Brevet FR2799522A1 — publié le 20010413

Vanne à boisseau conique L'invention concerne une vanne à boisseau conique. Une telle vanne est bien connue dans l'art antérieur et comprend un corps de vanne définissant passage intérieur pour l'écoulement d'un fluide, un perçage conique transversal dans le passage intérieur servant de siège à un boisseau conique tournant comportant un orifice pouvant venir en position d'alignement avec le passage intérieur lors de l'ouverture de la vanne et étant sans communication avec ledit passage intérieur lors de la fermeture de la vanne, une bride fermant perçage conique sur le corps et maintenant le boisseau, et des moyens de man#uvre du boisseau accessibles de l'extérieur du corps pour faire tourner boisseau dans le perçage, le boisseau étant susceptible d'un déplacement vertical dans le perçage entre une position haute et une position basse dans laquelle le boisseau est en contact direct avec son siège conique, au moins dans position de fermeture de la vanne. On trouvera dans les documents EP 0 955, US 1 369 885 et US 2 931 380 une illustration de telles vannes. Dans ces documents, les moyens de manoeuvre du boisseau sont constitués directement par la queue du boisseau. Unes des difficultés rencontrées dans les vannes à boisseau conique connues est d'obtenir une bonne étanchéité entre le boisseau et le perçage sans pénaliser pour autant le couple nécessaire à la manceuvre du boisseau, même sous une pression de fluide 'levée. En effet, la meilleure étanchéité possible est l'étanchéité directe, métal sur métal, et c'est la plus résistante, mais il est très difficile de manoeuvrer le boisseau quand il porte directement sur son siège. Le but de la présente invention est de proposer une vanne qui résout ce problème. Ce but est atteint grâce à une vanne comprenant un corps de vanne définissant un passage intérieur pour l'écoulement d'un fluide, un perçage conique transversal dans le passage intérieur servant de siège à un boisseau conique tournant comportant un orifice pouvant venir en position d'alignement avec le passage intérieur lors de l'ouverture de la vanne et étant sans communication avec ledit passage intérieur lors de la fermeture de la vanne, une bride fermant le perçage conique sur le corps et maintenant le boisseau et des moyens de manoeuvre du boisseau accessibles de l'extérieur du corps pour faire tourner le boisseau dans le perçage, le boisseau étant susceptible déplacement vertical dans le perçage entre une position haute et une position basse dans laquelle le boisseau est en contact direct avec son siège conique, au moins dans la position de fermeture de la vanne, caractérisée en ce que le boisseau est en position haute en position d'ouverture et en ce que les moyens de manoeuvre sont agencés de manière que leur manoeuvre en vue la fermeture la vanne entraîne le boisseau dans un mouvement de rotation et dans un mouvement vertical de descente sur son siège et que leur manoeuvre en vue de l'ouverture entraîne un mouvement vertical de montée du boisseau en position haute et un mouvement de rotation du boisseau, le mouvement de rotation s'effectuant pendant que le boisseau est décollé de son siège. Le mouvement de rotation et le mouvement vertical peuvent être plus ou moins partiellement simultanés, ou bien consécutifs, dès lors que la rotation se fait quand le boisseau est décollé de son siège et peut donc se faire avec un couple de manoeuvre faible. Dans un mode de réalisation particulier, les moyens de manoeuvre comprennent une pièce de manoeuvre distincte du boisseau, auquel elle est reliée cinématiquement par un premier mécanisme transformant le mouvement de rotation la pièce de manoeuvre en déplacement vertical du boisseau et par un second mécanisme permettant l'entraînement en rotation du boisseau avec la rotation de la pièce de manoeuvre. Le premier mécanisme est avantageusement du type à rainure hélicoïdale et à pion. La rainure, peut se trouver sur la pièce de manoeuvre ou sur le boisseau, peut comprendre à l'une de ses extrémités des moyens de retenue temporaire et notamment un décrochement de blocage temporaire du pion, qui se trouve sur l'autre pièce. Un ressort peut être interposé entre la pièce de manoeuvre et le boisseau pour maintenir le pion dans le décrochement de blocage jusqu'à un certain effort d'entraînement. Le second mécanisme comprend avantageusement un moyen de débrayage temporaire de l'entraînement en rotation, de préférence pendant le mouvement vertical du boisseau. Le second mécanisme est avantageusement réalisé par la coopération d'une broche parallèle à l'axe, broche qui peut se trouver sur la pièce de manoeuvre ou sur le boisseau et dont l'extrémité parcourt une rainure en haricot située sur l'autre pièce. Le débrayage est réalisé tant que la broche parcourt la rainure, l'entraînement est réalisé dès que la broche est en butée contre une extrémité de la rainure. Des moyens de retenue temporaire de l'extrémité de la broche sont avantageusement prévus à une extrémité de la rainure en haricot, pour permettre de réaliser l'entraînement en rotation au moins en partie avant le débrayage dans l'autre sens ; l'entraînement en rotation en sens inverse fait jusqu'au dépassement d'un certain effort après quoi le débrayage est realisé parce que la broche quitte le moyen les moyens de retenue temporaire et parcourt à nouveau la rainure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de plusieurs modes de réalisation de l'invention. On se référera au dessin annexé qui montre en coupe schématique un mode de réalisation préféré de vanne conforme à l'invention. La vanne comporte un corps 1 terminé axialement par des brides 2 ou des embouts à souder, et définissant un passage intérieur cylindrique Ce conduit est traversé par un perçage tronconique central 4 du corps 1 formant le siège d'un boisseau conique 5. fond 6 du perçage 4 comprend une cavité centrale 7 dans laquelle tourillonne un téton 8 axial terminant le boisseau 5, de sorte 'un déplacement axial vertical avec guidage du boisseau 5 selon son axe est possible plus de la rotation du boisseau 5. partie supérieure du perçage 4 est fermée par une bride 10 fixée sur le corps 1. La bride 10 comprend une ouverture axiale 11 cylindrique logeant la queue cylindrique axiale 12 d'une pièce de manoeuvre 13 comportant a son extrémité inférieure une cavité cylindrique qui vient coiffer avec jeu la queue supérieure axiale 15 du boisseau 5. La queue 12 de la pièce de manoeuvre 13 sort de la bride 10 pour former une partie 16 manoeuvrable par exemple par une clé. ressort de compression 17 est interposé axialement entre la queue 15 du boisseau 5 et la cavité de la pièce de manoeuvre 13. La pièce de manoeuvre 13 porte vers le haut, par l'intermédaire de butées à aiguille 19, contre épaulement 18 de la bride 10, entourant l'ouverture 11. rondelle intermédiaire 20 entoure la queue 15 du boisseau 5 et est disposée entre la partie frontale inférieure de la bride 10 et un épaulement horizontal 21 à l'entrée du perçage conique 4, avec interposition de joints 22. Une butée ' aiguille 23 sépare la rondelle 20 de la face annulaire inférieure de la partie manoeuvre 13. Un joint d'étanchéité torique 24 assure l'étanchéité de la queue 12 de la pièce de man#uvre 13 dans l'ouverture 11 de la bride. La pièce de manoeuvre 13 comporte, en regard de la queue 15 du boisseau au moins une rainure hélicoïdale 25 qui sert de guidage à un pion radial d'entraînement 26 solidaire de la queue 15 du boisseau. Pour des raisons d'équilibre des forces et de solidité, il est avantageux de prévoir fait deux pions diamétralement opposés, formés par exemple par les extrémites d'un axe traversant queue 15 de boisseau. Dans ce cas, la rainure est double et comporte deux parties symétriques. La rainure 25 comporte en partie haute une encoche ou décrochement 27 d'arrêt du pion 26. La position axiale du boisseau 5 dans son siège est déterminée par le position du pion dans la rainure 25, laquelle varie par la rotation relative entre la queue 15 du boisseau 5 et la pièce de manoeuvre 13. Une broche verticale 28 fixée dans la bride 10, parallèlement à son axe, traverse la rondelle 20 et atteint une rainure en forme de haricot 29 prévue dans la face annulaire supérieure du boisseau 5 et terminée à de ses extrémités par un dispositif 30 de retenue amovible de la broche tel qu'un clips élastique. Le boisseau 5 est traversé par un orifice 31 (représenté en pointillés, dans le prolongement du passage intérieur 3 du corps 1) et comporte sur sa paroi conique, en décalage de 90 de l'orifice 31, deux joints de sécurité 32. Le fonctionnement de la vanne conforme à l'invention est le suivant. On part de la position ouverte de la vanne, pour laquelle le boisseau 5 est en position haute (comme représenté sur la figure), libre de tout frottement dans le perçage 4. Le pion 26 (ou chaque pion) est dans l'encoche 27 de la rainure 25. Lé ressort 17 est un peu comprimé. La broche 28 est à une extrémité de la rainure en haricot 29. La passage de fluide est intégral dans le passage 31. L'opérateur, manuel ou automatique, tourne la pièce de manceuvre 13 dans le sens des aiguilles d'une montre, d'un premier angle A (de 90 ou inférieur à cette valeur selon la construction). Le pion 26, calé dans le décrochement 27 de la rainure 25, est entraîné en rotation avec la pièce 13 et donc entraîne le boisseau 5 en rotation, ce qui est possible en raison du débrayage du second mécanisme, à savoir que la broche fixe 28 parcourt la rainure haricot 29 jusqu'à ce l'autre extrémité de la rainure 29 vienne buter contre broche fixe 28 (au terme de la rotation de 90 ), la broche se bloquant alors dans le dispositif de maintien 30. Le boisseau 5 est donc toujours en position haute, mais a tourné de 90 ; ce sont les deux faces de fermetures avec leurs joints 32 qui sont dans l'axe du passage intérieur 3. poursuivant la manoeuvre au-delà de la première rotation A décrite, d'un nouvel angle B (de 90 ou moins), le boisseau 5 ne peut plus tourner puisque l'extrémité de la rainure 29 est en butée sur la broche fixe 28 : le pion 26 est poussé alors par la partie oblique formant une courte rampe de sortie du décrochement 27, et monte légèrement pour s'échapper du décrochement pendant que s'exerce une légère compression du ressort 12 ; le pion libéré de son logement peut parcourir la rainure 25, ce quia pour effet d'enfoncer le boisseau dans son siège 4. Ce mouvement se termine par le contact métal- métal du boisseau 5 dans le corps 1. Les joints 32 ne servent qu" parfaire l'étanchéité, et se déforment pour ne pas contrarier le contact metal-métal recherché. La vanne est donc à présent fermée. Des mouvements inverses permettent son ouverture, selon le fonctionnement suivant. L'opérateur tourne la pièce de manceuvre 13 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, de la valeur de l'angle B + A. La force du clips 30 de maintien la broche 28 dans la rainure 29 est suffisante pour empêcher dans un premier temps le boisseau 5 de tourner; le pion 26 parcourt la rainure 25 en sens inverse ce qui entraine la levée du boisseau, à l'encontre de force du ressort 17. L'étanchéité n'est alors plus assurée. Lorsque le pion 26 arrive en fin de course dans la rainure 25, ou dès que l'effort du ressort 17 est supérieur à la résistance de retenue du clips 30, le boisseau 5 est prêt à tourner, jusqu'à ce que la rainure en haricot 29 soit passée entièrement sous la broche fixe 28 et vienne en butée sur elle à son extrémité opposée au clips de retenue 30. Le pion 26 arrive alors en fin de course dans la rainure 25, si ce n'était pas déjà le cas, et entre dans son décrochement 27. La vanne est à présent à nouveau ouverte. REVENDICATIONS Vanne comprenant un corps de vanne (1) définissant un passage intérieur (3) pour l'écoulement d'un fluide, un perçage conique (4) transversal dans le passage intérieur servant de siège ' un boisseau conique (5) tournant comportant un orifice traversant 1) pouvant venir en position d'alignement avec le passage intérieur (3) lors de l'ouverture de la vanne et étant sans communication avec ledit passage intérieur lors de la fermeture de la vanne, bride (10) fermant le perçage conique (4) sur le corps et maintenant le boisseau, et des moyens de manoeuvre (l3-16) du boisseau accessibles de l'extérieur du corps pour faire tourner le boisseau (5) dans le perçage, le boisseau (5) étant susceptible d'un déplacement vertical dans le perçage (4) entre une position haute et une position basse dans laquelle le boisseau (5) est en contact direct avec son siège conique, au moins dans la position de fermeture de la vanne, caractérisée en ce que le boisseau (5) est en position haute en position d'ouverture et en ce que les moyens de manoeuvre (13-16) sont agencés de manière que leur manoeuvre en vue de la fermeture de la vanne entraîne le boisseau (5) dans un mouvement de rotation et dans un mouvement vertical de descente sur son siège (4) et que leur manoeuvre en vue de l'ouverture entraîne mouvement vertical de montée du boisseau (5) en position haute et un mouvement de rotation du boisseau. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce les moyens de man#uvre comprennent une pièce de manoeuvre (13) distincte du boisseau (5), auquel elle est reliée cinématiquement par un premier mécanisme (25,26) transformant le mouvement de rotation de la pièce de manoeuvre (13) en déplacement vertical du boisseau (5) et par un second mécanisme (28,29) permettant l'entraînement en rotation du boisseau (5) avec la rotation de la pièce de manoeuvre (13). 3. Vanne selon la revendication 2, caractérisée en que le premier mécanisme est du type à rainure hélicoïdale (25) et a pion (26). Vanne selon la revendication 3, caractérisée en ce que la rainure (25) comprend à l'une de ses extrémités un décrochement (27) de blocage temporaire du pion (26). Vanne selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'un ressort (17) est interposé entre la pièce de manoeuvre (13) et le boisseau (5). 6. Vanne selon l'une quelconque des revendications à 5, caractérisée en ce que le second mécanisme comprend un moyen de débrayage temporaire (29) de l'entraînement en rotation de préférence pendant le mouvement vertical du boisseau. 7. Vanne selon la revendication 6, caractérisée en ce que le second mécanisme est réalisé par la coopération d'une broche (28) parallèle à l'axe du boisseau et dont l'extrémité parcourt une rainure (29) en haricot. 8. Vanne selon la revendication 7, caractérisée en que des moyens (30) de retenue temporaire de l'extrémité de broche (28) sont prévus à une extrémité de la rainure en haricot (29).