Brevet FR2744509A3 — publié le 19970808

FR 2744509 A3 19970808 FR 9601702 A 19960206 La présente invention concerne un robinet à I/2 boisseau sphérique équipé d'un seul siège à sections différentielles mis en oeuvre par la pression de la ligne -quelle que soit sa direction- et pour tous diamètres nominaux de conduites ou pipelines, de 6" à 56" ou au-delà. Les robinets à boisseaux sphèriques, traditionnellement fabriqués et utilisés, comportent des sphères totales munies, en amont et aval, de deux sièges en contact permanent avec celles ci, pouvant créer, entre ces derniers et dans le corps du robinet, des surpressions dangereuses pour les utilisateurs ou 1 environnement. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ce danger possible. I1 comporte en effet une première caractéristique: - constituée par une I/2 sphère et par une seconde portant sur: - un seul siège qui n'est en contact avec la I/2 sphère que dans la phase de fermeture Cette conception permet, quelles que soient les conditions de pressions dans la ligne, la nature des effluents transportés - fluides ou gazeux - d'éviter totalement tous phénomènes de surpression dans le corps du robinet. Les figures NOs I à 9 reprises sur les planches I/2 et 2/2 indiquent: Figure I Plan d'ensemble du robinet à I/2 boisseau " 2 I/2 coupe du robinet coté boisseau " 3 I/2 boisseau en coupe " 4 I/2 boisseau en plan " 5 Coupe siège annulaire " 6 Siège et étanchéité métal/métal " 7 Siège et étanchéité métal/métal par emboitement " 8 Siège et étanchéité élastomère/emboitement " 9 Siège et étanchéité par joint intégré dans 1/2 boisseau avec emboitement Les repères NOs 1 à 22 reprennent les différents constituants de ces figures. FIGURE 1 -montre un robinet équipé d'embouts à souder avec brides en variante. Indique également les vannes 5-6-7 de commande, ou commande à distance du siège Le repére 1 montre le I/2 corps du robinet soudé sur l'autre I/2 corps repère 9. FIGURE 2 Montre le I/2 boisseau en coupe où la piste de contact boisseau/siège est tracée. Montre égale ment, le siège annulaire et ses joints d'étanchéi té redondants. Le corps interne de cylindre, repè 10, peut, en variante être soudé sur le corps N 9 FIGURE 3 montre le I/2 boisseau laissé à l'état brut de forgeage ou fonderie à l'exception de la piste de contact du siège annulaire qui est usinée, traitée ou rapportée. Dans les grands diamètres de pipe lines, à partir, par exemple de 36" nominal, peut être fabriquées en tôle forgée roulée FIGURE 4 I/2 boisseau en plan avec sa seule piste de siège usinée FIGURE 5 Siège annulaire avec joints d'étanchéité redondants Pour la clarté de la présentation ces figures n'ont pas d'échelle. I1 faut simplement observer qu'un tel robinet à I/2 boisseau et à siège unique répondrait, dans tous les cas aux normes: ANSI - ASME - ASTM - API - NACE - MSS- AFNOR - DIN BRITISH STANDARDS - NORSKE VERITAS tant pour ce qui concerneratses pressions d'essais et de service que ses cotes d'encombrement, de température ou de la sélection de ses composants en fonction des natures d'effluents à transporter. I1 faut également observer que le fait de ne pas mettre en contact permanent le siège avec le I/2 boisseau, entraine: - une réduction très significative du couple de manoeuvre du robinet puisque, dans toutes circonstances, les pressions amont/aval sont égalisées et que le seul couple de manoeuvre à vaincre est celui de l'inertie propre du I/2 boisseau. Ce couple réduit entraine également une puissance moindre dans les motorisations choisies. - par ailleurs cette conception permet l'emploi d'une grande variété de dispositif d'étanchéité boisseau/ siège selon exemples donnés sur figures NOs 6 à 9.Cette conception garantit l'intégrité des joints puisqu'ils sont hors de l'éffluent en position d'ouverture du robinet Fonctionnement du robinet. I1 est livré sur le site en position ouverte. Les vannes (5) (6) et (7) sont fermées. Le robinet est monté sur la conduite ou pipe line. Fermeture du robinet: - Ier temps. Le boisseau est manoeuvré d'un quart de tour à l'aide de la commande en place ( levier, volant, motorisation électrique, hydraulique ou autre) - 2ème temps La vanne 7 est ouverte ( les vannes 5 et 6 restent fermées) Dès cet instant, la pression de la ligne agit sur 1 'arriè- re du siège annulaire et, en raison de la pression différentielle existante alors, ce siège est poussé contre la I/2 sphère. L'étanchéité est assurée. Celle-ci sera d'autant plus importante qu'il y aura de pression dans la ligne. Cette remarque est également valable pour les faibles pressions dans la ligne puisque la force d'étanchéité exercée contre la I/2 sphère sera fonction des différences de section entre l'avant du siège et l'arrière de ce dernier. Ouverture du robinet: - Ier temps. la vanne7 est fermée. Les vannes 5 et 6 sont ouvertes. En raison du déséquilibre des pressions, le siège est repoussé à l'arrière de son logement. Le contact siège demi/sphè est rompu. Les pressions amont et aval s'égalisent. - 2ème temps Le boisseau est manoeuvré en I/4 de tour en position d'ouverture Ces différentes manoeuvres sont faites soit: - sur place par un Opérateur - soit par commande à distance contrôlant des électro vannes NOS 5-6-7 et l'actuateur du I/2 boisseau. Le champ d'application industrielle se situerait au niveau de l'équipements des conduites ou pipe lines destinés aux hydrocarbures liquides ou gazeux et plus particulièrement: - dans les zones à risques - dans les diamètres nominaux importants REVENDICATIONS 1) Robinet à I/2 boisseau sphérique (1) caractérisé en ce qu'il comporte une piste de contact usinée (13), pour siège annulaire (11), le reste de la I/2 sphère étant laissé à l'état brut. 2) Robinet à I/2 boisseau sphérique selon la revendication I, caractérisé en ce que le siège annulaire, à sections différentielles,bi-directionel (11) n'est en contact avec le I/2 boisseau (1) qu'en position de fermeture. 3) Robinet à I/2 boisseau sphérique selon la revendication I et la revendication 2 caractérisé en ce que le siège annulaire (11) est hors contact avec le I/2 boisseau sphérique (1) lors des manoeuvres d'ouverture et de fermeture de ce dernier. 4) Robinet à I/2 boisseau sphérique selon l'une quelconque des revendications I, 2 ou 3, caractérisé en ce que le siège annulaire (11) peut être, selon la nature, la pression, la température des éffluents à transporter liquides ou gazeux - être équipé de différents joints principaux d'étanchéité (I5), (I6), (I7), (I8). 5) Robinet à I/2 boisseau sphérique selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que le siège annulaire (11) peut être sélectivement mis en contact sur une surface pré-déterminée (I3) du I/2 boisseau sphérique (1) cette mise en contact étant assurée par la pression de l'éffluent circulant dans la conduite, par l'intermédiaire de robinets manuels I/4 de tour ou commandés par électro-vannes, ou bien encore, selon le cas, par une source extérieure de pression de quelque nature qu'elle soit. 6) Robinet à I/2 boisseau sphérique selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que le I/2 boisseau sphérique (1) n'étant soumis au contact que d'un seul siège annulaire (11) en position de fermeture tous risques de surpression, dans le corps du robinet, pouvant être dangereux pour les utilisateurs ou l'environnement, seront totalement éliminés dans le cas ou le joint de siège serait fuyard. 7) Robinet à I/2 boisseau sphérique selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce que le siège annulaire (11) n'étant jamais en contact avec le I/2 boisseau sphérique (1) lors des manoeuvres d'ouverture ou de fermeture, le couple de manoeuvre du robinet sera, eu égard à l'égalisation des presions amont/aval, limité à la seule inertie du I/2 boisseau sphérique (11) entrainant ainsi une réduction des puissances des motori sations sélectionnées.