Brevet FR2966546A1 — publié le 20120427

L'invention se rapporte à une vanne d'isolement commandée à étanchéité renforcée, pour un circuit de circulation de fluide, présentant une faible perte de charge en position ouverte et une excellente étanchéité en position fermée. Un domaine d'application privilégié concerne le remplissage et/ou le dégazage d'un réservoir de fusée. On connaît une vanne adaptée à l'usage mentionné ci-dessus. Elle présente un clapet du type soupape coopérant avec un siège, le déplacement du clapet se faisant axialement au centre de la veine du fluide en écoulement. Une telle vanne est globalement efficace du point 10 de vue mécanique et fonctionnel. En particulier, l'étanchéité en position fermée est excellente mais l'emplacement du clapet au centre de la veine, en position ouverte, entraîne une perte de charge importante qui, notamment, augmente la durée de remplissage du réservoir, dans le domaine d'application envisagé. 15 L'invention permet de résoudre ce problème. Plus particulièrement, l'invention concerne une vanne d'isolement commandée pour circuit de fluide, du type comportant un clapet et un tronçon de raccordement, tubulaire, pour la circulation dudit fluide, muni d'un siège sur lequel ledit clapet vient reposer en position de 20 fermeture, caractérisée en ce que ledit clapet est du type à battant, monté pivotant selon un premier axe jouxtant ledit siège et perpendiculaire à une direction axiale dudit tronçon de raccordement, en ce qu'un premier mécanisme de commande est couplé audit clapet pour l'ouverture et la fermeture de celui-ci et en ce qu'un doigt de verrouillage est monté 25 pivotant selon un second axe jouxtant ledit siège et perpendiculaire à ladite direction axiale, la cinématique dudit doigt étant définie par un second mécanisme de commande pour l'amener à s'appliquer contre ledit clapet en position de fermeture. Ainsi, en position ouverte, le siège de la vanne est 30 complètement dégagé puisque le clapet se retrouve en dehors de la veine d'écoulement. Le remplissage d'un réservoir, par exemple, peut donc s'effectuer plus rapidement, En position fermée, le clapet est fermement appliqué sur son siège par le doigt de verrouillage. Avantageusement, la vanne est en outre caractérisée en ce que 35 ledit premier mécanisme de commande comporte un premier ressort monté pour solliciter k2alt clapet vu' s sa position de fut mutule, Selon une autre caractéristique avantageuse, la vanne est caractérisée en ce que ledit second mécanisme de commande comporte un second ressort monté pour solliciter ledit doigt de verrouillage en appui contre ledit clapet en position de fermeture. Par exemple, ledit premier ressort est un ressort hélicoïdal monté autour dudit premier axe et fixé entre celui-ci et un point fixe, ledit premier axe étant solidaire dudit clapet. Selon un mode de réalisation possible, ledit second ressort est constitué par un empilement de rondelles déformables, agencées sur une 10 tige de poussée faisant partie dudit second mécanisme de commande, l'empilement étant en butée entre un point fixe et un épaulement de ladite tige. Avantageusement, la force développée par le second ressort est notablement supérieure à celle développée par le premier. 15 Avantageusement, la course du clapet sous la sollicitation du premier ressort est importante, de l'ordre de 180°, pour dégager complètement le siège et éviter de perturber la veine de fluide. Avantageusement, en revanche, la course du doigt de verrouillage sous la sollicitation du second ressort est plus faible, de l'ordre 20 de 30° et cette course est décalée cinématiquement par rapport à celle du clapet pour que le doigt de verrouillage ne coopère avec le clapet qu'en fin de course de fermeture de celui-ci. Bien entendu, à l'ouverture, le doigt de verrouillage se dégage en priorité. Avantageusement, la synchronisation des deux cinématiques, 25 du clapet d'une part et du doigt de verrouillage d'autre part, résulte de l'agencement des premier et second mécanismes de commande, comme on le verra plus loin, qui comportent une tige d'actionnement commune. Par exemple, ledit premier axe est fixé à un premier levier couplé à ladite tige d'actionnement avec un jeu prédéterminé suivant la 30 direction longitudinale de celle-ci. Ceci définit une course morte entre la tige d'actionnement et le levier. Ceci permet au doigt de verrouillage de se dégager au moins en partie avant la course d'ouverture du clapet ou de venir en application contre celui-ci à !a fin de sa course de fermeture. 35 L'invention sera mieux comprise et d'autres avantage de celle- ci ont plus (Janssen à la Igmiere de la deseliption qui va suivre d'un mode de réalisation actuellement préféré d'une vanne conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en réponse aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective extérieure arrière gauche de la vanne en position de fermeture ; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 Illustrant la vanne en position d'ouverture ; _ la figure 3 est une vue analogue à la figure 1, le capot étant enlevé ; 10 _ la figure 4 est une vue analogue à la figure 2, le capot étant enlevé ; la figure 5 est une vue en perspective extérieure arrière droite de la vanne en position d'ouverture, le capot étant enlevé ; _ la figure 6 est une coupe VI-VI de la figure 4 ; 15 la figure 7 est une coupe VII-VII de la figure 1 ; et la figure 8 est une coupe VIII-VIII de la figure 2. Sur les dessins, on a représenté la vanne d'isolement 11, conforme à l'invention, vue de l'intérieur, c'est-à-dire montée sur une paroi 12 qui peut être elle-même installée sur un réservoir de carburant de 20 fusée ou faire partie de celui-ci. Le corps de vanne 14 comporte ici un tronçon de raccordement tubulaire 16, selon l'exemple perpendiculaire à la paroi 12 et rattaché à celle-ci. Le tronçon 16 débouche à l'extérieur, c'est-à-dire de l'autre côté de la paroi 12, pour sa connexion à un embout complémentaire (non représenté) faisant partie d'un équipement au sol de 25 remplissage ou de vidange des réservoirs d'ergols de la fusée. L'extrémité libre, intérieure, de ce tronçon de raccordement forme un siège 18 pour un clapet 20. Ce clapet est du type à battant, monté pivotant selon un premier axe 22 jouxtant le siège. L'axe est perpendiculaire à une direction axiale X du tronçon de raccordement 16 30 et, selon l'exemple, parallèle à la paroi 12. Dans l'exemple, le clapet 20 comporte un bras 24 solidaire en rotation de l'axe 22, lequel est articulé entre deux flasques 26 parallèles, formant une chape, du corps de vanne. Deux praques d'étanchéité 27 sont fixées respectivement aux deux flasques, à l'extérieur de la chape. 35 Le clapet est équipe d'une garniture d'étanchéité 30 qui vient en contact avec le sie 18 eir position de er-rreture. Un premier mécanisme de commande 32 est couplé au clapet 20 pour l'ouverture et la fermeture de celui-ci. Plus précisément, ce mécanisme comporte, d'un côté de la chape (26-26), un premier ressort 34 hélicoïdal monté pour solliciter le clapet vers sa position de fermeture. De l'autre côté de la chape, le mécanisme comporte un premier levier 36 solidaire de l'axe 22 et couplé à une tige d'actionnement 38, mobile perpendiculairement à la paroi 12. Le ressort hélicoïdal 34 est monté sur ledit premier axe 22 et fixé entre celui-ci et un point fixe. Par exemple, une extrémité du ressort peut être fixée à la paroi 12 et l'autre extrémité 34a peut être fixée à l'axe 22. Comme visible sur les dessins, l'axe 22 se prolonge sous forme d'une partie de plus grand diamètre accueillant le ressort et ladite autre extrémité 34a dudit ressort est recourbée et engagée dans une encoche de cette partie. Ledit premier levier 36 est couplé à ladite tige d'actionnement 38 avec un jeu prédéterminé suivant la direction longitudinale de celle-ci. Par exemple, ledit premier levier comporte un tenon 40 engagé dans une lumière longitudinale 42 de la tige d'actionnement. Par ailleurs, le système comporte aussi un doigt de verrouillage 45 monté pivotant selon un second axe 47 jouxtant le siège et perpendiculaire à ladite direction axiale X du tronçon de raccordement 16. La cinématique du doigt de verrouillage 45 est définie par un second mécanisme de commande 48 conçu pour l'amener à s'appliquer contre le clapet 20 en position de fermeture. De cette façon (après remplissage du réservoir), le doigt de verrouillage 45 vient confirmer l'application du clapet 20 sur son siège 18, ce qui renforce l'étanchéité de la vanne d'isolement 11, la force d'application développée par le doigt de verrouillage 45 étant notablement supérieure à la force de sollicitation appliquée au clapet pour l'amener sur son siège 18. A cet effet, ledit second mécanisme de commande comporte un second ressort 50 monté pour solliciter le doigt de verrouillage 45 en appui contre le clapet 20 en position de fermeture. La force développée par ce second ressort 50 est notabiement supérieure à la force de sollicitation développée par le premier ressort 34. Selon l'exemple, re second ressort 50 est constitué par un empilement e rondelles detormables ) a (par exemple des rondelles Belleville) engagées sur une tige de poussée 52 faisant partie dudit second mécanisme de commande 48. L'empilement est en butée entre un point fixe, typiquement la paroi 12 et un épaulement 54 de la tige. Le second axe 47 est monté tournant entre deux flasques parallèles 56 définissant une chape. Le doigt de verrouillage 45, solidaire du second axe 47 pivote à l'intérieur de cette chape. Deux plaques d'étanchéité 49 sont fixées respectivement aux deux flasques à l'extérieur de la chape (56-56). On voit que les deux chapes, maintiennent les deux axes 22, 47, (celui du clapet et celui du doigt de verrouillage) de part et 10 d'autre du siège 18. Les deux axes sont parallèles. Les deux chapes précitées sont définies dans une pièce moulée ou usinée faisant partie d'un support fixé à la paroi 12 et entourant le tronçon de raccordement 16. Ce support comporte un plan de joint sur lequel un capot 58 est fixé. Ledit capot englobe le clapet 20 et le doigt de verrouillage 45 sans 15 entraver leurs courses. Ce capot comporte un orifice de sortie 60 et une extension latérale 62 percée d'un trou de guidage 63 dans lequel coulisse la tige 38. Le second mécanisme de commande 48 comporte un système d'engrenages s'étendant entre la tige de poussée et le second axe 47, à l'extérieur de la chape (56-56). Ce système d'engrenage 20 comporte un pignon 64 monté tournant sur un axe 66, fixe et un pignon 68 fixé à l'extrémité de l'axe 47 et en prise avec le pignon 64. Ce pignon 68 entraîne l'axe et par conséquent le doigt de verrouillage, en rotation. La tige 52 a une extrémité arrondie en contact avec une creusure du pignon 64. 25 De l'autre côté, ledit second axe 47 est fixé à un second levier 70 et la tige d'actionnement 38 porte une came 72. L'extrémité du second levier 70 est en contact avec cette came dont le profil détermine la cinématique du doigt de verrouillage 45. Avantageusement, l'extrémité du second levier est munie d'un rouleau à rotation libre 74 en contact avec la 30 came. Ainsi, il apparaît que les premier et second mécanismes de commande 32, 48 comportent un élément commun, à savoir la tige d'actionnement 38. La position de la lumière 42 par rapport à la came 72 et le profil de cette dernière conditionne les cinématiques respectives du 35 clapet 20 et du doigt de verrouillage 45 ainsi que la synchronisation des deui louvernents. Le fonctionnement découle avec évidence de la description qui précède. La vanne étant fermée, la tige 38 fait saillie à l'extérieur de la paroi 12, le second levier 70, sous la sollicitation du second ressort 50 maintenant la tige dans cette position. Simultanément, il est clair que le doigt de verrouillage 45 appuie fermement sur le clapet 20, sous la sollicitation du second ressort, ce qui garantit une excellente étanchéité. Si on veut procéder à l'ouverture de la vanne, il suffit de raccorder, par exemple, un équipement de remplissage qui vient se fixer (par des moyens qui ne sont pas visibles sur les dessins) à l'extérieur de la paroi 12. Ce simple raccordement a aussi pour conséquence d'enfoncer la tige 38. Par conséquent, la came 72 agit immédiatement sur le second levier et le second axe, ce qui provoque le pivotement du doigt de verrouillage 45. A partir de ce moment, le clapet n'est maintenu sur son siège que par la force développée par le premier ressort 34. Lorsque le premier levier 36 arrive en contact avec l'extrémité de la lumière 42, il commence à pivoter, ce qui provoque l'ouverture du clapet 20 et son dégagement complet par rapport au siège 18. Ainsi, le remplissage peut s'effectuer sans perte de charge due au clapet. A la fin du remplissage, le simple retrait de l'équipement de raccordement provoque d'abord la fermeture du clapet 20 puis la confirmation de cette fermeture par le pivotement du doigt de verrouillage 45. REVENDICATIONS, 1. Vanne d'isolement commandée pour circuit de fluide, du type comportant un clapet (20) et un tronçon de raccordement (16), tubulaire, pour la circulation dudit fluide, muni d'un siège (18) sur lequel ledit clapet vient reposer en position de fermeture, caractérisée en ce que ledit clapet (20) est du type à battant, monté pivotant selon un premier axe (22) jouxtant ledit siège et perpendiculaire à une direction axiale (X) dudit tronçon de raccordement, en ce qu'un premier mécanisme de commande (32) est couplé audit clapet pour l'ouverture et la fermeture de celui-ci et en ce qu'un doigt de verrouillage (45) est monté pivotant selon un second axe (47) jouxtant ledit siège et perpendiculaire à ladite direction axiale (X), la cinématique dudit doigt (45) étant définie par un second mécanisme de commande (48) pour l'amener à s'appliquer contre ledit clapet en position de fermeture. 2. Vanne d'isolement selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit premier mécanisme de commande (32) comporte un premier ressort (34) monté pour solliciter ledit clapet (20) vers sa position de fermeture. 3. Vanne d'isolement selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que ledit second mécanisme de commande (48) comporte un second ressort (50) monté pour solliciter ledit doigt de verrouillage (45) en appui contre ledit clapet en position de fermeture. 4. Vanne d'isolement selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit premier ressort (34) est un ressort hélicoïdal monté autour dudit premier axe (22) et fixé entre celui-ci et un point fixe, ledit premier axe étant solidaire dudit clapet (20). 5. Vanne d'isolement selon la revendication 3, caractérisée en ce que ledit second ressort (50) est constitué par un empilement de rondelles déformables (50a), agencées sur une tige de poussée (52) faisant partie dudit second mécanisme de commande, l'empilement étant en butée entre un point fixe et un épaulement (54) de ladite tige. 6. Vanne d'isolement selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit second mécanisme de commande (48) comporte un système d'engrenages s'étendant entre ladite tige de poussée et ledit second axe (47) entraînant ledit doigt ce verrouillage (45) en rotation. 7. Vanne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits premier et second mécanismes de commande (32, 48) comportent une tige d'actionnement (38) commune. 8. Vanne selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit premier axe (22) est fixé à un premier levier (36) couplé à ladite tige d'actionnement (38) avec un jeu prédéterminé suivant la direction longitudinale de celle-ci. 9. Vanne selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit premier levier (36) comporte un tenon (40) engagé dans une lumière 10 longitudinale (42) de ladite tige d'actionnement. 10. Vanne selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit second axe (47) est fixé à un second levier (70), en ce que ladite tige d'actionnement (38) porte une came (72) et en ce que ledit second levier comporte une extrémité en contact avec cette came, le profil de celle-ci 15 déterminant la cinématique dudit doigt de verrouillage (45). 11. Vanne selon la revendication 10, caractérisée en ce que ladite extrémité dudit second levier est munie d'un rouleau à rotation libre (74), en contact avec ladite came (72).