Brevet FR2893379A1 — publié le 20070518

VANNE COAXIALE D'INTERCEPTION DESTINEE A ETRE UTILISEE DANS DES INSTALLATIONS D'AIR COMPRIME La présente invention concerne le domaine des vannes de contrôle de la distribution de fluides, et concerne notamment une vanne coaxiale d'interception pour installations d'air comprimé. Les vannes coaxiales d'interception pneumatique du type considéré ici sont des vannes automatiques dites à passage total. Elles peuvent être à simple effet ou à double effet, normalement fermées ou bien normalement ouvertes. Elles comprennent habituellement un corps comportant un passage d'entrée et un passage de sortie du fluide en ligne et, entre lesdits passages, une chambre coaxiale dans laquelle est logé un piston d'interception, servant d'obturateur, qui est percé axialement et qui est mobile entre une position de fermeture et une position d'ouverture d'un siège de vanne du côté du passage d'entrée du fluide. Pour que le piston se déplace entre une position et l'autre, il peut être commandé en amenant à la chambre, dans laquelle il coulisse, en fluide supplémentaire amené de l'extérieur de la vanne ou bien une partie du même fluide de conduite prélevé en amont du siège de vanne. Si le piston d'interception est à simple effet, le fluide de commandé est amené à la chambre d'un coté du piston en s'opposant à un ressort agissant du côté opposé au piston ; si le piston est à double effet, le fluide de commandé est amené/évacué alternativement des deux côtés du piston en fonction de son sens de déplacement. Cependant, en plus d'être volumineuse et donc encombrantes, les vannes coaxiales d'interception connues sont relativement complexes que ce soit le corps ou les dimensions et le système de guidage du piston. En effet, le corps de vanne est en général obtenu successivement par moulage et usinage, et le piston comporte avec deux tiges opposées qui requièrent un double système de guidage et d'étanchéité à l'intérieur du corps de vanne. Par contre, le but de la présente invention est de proposer et de fournir une vanne coaxiale qui est spécialement, mais non exclusivement, destinée à être utilisée dans des installations d'air comprimé, dont la réalisation est plus simple et plus économique, qui a une longueur réduite et qui présente l'avantage de posséder une partie intermédiaire du corps réalisée simplement à partir d'un élément tubulaire et un piston de longueur limitée avec un système de guidage et d'étanchéité seulement de son côté. Un tel but est atteint et lesdits avantages sont obtenus grâce à une vanne coaxiale d'interception, notamment pour installations d'air comprimé, comprenant un corps comportant un passage d'entrée et un passage de sortie de fluide en ligne et, entre lesdits passages, une chambre centrale dans laquelle est logé un piston d'interception servant d'obturateur, qui est percé axialement et qui est mobile entre une position de fermeture et une position d'ouverture d'un siège de vanne du côté du passage d'entrée du fluide, caractérisée en ce que ledit corps est constitué d'un élément tubulaire intermédiaire et de deux manchons placés aux extrémités opposées de l'élément tubulaire, et en ce que ledit élément tubulaire intermédiaire délimite la chambre de logement du piston/obturateur et lesdits manchons délimitent respectivement le passage d'entrée et le passage de sortie du fluide. De préférence : - ledit piston divise ladite chambre centrale en un premier compartiment, en amont, du côté du manchon qui définit le passage d'entrée et en un deuxième compartiment, en aval, du côté du manchon qui définit le passage de sortie, dans laquelle il est prévu dans ledit manchon définissant le passage d'entrée un noyau déflecteur autour duquel sont ménagées des ouvertures radiales qui mettent ledit passage d'entrée en communication avec ledit premier compartiment de la chambre centrale quand le piston/obturateur est dans la position d'ouverture, dans laquelle le siège de vanne est prévu sur la face dudit noyau dirigé vers le piston/obturateur, et dans lequel un siège de guidage est ménagé dans le manchon définissant le passage de sortie. - le piston/obturateur comprend un rebord de tête comportant autour au moins une garniture d'étanchéité portant sur la superficie interne de la chambre dans laquelle le piston coulisse, une saillie annulaire sur la face dudit rebord dirigé vers le siège de vanne et destiné à interagir avec ce dernier, et une tige de guidage s'étendant de la face opposée dudit rebord et conjugué au siège de guidage dans le manchon définissant le passage de sortie. - le piston/obturateur est supporté et guidé seulement dans le siège de guidage du manchon définissant le passage de sortie avec interposition d'au moins une garniture d'étanchéité et d'un bloc de glissement. l'élément tubulaire intermédiaire du corps est formé par un tube, de préférence en aluminium, et chacun des deux manchons d'extrémité sont de préférence réalisés en aluminium par moulage sous pression. - le piston/obturateur est maintenu normalement dans une position de fermeture par un ressort agissant contre le rebord de tête dudit piston et est poussé dans la position d'ouverture par l'action du même fluide sous pression à distribuer passant dans le premier compartiment et agissant directement sur le piston/obturateur en s'opposant à l'action dudit ressort. - un piston/obturateur en position de fermeture contre le siège de vanne, dans le compartiment en amont dudit piston, communique avec le passage d'entrée et avec un trou radial (30) ménagé dans l'élément tubulaire externe, l'accès du fluide sous pression provoquant le coulissement du piston/obturateur dans la position d'ouverture, et dans laquelle ledit trou radial est raccordé à une vanne de commande pour envoyer de façon contrôlée le même fluide sous pression également dans le compartiment en aval du piston afin de ramener de façon commandée de ce piston dans la position de fermeture avec le concours dudit ressort. Les détails les plus importants de l'invention ressortiront de façon évidente la description suivante en se référant aux dessins joints, donnés à titre d'indications non limitatives, dans lesquels : La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale de la vanne fermée ; La figure 2 représente une vue en coupe analogue de 25 la vanne ouverte ; et La figure 3 représente une vue éclatée de la vanne dans son ensemble. Comme représenté, la vanne comprend essentiellement un corps 11 et un piston 12 servant d'obturateur. 30 Le corps de vanne 11 est constitué d'un élément tubulaire intermédiaire 13e et de deux manchons 14, 15 placés aux extrémités opposées de l'élément tubulaire. L'élément intermédiaire 13 peut être avantageusement réalisé à partir d'un tube, de préférence en aluminium. Les manchons 13, 14 sont vissés aux extrémités dudit élément tubulaire et peuvent également être réalisés en aluminium, par exemple par moulage sous pression. Le corps de vanne 11 ainsi constitué comporte un passage d'entrée de fluide 16 défini par un premier manchon d'extrémité 14, un passage de sortie de fluide 17 défini par le manchon opposé 15 et, entre les passages d'entrée et de sortie, une chambre centrale dans laquelle le piston est logé en la divisant en un premier compartiment, en montant, du côté du premier manchon et en un deuxième compartiment, en aval, du côté du deuxième manchon. Chaque manchon 14, 15 comporte une partie filetée 14', 15' ou bien peut être doté d'un raccord rapide permettant de le relier aux tubes de circulation de fluide, en l'espèce de l'air comprimé, lequel fluide est distribué dans le sens de la flèche F dans les figures 1 et 2. En avant du passage d'entrée, entre celui-ci et le piston 12, il est prévu dans le premier manchon, par ailleurs d'une manière connue, un noyau déflecteur 19 autour duquel sont ménagées des ouvertures radiales qui mettent ledit passage d'entrée en communication avec le première compartiment 18 de la chambre centrale. Sur une de ses faces, celle dirigée vers le piston 12, le noyau déflecteur 19 définit un siège de vanne 21 doté de sa garniture d'étanchéité. Dans une partie du deuxième manchon 15, qui définit le passage de sortie 17, est ménagé un siège de guidage 30 22. Le piston 12 peut être réalisé à partir de barres d'aluminium, est traversé par un trou axial et comporte un rebord 24 autour duquel est montée au moins une garniture d'étanchéité 25 portant sur la superficie interne de la chambre dans laquelle le piston est amené à coulisser. Une saillie annulaire, dirigée vers le siège 21 et destinée à interagir avec celui-ci, est réalisée sur l'une des faces du rebord 24, autour du bord du trou axial 23, du côté dirigé vers le premier compartiment 18. Une tige de guidage 27 s'étend depuis la face opposée dudit rebord et est logé de façon à coulisser dans le siège de guidage 22 qui est défini par le deuxième manchon, avec interposition d'une garniture d'étanchéité 28 et d'un bloc de glissement 28'. Par conséquent, le piston est supporté et guidé seulement d'un côté, c'est-à-dire du côté de sa tige 27 qui s'accouple au siège de guidage dans le deuxième manchon par l'intermédiaire de la garniture d'étanchéité 28 et du bloc de glissement 28'. Le piston 12 est mobile entre une position de fermeture et une position d'ouverture de la vanne, dans un sens dans lequel agit un ressort 29 et dans un sens opposé dans lequel agit un fluide de commande sous pression, qui arrive au premier compartiment 18 de la chambre centrale en avant du piston, à travers les ouvertures radiales du premier manchon 14. Dans l'élément tubulaire intermédiaire 13 sont ménagés un trou radial en communication avec le premier compartiment et un autre trou radial 31 en communication avec le deuxième compartiment 18' sur des côtés opposés du piston. Dans l'exemple représenté dans les dessins, le ressort 29 est placé de façon à appuyer derrière le rebord 24 du piston, entre ce rebord et le deuxième manchon 15. Ledit ressort est sensiblement concentrique à la tige de guidage 27 et maintient normalement le piston avancé dans la position de fermeture sur le siège de vanne 21, empêchant ainsi la distribution de fluide, cf. figure 1. L'ouverture de la vanne est réalisée en amenant le fluide de commande au premier compartiment 18 de la chambre centrale, en s'opposant à l'action du ressort 29, de façon à faire reculer le piston 12, en l'éloignant du siège de vanne 21 et en permettant ainsi le passage du fluide à distribuer du passage d'entrée 16 au passage de sortie 17 à travers les ouvertures radiales 20 ménagées dans le premier manchon et le trou axial 23 du piston, cf. figures 2 et 3. Avantageusement et conformément à l'exemple de vanne représenté dans les dessins, on utilise comme fluide de commande du piston le même fluide de conduite qui passe du passage d'entrée 16 au premier compartiment en avant du piston 12, à travers les ouvertures radiales 20 ménagées dans le premier manchon 14. En pratique, lorsque le piston 12, poussé par le ressort 29, est dans la position de fermeture contre le siège 21, le fluide, l'air comprimé, qui arrive au passage d'entrée 16, passe dans le premier compartiment 18, ainsi que dans le trou radial 30, en agissant sur le piston avec une poussée à laquelle s'oppose le ressort et qui est égale à la pression de conduite pour la superficie du rebord dudit piston exposé au fluide. Lorsque ladite poussée est supérieure à la force exercée par le ressort 29, le piston recule, en ouvrant le passage du fluide vers la sortie. De la même façon, le fluide sous pression passe par le trou 30 et arrive à une vanne électrique ou manuelle, non représentée, qui permet de diriger la pression de conduite vers le trou d'équilibrage 31 et passe par celui-ci pour arriver au deuxième compartiment 18' à l'arrière du piston. Tant que cela ne se produit pas, la vanne est maintenue ouverte pour distribuer le fluide. Par contre, l'envoi contrôlé de fluide sous pression dans la chambre 18' à l'arrière piston permet d'équilibrer la pression des deux côtés opposés du rebord du piston, pression à laquelle le ressort renvoie le piston dans la position de fermeture contre le siège. Dès que la pression des deux côtés du rebord du piston est équilibrée, le temps ainsi que la poussée de fermeture du piston sont constants et indépendants de la valeur de la pression de conduite. Revendications 1. Vanne coaxiale d'interception, notamment pour installations d'air comprimé, comprenant un corps comportant un passage d'entrée et un passage de sortie de fluide en ligne et, entre lesdits passages, une chambre centrale dans laquelle est logé un piston d'interception servant d'obturateur, qui est percé axialement et qui est mobile entre une position de fermeture et une position d'ouverture d'un siège de vanne du côté du passage d'entrée du fluide, caractérisée en ce que ledit corps est constitué d'un élément tubulaire intermédiaire (13) et de deux manchons (14, 15) placés aux extrémités opposées de l'élément tubulaire, et en ce que ledit élément tubulaire intermédiaire délimite la chambre (18, 18') de logement du piston/obturateur (12) et lesdits manchons délimitent respectivement le passage d'entrée (16 et le passage de sortie (17) du fluide. 2. Vanne coaxiale selon la revendications 1, caractérisée en ce que ledit piston (12) divise ladite chambre centrale en un premier compartiment (18), en amont, du côté du manchon (14) qui définit le passage d'entrée (16) et en un deuxième compartiment (18'), en aval, du côté du manchon qui définit le passage de sortie, dans laquelle il est prévu dans ledit manchon (14) définissant le passage d'entrée un noyau déflecteur (19) autour duquel sont ménagées des ouvertures radiales (20) qui mettent ledit passage d'entrée en communication avec ledit premier compartiment (18) de la chambre centrale quand le piston/obturateur est dans la position d'ouverture, dans laquelle le siège de vanne (21) est prévu sur la face dudit noyau dirigé vers le piston/obturateur, et dans lequel un siège de guidage (22) est ménagé dans le manchon (15) définissant le passage de sortie. 3. Soupape coaxiale selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le piston/obturateur (12) comprend un rebord de tête (24) comportant autour au moins une garnitured'étanchéité (25) portant sur la superficie interne de la chambre dans laquelle le piston coulisse, une saillie annulaire (26) sur la face dudit rebord dirigé vers le siège de vanne (21) et destiné à interagir avec ce dernier, et une tige de guidage (27) s'étendant de la face opposée dudit rebord et conjugué au siège de guidage (22) dans le manchon définissant le passage de sortie. 4. Vanne coaxiale selon la revendication 3, caractérisée en ce que le piston/obturateur (12) est supporté et guidé seulement dans le siège de guidage (22) du manchon définissant le passage de sortie avec interposition d'au moins une garniture d'étanchéité et d'un bloc de glissement (28, 28'). 5. Vanne coaxiale selon les revendications précédentes, caractérisée en ce que l'élément tubulaire intermédiaire du corps est formé par un tube, de préférence en aluminium, et chacun des deux manchons d'extrémité sont de préférence réalisés en aluminium par moulage sous pression. 6. Vanne coaxiale selon les revendications précédentes, caractérisée en ce que le piston/obturateur est maintenu normalement dans une position de fermeture par un ressort (29) agissant contre le rebord de tête dudit piston et est poussé dans la position d'ouverture par l'action du même fluide sous pression à distribuer passant dans le premier compartiment (18) et agissant directement sur le piston/obturateur en s'opposant à l'action dudit ressort. 7. Vanne coaxiale selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'un piston/obturateur en position de fermeture contre le siège de vanne, dans le compartiment (18) en amont dudit piston, communique avec le passage d'entrée (16) et avec un trou radial (30) ménagé dans l'élément tubulaire externe, l'accès du fluide sous pression provoquant le coulissement du piston/obturateur dans la position d'ouverture, et dans laquelle ledit trou radial (30) est raccordé à une vanne de commande pour envoyer de façon contrôlée le même fluide souspression également dans le compartiment en aval du piston afin de ramener de façon commandée de ce piston dans la position de fermeture avec le concours dudit ressort.