Brevet FR2894642A1 — publié le 20070615

1. Domaine de l'invention La présente invention porte sur un clapet sandwich à action directe dans lequel un clapet à action directe, par exemple un clapet régulateur de pression tel qu'un clapet réducteur de pression, un clapet électromagnétique ou un clapet régulateur de niveau d'eau, est pris en sandwich entre des brides de tuyau et est fixé par des boulons et équivalents insérés à travers les brides de tuyau. 2. Etat de l'art Conventionnellement, il existe un clapet de type sandwich dans lequel un boîtier de clapet est intercalé entre des brides de tuyau, les brides de tuyau étant fixées par serrage à l'aide de boulons et d'écrous. Les clapets anti-retour simple battant et les clapets à papillon sans brides appartiennent à cette catégorie de clapets. Dans ces clapets, un obturateur en forme de disque mince bascule ou tourne dans un boîtier de clapet cylindrique mince, à travers lequel un fluide s'écoule en ligne directe, de manière à ouvrir et fermer le passage d'écoulement. Ces clapets sont relativement simples en termes de structure et de fonctionnement (voir par exemple le document Japanese Industrial Standards Committee, "Glossary of Terms for valves JIS B 0100-1984", Japanese Standards Association, première édition, 28 février 1985, page 37, n 10307, page 38, n 10705). D'autre part, il existe un clapet à action directe dans lequel un obturateur est couplé à une section d'entraînement ou de commande par une tige de clapet. Dans ce clapet, quand la section de commande détecte une pression primaire ou une pression secondaire, elle commande la montée ou la descente de l'obturateur pour ouvrir ou fermer le passage d'écoulement. Le boîtier de clapet du clapet à action directe est formé avec un trajet d'écoulement en S s'étendant de l'entrée à la sortie qui sont adaptées pour fermer complètement le clapet et régler le débit. De plus, les extrémités de raccordement aux tuyaux prennent la forme de brides, des extrémités dites à brides étant largement employées pour des applications allant de basse pression à haute pression (voir par exemple le certificat d'utilité japonais n de publication 6-37446). Toutefois, probablement en raison du fait que la structure du clapet à action directe n'est pas simple comparée à celle d'un clapet anti-retour simple battant représenté par le clapet sandwich précédent, il n'existe conventionnellement aucun clapet sandwich à action directe. Toutefois, si le boîtier de clapet est formé avec les brides comme c'est le cas pour le clapet à action directe à brides, des problèmes apparaissent en ce que non seulement le clapet lui-même devient lourd mais en outre le coût de fabrication du clapet augmente en raison de l'important coût matériel des brides elles-mêmes. Un objectif de la présente invention est de proposer un clapet sandwich à action directe dans lequel aucune bride n'est formée sur le boîtier de clapet, et le raccordement est réalisé en prenant en sandwich le boîtier de clapet entre des brides de tuyau et en serrant les brides de tuyau l'une à l'autre par des boulons et écrous. RESUME DE L'INVENTION En considération les problèmes décrits plus haut, la présente invention propose un clapet sandwich à action directe comprenant: une section de commande qui fonctionne en détectant une pression primaire ou une pression secondaire; et un obturateur communiquant avec la section de commande pour ouvrir et fermer un passage d'écoulement, dans lequel le clapet comprend un boîtier de clapet, qui est pris en sandwich entre des brides de tuyau serrées par des boulons et écrous, et des extrémités de raccordement du boîtier de clapet comprenant respectivement une entrée et une sortie du passage d'écoulement sont réalisées en une structure sans brides; le boîtier de clapet comprend en outre un fût de corps s'étendant vers le haut depuis le boîtier de clapet, et seules des parois latérales du fût de corps qui correspondent aux boulons adjacents respectifs sont resserrées d'une manière telle que le fût de corps peut être intercalé entre les boulons placés entre les brides de tuyau en étant adjacents à la circonférence des brides de tuyau. En outre, une gorge annulaire peut être formée en forme de renfoncement sur les surfaces des extrémités de raccordement à accoupler aux brides de tuyau, la gorge annulaire pouvant être remplie avec un organe d'étanchéité. Selon la présente invention, dans le clapet à action directe, le boîtier de clapet du clapet à action directe est pris en sandwich entre les brides de tuyau serrées l'une à l'autre par des boulons et écrous. En outre, les extrémités de raccordement à accoupler aux brides de tuyau, qui sont respectivement formées avec l'entrée et la sortie du passage d'écoulement dans le boîtier de clapet, sont sans brides. Il est donc possible d'obtenir une réduction importante de la masse totale du clapet, une réduction des dimensions entre les surfaces latérales (c'est-à-dire les extrémités de raccordement), et une réduction de moitié du nombre de boulons requis pour le raccordement. L'espace réservé à l'installation du boîtier de clapet entre les tuyaux peut aussi être réduit. En outre, le travail d'installation au moment du raccordement peut être effectué efficacement, et la charge exercée sur les tuyaux dans l'état raccordé peut être réduite. De plus, le coût matériel imposé par les brides peut être réduit, et le coût de fabrication peut donc être fortement réduit. En outre, le fût de corps s'étendant vers le haut depuis le boîtier de clapet est formé en une structure dans laquelle seules ses parois latérales qui correspondent aux boulons adjacents sont resserrées. Grâce à cette structure, lorsqu'on effectue le raccordement en intercalant le clapet entre les tuyaux qui portent une bride de tuyau à leur extrémité, la partie resserrée du fiât de corps évite les boulons adjacents prévus entre les brides de tuyau de manière à ne pas obstruer l'installation des boulons. On peut donc intercaler le fût de corps entre des boulons adjacents et visser les boulons dans les trous de boulon des brides de tuyau sans rencontrer de problème. En serrant les boulons par des écrous, on peut intercaler le clapet entre les tuyaux sans aucune difficulté. En outre, selon la présente invention, même si l'intervalle entre les boulons dans lequel on intercale le fût de corps est étroit, et la partie intérieure du fût de corps correspondant à la partie resserrée est resserrée dans la direction suivant laquelle la partie resserrée est formée, il n'est pas nécessaire de resserrer la partie intérieure du fût de corps dans la direction suivant laquelle les boulons sont installés. Il est donc possible de conserver une aire suffisante pour le passage du fluide sous pression à l'intérieur du fût de corps correspondant à la partie resserrée, de sorte qu'aucun problème n'apparaît dans l'entraînement de l'obturateur par la section de commande. De ce fait, la fonction de clapet à action directe peut être remplie de manière plus satisfaisante. Comme une gorge annulaire est prévue en forme de renfoncement sur les surfaces des extrémités de raccordement à accoupler aux brides de tuyau, et les gorges annulaires sont remplies avec des organes d'étanchéité, au moment d'effectuer le raccordement, il suffit d'amener les extrémités de raccordement en contact avec les brides de tuyau, et les organes d'étanchéité interviennent entre les extrémités de raccordement et les brides de tuyau de manière à assurer une bonne étanchéité entre elles. En conséquence, selon la présente invention, on peut facilement accoupler les extrémités de raccordement et les brides de tuyau dans un état d'étanchéité sans aucun effort comme décrit plus haut. Dans un procédé conventionnel, lorsqu'on installe un organe d'étanchéité tel qu'un joint entre les extrémités de raccordement et les brides de tuyau, on doit positionner l'organe d'étanchéité dans un état suspendu en l'air sur le même axe que les brides de tuyau et dans une position incluse entre les brides de tuyau et les extrémités de raccordement ayant un diamètre inférieur à celui des brides de tuyau, en supposant que les extrémités de raccordement du clapet se trouvent sur le même axe que les brides de tuyau. On accouple ensuite les unes aux autres les extrémités de raccordement et les brides de tuyau. Cette opération est très incommode et demande des efforts. Au contraire, selon la présente invention, les difficultés rencontrées dans le travail de raccordement du clapet sandwich conventionnel peuvent être résolues, et l'efficacité de l'opération peut être fortement améliorée. L'effet pratique de la présente invention est donc considérable. DESCRIPTION DES FORMES DE REALISATION PREFEREES L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante, en référence au dessin annexé sur lequel : La figure 1 est une vue de face représentant un état raccordé d'un clapet 5 sandwich à action directe ; La figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne X-X de la figure 1 ; La figure 3 est une coupe longitudinale du clapet de la figure let La figure 4 est une coupe agrandie suivant la ligne Y-Y de la figure 3. Le clapet est un clapet à action directe, qui comprend une section d'entraînement 10 ou de commande 1 qui fonctionne en détectant une pression primaire ou une pression secondaire, et un obturateur 3 communiquant avec la section de commande 1 et manoeuvré pour ouvrir et fermer un trajet d'écoulement 2. Le clapet représenté est un clapet réducteur de pression à action directe. La structure de ce clapet réducteur de pression à action directe est la suivante. 15 Un boîtier de clapet 4 renferme un trajet d'écoulement 2 (incluant un trajet d'écoulement primaire 2a et un trajet d'écoulement secondaire 2b), la section de commande 1 étant incorporée dans le boîtier de clapet 4. La section de commande 1 commande l'ouverture de l'obturateur 3 en fonction des variations de pression dans le trajet d'écoulement secondaire 2b. La section de commande 1 comprend une chambre de détection de 20 pression 5 en communication avec le trajet d'écoulement secondaire 2b pour détecter la pression dans le trajet d'écoulement secondaire 2b. Dans un état raccordé, le boîtier de clapet 4 est pris en sandwich entre des brides de tuyau F et F 1 prévues au niveau des extrémités de raccordement de tuyaux P et P1, et est supporté intercalé entre les brides de tuyau F et Fl en serrant par des écrous N, N1 ... des boulons (à filetage long) B, B1 25 ... faits passer à travers les brides de tuyau F et F l. Le boîtier de clapet 4 est formé avec une entrée 6 et une sortie 7 sur ses côtés gauche et droit, respectivement. A l'intérieur du boîtier de clapet 4, le trajet d'écoulement primaire 2a et le trajet d'écoulement secondaire 2b communiquent respectivement avec l'entrée 6 et avec la sortie 7. 30 Au centre à l'intérieur du boîtier de clapet 4, une cloison de séparation 8 sépare le trajet d'écoulement primaire 2a du trajet d'écoulement secondaire 2b dans les sections supérieure et inférieure. La cloison de séparation 8 comporte une ouverture de clapet 9 pour permettre aux trajets d'écoulement 2a et 2b de communiquer l'un avec l'autre. Le trajet d'écoulement 2 s'étendant de l'entrée 6 à la sortie 7 prend la forme de la lettre S. 35 En outre, le boîtier de clapet 4 est sans brides à ses extrémités de raccordement 10 et 11, qui comprennent respectivement l'entrée 6 et la sortie 7 du trajet d'écoulement 2 à raccorder aux brides de tuyau F et F l de telle manière que le boîtier de clapet 4 est pris en sandwich entre les brides de tuyau F et F1. Grâce à cette structure, la distance entre les surfaces latérales du boîtier de clapet 4 est réduite de l'épaisseur des brides par rapport à un boîtier de clapet à brides conventionnel. Une gorge annulaire renfoncée 12 est formée sur les surfaces des extrémités de raccordement 10 et 11 à accoupler aux surfaces des brides de tuyau F et F 1. La gorge annulaire 12 est remplie avec un organe d'étanchéité 13 tel qu'un joint torique, une garniture plate ou équivalent, un joint torique étant ici utilisé. Au niveau de la partie supérieure du boîtier de clapet 4, un fût de corps 17 s'étend vers le haut depuis l'extrémité supérieure du boîtier de clapet 4. En outre, une partie évidée 16 en forme de disque, entièrement entourée par une bride de corps 14 10 (c'est-à-dire une bride d'assemblage à un chapeau 15 décrit plus bas), est formée sur l'extrémité supérieure du fût de corps 17. Le flat de corps 17 est intercalé entre les brides de tuyau F et F 1 dans une situation où les extrémités de raccordement 10 et 11 du boîtier de clapet 4 sont amenées en contact avec les brides de tuyau F et F1, et où des boulons B, B1 ... sont insérés à 15 travers les brides de tuyau F et F 1. Aussi, le fût de corps 17 présente une forme susceptible de s'intercaler entre les boulons B et B1 adjacents l'un à l'autre à la circonférence des brides de tuyau F et F 1 (dans l'exemple représenté, les boulons B et B1 sont prévus pour être adjacents l'un à l'autre au niveau des parties supérieures des brides de tuyau F et F l). 20 Un chapeau 15 présente une forme sensiblement cylindrique, et le diamètre de son extrémité inférieure est agrandi pour s'adapter à la partie évidée 16. L'extrémité inférieure ouverte du chapeau 15 est entièrement entourée par une bride 15a. La partie évidée 16 et le chapeau 15 sont accouplés l'un à l'autre via une membrane 18. Leurs brides 14 et 15a sont ensuite serrées l'une à l'autre par des boulons 25 et écrous non représentés. Un ressort de réglage 19 est logé dans un espace supérieur (à l'intérieur du chapeau 15) délimité par la membrane 18, tandis que l'espace inférieur (à l'intérieur de la partie évidée 16) est utilisé comme chambre de détection de pression 5, afin de constituer la section de commande 1. Le ressort de réglage 19 est constitué d'un ressort hélicoïdal de compression 30 (dans l'exemple représenté, un ressort rectangulaire). Le ressort de réglage 19 est intercalé dans un état comprimé entre un siège de ressort 20, qui sert aussi d'organe de pression de membrane et est accouplé à la surface supérieure de la membrane 18, et un siège de ressort 22 poussé vers le bas par une vis de réglage 21 constituée d'un boulon qui est inséré et vissé par l'extrémité supérieure du chapeau 15. 35 La vis de réglage 21 est déplaçable vers le haut et vers le bas afin de régler la force élastique du ressort de réglage 19, de manière à régler le déplacement de la membrane 18 placée sous la vis de réglage 21. Au niveau de l'extrémité supérieure du chapeau 15, un contre-écrou 23 est vissé sur la vis de réglage 21. La chambre de détection de pression 5 (c'est-à-dire la partie évidée 16) est ouverte au niveau de sa partie inférieure afin de communiquer séparément avec le trajet d'écoulement primaire 2a et avec le trajet d'écoulement secondaire 2b via le fût de corps 17. Une ouverture 24 de forme circulaire, communiquant avec le trajet d'écoulement primaire 2a, est formée au niveau du centre inférieur de la chambre de détection de pression 5 de manière à correspondre à l'ouverture de clapet 9. Une autre ouverture 25 de forme sensiblement rectangulaire, communiquant avec le trajet d'écoulement secondaire 2b, est formée adjacente à l'ouverture 24. En conséquence, à l'intérieur du fût de corps 17, l'extrémité supérieure de la cloison de séparation 8 est formée pour s'élever de telle manière qu'elle sépare les ouvertures 24 et 25 adjacentes l'une à l'autre. La cloison de séparation 8 sépare un trajet de communication 26, communiquant avec le trajet d'écoulement primaire 2a, d'un trajet de communication 27 communiquant avec le trajet d'écoulement secondaire 2b. Les trajets de communication 26 et 27 ont une forme cylindrique circulaire et une forme sensiblement cylindrique rectangulaire respectivement identiques aux formes des ouvertures 24 et 25. Comme décrit plus haut, dans l'état de raccordement du boîtier de clapet 4, pour pouvoir intercaler le fût de corps 17 entre les boulons B et B1 placés adjacents l'un à l'autre entre les parties supérieures des brides de tuyau F et F1, au niveau des sites correspondant aux boulons B et B2 du trajet de communication 26 ayant un diamètre supérieur à l'intervalle entre les boulons B et B1, comme représenté sur les figures 2 et 3, seules les parois latérales du fût de corps 17 correspondant aux boulons B et B1 adjacents l'un à l'autre sont formées pour être resserrées. Le trajet de communication 26 au niveau de la partie resserrée 28 est formé en la même largeur que le trajet de communication 27, comme représenté sur la figure 4. Dans cette forme de réalisation, la largeur extérieure D du fût de corps 17 correspondant à la direction de largeur du trajet de communication 26 (c'est-à-dire une direction perpendiculaire à la direction suivant laquelle les boulons B et B1 sont installés) est supérieure à l'intervalle entre les boulons B et B1. De plus, la largeur extérieure D1 du fût de corps 17 correspondant à la direction de largeur du trajet de communication 27 est plus petite que l'intervalle entre les boulons B et B1 sur toute son extension verticale. De cette manière, le site de la paroi latérale du fût de corps 17 ayant la largeur extérieure D correspondant aux boulons B et B1 est formé avec la partie resserrée 28 de telle manière que la forme de la partie 28 étrangle le trajet de communication 26 formé à l'intérieur du fût de corps 17. Selon une autre possibilité, quand la largeur extérieure Dl est aussi supérieure à l'intervalle entre les boulons B et B1, la paroi latérale du fût de corps 17 ayant la largeur extérieure Dl est aussi formée avec la partie resserrée 28 comme la précédente. Le trajet de communication 26 ne pose pas de problème dans le fonctionnement du clapet tant que le fluide sous pression peut passer par la partie resserrée 28 même une fois qu'on a introduit dans le trajet de communication 26 une tige de clapet 29 décrite plus bas. Dans tous les cas, le fluide sous pression sera étranglé au niveau de la partie resserrée 28. Pour que la section de commande 1 entraîne l'obturateur 3 avec une efficacité opérationnelle plus satisfaisante, il est préférable que la partie resserrée 28 ait une aire aussi grande que possible pour le passage du fluide sous pression. A cet égard, il est préférable que la partie resserrée 28 soit formée en resserrant seulement les parois latérales du fût de corps 17 qui correspondent et sont adjacentes aux boulons B et B1 respectivement. Comme les brides de tuyau F et F 1 employées sont celles normalisées selon la taille du clapet, l'intervalle entre les boulons B et B1 diffère selon le type des brides de tuyau F et F1. Même si l'intervalle est étroit et le trajet de communication 26 au niveau des parties resserrées 28 est formé pour être étroit dans la direction de sa largeur, seules les parois latérales du fût de corps 17 sont resserrées au niveau des sites qui correspondent et sont adjacents aux boulons B et B1 comme décrit plus haut. Il n'est pas nécessaire de resserrer les parois latérales du fût de corps 17 dans la direction suivant laquelle les boulons B et B1 sont installés. En conséquence, il est possible d'assurer une aire prédéterminée pour le passage du fluide sous pression dans le trajet de communication 26 au niveau de la partie resserrée 28 sans poser aucun problème dans l'entraînement de l'obturateur 3 par la section de commande 1. Un siège de membrane 30 est accouplé à la surface inférieure de la membrane 18. La partie inférieure du siège de membrane 30 est formée d'un seul tenant avec un piston 31 ayant un diamètre inférieur à celui du siège de membrane 30 et égal à celui du trajet de communication 26. Le piston 31 est inséré coulissant dans le trajet de communication 26 au-dessus de la partie resserrée 28. Une garniture en U 32 est ajustée dans une gorge renfoncée formée entièrement autour du piston 31, pour séparer le trajet d'écoulement primaire 2a de la chambre de détection de pression 5 d'une manière étanche à l'eau. La tige de clapet 29 s'étend verticalement vers le bas depuis le centre de la partie inférieure du piston 31, et passe à travers le trajet de communication 26 et l'ouverture de clapet 9. A l'extrémité inférieure de la tige de clapet 29 est attaché l'obturateur 3 destiné à ouvrir et fermer l'ouverture de clapet 9. L'obturateur 3 et la section de commande 1 sont couplés l'un à l'autre. L'obturateur 3 est installé d'une manière librement séparable sur un siège d'obturateur 33 munissant une extrémité inférieure de l'ouverture de clapet 9 de sorte que l'obturateur 3 reçoit la pression primaire dans le sens d'ouverture du clapet. En conséquence, l'ouverture de l'obturateur 3 est commandée par le déplacement de la membrane 18. Dans l'état dans lequel la membrane 18 est déplacée jusqu'à sa position la plus basse, le siège de membrane 30 repose sur la circonférence de l'ouverture 24 du trajet de communication 26 et empêche l'obturateur 3 de monter dans cet état. En outre, une tige de guidage 34 s'étend verticalement vers le bas depuis le centre de la partie inférieure de l'obturateur 3. La tige de guidage 34 est insérée d'une manière librement coulissante dans une partie évidée cylindrique 35 faisant saillie de la partie inférieure du boîtier de clapet 4. La surface utile de réception de pression du piston 31 est légèrement supérieure à la surface utile de l'obturateur 3 qui reçoit la pression primaire. Pour le raccordement du clapet sandwich à action directe structuré comme décrit plus haut, on accouple les extrémités de raccordement 10 et 11 du boîtier de clapet 4 aux brides de tuyau F et F1, respectivement, présentes sur les tuyaux P et Pl. Ensuite, on fait passer les boulons B, B1 ... à travers les trous de boulon respectifs des brides de tuyau F et F 1. Dans cette situation, à l'endroit où les boulons B et B1 sont placés adjacents l'un à l'autre au niveau des parties supérieures des brides de tuyau F et F1, la partie resserrée 28 proche des boulons B et B1 évite en correspondance les boulons B et B1 pour ne pas obstruer leur installation. Le fût de corps 17 peut donc passer entre les boulons B et B1, et un grand nombre de boulons B, B1 ... placés à la circonférence des brides de tuyau F et F1 sont uniformément serrés par les écrous N, N1 ... pour fixer le clapet intercalé entre les tuyaux P et Pl. Par serrage des écrous N, N1 ... sur les boulons B, B1 ..., l'organe d'étanchéité 13 se déforme élastiquement dans la gorge annulaire 12 formée dans les extrémités de raccordement 10 et 11 respectives, et adhère de manière étanche aux surfaces d'extrémité des brides de tuyau F et F l accouplées aux extrémités de raccordement 10 et 11. De cette manière, les extrémités de raccordement 10 et 11 et les brides de tuyau F et F1 sont serrées les unes contre les autres de manière étanche. Dans le clapet raccordé comme décrit plus haut, l'ouverture de l'obturateur 3 est commandée par établissement d'un équilibre entre la force dirigée vers le haut (c'est-à-dire le sens de fermeture du clapet) exercée sur la membrane 18 par la pression secondaire dans la chambre de détection de pression 5 communiquant avec le trajet d'écoulement secondaire 2b via le trajet de communication 27 et la force dirigée vers le bas (c'est-à-dire le sens d'ouverture du clapet) exercée par le ressort de réglage 19. En conséquence, la pression secondaire est maintenue à une différence constante en dessous de la pression primaire. Dans cette forme de réalisation, le clapet sandwich à action directe a été présenté comme un clapet réducteur de pression du type à action directe. Toutefois, la présente invention n'est pas limitée à ce dernier, mais peut être appliquée à d'autres clapets de régulation de pression à action directe (clapets de retenue, clapets à pression différentielle et analogues), clapets électromagnétiques, clapets régulateurs de niveau d'eau, et autres clapets à action directe. Dans ces cas, comme dans la forme de réalisation plus haut, les extrémités de raccordement du boîtier de clapet sont réalisées en une structure sans brides, et le fût de corps s'étendant vers le haut depuis le boîtier de clapet est formé en une structure susceptible d'être intercalée entre les boulons adjacents l'un à l'autre au niveau des parties supérieures des brides de tuyau. REVENDICATIONS 1. Clapet sandwich à action directe, comprenant: une section de commande (1) qui fonctionne en détectant une pression primaire ou une pression secondaire; et un obturateur (3) communiquant avec la section de commande (1) pour ouvrir et fermer un trajet d'écoulement (2), dans lequel le clapet comprend un boîtier de clapet (4), qui est pris en sandwich entre des brides de tuyau (F et F1) serrées par des boulons (B, B1, ..) et écrous (N, N1, ...), et des extrémités de raccordement (10, 11) du boîtier de clapet (4) comprenant une entrée (6) et une sortie (7) du trajet d'écoulement (2) réalisées respectivement en structure sans brides; le boîtier de clapet (4) comprenant en outre un fût de corps (17) s'étendant vers le haut depuis le boîtier de clapet (4), et seules des parois latérales du fût de corps (:l7), qui correspondent aux boulons adjacents respectifs (B, B1, ..), étant resserrées de telle manière que le fût de corps (17) peut être intercalé entre les boulons (B, B1, ..) placés entre les brides de tuyau (F et F 1) en étant adjacents à la circonférence des brides de tuyau (F et F1). 2. Clapet sandwich à action directe selon la revendication 1, dans lequel une gorge annulaire (12) est formée en forme de renfoncement sur les surfaces des extrémités de raccordement (10 et 11) à accoupler aux brides de tuyau (F et F 1), la gorge annulaire (12) étant remplie avec un organe d'étanchéité (13).