Brevet FR2829825A1 — publié le 20030321

VANNE PAPILLON La présente invention concerne une vanne papillon. Dans l'industrie agro-alimentaire, la propreté des canalisations à l'intérieur desquelles circulent les liquides alimentaires (lait, crèmes...) est d'une grande importance. Or, petit à petit, des impuretés se déposent le long des canalisations, notamment au niveau des vannes. Il est donc nécessaire de nettoyer correctement ces canalisations afin d'empêcher l'apparition de bactéries, ce nettoyage se faisant sans démontage de la canalisation, par la mise en circulation d'un liquide nettoyant qui ne doit pas être trop agressif, comme l'eau de javel, pour ne pas détériorer les joints et les parois en acier inoxydable. Il est connu que les vannes papillons sont des vannes de conception simple et peu onéreuse. Cependant, elles ont l'inconvénient d'être difficilement nettoyables, surtout au niveau de la jonction du volet au corps de la vanne, à proximité de l'axe de rotation. A cause de cet inconvénient, afin d'être sûr de l'efficacité des opérations de nettoyage des vannes papillon en place, la durée de circulation du fluide de nettoyage doit être considérablement augmentée, et certains utilisateurs préfèrent même ne pas utiliser de telles vannes et les remplacer par des vannes à clapet. Le problème posé est de réaliser un dispositif permettant d'augmenter l'efficacité et la qualité du nettoyage des vannes papillons en place par circulation de fluide, afin, d'une part, de respecter les normes de sécurité et d'hygiène, et, d'autre part, de diminuer le temps de ces opérations de nettoyages et donc leur coût. La solution proposée est une vanne papillon dont le volet comprend au moins une excroissance sur une partie d'au moins une de ses faces. De façon tout à fait inattendue et surprenante, l'utilisation d'un tel volet permet en effet d'améliorer considérablement la qualité du nettoyage de la vanne et de réduire le temps des opérations de nettoyage, alors que l'homme du métier était détourné d'une telle solution qui augmente la perte de charge du circuit et qui va à l'encontre de ce que recherche toujours un hydraulicien dont l'objectif est de rechercher un circuit avec le moins de perte de charge possible. En effet, un volet, même en position ouvert, est un obstacle au bon écoulement du fluide : il se créé par conséquent à proximité de celui-ci des tourbillons et des phénomènes de cavitation, principalement au niveau de la jonction du volet au corps de la vanne proche de l'axe de rotation. La qualité du nettoyage dépend de trois facteurs principaux : un facteur thermique, un facteur chimique (réaction chimique des composants du fluide de nettoyage avec les zones à nettoyer) et un facteur physique (frottement du fluide de nettoyage sur les zones à nettoyer). La présence des tourbillons et des phénomènes de cavitation créent des zones locales de dépression, principalement en aval de l'axe de rotation à la jonction du corps et du volet, ce qui ralentit l'écoulement du fluide dans ces zones. Ainsi, l'action physique du fluide de nettoyage se trouve considérablement réduite dans ces zones de dépression. Il en résulte qu'au fur et à mesure des phases de production et"de nettoyage, les parois de la p conduite située dans ces zones finissent par s'encrasser, ce qui favorise la formation de bactéries. Contrairement aux principes de rhéologie selon lesquels il est primordial de minimiser les pertes de charge dans une conduite, la solution proposée consiste à incorporer au volet une excroissance ce qui augmente la perte de charge de la vanne. Cependant, du fait de cette excroissance et des modes préférentiels de réalisation de sa position et de sa forme, l'écoulement et la trajectoire du fluide, ainsi que les tourbillons, se trouvent modifiée en aval de l'axe de rotation. Ainsi les zones à la jonction du volet et du corps, qui sont propices à l'encrassage, ne sont plus soumises à des courants trop faibles, mais à des courants plus forts et réguliers grâce auxquels ces zones sont beaucoup plus facilement nettoyées. Il est donc possible de réduire le temps des opérations de nettoyage des vannes. D'autres particularités de l'invention résulteront de la description qui va suivre. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs, - la figure 1 est une vue en perspective d'une vanne papillon ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un premier mode de réalisation d'un volet de vanne papillon selon la présente invention ; et - la figure 3 est une vue en perspective d'un second mode de réalisation d'un volet de vanne papillon selon la présente invention. Comme on peut le voir à la figure 1, une vanne papillon 1 possède un corps 2 à l'intérieur duquel circule un fluide, un volet 3 sensiblement plat, rotatif autour'd'un axé de rotation X-X, et dont la rotation permet de contrôler la circulation du fluide, un joint 4 apte à assurer l'étanchéité de part et d'autre du volet 3 quand celui-ci est en position fermé, et un organe de manoeuvre 5 permettant à l'utilisateur de commander l'ouverture du volet 3 dans le corps 2. Le volet 3 est limité, d'une part par ses deux faces 6a, 6b, et, d'autre part, par sa périphérie 7 qui correspond sensiblement à la section de passage du fluide dans le corps 2. L'intersection de l'axe de rotation X-X du volet 3 avec la périphérie 7 du volet 3 définit deux demiarbres 8 par lesquels le volet 3 est solidarisé au corps 2 avec possibilité de rotation. La partie du volet 3 qui est à mi-chemin des deux demi-arbres 8 est ci-après dénommée zone équatoriale 9. Selon l'invention, le volet 3, comprend au moins une excroissance 10 sur au moins une des deux faces 6a, 6b du volet 3 : dans l'exemple illustré à la figure 2, les deux faces 6a, 6b comportent une excroissance 10, alors que dans celui illustré par la figure 3, une face seulement comporte une excroissance 10. Dans les exemples illustrés par les figures 2 et 3, les excroissances 10 sont situées à proximité de la périphérie 7 du volet 3. Plus précisément, dans ces exemples, les excroissances 10 sont situées dans la zone équatoriale 9 et à la périphérie 7 du volet 3. La présence de ces excroissances 10 permet de modifier la rhéologie du fluide, notamment à proximité des deux demi-arbres 8. Le positionnement des excroissances 10 dans la zone équatoriale 9 permet de dévier le fluide vers les deux demi-arbres 8 d'une façon particulièrement efficace en augmentant la vitesse de circulation du fluide dans les zones des'parois situées en aval des demi-arbres 8 et p en éloignant les tourbillons de ces deux zones. On améliore ainsi la qualité du nettoyage par une meilleure action physique du fluide. Selon un mode particulier, on peut placer l'excroissance 10 en aval de l'axe de rotation X-X du volet 3 quand celui-ci est en position ouvert. Ce mode de réalisation est particulièrement intéressant, surtout quand l'excroissance 10 est située dans la zone équatoriale 9 à la périphérie 7 du volet 3 car les tourbillons causés par le volet 3 et l'excroissance 10 se trouvent en aval de l'excroissance 10, et donc en aval de toute partie du volet 3 et de la vanne 1, à l'intérieur de la conduite. Ainsi, non seulement la zone à proximité des deux demi-arbres 8 mais aussi l'ensemble du volet 3, n'est plus baignée par des tourbillons à faible vitesse d'écoulement, ce qui facilite le nettoyage. Les tourbillons générés par l'excroissance 10 sont situés bien en aval de la vanne 1. De plus, comme dans ce mode particulier de réalisation, l'excroissance 10 est située au centre de la section de passage du fluide, les tourbillons générés se trouvent eux aussi à proximité de ce centre et ne gênent donc pas le nettoyage des parois de la conduite. Pour être particulièrement efficace, l'excroissance 10 doit avoir une dimension minimale dans la direction normale DN aux faces 6a, 6b du volet 3. Cette dimension, ci-après dénommée hauteur, doit être suffisante pour dévier l'écoulement du fluide vers les zones des parois de la conduite situées en aval des deux demi-arbres 8 et y supprimer les tourbillons. Elle peut être facilement déterminée par l'homme du métier. Par exemple, pour de l'eau circulant à un débit de 50m3/h dans une conduite d'un diamètre de 50mm, la hauteur doit être de 18mm au moins. Dans l'exemple illustré à la figure 2, l'excroissance 10 à la forme générale d'un parallélépipède, la base de l'excroissance 10 étant de forme rectangulaire, tandis que dans celui illustré par la figure 3, l'excroissance 10 à la forme générale d'une pyramide tronquée, la base de l'excroissance 10 étant de forme triangulaire dont un angle est orienté vers le centre du volet 3. Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisations décrits ci-dessus. Il est possible d'utiliser un volet 3 dont la forme des excroissances 10 est différente de celles illustrées par les figures 2 et 3, ou un volet 3 ayant plusieurs excroissances 10 sur chaque face 6a, 6b. Il est aussi tout à fait possible d'utiliser un volet 3 dont l'excroissance 10 est située en amont de l'axe de rotation X-X du volet 3 quand celui-ci est en position ouvert. REVENDICATIONS 1. Vanne papillon (1) comportant un volet (3) monté en rotation autour d'un axe (X-X), caractérisée en ce que le volet (3) comprend au moins une excroissance (10) sur une partie d'au moins une de ses faces (6a, 6b). 2. Vanne papillon (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'excroissance (10) est situé à proximité de la périphérie (7) du volet (3). 3. Vanne papillon (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'excroissance (10) est situé dans la zone équatoriale (9) du volet (3). 4. Vanne papillon (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'excroissance (10) est située en aval de l'axe de rotation (X-X) du volet (3) quand celui-ci est en position ouvert. 5. Vanne papillon (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'excroissance (10) est située en amont de l'axe de rotation (X-X) du volet (3) quand celui-ci est en position ouvert. 6. Vanne papillon (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la base de l'excroissance (10) est de forme rectangulaire. 7. Vanne papillon (1) selon l'une des * --' revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la base de l'excroissance (10) est de forme triangulaire.