Brevet FR2751395A1 — publié le 19980123

Robinet à papillon La présente invention porte sur un robinet à papillon à fonctionnement silencieux pour le réglage du débit dans une conduite, comportant un arbre de manoeuvre du robinet par lequel un couple peut être transmis au papillon, le papillon présentant un élément en forme de disque qui peut tourner avec le papillon entre une position fermée et une position ouverte. On connaît des robinets de diverses formes pour le réglage et la commande de débits dans lesquels la section d'étranglement peut être modifiée par manoeuvre de l'obturateur. Tous les types ont ceci de commun que, dans certaines conditions d'emploi, peuvent avoir lieu une production intense de bruit et une destruction. Empêcher une production inadmissible de bruit est une mesure importante de protection de l'environnement sans laquelle, aujourd'hui, l'homologation des installations chimiques ou pétrochimiques nouvelles n'est généralement plus possible. Alors qu'on connaît pour les soupapes un grand nombre de mesures pour empêcher la production de bruit, il n'existe jusqu'ici que peu de possibilités pour les robinets à papillon. Une mesure connue de réduction du bruit sur un papillon est présentée dans l'US-A 3 960 177. Cette mesure consiste à prévoir, sur les deux côtés du papillon, une série saillante de dents placées près du bord extérieur du papillon. La hauteur des dents diminue sur le bord vers le moyeu du papillon. Ce dispositif a comme inconvénient que le papillon, pour de grands angles d'ouverture, ne permet qu'une faible réduction du bruit et que les dents n'influent alors plus guère sur l'écoulement. Le DE-OS 23 59 717 présente un robinet à papillon de l'art antérieur cité au début. Pour la réduction du bruit, sont proposés des canaux et des trous parallèles qui sont placés de préférence les uns à côté des autres ou les uns au-dessus des autres par couches. Alors que le 2 2751395 dispositif de l'US-A 3 960 177 agit essentiellement aux petits angles d'ouverture, les mesures du DE-OS 23 59 717 prennent effet seulement aux grands angles d'ouverture, car aussi bien les canaux disposés par couches que le disque perforé placé s perpendiculairement au papillon ne produisent une division de l'écoulement qu'aux grands angles d'ouverture. Les deux solutions n'agissent donc pas dans tout le domaine angulaire de manoeuvre du robinet et produisent en outre une résistance relativement grande à l'écoulement. Le but de la présente invention est d'améliorer un robinet à papillon à fonctionnement silencieux de façon qu'il puisse être employé efficacement dans tout le domaine angulaire d'ouverture. Ce but est atteint au moyen d'un robinet tel qu'indiqué au début, caractérisé par le fait que le papillon présente, sur au moins un côté de l'élément en forme de disque, des surfaces directrices parallèles qui sont orientées perpendiculairement à la fois à l'axe de l'arbre et à un plan médian de l'élément en forme de disque qui contient l'axe de rotation de l'arbre ou est parallèle à cet axe et s'élèvent à partir d'au moins une face extérieure de l'élément en forme de disque. Il est avantageux que les surfaces directrices soient également espacées. Il est aussi avantageux que les surfaces directrices s'étendent à peu près ou exactement jusqu'au bord périphérique de l'élément en forme de disque. Il est bon que des surfaces directrices soient prévues sur deux faces extérieures opposées de l'élément en forme de disque. En outre, il s'est révélé avantageux que les surfaces directrices aient un contour périphérique sensiblement semi-circulaire dont le rayon maximal est inférieur au rayon intérieur de la conduite. La hauteur des surfaces directrices devient ainsi maximale sans que celles-ci touchent la conduite lors de la rotation du papillon. 3 2751395 En outre, il est bon que l'étendue longitudinale des surfaces directrices sur l'élément en forme de disque, perpendiculairement à l'axe de l'arbre, soit au moins le double de leur largeur mesurée parallèlement à l'axe de l'arbre sur l'élément en forme de disque. Il convient aussi que les surfaces directrices, dans leur étendue allongée ou leur étendue longitudinale sur l'élément en forme de disque, soient disposées symétriquement par rapport à l'arbre, mais en se terminant nettement avant le bord périphérique, c'est-à-dire que chaque surface directrice se termine une distance déterminée avant le bord périphérique, éventuellement choisie individuellement pour chaque surface directrice. Il est en outre préférable que la hauteur, entrant au maximum dans la section du tuyau ou dans l'écoulement de toutes les surfaces directrices, soit à la même distance du plan médian de l'élément en forme de disque. Les surfaces directrices peuvent s'étendre sur l'élément en forme de disque à partir de l'arbre dans la direction de rotation de la partie du bord périphérique de l'élément en forme de disque située dans la direction de rotation du papillon. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, les surfaces directrices sont sensiblement rectangulaires avec des zones de coin adaptées à la section du tuyau, par exemple des coins arrondis ou biseautés. L'élément en forme de disque du papillon a en outre de préférence une forme arquée. Le papillon peut être du type passsant, butant sur baguette ou butant obliquement. L'invention permet de réaliser un robinet silencieux en divisant l'écoulement de fluide de processus. La division de l'écoulement a 4 2751395 déjà lieu à de petits angles d'ouverture, car les surfaces directrices sont les unes à côté des autres et ainsi, même avec une petite ouverture, sont toutes en prise avec l'écoulement. Inversement, la longueur et la hauteur entrant dans l'écoulement des surfaces $ directrices signifient une réduction efficace du bruit même aux grands angles d'ouverture. L'invention est expliquée en détail ci-après à l'aide d'exemples de réalisation. Sur les dessins: la figure 1 est une vue de côté d'une première forme de réalisation préférée d'un robinet selon la présente invention, la figure 2 est une vue de face du papillon du robinet de la figure 1, la figure 3 est une coupe d'une deuxième forme de réalisation du robinet de la présente invention, la figure 4 est une vue de face du papillon du robinet de la figure 3, et la figure 5 est une vue de dessus du papillon de la figure 3. La forme de réalisation représentée sur la figure 1 du robinet 1 de la présente invention présente un papillon 3 qui est monté dans une conduite 5, 5', constituée ici de tuyaux 5 et 5', et auquel le fluide arrive dans la direction Q. Le tuyau 5 est pourvu, dans sa zone d'extrémité, de brides 17 de raccordement à un tube incorporé 19. Du tube incorporé 19 part un autre tuyau 5', également raccordé par une bride 17'. La rotation de l'arbre donne différentes positions du papillon 3 avec une section variable d'étranglement. Dans cette forme de réalisation, le robinet 1 est du type passant. Le papillon 3 comprend un élément en forme de disque 9 qui peut servir de paroi d'arrêt dans la conduite 5, 5'. Sur cet élément en forme de disque 9 sont ménagées des surfaces directrices parallèles 11. Ces surfaces directrices 11 sont perpendiculaires à la fois à l'arbre 7 et au plan médian 15 de l'élément en forme de disque 9. Le papillon 3 comporte sur les deux côtés de l'élément en forme de disque 9 de telles surfaces directrices 11 qui sont limitées en hauteur en forme de demi-cercle, le rayon du cercle étant choisi de façon que la hauteur des surfaces directrices 11 devienne maximale sans que 2751395 celles-ci, lors de la rotation du papillon 3, touchent la conduite 5, 5' ou le tube incorporé 19 entourant le papillon 3. Le papillon 3 a ainsi un contour extérieur sphérique qui est rompu sur les deux côtés de l'élément en forme de disque 9 par des fentes parallèles. La largeur de montage est fixée par les distances des brides 17, 17', c'est-à-dire par la largeur du tube incorporé 19 et doit, en raison de la forme sphérique, accepter au moins le diamètre du papillon 3. La figure 2 est une vue de face du papillon 3 avec l'élément en forme de disque 9, sur lequel sont prévues, équidistantes, huit surfaces directrices 11. Les surfaces directrices 11 s'étendent jusqu'au bord périphérique 13 de l'élément en forme de disque et se terminent peu avant l'arête de celui-ci. Une deuxième forme de réalisation du robinet de l'invention, qui est réalisée avec une largeur de montage nettement plus petite, est représentée en coupe sur la figure 3, sur laquelle les éléments identiques à ceux des formes de réalisation des figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes chiffres repères. Comme dans la représentation de la figure 1, des tuyaux 5, 5' sont montés de part et d'autre du robinet 1 par des brides 17, 17' (le fluide arrive de nouveau dans la direction de la flèche Q c'est-à-dire de la droite sur le dessin). Le papillon 3 monté dans le robinet 1 comprend un élément en forme de disque 9 qui, dans cette forme de réalisation, a une forme arquée autour de la zone de l'arbre 7 et réalise ainsi un papillon butant obliquement. Comme le montre la figure 4, les surfaces directrices 11 s'étendent à partir de l'arbre 7 en direction de la partie du bord 13 située dans le sens de rotation du papillon 3 et permettent, en raison de ces surfaces directrices 11 raccourcies comparativement à la forme de réalisation des figures 1 et 2, une construction plus compacte avec une courte distance des brides 17, 17'. Comme le montre nettement en particulier la figure 5, les surfaces directrices 11 ont la même hauteur en saillie dans l'écoulement, de sorte que la hauteur de toutes les surfaces directrices 11 est à la 6 2751395 même distance du plan médian 15. Les surfaces directrices 11 sont sensiblement rectangulaires, avec une zone de coin biseautée 21 qui permet de- tourner le papillon 3. Les caractéristiques de l'invention révélées dans la description précédente, sur les dessins et dans les revendications peuvent être utiles aussi bien individuellement qu'en combinaison quelconque à la réalisation de l'invention. ?' 2751395 REVENDICATIONS 1. Robinet à papillon pour le réglage du débit dans une conduite, comportant un arbre (7) de manoeuvre du robinet par lequel un couple peut être transmis au papillon (3), le papillon (3) présentant un élément en forme de disque (9) qui peut tourner avec le papillon (3) entre une position fermée et une position ouverte, caractérisé par le fait que le papillon (3) présente, sur au moins un côté de l'élément en forme de disque (9), des surfaces directrices parallèles (11) qui sont orientées perpendiculairement à la fois à l'axe de l'arbre (7) et à un plan médian (15) de l'élément en forme de disque (9), qui contient l'axe de rotation de l'arbre (7) ou est parallèle à cet axe, et s'élèvent à partir d'au moins une face extérieure de l'élément en forme de disque (9). 2. Robinet selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les surfaces directrices (11) sont également espacées. 3. Robinet selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que les surfaces directrices (11) s'étendent à peu près ou exactement jusqu'au bord périphérique (13) de l'élément en forme de disque (9). 4. Robinet selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que des surfaces directrices (11) sont prévues sur deux faces extérieures opposées de l'élément en forme de disque (9). 5. Robinet selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que les surfaces directrices (11) ont un contour périphérique sensiblement semi-circulaire, le rayon maximal de ce contour étant inférieur au rayon intérieur de la conduite (5, 5'). 6. Robinet selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que l'étendue longitudinale des surfaces directrices (11) sur l'élément en forme de disque (9), perpendiculairement à l'axe de l'arbre (7), est au moins le double de leur largeur mesurée 8 2751395 parallèlement à l'axe de l'arbre (7) sur l'élément en forme de disque (9). 7. Robinet selon l'une des revendications précédentes, caractérisé s par le fait que les surfaces directrices (11), dans leur étendue longitudinale sur l'élément en forme de disque (9), sont disposées symétriquement par rapport à l'arbre (7), mais en se terminant une distance déterminée avant le bord périphérique (13) qui est éventuellement choisie individuellement pour chaque surface directrice. 8. Robinet selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la hauteur entrant au maximum dans la section du tuyau ou dans l'écoulement de toutes les surfaces directrices (11) est à la même distance du plan médian (15) de l'élément en forme de disque (9). 9. Robinet selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que les surfaces directrices (11) s'étendent sur l'élément en forme de disque (9) à partir de l'arbre (7) en direction de la partie du bord périphérique (13) de l'élément en forme de disque (9) située dans la direction de rotation du papillon (3). 10. Robinet selon la revendication 9, caractérisé par le fait que les surfaces directrices (11) sont sensiblement rectangulaires avec une zone de coin par exemple biseautée ou arrondie adaptée à la section du tuyau. 11. Robinet selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que l'élément en forme de disque (9) du papillon (3) est arqué. 12. Robinet selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que le papillon (3) est du type passant. 13. Robinet selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que le papillon (3) est du type butant sur baguette. 14. Robinet selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que le papillon (3) est du type butant obliquement.