Brevet FR2871542A3 — publié le 20051216

FR 2871542 A3 20051216 FR 0505861 A 20050609 SOUPAPE SPHERIQUE La présente invention concerne une soupape sphérique du type dans lequel deux conduits, ayant des axes non confondus, sont séparés fluidiquement ou placés en communication fluidique mutuelle par un obturateur sphérique rotatif. Il est de technique connue de réaliser des soupapes (ou robinets) sphériques dans lesquelles les axes des conduits d'amenée et de sortie d'un fluide, de préférence mutuellement perpendiculaires, sont disposés de façon à se rejoindre en étant incidents entre eux en un point, ou au moins de façon à ne pas être confondus, de façon à permettre un changement de direction du flux fluidique à l'intérieur de ladite soupape et à définir simultanément un plan sur lequel se développe sensiblement le corps de la soupape. Dans ces réalisations, l'obturateur sphérique rotatif est disposé au niveau de la zone de raccordement des deux conduits et présente un axe de rotation sensiblement coïncident avec un des axes des conduits d'amenée et de sortie. Entre l'obturateur sphérique et les sections terminales de passage des conduits, situées au niveau de la zone de raccord, des joints d'étanchéité sont normalement présents. Dans ce type de soupape, la tige d'actionnement de l'obturateur sphérique s'étend le long de l'axe de rotation de l'obturateur et la poignée, ou papillon, de commande, liée à l'extrémité libre de la tige d'actionnement, est donc rotative sur des plans sensiblement perpendiculaires au plan du corps de la soupape. La soupape décrite ci-dessus est particulièrement adaptée pour être utilisée comme collecteur hydraulique mais, même si elle est facile à réaliser et d'encombrement réduit, elle souffre de quelques inconvénients. En particulier, étant donné la disposition de l'obturateur et de la tige d'actionnement correspondante, et étant donné la forme sphérique de l'obturateur, d'éventuelles forces exercées sur la tige et dirigées le long de l'axe de rotation de l'obturateur, surtout si elles sont répétées dans le temps, peuvent provoquer des déformations permanentes des joints d'étanchéité et des parois du conduit ayant un axe qui coïncide avec l'axe de rotation de l'obturateur, avec des fuites consécutives de l'étanchéité, et, dans des cas graves, des ruptures de ladite soupape. En effet, le point de la superficie sphérique de l'obturateur diamétralement opposé au point de liaison entre la tige d'actionnement et ledit obturateur n'appuie pas, même indirectement, sur une paroi du corps de la soupape, mais est suspendu au niveau de la section terminale du conduit dont un axe coïncide avec l'axe de rotation de l'obturateur. Par conséquent, l'obturateur sphérique, ayant un diamètre seulement légèrement supérieur au diamètre des sections terminales des conduits d'amenée et de sortie, est retenu au niveau de la section terminale du conduit ayant un axe coïncidant avec l'axe de rotation de l'obturateur par lesdits joints et par des juxtapositions de pièces, avec la possibilité pour l'obturateur de forcer de façon destructive les joints et les parties juxtaposées, quand ils sont soumis à des forces axiales d'une certaine ampleur. En outre, la disposition de l'organe de commande manuel, qui peut être par exemple une poignée, un papillon ou un levier, le long d'un plan sensiblement perpendiculaire au plan sur lequel repose le corps de la soupape, implique un certain inconfort d'installation de ces soupapes dans les cassettes de distribution du fluide et augmente les encombrements nécessaires s'il faut monter les soupapes dans des positions rapprochées. En effet, dans ce dernier cas, entre deux soupapes adjacentes, il faut toujours prévoir l'espace nécessaire pour l'actionnement de l'organe de commande. Un but de la présente invention consiste donc à réaliser une soupape sphérique du type indiqué ci-dessus qui ne présente pas les inconvénients des soupapes connues dans la technique et qui soit donc moins soumise à des dysfonctionnements dus a d'éventuels efforts axiaux exercés sur la tige d'actionnement et qui, simultanément, présente une forme permettant d'exiger un moindre encombrement quand elle doit être accouplée à d'autres soupapes du même type. Un autre but de la présente invention consiste à proposer une soupape sphérique simple à réaliser et très fiable dans le temps. Ces buts, ainsi que d'autres, sont atteints par 30 une soupape, ou robinet sphérique, selon l'invention. La soupape sphérique de la présente invention comprend au moins un conduit d'amenée et au moins un conduit de sortie pour un fluide, lesdits conduits d'amenée et de sortie ayant leurs axes respectifs non confondus, et comprend également au moins un obturateur sphérique rotatif de blocage/réglage du débit du fluide passant dans la soupape, du conduit d'amenée au conduit de sortie, et est caractérisée en ce que l'axe de rotation dudit ou de chaque obturateur sphérique est sensiblement incident tant par rapport à l'axe dudit conduit de sortie, que par rapport à l'axe dudit conduit d'amenée. Avantageusement, dans une forme de réalisation particulière de la présente invention, les axes des conduits d'amenée et de sortie peuvent être incidents en un point et l'axe de rotation dudit ou de chaque obturateur sphérique peut être sensiblement incident par rapport au plan défini par les axes incidents dudit ou de chaque conduit d'amenée et dudit ou de chaque conduit de sortie de ladite soupape, respectivement. Ainsi, selon l'invention, l'axe de rotation de l'obturateur coupe la surface sphérique de l'obturateur en des points qui ne sont pas situés au niveau d'une section terminale desdits conduits d'amenée/sortie et cette surface sphérique de l'obturateur peut donc être mise en appui, même indirectement, sur une paroi du corps de la soupape. Si la tige d'actionnement de l'obturateur sphérique s'étend le long du même axe de rotation que l'obturateur, le point diamétralement opposé au point de liaison de la tige audit obturateur appuie sur une paroi de la soupape et d'éventuelles forces exercées sur la tige d'actionnement, le long de son axe, sont entravées par la réaction de liaison de la paroi de la soupape, ne provoquant pas facilement, par conséquent, de déformations permanentes en mesure de compromettre l'étanchéité ou l'intégrité de ladite soupape. En outre, si l'organe de commande manuelle de la soupape est directement fixé à l'extrémité libre de la tige d'actionnement, les plans sur lesquels repose instantanément cet organe de commande sont sensiblement parallèles au plan sur lequel s'étend le corps de ladite soupape et par conséquent, l'encombrement nécessaire pour mettre côte à côte deux soupapes ou plus, selon la présente invention, n'envisage pas la présence de l'organe de commande et est ainsi sensiblement inférieur à l'encombrement nécessaire en mettant côte à côte deux soupapes sphériques ou plus du type connu dans la technique. Selon différent modes de réalisation de l'invention: - l'axe de rotation dudit ou de chaque obturateur sphérique peut être sensiblement perpendiculaire audit plan défini par les axes dudit conduit d'amenée et dudit conduit de sortie, respectivement; - ledit axe de rotation dudit ou de chaque obturateur sphérique peut être incident par rapport aux axes dudit ou de chaque conduit d'amenée et dudit ou de chaque conduit de sortie au niveau du point d'incidence de ces derniers; lesdits axes non coïncidents dudit ou de chaque conduit d'amenée et dudit ou de chaque conduit de sortie peuvent être perpendiculaires entre eux; - une tige d'actionnement solidaire en rotation dudit ou de chaque obturateur sphérique et reliée à un papillon ou un autre organe de commande manuel ou automatique, peut s'étendre au niveau de l'axe de rotation dudit ou de chaque obturateur sphérique; - le fluide contenu dans la soupape de l'invention peut être un liquide ou, alternativement, un gaz. Selon un aspect préféré de la présente invention, en outre, les axes des conduits d'amenée et de sortie sont incidents et sensiblement perpendiculaires entre eux et l'axe de rotation de l'obturateur sphérique est perpendiculaire au plan défini par les axes des conduits d'amenée et de sortie et coupe ce plan sensiblement au niveau du point de rencontre desdits axes des conduits d'amenée et de sortie. Cette solution rend extrêmement compacte la soupape sphérique selon la présente invention. Nous décrirons maintenant, à simple titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférée de la présente invention, à l'aide des figures jointes, dans lesquelles: La figure 1 est une vue en perspective d'une soupape sphérique selon la présente invention; La figure 2 est une coupe en perspective, le long d'un plan perpendiculaire à un axe d'un conduit d'amenée/sortie et passant par l'axe de rotation de l'obturateur, de la soupape de la figure 1; La figure 3 est une vue en coupe de la soupape de la figure 1, le long du même plan de coupe que la figure 2 et La figure 4 est une vue schématique en coupe, le long du plan défini par les axes incidents des conduits d'amenée/sortie de la soupape de la figure 1, sans l'obturateur sphérique. En se référant aux figures jointes, la soupape sphérique 1 de la présente invention comprend un conduit cylindrique, d'amenée 2 ayant un axe B-B et un conduit cylindrique de sortie 3, ayant un axe A-A. Comme on le voit en particulier sur la figure 4, l'axe A-A du conduit de sortie 3 et l'axe BB du conduit d'amenée 2 ne coïncident pas; en particulier, dans la forme particulière de réalisation de la présente invention montrée dans les figures, les axes A-A et B-B respectivement du conduit de sortie 3 et du conduit d'amenée 2 sont incidents en un point (indiqué par C sur la figure 4) de façon à définir un plan sur lequel se développe le corps 7 de la soupape 1. Les axes A-A et B-B des conduits 3 et 2 sont, dans la réalisation particulière de la présente invention ici illustrée, perpendiculaires entre eux, de sorte que le flux du fluide passant dans la soupape 1 subisse une déviation de 90 , dans le passage par le conduit d'amenée 2 au conduit de sortie 3. Comme il apparaîtra clairement aux hommes du métier, toutefois, des réalisations alternatives de la soupape sphérique à laquelle est appliquée la solution technique revendiquée ici peuvent comprendre, comme cela est d'ailleurs connu dans la technique, des conduits d'amenée et de sortie ayant des axes non perpendiculaires, ou ne reposant pas sur un même plan et dotés de sections tronconiques, ou d'une autre forme, dans leur développement. La soupape sphérique particulière 1, décrite ici, comprend en outre un obturateur sphérique 6 qui, doté d'un canal 8 pour le fluide, tourne entre une position de blocage du passage du fluide et une ou plusieurs positions dans lesquelles le fluide peut passer, éventuellement avec un débit variable, entre les deux conduits 2 et 3. La figure 2 et la figure 3 illustrent en particulier les positions de l'obturateur sphérique 6, dans lesquelles le canal 8 dudit obturateur 6 s'étend de façon à permettre la communication fluidique entre les conduits d'amenée 2 et de sortie 3 et donc permettre le passage d'un fluide à travers la soupape 1. Avantageusement, selon la présente invention, l'axe de rotation C-C (voir la figure 3) de l'obturateur rotatif 6 est disposé de façon à être incident par rapport au plan du corps 7 de la soupape 1 défini par les axes A-A et B-B des conduits de sortie 3 et d'amenée 2, respectivement. Ainsi, comme cela a déjà été dit, aucun des points d'intersection de l'axe de rotation C-C de l'obturateur 6 avec ledit obturateur sphérique 6 n'est sensiblement suspendu au niveau d'une section terminale d'un des deux conduits 2 et 3, et donc au moins un de ces points d'intersection peut appuyer sur une paroi interne du corps 7 de la soupape 1, laquelle peut ainsi fournir une réaction de liaison, en mesure de s'opposer facilement à d'éventuelles forces agissant le long dudit axe C-C de rotation. Dans la réalisation illustrée sur les figures ci-jointes, la soupape 1 comprend également une tige d'actionnement 4 de l'obturateur 6 qui est disposée le long de l'axe C-C de rotation dudit obturateur 6 et est reliée à une calotte sphérique de ce dernier, au niveau de l'une de ses extrémités. L'extrémité de la tige 4 non reliée à l'obturateur sphérique 6 est par contre directement fixée à un papillon 5, ou un autre organe de commande manuelle ou automatique, au moyen d'actionnements pneumatiques ou électriques, qui permet la fermeture, le réglage et l'ouverture de ladite soupape 1. La disposition de l'axe C-C de rotation de l'obturateur 6, selon la présente invention, permet ainsi de placer le papillon de commande 5, le long d'un plan sensiblement parallèle au plan défini par les axes B-B et A-A des conduits 2 et 3, respectivement. Cette disposition du papillon 5 implique la possibilité de mettre côte à côte deux soupapes 1 ou plus, selon la présente invention, avec des encombrements nettement réduits par rapport aux soupapes traditionnelles et des avantages importants dans les opérations correspondantes de mise en place. Par exemple, dans le cas où il est prévu de placer les soupapes 1 de la présente invention dans une cassette commune de distribution hydraulique, ce moindre encombrement des soupapes adjacentes rend leur installation plus simple et plus rapide. En outre, la disposition frontale de ce papillon 5 facilite la manoeuvre de l'obturateur 6, surtout quand les soupapes 1 sont destinées à prendre une position, dans laquelle le plan du corps 7 de la soupape 1, défini par les axes incidents A-A et B-B, est sensiblement vertical. Selon un aspect préféré de la présente invention, l'axe C-C de rotation de l'obturateur sphérique 6 est également perpendiculaire au plan défini par les axes incidents A-A et B-B des conduits 3 et 2 et passe au niveau des points C d'intersection de ces axes A-A et B-B. Ainsi, on obtient une soupape 1 extrêmement compacte et fonctionnelle, dans laquelle l'obturateur 6 est disposé au niveau de la zone de raccord de la soupape 1 entre les conduits d'amenée 2 et de sortie 3 de cette dernière. La soupape 1 ici illustrée, comme nous l'avons déjà signalé, est particulièrement adaptée pour une utilisation avec des liquides, comme par exemple l'eau, grâce à ses encombrements réduits, à sa facilité d'actionnement de l'organe de commande manuel 5 ou automatique de type électrique ou pneumatique, et à sa fiabilité élevée dans le temps. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Soupape sphérique (1) du type comprenant au moins un conduit d'amenée (2) et au moins un conduit de sortie (3) pour un fluide, lesdits conduits d'amenée et de sortie ayant leurs axes respectifs (B-B, A-A) non confondus, et au moins un obturateur sphérique rotatif (6) de blocage/réglage du débit du fluide passant dudit conduit d'amenée audit conduit de sortie, caractérisée en ce que l'axe de rotation (C-C) dudit ou de chaque obturateur sphérique est sensiblement incident soit par rapport à l'axe (A-A) dudit conduit de sortie (3), soit par rapport à l'axe (B-B) dudit conduit d'amenée (2). 2. Soupape sphérique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les axes (B-B, A-A) desdits conduits d'amenée (2) et de sortie (3), respectivement, sont incidents en un point (C) et que l'axe de rotation (C-C) dudit ou de chaque obturateur sphérique (6) est sensiblement incident par rapport au plan défini par les axes dudit ou de chaque conduit d'amenée (2) et dudit ou de chaque conduit de sortie (3), respectivement. 3. Soupape sphérique selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'axe de rotation dudit ou de chaque obturateur sphérique (6) est sensiblement perpendiculaire audit plan défini par les axes dudit conduit d'amenée (2) et dudit conduit de sortie (3), respectivement. 4. Soupape sphérique selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que ledit axe de rotation dudit ou de chaque obturateur sphérique (6) est incident par rapport aux axes dudit ou de chaque conduit d'amenée (2) et dudit ou de chaque conduit de sortie (3) au niveau du point (C) d'incidence de ces derniers. 5. Soupape sphérique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits axes non coïncidents dudit ou de chaque conduit d'amenée (2) et dudit ou de chaque conduit de sortie (3) sont perpendiculaires entre eux. 6. Soupape sphérique selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle une tige (4) d'actionnement solidaire en rotation dudit ou de chaque obturateur sphérique (6) et reliée à un papillon (5) ou un autre organe de commande manuel ou automatique, s'étend au niveau de l'axe de rotation dudit ou de chaque obturateur sphérique (6). 7. Soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le fluide qu'elle contient est un liquide. 8. Soupape selon l'une quelconque des 20 revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le fluide qu'elle contient est un gaz.