BE1013801A3 - Vanne a levee. - Google Patents

Abstract

Une vanne à levée comporte, sur les deux côtes d'une section transversale de canal étroit (F) reliée à l'une des chambres de connexion (2), un premier et un second siège de vanne (6,7). L'élément de fermeture (8) est solidaire des deux sièges de vanne (6,7). Les deux zones (16,17) se trouvant proches du côté des deux sièges de vanne (6,7) et opposées à la section transversale de canal étroit (F) sont reliées à l'autre chambre de connexion (3). De cette manière, même de faibles levées de la vanne à levée permettent le passage d'importants débits.

Description

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   "VANNE A LEVEE"
La présente invention se rapporte à une vanne à levée avec siège solidaire d'un élément de fermeture, le siège et l'élément étant placés entre deux chambres de connexion. 



   Des vannes à levée de ce type sont connues en de nombreuses versions, par exemple par DE 36 15 229   A 1.   Dans ces vannes, le siège de vanne annulaire entoure une section transversale en canal annulaire, qui est complètement recouverte par un élément de fermeture annulaire. Ceci conditionne une caractéristique prédéterminée d'écoulement. Ces vannes conviennent à tous les types de fluides, en particulier les liquides. 



   L'invention est basée sur le but de procurer une vanne à levée du type décrit en introduction, dans laquelle même une faible levée permette un grand débit. 



   Selon l'invention, cet objectif est réalisé en ce que l'on forme respectivement, sur les deux côtés d'une section transversale en canal étroit reliée à l'une des chambres de communication, un premier et un second siège, que   l'élément   de fermeture agit solidairement avec les deux sièges de vanne, et que les deux zones se trouvant à proximité du côté des deux sièges de vanne en face de la section transversale à canal étroit sont reliées à l'autre chambre de connexion. 



   Le grand débit souhaité même pour de faibles levées est réalisé, car le fluide peut s'écouler à la fois sur le premier et le second siège de vanne, ce qui signifie que deux zones sont disponibles pour l'écoulement. Ceci signifie également que pour une certaine levée, la 

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 perte de charge à la vanne à levée est relativement faible. Ainsi, seule la section de l'élément de fermeture correspondant à la section transversale à canal étroit étant exposée à cette pression différentielle, il suffit de forces relativement modérées pour provoquer un déplacement de levée. 



   L'expression "section transversale à canal   étroit" est à   comprendre comme désignant une surface, avec laquelle la longueur des deux sièges de vanne est un multiple de la distance entre ces deux sièges de vanne. Une relation longueur-distance d'au moins 5, de préférence de 10 à 80 et en particulier de 30 à 60, est préférentielle. De préférence, la distance est constante sur toute la longueur du siège de vanne, mais elle peut varier dans les limites de la relation longueurdistance mentionnée ci-dessus. 



   Il est particulièrement préférentiel que la section transversale à canal étroit soit annulaire, de manière à réaliser un siège de vanne intérieur et extérieur annulaire. Les autres dimensions extérieures étant égales, ceci revient à doubler la surface d'écoulement. 



   Il est en outre recommandé que la section transversale à canal étroit soit formée par une rainure. On peut également, à la place d'une rainure, recourir à une fente. 



   Dans une réalisation particulièrement simple,   l'élément   de fermeture porte un joint commun aux deux sièges de vanne. 



   Il est particulièrement avantageux que le premier   et/ou   le second siège de vanne soi (en) t solidaire (s) d'un joint à lèvres. Ces joints à lèvres résistent mieux aux chocs qu'un autre joint. Ils assurent donc une haute étanchéité avec une force moindre, mais s'ouvrent également à de plus faibles différences de pression. 



   En ce qui concerne les sièges de vanne annulaires, il est recommandé que l'élément de fermeture possède un joint annulaire, présentant une lèvre de joint faisant radialement saillie vers l'extérieur, et 

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 une   lèvre   de joint faisant radialement saillie vers l'intérieur, lesquelles lèvres étant respectivement solidaires des sièges de vanne extérieur et intérieur. 



   De préférence, les extrémités antérieures des deux sièges de vanne sont arrondies. Ceci réduit les bruits d'écoulement. 



   Il est également avantageux que les deux sièges de vanne soient étagés, de sorte que sous une faible charge dans la direction de fermeture, les lèvres portent sur le premier étage, et sous une plus forte charge, le joint dans la zone de fixation de la   lèvre   porte sur le second étage. Lorsque la charge augmente, les lèvres passent du premier au second étage, et il s'ensuit que la force qui agit sur les joints à lèvres est limitée en direction ascendante. 



   Dans une réalisation préférentielle, les hauteurs des deux sièges de vanne sont décalées de sorte que, lors du mouvement de fermeture, un siège de vanne se ferme d'abord, et l'autre siège de vanne se ferme ensuite. On obtient ainsi une caractéristique de vanne courbe, selon laquelle une augmentation de la levée provoque une augmentation du débit, d'abord lentement, puis plus vite. 



   L'utilisation de la vanne à levée est particulièrement recommandée sur un détecteur de fuites, l'élément de fermeture étant chargé par un premier ressort de fermeture opposé à la direction d'écoulement, un dispositif de mesure étant prévu pour la mesure du débit. La vanne à levée s'ouvre en fonction de la quantité de débit. Pour une perte de charge relativement faible, on peut détecter une très grande surface de l'écoulement. 



   Une réalisation préférentielle prévoit que l'élément de fermeture puisse être chargé par un deuxième ressort de fermeture, qui est maintenu en position inactive par une contre-bride, et cette contrebride peut être déplacée, par l'intermédiaire d'un dispositif de réglage, sur une position qui libère le deuxième ressort de fermeture. Le 

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 deuxième ressort de fermeture permet d'assurer une fermeture sûre de la vanne à levée. Lorsque la pression à contrecarrer agit uniquement sur une surface annulaire de l'élément de fermeture, il suffit d'un deuxième ressort de fermeture à force limitée, de sorte que le déplacement de la contre-bride est également possible par une force relativement faible. 



   Dans le cas de l'utilisation sur un détecteur de fuites, il est également avantageux que l'élément de fermeture porte un rotor de mesure installé dans un trajet d'écoulement auxiliaire contournant la rainure annulaire, un dispositif de mesure de vitesse pour la mesure de débit étant associé à ce rotor. Etant donné que la vanne à levée autorise de grands débits pour de faibles levées, le rotor de mesure permet d'obtenir des résultats précis avec de petits débits également. 



   Dans une réalisation préférentielle, un dispositif de mesure d'impulsions qui balaie des repères sur le rotor de mesure détecte la vitesse par évaluation de la fréquence d'impulsion, et la levée par évaluation de la relation impulsion-pause. La mesure de vitesse et la mesure de levée peuvent donc être effectuées de manière très simple. 



   L'invention est décrite ci-après sur base de réalisations préférentielles avec références aux croquis, montrant :
La Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'une vanne à levée selon l'invention. 



   La Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale d'un détecteur de fuites selon l'invention. 



   La Fig. 3 est une vue agrandie de la zone A du siège de vanne de la Fig. 2. 



   La vanne à levée de la Fig. 1 possède un corps de vanne 1, présentant une chambre de connexion 2 du côté de l'admission et une chambre de connexion 3 du côté de la sortie. Un insert 4 est monté entre lesdites chambres, et porte à l'extrémité d'une rainure annulaire 5 reliée à la chambre de connexion 2 du côté de l'entrée un siège de vanne 

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 extérieur 6 et un siège de vanne intérieur 7. L'extrémité ouverte de la rainure annulaire 5 forme une section transversale à canal étroit F, la relation entre la longueur du siège de vanne extérieur 7 et la distance au siège de vanne intérieur 7 étant d'environ 35. Un élément de fermeture 8, qui est chargé par un ressort de rappel 9 agissant dans le sens de l'ouverture, est guidé dans un autre insert 10, dont la rotation permet de régler   la valeur kv.

   L'élément   de fermeture 8 peut être déplacé en direction axiale par un élément de réglage (non illustré) au moyen d'une goupille 11, acheminée vers l'extérieur via un presse-étoupe. L'élément de réglage est par exemple un thermostat qui ferme la vanne lorsque la température extérieure augmente. 



   L'élément de fermeture 8 porte un joint annulaire 13, sur lequel sont formés un joint à   lèvre   extérieur 14 saillant radialement vers l'extérieur et solidaire du siège de vanne extérieur 6, et un joint à   lèvre   intérieur 15 saillant radialement vers l'intérieur et solidaire du siège de vanne intérieur 7. Les deux sièges de vanne 6 et 7 ont des faces d'extrémité arrondies. En outre, la zone 16 extérieure au siège de vanne 
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 extérieur 6 et, via les canaux de pénétration 16, la zone 17 intérieure au siège de vanne intérieur sont reliées à la chambre de connexion 3 du côté de la sortie. 



   Comme l'indiquent les flèches 19, le flux de fluide sur la rainure annulaire 5 se divise lorsque la vanne est ouverte. Une partie s'écoule par l'ouverture formée entre le siège de vanne extérieur 6 et le joint à lèvre correspondant 14, directement dans la zone 16, et donc dans la chambre de connexion 3 du côté de l'entrée. L'autre partie s'écoule via l'ouverture entre le siège de vanne intérieur et le joint à   lèvre   correspondant 15 via la zone 17 et les ouvertures 18, dans la chambre de connexion 3 du côté de la sortie. Même de petites levées sont suffisantes pour permettre le passage de grands débits. La pression d'admission agit seulement dans la zone de la rainure annulaire 5, c'est- 

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 à-dire la surface de la section transversale de canal F, sur l'élément de fermeture 8.

   Les forces requises par le dispositif de réglage pour le déplacement de l'élément de fermeture sont réduites en conséquence. 



   Comme normalement, le joint annulaire 13 est constitué de caoutchouc ou d'un plastique résistant aux chocs. Les joints à   lèvre   14 et 15 formés sont dès lors souples et flexibles ; ils assurent une fermeture étanche sous une force réduite, et s'adaptent bien aux sièges de vanne 6 et 7. 



   Les parties correspondantes du détecteur de fuite selon les Fig. 2 et 3 sont affectés de numéros de référence augmentés de 100. 



   Tout d'abord, il est établi que le rapport longueur-distance de la section transversale de canal F est d'environ 45. Une faible levée permet donc un débit substantiel. 



   Comme le montre la Fig. 3, le siège de vanne intérieur 107 est décalé en hauteur vis-à-vis du siège de vanne extérieur 106, de sorte 
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 qu'un mouvement de fermeture fait s'engager d'abord le siège de vanne 107 avec le joint à lèvre 115, puis le siège de vanne 106 avec le joint à lèvre 114. Ceci aboutit à une caractéristique de vanne courbe, car au début du mouvement de levée, une seule zone d'écoulement est disponible, à savoir la zone entre le siège de vanne 106 et le joint à lèvre 114, tandis que la seconde zone, entre le siège de vanne 107 et le joint à lèvre 115, s'ouvre plus tard. 



   Le siège de vanne extérieur 106 et le siège de vanne intérieur 107 sont réalisés en deux étages. Le premier étage 120,121 est formé par une élévation annulaire, et le second étage 122,123 est formé par le rebord extérieur de la rainure annulaire 105. Les joints à   lèvre   114,115 sont solidaires avec le premier étage 120,121, et la zone de fixation du joint à   lèvre   sur le joint 113 est solidaire du second étage 122,123. 

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   En fonctionnement normal, l'élément de fermeture 108 est chargé par un ressort de fermeture 124 relativement faible. L'élément de fermeture 108 opère donc une levée en fonction du débit. En conséquence, la vanne à levée fait office de débitmètre lorsqu'elle est associée à un dispositif de mesure de levée, comme décrit plus loin. 



   Un ressort de fermeture plus puissant 125 est normalement isolé de tout engagement avec l'élément de fermeture 108 via une contre-bride 126. La contre-bride est portée par un insert   127,   réglable via une goupille 129 au moyen d'un dispositif de réglage. Le dispositif de réglage peut être par exemple un moteur électrique, mais peut également être commandé manuellement. Lorsque la goupille 129 et l'insert 127 se déplacent vers le haut, activant donc ainsi le ressort de fermeture   125,   la vanne à levée se ferme sous l'action des deux ressorts de fermeture 124 et 125, ce qui provoque l'isolement des deux étages 120,121 et 122,123. Dans ce cas, la vanne à levée fait office de dispositif de blocage. 



   Un rotor de mesure est prévu dans l'élément de fermeture   108,   lequel rotor est alimenté en fluide à partir de la chambre de connexion 102 du côté entrée via un orifice 131, le fluide s'écoulant dans la chambre de connexion 103 du côté sortie via un canal 132. L'orifice 131, le rotor de mesure 130 et le canal 132 forment un trajet d'écoulement auxiliaire, qui contourne la rainure annulaire 105 et donc également la vanne à levée. Le rotor de mesure 130 peut enregistrer de faibles débits, la vitesse du rotor de mesure 130 étant déterminée. 



   Un dispositif de mesure électro-optique   133,   via lequel un faisceau lumineux est interrompu par des repères 134 en forme de pales sur le rotor de mesure 130, produit une séquence d'impulsions qui est envoyée à un circuit d'évaluation 136 via l'entrée 135. La fréquence d'impulsion est une mesure de la vitesse du rotor de mesure. La relation impulsion-pause est une mesure de la levée de l'élément de fermeture et 

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 donc du rotor de mesure 130, car pour une épaisseur de pale constante, la distance entre pales voisines varie avec la levée. Le dispositif de mesure d'impulsions 136 forme donc, avec le circuit d'évaluation 136, un dispositif de mesure de levée et un dispositif de mesure de vitesse. 



   Ceci conduit au mode de fonctionnement suivant du détecteur de fuites. De petits débits sont déterminés par la rotation du rotor de mesure 130 lorsque la vanne à levée est fermée. Des débits plus importants sont déterminés par la levée de l'élément de fermeture 108 et ajoutés au débit au rotor de mesure 130. Lorsque le circuit d'évaluation, sur base de différents critères, établit l'existence d'une fuite, qu'il s'agisse d'une fuite mineure ou importante, le dispositif de réglage 128 est activé de manière que le ressort de fermeture le plus puissant 125 entre en action et ferme la vanne à levée. Simultanément, le trajet d'écoulement auxiliaire peut être fermé, car l'orifice 131 est fermé par un couvercle 137 sur l'insert 127.

Claims (13)

1. REVENDICATIONS 1. Vanne à levée comportant un siège de vanne solidaire d'un élément de fermeture, le siège et l'élément étant placés entre deux chambres de connexion, caractérisée en ce que, sur les deux côtés d'une section transversale de canal étroit (F) reliée à l'une des chambres de connexion (2 ; 102), sont respectivement formés un premier et un second siège de vanne (6, 7 ; 106,107), que l'élément de fermeture (8 ; 108) est solidaire des deux sièges de vanne (6, 7 ; 106,107), et que les deux zones (16, 17 ; 116,117) se trouvant proches du côté des deux sièges de vanne (6,7 ; 106,107) opposés à la section transversale de canal étroit (F) sont reliées à l'autre chambre de connexion (3 ; 103).
2. 2. Vanne à levée selon la revendication 1, caractérisée en ce que la section transversale de canal étroit (F) est annulaire, de sorte à former un siège de vanne extérieur et intérieur (6,7 ; 106,107) annulaire.
3. 3. Vanne à levée selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la section transversale de canal étroit (F) est formée par une rainure (5 ; 105).
4. 4. Vanne à levée selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'élément de fermeture (8 ; 108) porte un joint (13 ; 113) commun aux deux sièges de vanne (6,7 ; 106,107).
5. 5. Vanne à levée selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le premier et/ou le second siège de vanne (6,7 ; 106, 107) est solidaire d'un joint à lèvres (14,15 ; 114, 115)
6. 6. Vanne à levée selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que l'élément de fermeture (8 ; 108) possède un joint annulaire (13 ; 113) présentant un joint à lèvre (14 ; 114) saillant radialement vers l'extérieur et un joint à lèvre (15 ; 115) saillant radialement vers l'intérieur, ces joints à lèvre étant respectivement solidaires des sièges de vanne extérieur et intérieur (6,7 ; 106,107). <Desc/Clms Page number 10>
7. 7. Vanne à levée selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que les extrémités antérieures des deux sièges de vanne (6,7 ; 106,107) sont arrondies.
8. 8. Vanne à levée selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les deux sièges de vanne (16, 17) sont étagés, de sorte que, sous une faible charge en sens de fermeture, les lèvres (114,115) portent sur le premier étage (120, 121) et, sous une plus forte charge, le joint (113) dans la zone de fixation de la lèvre porte sur le second étage (122, 123).
9. 9. Vanne à levée selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les hauteurs des deux sièges de vanne (106, 107) sont décalées de sorte que, lors du mouvement de fermeture, un siège de vanne (107) se ferme d'abord, et que l'autre siège de vanne (106) se ferme ensuite.
10. 10. Vanne à levée selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par l'utilisation de la vanne à levée dans un détecteur de fuites, l'élément de fermeture (108) étant chargé par un premier ressort de fermeture (124) opposé au sens de l'écoulement, et qu'il est prévu un dispositif de mesure de débit.
11. 11. Vanne à levée selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que l'élément de fermeture (108) est chargé par un deuxième ressort de fermeture (125), maintenu en position inactive par une contre-bride (126), et que la contre-bride (126) peut être déplacée par un dispositif de réglage (128) dans une position qui libère le deuxième ressort de fermeture (125).
12. 12. Vanne à levée selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que l'élément de fermeture (108) porte un rotor de mesure (130) installé sur un trajet d'écoulement auxiliaire qui contourne la rainure annulaire (105), auquel est associé un dispositif de mesure de vitesse pour la mesure du débit. <Desc/Clms Page number 11>
13. 13. Vanne à levée selon les revendications 11 à 12, caractérisée en ce qu'un dispositif de mesure d'impulsions (133), qui balaie des repères (134) sur le rotor de mesure (130), détecte la vitesse en évaluant la fréquence d'impulsion, et la levée par évaluation de la relation impulsion-pause.