Brevet FR2736985A1 — publié le 19970124

VANNE D'ETANCHEITE POUR UN CIRCUIT DE VENTILATION ET DE FILTRATION Le domaine technique de la présente invention est celui des vannes comportant deux circuits aérauliques véhiculant des fluides de nature différente. Dans les réalisations connues, on utilise des organes d'étanchéité comportant des joints en élastomère ou des sièges en matériaux appropriés au fluide à véhiculer. On a donc proposé des vannes d'étanchéité avec des joints toriques conjointement avec des sièges de papillons ou de boisseaux. Ces éléments sont constitués de matériaux tendres qui sont donc fragiles et se détériorent au fur et à mesure des manoeuvres d'orientation en raison du frottement proportionnel à l'étanchéité désirée de l'élément mobile. Le risque de détérioration est donc important ce qui diminue la fiabilité de la vanne. Le but de la présente invention est de proposer une vanne dans laquelle l'étanchéité absolue n'est pas recherchée au niveau de chacun des circuits, mais avec une maîtrise des fuites éventuelles et surtout en rendant impossible ou sans conséquences la contamination d'un circuit à l'autre. L'invention a donc pour objet une vanne d'étanchéité pour un circuit de ventilation et/ou de filtration à l'intérieur de laquelle circulent deux fluides de nature différente, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un corps délimitant à un premier niveau une première chambre débouchant vers l'extérieur par deux orifices et à un second niveau une seconde chambre éloignée de la première et débouchant vers l'extérieur par deux orifices, une troisième chambre reliant entre elles les deux chambres précédentes et communiquant avec l'extérieur par l'intermédiaire d'un conduit calibré, et en ce qu'elle comprend un boisseau orientable disposé dans chacune des première et seconde chambres, les boisseaux faisant communiquer entre eux les orifices deux à deux. Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention - les premier et second niveaux se situent suivant deux plans médians sensiblement parallèles entre eux, et - les première et seconde chambres se présentent sous la forme de perçages cylindriques qui présentent le même diamètre, chaque boisseau étant constitué par un cylindre dont le diamètre externe est adapté au diamètre interne des première et seconde chambres. Selon une caractéristique de l'invention, les orifices des chambres débouchent à chaque niveau suivant des directions sensiblement perpendiculaires. Selon une autre caractéristique de l'invention, chaque boisseau présente deux perçages perpendiculaires l'un à l'autre dont l'un est pratiqué dans l'axe du boisseau, l'autre perçage ayant un diamètre correspondant sensiblement au diamètre des orifices des chambres. Selon une autre caractéristique de l'invention, les boisseaux sont orientables par rotation. L'invention concerne également des applications de la vanne d'étanchéité selon l'invention à trois circuits de ventilation et/ou de filtration. Une première application concerne un circuit de ventilation en environnement sain, circuit qui est caractérisé en ce qu'il comprend un ventilateur placé en amont ou en aval de la vanne et un filtre, le ventilateur et le filtre étant reliés à deux orifices débouchant l'un au premier niveau et l'autre au second niveau. Une seconde application concerne un circuit de ventilation et de filtration en environnement contaminé, circuit qui est caractérisé en ce qu'il comprend un ventilateur placé en amont de la vanne et un filtre reliant deux orifices de ladite vanne située l'un au premier niveau et l'autre au second niveau. Une troisième application concerne un circuit de ventilation et de filtration en environnement contaminé, circuit qui est caractérisé en ce que le circuit comprend un ventilateur placé en aval de la vanne et un filtre reliant deux orifices de la vanne situés l'un au premier niveau et l'autre au second niveau, le conduit calibré de la vanne étant relié en aval du ventilateur par une conduite. Un tout premier avantage de l'invention réside dans la fiabilité de la vanne obtenue par une pression différentielle dans les circuits de la vanne elle-même. Ainsi, toute fuite de fluide pollué d'un circuit ne peut contaminer le circuit voisin par ponction de cette fuite et acheminement vers une zone sans risque, et toute fuite de fluide des circuits est rendue impossible en réalisant un environnement de fluide neutre ou propre avec une pression supérieure à celle des suivants. Un autre avantage réside dans le fait que la fiabilité de la vanne est obtenue sans utilisation de joints, ce qui entraîne une simplification de la réalisation de la maintenance et, le cas échéant, de la décontamination. D'autres avantages, caractéristiques, et détails de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective de la vanne, - les figures 2A, 2B et 2C sont des vues en coupe du corps de la vanne, - les figures 3A, 3B et 3C sont des vues en coupe du boisseau de la vanne, - les figures 4A et 4B sont des vues en coupe de la vanne dans une première configuration, - les figures 5A et 5B sont des vues en coupe de la vanne dans une seconde configuration, - les figures 6A et 6B illustrent schématiquement un premier exemple de montage de la vanne dans un circuit de ventilation, - les figures A et 7B illustrent shématiquement un deuxième exemple de montage de la vanne dans un circuit de ventilation, et - la figure 8 illustre schématiquement un troisième exemple de montage de la vanne dans un circuit de ventilation. La vanne 1 représentée sur la figure 1 comporte un corps 2 de forme générale parallélépipédique percé de deux alésages 3 et 4 délimitant deux chambres 5 et 6 à deux niveaux distincts. Les deux chambres 5 et 6 communiquent entre elles par une troisième chambre 7 ou chambre intermédiaire. La chambre 5 débouche à l'extérieur par des orifices 10 et 11 situés à un premier niveau. La chambre 6 débouche à l'extérieur par des orifices 8 et 9 situés à un second niveau. La figure 2A représente une vue en coupe du corps 2 de la vanne passant par les orifices 9 et 11 sur laquelle on voit que les chambres 5 et 6 ont une section droite circulaire de même diamètre et s'étendent suivant deux axes longitudinaux parallèles entre eux. Les orifices 9 et 11 sont également délimités par des perçages cylindriques respectifs 12 et 13, percés suivant les axes X1 et X2, et prolongés par des embouts respectifs 14 et 15 ayant sensiblement le même diamètre. On voit sur cette figure 2A que les chambres 5 et 6 se situent suivant deux plans médians passant par les axes X1 et X2 sensiblement parallèles entre eux. Sur la figure 2B, qui est une vue en coupe AA de la figure 2A, on voit les alésages cylindriques 3 et 4 qui délimitent les chambres 5 et 6, les orifices 11 et 9, et la chambre intermédiaire 7. Les orifices 10 et 8 sont également déterminés par des perçages cylindriques 16 et 17 prolongés vers l'extérieur par des embouts 18 et 19. Sur cette figure 2B, on voit que la chambre 5 présente un axe longitudinal X3 confondu avec celui du perçage 16 et de l'embout 18. De même, la chambre 6 présente un axe longitudinal X4 confondu avec celui du perçage 17 et de l'embout 19. La chambre 7 est mise en communication avec l'extérieur par l'intermédiaire d'un conduit 20 et dont le rôle sera expliqué plus loin. Sur la figure 2C, qui est une vue en coupe BB de la figure 2B, on voit le corps 2 de la vanne au niveau de la chambre 6 seule avec les orifices 8 et 9 dont les axes X4 et X1 sont perpendiculaires entre eux. Les figures 3 montrent un boisseau 21 destiné à être intégré dans chacune des chambres 5 et 6. La figure 3A représente une vue en coupe transversale d'un boisseau 21 présentant une section droite circulaire. Chaque boisseau 21 se présente sous la forme d'un barreau cylindrique muni d'un perçage 22 longitudinal relié vers l'extérieur par un perçage 23 perpendiculaire. Les figures 4A et 4B illustrent l'intégration d'un boisseau 21 dans chacun des alésages 3 et 4 dont les diamètres respectifs sont adaptés pour assurer leur introduction dans ces alésages et leur rotation pour les orienter vers les orifices et les faire communiquer entre eux suivant les besoins de l'utilisateur. Suivant la figure 4A, la communication entre les orifices 9 et 11 est interdite. Par contre, selon la figure 4B, la communication entre les orifices 8 et 10 est autorisée à travers la chambre intermédiaire 7 et, en reliant les embouts 18 et 19 à un circuit, on met en communication ce circuit avec les orifices 8 et 10 alors que cette communication est impossible avec les orifices 9 et 11. Les figures 5 représentent des vues en coupe similaires à celles suivant les figures 4. Chaque boisseau 21 a subi une rotation de 90a et ainsi la communication est établie entre les orifices 8 et 9 d'une part et les orifices 10 et 11 d'autre part. Dans cette configuration, la chambre 7 est hors circuit. Les figures 6A et 6B représentent deux exemples d'un circuit de ventilation où l'environnement n'est pas contaminé, c'est-à-dire que la filtration n'est pas nécessaire. Le circuit comprend suivant la figure 6A un ventilateur 30 placé en amont de la vanne 1 et un filtre 31, l'ensemble étant situé dans une zone 32 distincte de la zone 33 à ventiler. Les boisseaux 21 occupe la position représentée sur les figures 4 en faisant communiquer les orifices 8 et 10 pour diriger le fluide sous pression du ventilateur 30 dans la zone 33. Le filtre 31 connecté aux orifices 9 et 11 est hors du circuit de fluide. La figure 6B illustre un circuit dans lequel le ventilateur 30 est placé en aval de la vanne 1. Dans ce cas, le circuit est intégré dans la zone 34 à ventiler et la liaison entre les orifices 8, 9, 10, 11 est identique à celle indiquée précédemment. Les figures 7A et 7B représentent deux exemples d'un circuit de ventilation où l'environnement est contaminé et nécessite la mise en circuit du filtre 31. Il s'agit alors d'un circuit de filtration. Suivant la figure 7A, le ventilateur 30 est placé en amont de la vanne 1 et le fluide est dirigé à travers le filtre 31 au moyen de la vanne 1 depuis la zone 36 contaminée où est placé le circuit vers la zone 35 dans laquelle l'air filtré doit parvenir. Il s'agit donc d'une zone propre 35 à protéger. Dans cette configuration, les boisseaux 21 sont orientés comme montré sur les figures 5A et 5B pour faire communiquer les orifices 8 et 9 d'une part et les orifices 10 et 11 d'autre part. Le ventilateur 30 est alors connecté à l'embout 19, le filtre 31 aux embouts 14 et 15, et la zone 35 propre à protéger à l'embout 18. Ainsi, le fluide est dirigé à travers la vanne 1 vers le filtre 31, puis de nouveau à travers la vanne 1 vers la zone 35 à protéger. Sur la figure 7B le montage est identique, mais le ventilateur 30 est placé en aval de la vanne 1, l'ensemble du circuit étant disposé dans la zone 37 propre à protéger. La vanne 1 est reliée à la zone extérieure polluée par l'intermédiaire de l'embout 19 tandis que le ventilateur 30 est connecté à l'embout 18. Comme indiqué précédemment, la vanne 1 selon l'invention assure par pression différentielle la circulation de fluide à l'intérieur de celle-ci sans contamination. Si l'on considère suivant la figure 5B les zone Z1, Z2 et Z3 correspondant aux trois chambres 6, 5 et 7 respectivement. Les pressions P1, P2 et P3 respectives sont décroissantes lorsque, comme représenté à la figure 7A, le ventilateur 30 est placé en amont. On représente suivant une matrice carrée comprenant l'environnement les différents cas possibles dans le tableau 1 Zone Z1, Z2, Z3 ; Env. Pression correspondante P1 > P2 > P3 (=Patm) ; Atm ~ Vers Zi Z2 Z3 Env De - F2 sans I F1 sans Zi t / conséquences conséquences F4 F4 sans F6 sans z2 nséquences conséquences Impossible Impossible Sans Z3 P3 P3 $--- conséquences Impossible Impossible Sans F Env P atm P atm conséquences TABLEAU 1 On voit qu'une fuite F2 de la zone Z1 à Z3, c'està-dire de la chambre 6 vers la chambre 7 est sans conséquence puisque la vanne 1 est placée en zone polluée. il en est de même des fuites F1 de la zone Z1 (chambre 6) vers l'environnement, F4 de Z2 (chambre 5) vers Z3 (chambre 7) et F6 de Z2 vers l'environnement, ainsi que les fuites de Z3 vers l'environnement et de l'environnement vers Z3, puisque ces fuites F1, F4, F6 éventuelles sont sans conséquence. Par contre, les fuites de Z3 vers Z1 ou Z2 et de l'environnement vers Z1 et Z2 sont impossibles en raison du différentiel de pression. Le circuit interne de la vanne 1 est donc étanche au niveau de l'orifice 10 connecté par l'embout 18 à la zone 35 à protéger. Si on considère le montage suivant la figure 7B, c'est-à-dire le cas où le ventilateur 30 est monté en aval de la vanne 1, on a un ordre inverse au cas précédent des pressions. On a donc P1 Le montage représenté à la figure 7B est modifié comme montré sur la figure 8 où on prévoit de relier la chambre 7 via le conduit 20 par une conduite 40 à la conduite aval 41 ouvrant le ventilateur 30 dans la zone 37. Cette configuration (qui n'est pas indispensable) permet de garantir que la chambre 7 renferme du fluide propre. On construit alors le tableau 2 suivant Zone Z1, Z2, Env, Z3 Pression correspondante P1 Vers Z1 Z2 | Z3 Env De Impossible I Impossible Z1 g.- / \ P3 > P1 Pe > P1 Impossible Impossible Z2 // P3 > P2 Pe > P2 F2: F4 s F5 et Z3 Air propre Air propre i Air propre F1 sans F6 sans Impossible v7N Env conséquence conséquence P3 > Pe t TABLEAU2 L'analyse des pressions et des fuites F1 à F5 au niveau de la vanne 1 montre que toute contamination de la zone Z2 ou de l'environnement est impossible en raison du différentiel de pression. REVENDICATIONS 1 - Vanne d'étanchéité (1) pour un circuit de ventilation et/ou de filtration à l'intérieur de laquelle circulent deux fluides de nature différente, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un corps (2) délimitant à un premier niveau une première chambre (5) débouchant vers l'extérieur par deux orifices (10, 11), et à un second niveau une seconde chambre (6) éloignée de la première et débouchant vers l'extérieur par deux orifices (8, 9), une troisième chambre (7) reliant entre elles les deux chambres précédentes et communiquant avec l'extérieur par l'intermédiaire d'un conduit (20), et en ce qu'elle comprend un boisseau orientable (21) disposé dans chacune des première et seconde chambres (5, 6), les boisseaux (21) faisant communiquer entre eux les orifices deux à deux. 2 - Vanne d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que les premier et second niveaux se situent suivant deux plans médians sensiblement parallèles entre eux. 3 - Vanne d'étanchéité selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les première et seconde chambres (5, 6) se présentent sous la forme de perçages cylindriques (3, 4), chaque boisseau (21) étant constitué par un cylindre dont le diamètre externe est adapté au diamètre interne des première et seconde chambres (5, 6). 4 - Vanne d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les orifices (8, 9 ; 10, 11) des chambres (5, 6) débouchent à chaque niveau suivant des directions sensiblement perpendiculaires. 5 - Vanne d'étanchéité selon la revendication 3, caractérisée en ce que les perçages cylindriques (3, 4) présentent le même diamètre. 6 - Vanne d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que chaque boisseau (21) présente deux perçages (22, 23) pratiqués pendiculairement, l'un par rapport à l'autre, dont l'un (22) est pratiqué dans l'axe du boisseau. 7 - Vanne d'étanchéité selon la revendication 6, caractérisée en ce que le perçage (23) présente un diamètre correspondant sensiblement au diamètre des orifices (8, 9 ; 10,11) des chambres (6, 5). 8 - Vanne d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les boisseaux (21) sont orientables par rotation. 9 - Application de la vanne d'étanchéité (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans un circuit de ventilation en environnement sain, caractérisée en ce que le circuit comprend un ventilateur (30) placé en amont ou en aval de la vanne (1) et un filtre (31), le ventilateur et le filtre étant reliés à deux orifices (8, 10 ; 9, 11) de la vanne débouchant l'un au premier niveau et l'autre au second niveau. 10 - Application de la vanne d'étanchéité (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans un circuit de ventilation et de filtration en environnement contaminé, caractérisée en ce que le circuit comprend un ventilateur (30) placé en amont de la vanne (1) et un filtre (31) reliant deux orifices de ladite vanne situés l'un au premier niveau (8, 9) et l'autre au second niveau (10, 11). 11 - Application de la vanne d'étanchéité (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 dans un circuit de ventilation et de filtration en environnement contaminé, caractérisée en ce que le circuit comprend un ventilateur (30) placé en aval de la vanne (1) et un filtre (31) reliant deux orifices de ladite vanne situés l'un au premier niveau (8, 9) et l'autre au second niveau (10, 11), le conduit (20) de la vanne pouvant être relié en aval du ventilateur (30) par une conduite (40).