Brevet FR2716517A1 — publié le 19950825

i 2716517 Vanne rotative D'une manière générale, l'invention concerne des améliorations à des vannes rotatives ayant un élément de fermeture dont les parties de tige à ses extrémités opposées sont logées dans des ouvertures dans le corps de la vanne pour lui permettre d'être entraînée en rotation, par un opérateur à l'extrémité extérieure de l'une des parties de tige, entre les positions ouverte et fermée. Plus particulièrement, l'invention concerne des améliorations à des vannes rotatives du type dans lequel le corps comporte un siège ou un manchon autour de sa face intérieure avec laquelle l'élément de fermeture se trouve dans une relation d'ajustement serré et ayant des ouvertures dans lesquelles les parties de tige sont logées de façon ajustée. Bien que l'invention s'applique à différents types de vannes rotatives, elle est particulièrement utile dans une vanne-papillon dans laquelle l'élément de fermeture est un disque dont le bord périphérique extérieur se trouve scellé par rapport au siège dans sa position fermée. Pour améliorer la capacité de la vanne en termes de pression et pour protéger les parties métal liques du corps de fluides corrosifs et autrement néfastes dans les canalisations, le siège ou le manchon est habituellement réalisé à partir d'un matériau élastomère ou autrement déformable. Bien qu'un ajustement serré de l'élément de fermeture dans le siège puisse empêcher des fuites au niveau de l'élément de fermeture, il est encore nécessaire d'empêcher une éventuelle fuite de fluide à la hauteur des parties de tige et vers l'extérieur de la vanne. A cette fin, les extrémités adjacentes ou les moyeux des parties de tige et du siège forment un joint à ajustement serré les unes avec les autres, et les parties de tige forment un 2 2716517 joint à ajustement serré avec les ouvertures dans le siège dans lesquelles elles passent. Dans le cas d'une vanne-papillon, le manchon est fixé en place par une bride entre les extrémités opposées d'une canalisation d'écoulement, par exemple à l'aide de brides annulaires aux extrémités du siège, de façon à maintenir le manchon en place. Cependant, lorsque, en cours d'utilisation, la vanne se trouve "en bout de canalisation", par exemple en maintenance ou en réparation, le disque fermé forme une fermeture d'extrémité de la canalisation et subit toute la pression de celle-ci, et, dans la mesure o il n'y a pas de raccord de canalisation pour fixer la bride aval du siège en place, les ouvertures dans les parties de tige sont susceptibles de s'allonger et s'écarter des parties de tige, formant ainsi des trajectoires de fuite entre elles. L'objet de l'invention est donc d'améliorer la capacité de pression d'une telle vanne en minimisant le risque que se produisent de telles trajectoires de fuite et, en particulier, en empêchant les ouvertures de siège de s'écarter des parties de tige. Cet objet et d'autres objets de l'invention sont atteints, conformément aux réalisations illustrées de l'invention, par une vanne du type décrit dans laquelle une bague est empêchée de se déplacer avec l'un des éléments de fermeture et avec le siège dans une direction transversale aux parties de tige et remplit sensiblement une rainure dans l'autre de chacun de l'élément de fermeture et du siège qui entoure chaque partie de tige de manière à former un joint entre le siège, l'élément de fermeture et une telle partie de tige. Ainsi, en raison de son ajustement serré dans la rainure, la bague résiste à toute tendance du siège de s'écarter de l'une ou l'autre partie de tige, assurant ainsi un joint étanche entre 3 2716517 l'élément de fermeture, les parties de tige et le joint même dans les conditions les plus défavorables. Les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments dans les dessins annexés, dans lesquels: La figure i est une élévation latérale partiellement éclatée d'une vanne-papillon construite selon l'invention, et ayant le disque dans sa position fermée; La figure 2 est une vue latérale partiellement éclatée de la vanne-papillon de la figure 1, ayant son côté gauche raccordé à une extrémité de la canalisation d'écoulement, mais dont l'autre extrémité de la canalisation d'écoulement, indiquée en traits mixtes, est déconnectée de son côté droit; La figure 3 est une vue en coupe agrandie de la partie de la vanne montrée dans la figure 2 dans laquelle une partie de tige à une extrémité du disque passe dans une ouverture dans la partie adjacente du siège, et montrant une réalisation de l'invention dans laquelle la bague est solidaire avec le siège et s'emboîte dans une rainure dans l'extrémité adjacente du disque qui entoure la partie de tige; La figure 4 est une vue en coupe partielle d'une vanne, analogue à la figure 3, mais illustrant une autre réalisation de l'invention dans laquelle la bague est solidaire avec le disque et s'emboîte dans une rainure dans le siège qui entoure la partie de tige; La figure 5 est une autre vue en coupe partielle de la vanne, analogue aux figures 3 et 4, mais illustrant une autre réalisation de l'invention dans laquelle, comme dans la réalisation de la figure 3, la bague est formée sur le siège, mais dans laquelle la surface inférieure de la bague est d'une autre configuration; et 4 2716517 La figure 6 est encore une autre vue en coupe partielle de la vanne, analogue aux figures 3 à 5, mais illustrant une autre réalisation de l'invention dans laquelle la bague est séparée et est logée dans des rainures en regard l'une de l'autre dans le siège et dans l'extrémité adjacente du disque qui entourent la partie de tige. En référence maintenant aux détails des dessins décrits ci-dessus, l'ensemble de la vanne, qui est indiquée dans sa totalité dans les figures i et 2 par la référence 20, comporte un corps de vanne 21 constitué d'un élément tubulaire 22 susceptible d'être raccordé dans une canalisation d'écoulement (conformément à la description ci-après) et un siège ou un manchon 23 disposé autour du diamètre intérieur de l'élément tubulaire pour fournir un passage à travers la vanne. Plus particulièrement, la vanne 20 comporte un disque 24 ayant une partie de tige 25 à chaque extrémité (seule la partie de tige supérieure est représentée) logée d'une manière ajustée dans des ouvertures alignées 26 et 27 dans le manchon et l'élément tubulaire 22. Dans la réalisation illustrée de la vanne, les parties de tige sont séparées l'une de l'autre, l'extrémité intérieure de la partie de tige supérieure ayant une connexion non circulaire avec l'extrémité adjacente du disque de manière à communiquer une rotation au disque, et passant à travers une collerette 28 sur la face supérieure de l'élément tubulaire pour fournir une extrémité extérieure 29 à laquelle un opérateur, monté sur la collerette, peut être relié pour communiquer une rotation à la partie de tige supérieure et donc au disque. Cependant, on comprendra que les parties de tige pourront, à la place, être solidaires ou reliées l'une à l'autre pour s'étendre à travers le disque. 2716517 Un manchon de support 30 logé dans l'extrémité inférieure de l'ouverture 27 entoure la partie de tige au-dessus d'une bride 31 dans cette zone pour empêcher l'expulsion de la partie de tige de l'ouverture 27. L'extrémité supérieure de la partie de tige est entourée par un étanchement 32 logé dans un évidement supérieur 33 dans la collerette 28 et maintenue en place par un manchon de support 34 et une bague de blocage 35. Dans la réalisation illustrée de la vanne 20, l'élément tubulaire est constitué de moitiés fendues 22A et 22B qui sont reliées l'une à l'autre par des boulons 22C (voir la figure 1). Par ailleurs, le siège ou le manchon 23 possède des brides 36 à chaque extrémité qui s'étendent vers l'extérieur par-dessus les faces extérieures de l'élément tubulaire. Comme illustré également, l'élément tubulaire 22 a des oreilles 37 faisant saillie de sa périphérie extérieure et possédant des trous 38 qui y sont formés pour loger des boulons 39 destinés à un raccordement avec les moyeux 40 de chaque extrémité de la canalisation d'écoulement qui y conduit. Lorsqu'ils sont ainsi reliés, les moyeux appuient fortement contre les brides 36 du manchon de façon à maintenir la bride en place et à fermer l'espace annulaire entre les côtés opposés des brides 40 et de l'élément tubulaire. Cependant, comme il a déjà été dit et conformément à l'illustration de la figure 2, la vanne peut, en cours de fonctionnement, tel qu'en maintenance ou en réparation, être disposée "en bout de canalisation" en ce que l'extrémité de droite de la canalisation d'écoulement (en traits mixtes) lui est retirée. Comme on le comprendra d'après la figure 2, le disque fermé est ainsi soumis à la pression de la canalisation qui tend à le déplacer latéralement dans le sens de l'écoulement, ce qui, à son tour, à tendance à déformer le manchon 23 dont la bride de droite 36 6 2716517 n'est plus supportée par une extrémité de la canalisation d'écoulement. Comme il a été dit précédemment, c'est dans cet environnement que l'invention s'avère particulièrement utile. Ainsi, conformément à l'illustration de la figure 2 et en plus de détails dans la figure 3, une bague 50 est formée solidairement avec le manchon 23 dans lequel elle s'emboîte de manière à sensiblement remplir une rainure 51 dans le disque 24 entourant la partie de tige adjacente 25. Conformément à la description ci-dessus, dans la mesure o la bague est ainsi empêchée de se déplacer avec le manchon et se trouve logée de façon serrée dans la rainure 51 du disque entourant la partie de tige, l'ouverture à travers le manchon n'a que peu ou pas d'occasion de s'allonger malgré les forces qui tendent à pousser le manchon vers l'extérieur de l'élément tubulaire du corps de la vanne. La bague forme donc un joint avec le disque, le manchon et la partie de tige qu'elle entoure. Conformément à la description ci-dessus, dans une vanne de ce type, la partie de tige possède un diamètre légèrement supérieur à l'ouverture dans le manchon de manière à former, avec celleci, un ajustage serré qui inclut la bague solidaire 50. Tel que fabriqué, le diamètre extérieur de la bague est au moins sensiblement le même que le diamètre intérieur de la rainure 5i. Cependant, un ajustage serré de la partie de tige dans l'ouverture à travers le manchon étendra celle-ci de sorte que son diamètre extérieur formera également un ajustage serré avec le diamètre intérieur de la rainure. De plus, la bague 50 dépasse du diamètre intérieur du manchon d'une distance supérieure à la profondeur de la rainure 51 et devient également déformée dans une relation de joint d'étanchéité avec le fond de la rainure, assurant ainsi 7 2716517 un ajustage serré entre le manchon, le disque et la partie de tige. L'invention envisage que les surfaces adjacentes de l'extrémité inférieure de la bague et du fond de la rainure peuvent avoir des configurations différentes. Conformément à l'illustration, une rainure annulaire 54 peut être formée dans l'extrémité de la bague de manière à prévoir un chemin tortueux qui inhibe l'écoulement de fluides au-delà de la bague. De plus, des rainures peuvent être formées aux coins intérieurs et extérieurs de la bague. Comme mentionné précédemment, le manchon d'une telle vanne est usuellement en caoutchouc ou un autre matériau élastomère. Alternativement, il peut être réalisé en un matériau plastique qui est suffisamment déformable pour permettre aux parties de tige d'être ajustées de façon serrée à travers ses ouvertures et son diamètre intérieur pour former un joint autour de la périphérie du disque. Conformément à l'illustration, les surfaces d'extrémité adjacentes des parties de disque et le diamètre intérieur du joint sont sphériques. Cependant, au lieu de cela, elles peuvent être plates. La réalisation de la vanne montrée dans la figure 5 est analogue à celle décrite ci-dessus, sauf en ce qui concerne la construction de la bague 50. Ainsi, dans cette réalisation, au lieu d'être plat, le fond de la bague est arrondi à proximité de ses diamètres intérieur et extérieur, fournissant ainsi une partie centrale dont la profondeur permet un ajustage serré avec le fond de la rainure, mais fournissant des espaces adjacents aux diamètres intérieur et extérieur du fond de la bague. Dans la réalisation de l'invention illustrée dans la figure 4, la bague 50B est ici formée solidairement avec la partie de tige et s'ajuste de façon serrée dans une rainure 518 formée dans la 8 2716517 périphérie intérieure du manchon 23B pour entourer la partie de tige. Malgré cette inversion de la disposition de la bague et de la rainure, celles-ci remplissent le même rôle consistant à empêcher l'ouverture formée à travers le manchon de s'allonger pour constituer une trajectoire de fuite autour de la partie de tige, bien que, comme mentionné précédemment, le joint ou le manchon dans cette réalisation sont en un matériau relativement rigide de façon à minimiser son éloignement du diamètre extérieur de la bague. Comme dans le cas de la bague 50, la bague 50 possède des rainures formées dans son extrémité qui s'ajustent de façon serrée avec le fond de la rainure dans le manchon 238. Dans la réalisation montrée dans la figure 6, une bague séparée 50C s'emboîte dans des rainures opposées 51C formées dans le siège 23C et 51B formées dans la partie de tige 24, les deux rainures entourant la partie de tige étant de même diamètre de façon à ce que leur diamètre extérieur soit aligné pour loger de façon ajustée les extrémités opposées de la bague 50C. Conformément à l'illustration, l'extrémité inférieure de la bague possède des rainures qui y sont formées, conformément à la description relative à la bague 50 dans la figure 3. 9 2716517 REVENDICATIONS 1. - Vanne rotative comprenant un corps (21) ayant un siège (23) qui garnit son côté intérieur, un élément de fermeture ayant un côté extérieur qui s'ajuste de façon serrée avec le siège (23) et les parties de tige (25) à ses extrémités opposées logées de façon ajustée dans des ouvertures (27, 27) dans le siège et le corps pour permettre à l'élément de fermeture d'être entraîné en rotation dans le siège (23) entre des positions d'ouverture et de fermeture de la vanne, et une bague (50) qui est empêchée de se déplacer avec l'un de l'élément de fermeture et le siège (23) dans une direction transversale aux parties de tige et qui remplit sensiblement une rainure (51) dans l'autre de chacun de l'élément de fermeture et du siège (23) qui entoure chaque partie de tige (25) de manière à former un joint entre le siège, l'élément de fermeture et ladite partie de tige. 2. - Vanne rotative selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque bague (50) est solidaire avec le siège et la rainure (51) est située dans l'élément de fermeture. 3. - Vanne rotative selon la revendication 2, caractérisée en ce que le siège (23) est réalisé en un matériau déformable. 4. - Vanne rotative selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque bague (50) est solidaire avec l'élément de fermeture et la rainure (51) est située dans le siège (23). 5. - Vanne rotative selon la revendication 4, caractérisée en ce que le siège (23) est réalisé en un matériau déformable. 6. - Vanne rotative selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque bague (50) est séparée du siège (23) et de l'élément de fermeture et est logée de 2716517 façon ajustée dans des rainures opposées dans 1 'un et l'autre. 7. - Vanne rotative selon la revendication 6, caractérisée en ce que le siège (23) est réalisé en un matériau déformable. 8. - Vanne rotative selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque partie de tige est ajustée de façon serrée dans l'ouverture dans le siège (23), et chaque bague (50) dépasse d'une distance supérieure à la profondeur de la rainure (51) de façon à être déformée dans une relation de joint d'étanchéité avec le fond ainsi qu'avec le côté extérieur de la rainure. 9. - Vanne rotative selon les revendications 1 à 8, caractérisée en ce que la vanne est du type vanne- papillon dans laquelle l'élément de fermeture est un élément de disque (24) ayant des parties de tige à ses extrémités opposées qui sont logées de façon ajustée dans des ouvertures dans le corps et le siège du corps (21) de vanne de façon à permettre au disque d'être entraîné en rotation entre une position qui ouvre le passage d'écoulement et une position dans laquelle sa périphérie s'emboîte avec le diamètre intérieur du siège pour fermer le passage d'écoulement.