Brevet FR2820185A1 — publié le 20020802

Robinet quart de tour à dispositif anti-battement La présente invention concerne les robinets quart de tour que ce soit des robinets à boule ou surtout des robinets à papillon. Un robinet quart de tour comporte un corps, un obturateur et des moyens destinés à appliquer à l'obturateur un couple de rotation moteur dans un premier sens pour le faire passer de la position de fermeture à 0'dans laquelle du fluide ne peut pas passer dans le robinet à la position d'ouverture à 90 , dans lequel il peut passer dans le robinet le plus grand débit de fluide possible. Dans les stations de pompage des centrales de production d'énergie électrique, l'eau est aspirée dans une rivière ou le cas échéant dans une mer par des pompes pour alimenter ensuite des circuits de refroidissement de la vapeur en fin de cycle par des batteries de condenseurs. Ces pompes très souvent de type hélico-centrifuge ont des débits d'eau de plusieurs dizaines de milliers de m3/heure. Elles sont montées à axe vertical et ont une sortie en forme de coude. Immédiatement après ce coude, un robinet est monté sur la tuyauterie. Sa fonction (tout ou rien) est de pouvoir isoler la pompe, car il y a en fait tout un ensemble de pompes montées en parallèle et débitant dans un collecteur commun. Il faut pouvoir intervenir séparément sur chaque pompe soit pour des raisons de maintenance, soit pour permettre le fonctionnement des pompes en les regroupant par sous-ensembles, pour des régimes de marche différents. Comme ces stations de pompages nécessitent des travaux de génie civil importants, on monte les robinets, pour limiter les coûts de génie civil, immédiatement après le coude de sortie de pompe et non, comme préconisé, après une longueur de conduite droite de 6 à 8 fois le diamètre qui devrait être intercalée entre le coude et le robinet de façon à obtenir une bonne stabilisation de l'écoulement. Dans la configuration adoptée (robinet monté très près du coude), l'obturateur, en position robinet ouvert, se trouve placé dans un écoulement très perturbé (par la pompe, par le coude et par la combinaison des deux), et il peut y avoir interaction fluide-structure, c'est-à-dire qu'il peut arriver que le fluide exerce des sollicitations (champs de pression, de vitesse) sur l'obturateur plein ouvert, ce qui a pour conséquence de créer sur lui une excitation mécanique vibratoire entretenue. Ces vibrations peuvent induire un battement hydrodynamique ou aérodynamique de l'obturateur dans l'écoulement. Or, ces robinets sont de grand diamètre ( > 1 mètre) et sont commandés par des actionneurs automatiques irréversibles dont beaucoup fonctionnent sur le principe vis-roue tangente. Compte tenu de la configuration des stations de pompage, il y a très souvent une liaison mécanique additionnelle de type rallonge entre le robinet et l'actionneur. Il y a donc toute une cascade de jeux en rotation possibles le long de la chaîne cinématique qui va de l'obturateur à la vis de l'actionneur : - liaison obturateur - arbre - liaison arbre - rallonge - liaison rallonge - roue tangente (avec quelque fois un insert intermédiaire rapporté dans la roue) - liaison roue - vis à l'intérieur de l'actionneur (jeu fonctionnel). L'écoulement sollicite l'obturateur en rotation qui, bien que plein ouvert, se met à battre dans la limite fixée par les jeux. Ce battement à basse fréquence s'accompagne de chocs sur les butées qui limitent le déplacement de l'obturateur et l'élément le plus faible de la chaîne cinématique atteint rapidement la limite de rupture (fatigue + chocs). L'invention vise un robinet dans lequel il ne se produit pas de rupture, même s'il est en une position dans laquelle il se produirait normalement des battements. Suivant l'invention, il est prévu des moyens destinés à appliquer à l'obturateur, seulement lorsqu'il atteint, sous l'action des moyens destinés à lui appliquer un couple moteur, une position angulaire de résistance d'au moins 80 , un couple résistant en sens inverse du premier sens. Grâce à ce couple résistant, on annule les jeux et on supprime ainsi les battements à la source des ruptures. De préférence, le couple résistant ne représente pas plus de 90% du couple moteur de façon à ce que l'actionneur puisse continuer à ouvrir à 90 le robinet sans pour autant devoir être surdimensionné par rapport à ce qui est habituel. On sait en effet que le couple moteur nécessaire pour ouvrir à plein le robinet est bien moindre que celui qui est nécessaire dans certaines positions angulaires où le robinet est entrouvert. Pour que les moyens destinés à appliquer un couple résistant soient efficaces, il vaut mieux qu'ils représentent au moins 10% du couple moteur, et de préférence au moins 15% et mieux encore au moins 25% de ce couple. Suivant un mode de réalisation, la position angulaire de résistance est d'au moins 85 . C'est tout particulièrement dans l'intervalle compris entre 85 et 900 que se produisent des battements. Suivant un mode de réalisation particulièrement simple à réaliser, les moyens destinés à appliquer un couple résistant comportent un bras solidaire en rotation de l'obturateur et un ressort disposé de manière a n'être sollicité par le bras que lorsqu'est atteinte la position angulaire de résistance. Le ressort comprimé par le bras a alors tendance à le faire tourner en sens inverse et à appliquer ainsi le couple résistant souhaité. De préférence, le bras est solidaire en rotation de l'axe qui est monté en regard de l'arbre d'entraînement de l'obturateur. On peut prévoir aussi des moyens destinés à modifier l'angle à partir duquel s'applique le couple résistant. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple : la figure 1 est une vue en coupe d'un robinet à papillon suivant l'invention, la figure 2 est une vue à plus grande échelle d'une partie de la figure 1, et la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne lit-lit de la figure 2. Le robinet quart de tour représenté à la figure 1 comprend un corps 1 de forme annulaire sur la face intérieure duquel est collée une manchette 2 en matière plastique qui a la forme d'une bague. Dans le corps 1 et dans la manchette 2 sont ménagées deux ouvertures diamétralement opposées. Dans l'ouverture supérieure passe un arbre 3 qui est relié à un actionneur non représenté, tandis que dans l'ouverture inférieure passe un axe 4. L'arbre 3 et l'axe 4 sont rendus solidaires en rotation d'un papillon 5 respectivement par une transmission 6 et 7. A l'axe 4 est vissée une pièce 8 à deux bras 9 logée dans un carter 10. Dans ce carter sont montés fixe deux ressorts 11 de compression que les deux bras 9 sollicitent respectivement lorsqu'ils sont tournés de 850 par rapport à la position de fermeture du papillon. La pièce 8 d'appui tourne du même angle que le papillon dont elle est solidaire. Lorsque le papillon atteint la position de 85 , les bras 9 sont repoussés par les ressorts 11 qui leur appliquent un couple résistant, lequel est transmis également au papillon. Ce couple résistant supprime les battements. Chaque ressort 11 est monté dans une cartouche 12 qui est elle-même vissée dans le carter 10 et bloquée en position par un écrou 13. Selon que l'on visse plus ou moins la cartouche 12 dans le carter 10, on modifie l'angle à partir duquel s'applique le couple résistant. REVENDICATIONS 1. Robinet quart de tour comportant un corps, un obturateur (5) et des moyens (3) destinés à appliquer à l'obturateur (5) un couple de rotation moteur dans premier sens pour le faire passer de la positon de fermeture à 0 à la position d'ouvertures à 90", caractérisé par des moyens (8 à 11) destinés à appliquer à l'obturateur (5), seulement lorsqu'il a atteint, sous l'action des moyens (3) destinés à lui appliquer un couple moteur, une position angulaire de résistance d'au moins 80 , un couple résistant en sens inverse du premier sens. 2. Robinet suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le couple résistant ne représente pas plus de 90% du couple moteur. 3. Robinet suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le couple résistant représente au moins 10% du couple moteur. 4. Robinet suivant la revendication 3, caractérisé en ce que le couple résistant représente au moins 15% du couple moteur. 5. Robinet suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le couple résistant représente au moins 25% du couple moteur. 6. Robinet suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la position angulaire de résistance est d'au moins 850. 7. Robinet suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens destinés à appliquer un couple résistant comportent un bras (9) solidaire en rotation de l'obturateur (5) et un ressort (11) disposé de manière à n'être sollicité par le bras que lorsqu'est atteinte la position angulaire de résistance. 8. Robinet suivant la revendication 7, caractérisé en ce que le bras (9) fait partie d'une pièce (8) solidaire en rotation d'un axe (4) en regard de l'arbre (3) d'entraînement de l'obturateur (5). 9. Robinet suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par des moyens destinés à modifier l'angle à partir duquel s'applique le couple résistant. 10. Robinet suivant les revendications 7 et 8 prises ensemble, caractérisé en ce que les moyens destinés à modifier l'angle comprennent une cartouche (12) dans laquelle est monté un ressort (11) et qui est vissée dans le carter (10) et bloquée par un écrou (13).