Brevet FR2710388A1 — publié le 19950331

Vanne d'arrêt La présente invention concerne de façon générale des vannes d'arrêt, et plus particulièrement des perfectionnements apportés aux vannes d'arrêt du type comprenant des obturateurs à côtés parallèles, dont les côtés externes sont en engagement étroit avec des surfaces d'assise autour de l'intersection du parcours d'écoulement passant par le corps de la vanne avec la cavité du corps dans laquelle les obturateurs effectuent un mouvement de va-et-vient pour ouvrir et fermer la vanne. La fonction des vannes d'arrêt de ce type, comparées aux vannes à obturateur unique plus classiques, consiste à réaliser l'étanchéité vis-à-vis d'une pression qui prédomine sur l'un ou l'autre côté et exclut des débris qui pourraient autrement se rassembler dans la cavité. Elles permettent également de tester la cavité sur le plan de la pression sans avoir besoin de bouchons dans chaque extrémité du parcours d'écoulement dans le corps. Cependant, en raison de la friction entre les côtés externes des deux obturateurs et les surfaces d'assise du corps, due à la pression dans la cavité, de même que des ressorts de compression ou analogues qui peuvent être disposés entre leurs côtés internes, la force nécessaire pour ouvrir les vannes d'arrêt de ce type est normalement le double de celle qui est nécessaire pour actionner une vanne à obturateur unique. Pour essayer de surmonter ce problème, on a proposé des vannes d'arrêt à double obturateur, dans lesquelles les côtés externes des obturateurs sont biseautés pour leur permettre de se coincer étroitement entre des côtés biseautés de façon similaire dans la cavité du corps de la vanne quand les obturateurs sont déplacés vers leur position fermée. Plus 2 2710388 particulièrement, le dispositif d'actionnement des obturateurs leur permet d'être actionnés indépendamment l'un de l'autre de manière que l'un puisse être déplacé vers ou dégagé des positions ouverte ou fermée avant l'autre. Bien que ceci permette au second obturateur d'être déplacé vers la position ouverte en surmontant seulement la pression entre son côté externe et sa surface d'assise, il est nécessaire pour déplacer le premier obturateur de sa position fermée d'exercer une force importante pour amener son côté externe à se "décrocher" de la surface d'assise dans le corps de la vanne. L'objet essentiel de l'invention est de proposer une vanne de ce type comprenant des obturateurs latéraux parallèles, qui soit d'une construction qui demande une force beaucoup moins considérable pour ouvrir les obturateurs, et plus particulièrement dans laquelle le dispositif d'actionnement n'a besoin de fournir que la force qui serait nécessaire pour ouvrir une vanne d'arrêt ne comportant qu'un unique obturateur. Un objet plus particulier consiste à fournir une vanne comprenant un dispositif d'actionnement n'ayant besoin que d'une unique tige et qui soit par ailleurs de construction simple. Sur les dessins, o les mêmes références numériques sont partout utilisées pour désigner les parties qui sont similaires: la figure 1 est une vue en coupe verticale d'une vanne d'arrêt constituée en accord avec le premier mode de réalisation de l'invention, les obturateurs étant montrés dans leurs positions fermées; la figure 2 est une vue en coupe partielle de la vanne de la figure 1, selon la ligne 2-2 de la figure 1; 3 2710388 la figure 3 est une autre vue en coupe partielle de la vanne de la figure 1, selon la ligne 3- 3 de la figure 1; la figure 4 est une vue de la vanne similaire à celle de la figure 1, dans laquelle le premier obturateur est déplacé vers sa position de mise à l'air libre; la figure 5 est autre vue similaire aux figures i et 4, mais dont les deux obturateurs sont déplacés vers la position ouverte; la figure 6 est une vue en coupe verticale du second mode de réalisation de 1 vanne d'arrêt, dont les obturateurs sont fermés; la figure 7 est une vue similaire à la figure 6, mais dont les obturateurs sont ouverts; et la figure 8 est une vue en coupe partielle de la vanne, similaire à la figure 7, mais en position fermée. En référence maintenant aux détails des dessins décrits ci-dessus, le mode de réalisation de la vanne qui est montré aux figures i à 5, et qui est désigné dans son ensemble par la référence numérique 20, comprend un corps de vanne 21 comportant un parcours d'écoulement 22 qui le traverse et une cavité 23 qui coupe le parcours d'écoulement entre ses extrémités, ainsi que des obturateurs 24 et 25 qui sont adaptés à être déplacés entre la position de la figure i de fermeture de la vanne et la position de la figure 5 d'ouverture de la vanne. Comme montré, les obturateurs à côtés parallèles comprennent des orifices P qui les traverse à proximité de leur extrémité supérieure, qui sont en alignement l'un avec l'autre et avec le parcours d'écoulement pour ouvrir la vanne quand elle est dans la position de la figure 1, et qui sont soulevés à l'intérieur de la cavité pour disposer les portions pleines des extrémités inférieures des 4 2710388 obturateurs en travers du parcours d'écoulement pour la fermer quand elle est dans la position de la figure 5. Des évidements annulaires 26 sont formés dans le corps pour entourer chaque parcours d'écoulement au niveau de son intersection avec la cavité 23, et un siège annulaire 27 est reçu dans chaque évidement pour constituer une surface d'assise 28 sur son extrémité interne, entre lesquelles les côtés externes des obturateurs sont guidés de façon mobile entre leurs positions ouvertes et fermées. Comme décrit précédemment, les obturateurs sont écartés êlastiquement l'un de l'autre, par exemple au moyen de ressorts agissant entre les obturateurs pour repousser leurs côtés externes contre les surfaces d'assise 28. Ainsi, comme montré le plus clairement à la figure 3, des empilements de rondelles Belleville 29 sont reçus dans des poches 29A de la surface interne de l'obturateur 25 pour repousser des boutons 29B prévus sur leurs extrémités contre le côté interne de l'obturateur 24. Des plaques de guidage 30 sont montées sur les extrémités internes des sièges pour constituer des surfaces de guidage pour les obturateurs quand ils se déplacent entre leurs positions ouvertes et fermées. La vanne 20 comprend en outre un dispositif d'actionnement A comportant un corps 31 monté sur le corps de la vanne pour fermer l'extrémité supérieure ouverte de la cavité 33, et une tige 32 s'étendant à travers le corps en vue d'être reliée à son extrémité interne aux obturateurs 24 et 25 pour les déplacer entre leurs positions ouvertes et fermées, ainsi que cela est décrit dans ce qui suit. Dans ce mode de réalisation de l'invention, la tige 32 du dispositif d'actionnement est amenée à effectuer un mouvement de va-et-vient sans rotation dans le corps par des moyens non montrés, tel qu'un piston monté dans un cylindre du corps 31. 2710388 L'extrémité inférieure de la tige 32 comprend une partie élargie en forme de "T" 33 à son extrémité inférieure, qui se dispose dans des fentes 34 et 35 prévues aux extrémités supérieures des obturateurs 24 et 25, qui permet aux obturateurs d'être déplacés vers et hors de la position de montage sur la tige d'une façon évidente. Comme montré, la fente 35 présente une extension longitudinale plus importante que la fente 34, la fente 34 ayant une extension longitudinale qui est juste suffisante pour recevoir étroitement le "T" 33 de manière que lors d'un mouvement vers le bas ou d'un mouvement vers l'intérieur de la tige 32 du dispositif d'actionnement, l'obturateur 24 soit amené à se déplacer de sa position fermée vers sa position ouverte avant le mouvement de l'obturateur 25. Pendant ce temps, le dispositif d'actionnement ne doit simplement que surmonter la friction entre son côté externe et l'obturateur 24 et la surface d'assise du siège 26, en raison de la force des ressorts de même que de la pression qui prédomine dans la cavité. Comme décrit également précédemment, un trou 36 est formé dans l'obturateur 24 pour relier son orifice P, et ainsi la cavité 23, avec son côté externe. Plus particulièrement, l'extrémité inférieure du trou coupe le côté externe de l'obturateur 24 en un emplacement, montré à la figure 4, qui est relié à l'ouverture traversant le siège de droite 27 avant la venue en engagement de l'extrémité inférieure du "T" 33 avec l'extrémité inférieure de la fente 35 de l'obturateur 25. De ce fait, la pression qui prédomine dans la cavité 23 est dégagée vers le parcours d'écoulement avant la poursuite du mouvement de la tige vers le bas pour commencer à déplacer l'obturateur de gauche 25 de sa position fermée vers sa position ouverte. Quand la tige a été déplacée vers le bas jusqu'à la position de la figure 4 pour la mise à l'air libre de la pression dans la cavité, la poursuite de 6 2710388 son mouvement vers le bas provoque, en raison de son engagement avec les côtés inférieurs des deux fentes 34 et 35, simultanément les mouvements de ces deux derniers vers le bas vers la position ouverte de la figure 5. Comme la pression qui prédomine dans la cavité n'écarte plus les obturateurs l'un de l'autre, les deux peuvent être déplacés vers le bas à l'encontre seulement d'une friction mineure entre les côtés externes des obturateurs et les surfaces d'assise avec lesquelles ils sont en engagement. Comme la vanne n'a pas été fermée, la pression n'a pas monté dans la cavité 23, et aucune problème particulier ne se pose donc pour ramener les obturateurs vers leurs positions fermées. Ainsi, quand on soulève la tige à partir de la position de la figure , le "T" 33 commence à soulever l'obturateur 24 jusqu'à ce que le "T" vienne en engagement avec le côté supérieur de la fente 35 formée à l'extrémité supérieure de l'obturateur 25, suite à quoi il déplace les deux obturateurs vers leurs positions totalement fermées comme montré à la figure 1. L'autre mode de réalisation de la vanne qui est montré aux figures 6 à 8 et désigné dans son ensemble par la référence numérique 20A diffère de la vanne 20 essentiellement par la manière selon laquelle les obturateurs sont déplacés entre leurs positions ouvertes et fermées. De ce fait, de nombreuses parties de cette vanne sont désignées par les mêmes références numériques que celles de la vanne 20. Ainsi, par exemple, dans la vanne 20A, les obturateurs 24A et 25A qui sont côte à côte ont leurs orifices PA formés dans leurs extrémités inférieures pour qu'ils soient abaissés vers la position fermée (figure 6) et soulevés vers la position ouverte (figure 7). En raison de cette inversion du mouvement, les guides 30A s'étendent vers le haut et non vers le bas dans la cavité 23 comme dans le cas des guides 30 de la vanne 20. 7 2710388 Le dispositif d'actionnement de la vanne 20A comprend un corps 31A qui est monté sur le corps de vanne 21A et qui comporte une tige 32A qui s'étend à travers le corps du dispositif d'actionnement et dans la cavité 23. Par comparaison avec la tige 32 du dispositif d'actionnement, la tige 32A peut tourner sans effectuer de mouvement de va-et-vient, et est munie d'un filetage 40 autour de son extrémité interne qui est en prise avec un écrou 41 reçu dans les fentes 34A et 35A dans les extrémités supérieures des obturateurs 24A et 25A pour établir une connexion à mouvement perdu. Plus particulièrement, l'écrou comprend des côtés plats qui sont adjacents des guides 31A pour le maintenir sans pouvoir tourner et de façon qu'il soit déplacé verticalement sur la tige en réponse à la rotation de la tige par tout moyen approprié à l'extrémité supérieure du dispositif d'actionnement. Comme montré, les côtés internes des obturateurs sont évidés pour loger l'extrémité de la tige quand les obturateurs sont soulevés vers leurs positions ouvertes supérieures (figure 7). Plus particulièrement et comme dans le cas de la vanne 20, la fente 34A constituée dans la partie supérieure de l'obturateur 24A a une extension longitudinale plus faible que la fente 35A dans l'extrémité supérieure de l'obturateur 35A. En conséquence, quand la tige 32 est tournée pour déplacer les obturateurs de la position fermée de la figure 6 vers la position ouverte de la figure 7, la portion agrandie de l'écrou 41 vient en engagement avec le côté supérieur de la fente 34A pour commencer à déplacer l'obturateur de droite 24A vers le haut avant de déplacer l'obturateur de gauche 25A vers sa position ouverte, puis commence à déplacer les deux obturateurs en direction de la position ouverte. En outre et comme dans le cas de la vanne 20, un trou 36A est formé dans 1 'obturateur 24A pour relier son orifice PA avec son 8 2710388 côté externe, l'extrémité du trou étant positionnée de manière à relier l'orifice et ainsi la cavité 23 du corps de la vanne avec le côté de droite de l'obturateur 24A, et ainsi avec le parcours d'écoulement, avant que l'extrémité supérieure de l'écrou vienne en engagement avec le côté inférieur de l'extrémité supérieure de la fente 35A. Ainsi que cela était également vrai pour la vanne 20, la vanne 20A comprend des ressorts (non montrés) disposés de façon similaire à ceux décrits en référence à la vanne 20 pour écarter les obturateurs l'un de l'autre. 9 2710388 REVENDICATIONS 1. - Vanne d'arrêt comprenant un corps avec un parcours d'écoulement le traversant, et une cavité à l'intérieur qui coupe le parcours d'écoulement entre ses extrémités, et des moyens formant des surfaces d'assise annulaire dans la cavité du corps à son intersection avec les extrémités internes du parcours d'écoulement, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens pour ouvrir et fermer le parcours d'écoulement, comprenant une paire d'obturateurs (24, 25) avec chacun des côtés parallèles et étant guidés de façon coulissante dans la cavité entre les surfaces d'assise entre des positions ouvrant et fermant le parcours d'écoulement (22), des moyens (34) pour déplacer un premier obturateur (24) de sa position fermée vers sa position ouverte avant de déplacer le second obturateur (25) de sa position fermée vers sa position ouverte et déplacer ensuite les obturateurs ensemble vers leur position ouverte, et des moyens (36) pour la mettre la cavité en communication avec le parcours d'écoulement sur le côté externe de l'un des obturateurs avant le mouvement du second obturateur depuis sa position fermée vers sa position ouverte. 2. - Vanne d'arrêt selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens (29, 29A, 29B) écartant élastiquement les obturateurs l'un de l'autre pour repousser leurs côtés externes contre les surfaces d'assise. 3. - Vanne d'arrêt selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de mise à l'air libre comprennent un passage (32) dans le premier obturateur 2710388 pour mettre la cavité (23) en communication avec le côté externe du premier obturateur. 4. - Vanne d'arrêt selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de déplacement comprennent un dispositif d'actionnement (32, 32A) comprenant une tige s'étendant dans la cavité et dont l'extrémité interne est reliée aux obturateurs par une liaison à mouvement perdu qui permet au premier obturateur d'être déplacé en direction de sa position ouverte avant le second obturateur. 5. - Vanne d'arrêt selon la revendication 4, caractérisée en ce que la liaison à mouvement perdu comprend une partie (33) agrandie latéralement de l'extrémité interne de la tige (32), reçue dans des fentes latérales (34, 35) prévues dans les extrémités des obturateurs, la fente du second obturateur ayant une extension longitudinale supérieure à la fente du premier obturateur. 6. - Vanne d'arrêt selon la revendication 5, caractérisée en ce que la tige est montée de façon à effectuer un mouvement de va-et-vient et sans rotation dans le corps, et la partie élargie est un "T" sur son extrémité interne. 7. - Vanne d'arrêt selon la revendication 5, caractérisée en ce que la tige (40) est montée à rotation sans mouvement longitudinal dans le corps, et la partie élargie est un écrou (41) qui est maintenu de façon à ne pas pouvoir tourner et qui est relié par vissage à la tige. 8. - Vanne d'arrêt selon la revendication 1, caractérisée en ce que les obturateurs comprennent des orifices (P, PA) traversant une extrémité, réalisés pour être en alignement l'un avec l'autre sur le parcours d'écoulement quand ils sont dans la position ouverte. 9. - Vanne d'arrêt selon la revendication 8, caractérisée en ce que les moyens de mise à l'air libre 1il 2710388 comprennent un trou (36, 36A) dans le premier obturateur qui relie son orifice (P, PA) avec son côté externe. 10. - Vanne d'arrêt selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps comprend des évidements annulaires autour du parcours d'écoulement sur un côté de la cavité, et un siège annulaire (27) est reçu dans chaque évidement pour constituer une surface d'assise sur son extrémité interne.