caractéristiques, complémentaires ou alternatives, de l'invention sont énoncées ci-après - La collerette est pincée de façon étanche dans la direction de l'axe entre une surface réceptrice annulaire du corps et une bague d'assemblage qui s'appuie sur la collerette dans le sens du mouvement de fermeture. - La tête est située à l'extrémité d'une tige allongée dans la direction de l'axe de translation, et la collerette s'étend radialement à partir d'une zone de la tige décalée par rapport à la tête dans le sens du mouvement d'ouverture. - La tête est formée par un renflement de l'extrémité de la tige. - Une broche métallique de liaison et d'entraînement du clapet s'engage dans un alésage axial borgne de la tige qui débouche à l'extrémité de celle-ci opposée à la tête. - La broche métallique relie la tige au piston d'un vérin pneumatique d'actionnement de la vanne. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une vanne selon l'invention associée à un vérin pneumatique d'entranement; et - la figure 2 est une vue en coupe axiale du clapet seul, à plus grande échelle. La figure 1 montre une vanne 1 et un vérin pneumatique d'actionnement 2. La vanne 1 comprend un corps de vanne 3 définissant une cavité 4 qui débouche à l'extérieur du corps par trois ouvertures circulaires 5, 6 et 7. Les deux premières ouvertures, destinées à l'entrée et à la sortie d'un fluide dont le passage doit être commandé par la vanne, sont orientées à angle droit l'une par rapport à l'autre de façon à être raccordées à des tubulures d'entrée et de sortie, non représentées, disposées perpendiculairement l'une à l'autre. La troisième ouverture est tournée vers le vérin 2 et obturée comme décrit ci-après. Les ouvertures 6 et 7 sont situées à deux extrémités opposées du corps 1 selon un axe 8. Dans la cavité 4 est logé un clapet 9 de révolution autour de l'axe 8, formé d d'une pièce monobloc 10 en polytétrafluoréthy- lène, usinée à partir d'une barre commercialisée sous la dénomination "Téflon moulé pur". La pièce 10 comprend une tige cylindrique 11 allongée selon l'axe 8, traversant l'ouverture 7 et élargie radialement à son extrémité tournée vers l'ouverture 6 pour former une tête 12 à profil sensiblement ovale. Au niveau de l'ouverture 7, une collerette 13 fait saillie radialement à partir de la tige 11. L'épaisseur de la collerette 13 est de l'ordre de 2 mm. La pièce 10 présente un alésage axial borgne taraudé 14 débouchant à l'extrémité 15 de la tige opposée à la tête 12, dans lequel est vissée une broche en acier inoxydable 16. Le corps 3 forme autour de l'ouverture 7 une bride 17 présentant un épaulement plan radial 18 tourné vers le vérin 2. A la bride 17 et à l'épaulement 18 font face une bride 19 et un épaulement 20 du boîtier 21 du vérin. Un collier de serrage 22 sollicite les brides 17 et 19 l'une vers l'autre de façon à pincer le bord périphérique de la collerette 13 entre l'épaulement 18 et une face plane radiale d'une bague métallique sur laquelle s'appuie l'épaulement 20, la pièce 10 obturant ainsi de façon étanche l'ouverture 7. Le vérin 2 comprend un cylindre 24 dans lequel un piston 25 peut coulisser dans la direction de l'axe 8 sous l'action d'une pression d'air. Le piston est solidaire d'un axe de piston 26 allongé selon l'axe 8 et présentant un trou borgne axial fileté 27 dans lequel est vissée la partie de la broche 16 faisant saillie hors de la pièce en polytétrafluoréthylène 10, de sorte que le clapet 9 est entraîné en translation par le fonctionnement du vérin. Le clapet peut ainsi se déplacer entre une position de fermeture illustrée à la figure 1 et une position d'ouverture non représentée. Dans la position de fermeture, la tête 12 s'appuie sur un siège tronconique 28 du corps, appartenant à un demi-cône d'axe 8 dont la pointe est tournée vers ltouver- ture 6. La collerette 13 s'étend selon un plan radial. Dans la position d'ouverture, la tige 11 et la tête 12 sont décalées par rapport à la position illustrée dans le sens opposé à l'ouverture 6, c'est-à-dire vers le haut de la figure 1, libérant ainsi un passage annulaire pour le fluide entre la tête et le siège 28. Le bord périphérique de la collerette 13 étant immobilisé entre l'épaulement 18 et la bague 23, la collerette se déforme élastiquement et prend une forme tronconique. Le fluide contenu dans la cavité 4 est en contact exclusivement avec la paroi du corps 3 et avec la face inférieure de la collerette 13, la surface de la tête 12 et la surface de la tige 11 comprise entre la collerette et la tête, ces surfaces de la pièce 10 étant lisses et exemptes d'arêtes et se raccordant entre elles par des congés 29 d'un diamètre de l'ordre de 5 mm. De plus, la seule jonction entre différentes pièces au contact du fluide est celle entre la collerette 13 et le corps 3, au bord intérieur de l'épaulement 18. Les possibilités de rétention de substances provenant du fluide sont donc minimisées, et le nettoyage de la vanne facilité. Dans l'exemple représenté, la collerette s'étend à l'étant non monté, comme montré à la figure 2, sensiblement dans un plan radial, ce qui correspond à la position de fermeture du clapet illustrée à la figure 1. Pour éviter de soumettre la collerette à une contrainte d'allongement en position d'ouverture, il est possible de réaliser la collerette sous une forme non plane, par exemple tronconique ou à profil curviligne. Revendications 1. Vanne pour l'ouverture et la fermeture d'un passage de fluide comprenant un corps de vanne (1) présentant une cavité (4), et un clapet (9) propre à se mouvoir dans ladite cavité entre une position d'ouverture et une position de fermeture de la vanne, le clapet comportant une tête (12) qui se déplace selon un mouvement alternatif de translation pour venir, dans la position de fermeture, en contact étanche, selon une zone de contact annulaire entourant l'axe de translation (8), avec un siège (28) ménagé dans le corps et pour s'écarter du siège dans la position d'ouverture, caractérisée en ce que le clapet comporte une collerette annulaire déformable (13) s'étendant radialement autour dudit axe et dont la région périphérique est fixée au corps de façon étanche, et que le clapet vient en contact avec le fluide exclusivement par une surface continue et dépourvue d'arêtes, appartenant à une pièce unique (10) en matière synthétique et délimitée par la zone de fixation de la collerette dans le corps. 2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite pièce (10) est en un matériau résistant aux hautes températures et aux agents chimiques. 3. Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit matériau est le polytétrafluoréthylène. 4. Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la collerette est pincée de façon étanche dans la direction de l'axe (8) entre une surface réceptrice annulaire (18) du corps (1) et une bague d'assemblage (23) qui s'appuie sur la collerette dans le sens du mouvement de fermeture. 5. Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la tête est située à l'extrémité d'une tige (11) allongée dans la direction de l'axe de translation, et que la collerette s'étend radialement à partir d'une zone de la tige décalée par rapport à la tête dans le sens du mouvement d'ouverture. 6. Vanne selon la revendication 5, caractérisée en ce que la tête est formée par un renflement de l'extrémité de la tige. 7. Vanne selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisée en ce qu'unie broche métallique (16) de liaison et d'entraînement du clapet s'engage dans un alésage axial borgne (14) de la tige qui débouche à l'extrémité (15) de celle-ci opposée à la tête. 8. Vanne selon la revendication 7, caractérisée en ce que la broche métallique relie la tige au piston (25) d'un vérin pneumatique (2) d'actionnement de la vanne.