Brevet FR2887950A1 — publié le 20070105

Vanne sans siège, à obturateur coulissant pour la distribution du gaz. La présente invention concerne une vanne, sans siège, à obturateur coulissant, pour la distribution de gaz. La vanne visée par l'invention est destinée notamment à la distribution de l'oxygène dans les applications médicales. On sait que dans les applications médicales, les vannes de distribution de l'oxygène sont soumises à des contraintes particulièrement sévères. En effet, en raison de la présence d'oxygène, les vannes doivent être réalisées dans des matériaux résistants à l'oxygène et ne supportent pas la présence d'un lubrifiant ou d'une matière pouvant s'oxyder ou s'enflammer en présence d'oxygène. De plus, de telles vannes ne tolèrent aucune fuite de gaz en raison du danger qu'elles pourraient occasionner. Ainsi, les vannes utilisées couramment présentent un siège qu'il faut remplacer périodiquement en raison de son usure, ce qui est très contraignant dans les applications médicales. Il existe ainsi un besoin de créer une vanne dépourvue de siège qui soit particulièrement adaptée à la distribution de gaz tel que l'oxygène dans les applications médicales. Le but de la présente invention est de satisfaire ce besoin. Suivant l'invention, la vanne de distribution de gaz, comprenant un corps de vanne allongé et traversé axialement par un canal cylindrique dans lequel est monté coulissant un obturateur cylindrique dont le déplacement est commandé par un actionneur, le corps allongé étant pourvu d'au moins deux canaux d'entrée du gaz s'étendant radialement par rapport audit canal cylindrique du corps et d'au moins deux canaux de sortie de gaz distants axialement des deux canaux d'entrée s'étendant également radialement par rapport audit canal cylindrique du corps de vanne, est caractérisé en ce que l'obturateur cylindrique comporte lui-même un canal axial, sa paroi périphérique étant traversée par au moins deux alésages radiaux destinés à venir en regard avec les deux canaux radiaux d'entrée du gaz du corps de vanne, lorsque la vanne est ouverte, et deux autres alésages radiaux distants axialement des deux alésages précités et distants axialement des deux canaux radiaux de sortie du gaz du corps de vanne, ces deux autres alésages radiaux débouchant dans un évidement annulaire réalisé dans le corps de vanne communiquant avec les deux canaux radiaux de sortie du gaz du corps de vannes, lorsque la vanne est ouverte, l'obturateur cylindrique étant mobile vers une position de fermeture de la vanne dans laquelle les alésages radiaux de l'obturateur sont tous décalés axialement par rapport à tous les canaux radiaux du corps de vanne et par rapport à l'évidement annulaire de ce dernier. Dans la position de fermeture de la vanne, deux des alésages radiaux de l'obturateur sont situés entre les deux canaux radiaux d'entrée de gaz et les deux canaux radiaux de sortie du gaz du corps de vanne. Les deux autres alésages radiaux de l'obturateur, sont distants axialement des deux canaux radiaux d'entrée du gaz du corps de vanne, et sont disposés en regard d'une partie du corps de vanne située à l'opposé des deux canaux radiaux de sortie du gaz. Selon une autre particularité de la vanne selon l'invention, l'évidement annulaire réalisé dans le corps de vanne s'étend entre les deux canaux radiaux de sortie du gaz et une partie du corps de vanne située à l'opposé des deux canaux radiaux d'entrée du gaz. Selon une version préférée de l'invention, l'obturateur comporte en outre deux autres alésages radiaux disposés à 90 de chacun des deux alésages radiaux précités. De préférence, pour éviter toute perte de charge pour la circulation du gaz, la section totale des alésages radiaux de l'obturateur est sensiblement égale à la section totale des canaux d'entrée et de sortie de gaz du corps de vanne. Selon une version avantageuse de l'invention, le corps de vanne est réalisé en deux parties montées en rotation l'une par rapport à l'autre suivant l'axe du corps autour de l'obturateur, des moyens d'étanchéité étant prévus entre les deux parties du corps et autour de l'obturateur. On peut ainsi décaler angulairement les canaux d'entrée de gaz par rapport aux canaux de sortie en fonction des besoins de raccordement avec les conduites extérieures. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une vanne selon l'invention, en position ouverte, La figure 2 est une vue analogue à la figure 1, montrant la vanne en position fermée. Dans la réalisation représentée sur les figures 1 et 2, la vanne de distribution de gaz comprend un corps de vanne allongé 1 traversé axialement par un canal cylindrique 2 dans lequel est monté coulissant un obturateur cylindrique 3 dont le déplacement est commandé par un actionneur 4. Le corps allongé 1 est pourvu de deux canaux d'entrée du gaz 5, 6 s'étendant radialement par rapport au canal cylindrique 2 du corps 1 et de deux canaux de sortie du gaz 7, 8 distants axialement des deux canaux d'entrée 5, 6 s'étendant également radialement par rapport au canal cylindrique 2 du corps de vanne 1. Conformément à l'invention, l'obturateur cylindrique 3 comporte lui-même un canal axial 9 et sa paroi périphérique 10 est traversée par deux premiers alésages radiaux 11, 12 destinés à venir en regard avec les deux canaux radiaux d'entrée du gaz 5, 6 du corps de vanne 1, lorsque la vanne est ouverte comme indiqué sur la figure 1. L'obturateur 3 comporte deux autres alésages radiaux 13, 14 distants axialement des deux alésages 11, 12 précités et distants axialement des deux canaux radiaux de sortie du gaz 7, 8 du corps de vanne 1. Les deux autres alésages radiaux 13, 14 débouchent dans un évidement annulaire 15 réalisé dans le corps de vanne 1 qui communique avec les deux canaux radiaux de sortie du gaz 7, 8 du corps de vanne 1, lorsque la vanne est ouverte. L'obturateur cylindrique 3 est mobile vers une position de fermeture de la vanne dans laquelle (voir figure 2) les alésages radiaux 11, 12 et 13, 14 de l'obturateur 3 sont tous décalés axialement par rapport à tous les canaux radiaux 5, 6, et 7, 8 du corps de vanne et par rapport à l'évidement annulaire 15 de ce dernier. On voit sur la figure 2 que dans la position de fermeture de la vanne, les deux alésages radiaux 13, 14 de l'obturateur 3 sont situés entre les deux canaux radiaux d'entrée du gaz 5, 6 et les deux canaux radiaux de sortie du gaz 7, 8 du corps de vanne 1. Par ailleurs, les deux autres alésages radiaux 11, 12 de l'obturateur 3 sont distants axialement des deux canaux radiaux d'entrée du gaz 5, 6 du corps de vanne 1 et sont disposés en regard d'une partie du corps de vanne 1 située à l'opposé des deux canaux radiaux de sortie du gaz 7, 8. L'évidement annulaire 15, réalisé dans le corps de vanne 1, s'étend entre les deux canaux radiaux de sortie du gaz 7, 8 et une partie du corps de vanne 1 située à l'opposé des deux canaux radiaux d'entrée du gaz 5, 6. Dans l'exemple représenté sur les figures 1 et 2, l'obturateur 3 comporte, en outre, deux autres alésages radiaux 16, 17 disposés à 90 de chacun des deux alésages radiaux 11, 12 et 13, 14 précités. La section totale des alésages radiaux 11, 12, 16, 13, 14, 17 de l'obturateur 3 est sensiblement égale à la section totale des canaux d'entrée 5, 6 et de sortie 7, 8 du gaz du corps de vanne 1, de façon à éviter toute perte de charge pour l'écoulement du gaz. Par ailleurs, les deux canaux d'entrée du gaz 5, 6 du corps de vanne 1 débouchent dans une chambre annulaire 18 qui entoure l'obturateur 3 et qui communique avec les alésages radiaux 11, 12, 16 de l'obturateur 3, lorsque la vanne est ouverte (voir figure 1). Les figures 1 et 2 montrent, en outre, que le canal axial 2 du corps de vanne 1 comporte à chacune de ses extrémités, une gorge annulaire 19 renfermant un joint torique 20 pour réaliser l'étanchéité avec l'obturateur 3. De plus, le canal axial 9 de l'obturateur 3 est fermé à chacune de ses extrémités par un bouchon 21. En outre, l'une des extrémités axiales du corps de vanne 1 porte un flasque 22 définissant en son intérieur une chambre 23 dans laquelle vient se loger l'extrémité de l'obturateur 3 lorsque la vanne est fermée (voir figure 2). L'autre extrémité axiale du corps de vanne 1 est reliée avec le boîtier d'un actionneur 4 dont l'axe de commande 24 est lui-même relié à l'obturateur 3. Dans l'exemple représenté, le corps de vanne 1 est réalisé en deux parties la, lb montées en rotation l'une par rapport à l'autre suivant l'axe du corps 1 autour de l'obturateur 3. A cet effet, des moyens d'étanchéité 25 sont prévus entre les deux parties la, 1b du corps et autour de l'obturateur 3. Cette disposition permet d'orienter, par rotation axiale, l'une des parties du corps 1 par rapport à l'autre partie, de façon à pouvoir modifier la direction des canaux d'entrée 5, 6 par rapport aux canaux de sortie 7, 8 en fonction des besoins de raccordement avec les conduites extérieures. Bien entendu, les deux parties la, lb du corps sont serrées l'une contre l'autre grâce à des moyens appropriés. Le fonctionnement de la vanne que l'on vient de décrire est le suivant: Lorsque la vanne est ouverte, comme indiqué sur la figure 1, le gaz entrant dans la vanne par les canaux d'entrée 5, 6 pénètre dans la chambre annulaire 18 qui distribue le gaz dans les alésages 11, 12, 16, puis débouche dans l'alésage axial 9 de l'obturateur 3. Le gaz pénètre ensuite dans les alésages radiaux 13, 14 et 17, puis dans l'évidement annulaire 15 et sort de la vanne par les canaux 7, 8. Pour mettre la vanne en position fermée, il suffit de commander l'actionneur 4 pour que celui-ci pousse l'obturateur 3 dans la position représentée sur la figure 2. Dans cette position, tous les alésages radiaux de l'obturateur 3 sont décalés par rapport aux canaux d'entrée et de sortie 5, 6 et 7, 8. De ce fait, le gaz ne peut plus circuler entre les canaux d'entrée 5, 6 et les canaux de sortie 7, 8. La vanne ci-dessus est particulièrement adaptée pour la distribution d'oxygène dans les applications médicales. A cet effet, les matériaux composant la vanne doivent supporter le contact de l'oxygène. Dans un exemple de réalisation, le corps de vanne 1 est en acier inoxydable ou en laiton et l'obturateur est en Monel. Les essais ont montré que ces matériaux présentent une excellente résistance à l'égard de l'oxygène et que la vanne ne nécessite aucun entretien, notamment du fait qu'elle ne comporte pas de siège. Revendications 1. Vanne de distribution de gaz, comprenant un corps de vanne allongé (1) traversé axialement par un canal cylindrique (2) dans lequel est monté coulissant un obturateur cylindrique (3) dont le déplacement est commandé par un actionneur, le corps allongé (1) étant pourvu d'au moins deux canaux d'entrée du gaz (5, 9) s'étendant radialement par rapport audit canal cylindrique (2) du corps (1), et d'au moins deux canaux de sortie du gaz (7, 8) distants axialement des deux canaux d'entrée (5, 6) s'étendant également radialement par rapport audit canal cylindrique (2) du corps de vanne (1), caractérisé en ce que l'obturateur cylindrique (3) comporte lui-même un canal axial (9), sa paroi périphérique (10) étant traversée par au moins deux alésages radiaux (11, 12) destinés à venir en regard avec les deux canaux radiaux d'entrée du gaz (5, 6) du corps de vanne (1), lorsque la vanne est ouverte et deux autres alésages radiaux (13, 14) distants axialement des deux alésages (11, 12) précités et distants axialement des deux canaux radiaux de sortie du gaz (7, 8) du corps de vanne (1), ces deux autres alésages radiaux (13, 14) débouchant dans un évidement annulaire (15) réalisé dans le corps de vanne (1) communiquant avec les deux canaux radiaux de sortie du gaz (7, 8) du corps de vanne, lorsque la vanne est ouverte, l'obturateur cylindrique (3) étant mobile vers une position de fermeture de la vanne dans laquelle les alésages radiaux (11, 12, 13, 14) de l'obturateur sont tous décalés axialement par rapport à tous les canaux radiaux (5, 6, 7, 8) du corps de vanne (1) et par rapport à l'évidement annulaire (15) de ce dernier. 2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans la position de fermeture de la vanne, deux (13, 14) des alésages radiaux de l'obturateur (3) sont situés entre les deux canaux radiaux d'entrée du gaz (5, 6) et les deux canaux radiaux de sortie du gaz (7, 8) du corps de vanne. 3. Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que les deux autres alésages radiaux (11, 12) de l'obturateur (3) sont distants axialement des deux canaux radiaux d'entrée du gaz (5, 6) du corps de vanne et sont disposés en regard d'une partie du corps de vanne (1) située à l'opposé des deux canaux radiaux de sortie du gaz (7, 8). 4. Vanne selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'évidement annulaire (15) réalisé dans le corps de vanne (1) s'étend entre les deux canaux radiaux de sortie (7, 8) du gaz et une partie du corps de vanne située à l'opposé des deux canaux radiaux d'entrée du gaz (5, 6). 5. Vanne selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'obturateur (3) comporte, en outre, deux autres alésages radiaux (16, 17) disposés à 90 de chacun des deux alésages radiaux (5, 6, 7, 8) précités. 6. Vanne selon la revendication 5, caractérisée en ce que la section totale des alésages radiaux (11, 12, 16, 13, 14, 17) de l'obturateur est sensiblement égale à la section totale des canaux d'entrée (5, 6) et de sortie (7, 8) du gaz du corps de vanne (1). 7. Vanne selon l'une des revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que les deux canaux d'entrée du gaz (5, 6) du corps de vanne (1) débouchent dans une chambre annulaire (18) qui entoure l'obturateur (3) et qui communique avec des alésages radiaux (11, 12, 16) de l'obturateur (3), lorsque la vanne est ouverte. 8. Vanne selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le canal axial (2) du corps de vanne (1) comporte à chacune de ses extrémités, une gorge annulaire (19) renfermant un joint torique (20) pour réaliser l'étanchéité avec l'obturateur (3). 9. Vanne selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le canal axial (2) de l'obturateur (3) est fermé à chacune des ses extrémités par un bouchon (21). 10. Vanne selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que l'une des extrémités axiales du corps de vanne (1) porte un flasque (22) définissant en son intérieur une chambre (23) dans laquelle vient se loger l'extrémité de l'obturateur (3) lorsque la vanne est fermée. 11. Vanne selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'autre extrémité axiale du corps de vanne (1) est reliée avec le boîtier d'un actionneur (4) dont l'axe de commande (24) est lui-même relié à l'obturateur (3). 12. Vanne selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que le corps de vanne (1) est réalisé en deux parties (la, lb) montées en rotation l'une par rapport à l'autre suivant l'axe du corps (1) autour de l'obturateur (3), des moyens d'étanchéité (25) étant prévus entre les deux parties (1a, lb) du corps et autour de l'obturateur (3).