BE375376A

BE375376A -

Info

Publication number: BE375376A
Authority: BE

Description

Soupape à parois de canal appropriées à l'allure de 1 Ecoulement.

La présente invention a pour but de réduire au minimum la résistancede passage dans les soupapes de tous genres.Il est proposé à cet effet d'adapter autant que possible les parois de canal à l'allure de 1 Ecoulement et d'éviter les variations de section transversale et de direction ou tout au moins de ne pas les faire se présenter brusquement.

D'une manière générale, ces mesures sont basées sur la consta- tation que tout tourbillon et tout dérangement de l'écoulement uniforme sont défavorables au point de vue de la technique de l'écoulement et impliquent une augmentation de la résistance de
EMI1.1
,l ' t\\I1"" passage.'É(la(q" '' passage, c.t','" passage. .

La présente invention se rapporte à une soupape,spécialement une soupape d'arrêt ou une soupape analogue, qui peut être confor- mée moyennant les modifications voulues comme soupape de retenue, soupape de réduction,etc. La nouveauté consiste essentiellement en ce que le fluide sous pression à couper ou à régler est con- duit à travers le logement en évitant les espaces morts,les angle; vifs et les autres résistances inutiles. suivant la présente
EMI2.1
1-'1 invention,lefluiàe sous pression peat,à cet affetetreconduit travers l'ouverture de siège par un coude débouchant perpendi- culairement ou obliquement dans le siège de soupape,et après le siège, s'écouler par une cavité annulaire entourant lesiège à la manière du diffuseur d'une turbine radiale à eau.

Cette cavi- té annulaire est avantageusement disposée excentriquement par rapport à l'axe de l'ouverture du siège et cela de telle manière que le centre de la cavité annulaire est décalé dans le sens de la sortie par rapport à l'axe du trou du siège.

Comme des recherches concernant les soupapes connues l'ont montré,les tourbillonnements ne sont pas suffisamment évités dans ces soupapes,car le long des surfaces ne guidant pas la veine, il se produit un décollement du jet et l'espace compris entre
EMI2.2
l,écoulement proprement dit et la paroi du canal est occupé par des formations tourbillonnantes.

La présente invention évite cet inconvénient en diminuant considérablement la résistance d'écoulement par le fait que le changement de direction des parois du canal ne guidant pas le jet est réalisé avec un angle qui est plus petit que l'angle pour lequel un décollement de la veine commence. Comme des expé- riences approfondies l'ont montré,cet angle est plus petit qu'environ 9 .

Une autre diminution de la résistance d'écoulement est pro- duite, dans les soupapes d'arrêt de passage à cône de soupape déplacé perpendiculairement à l'axe de la soupape,par le fait que l'axe d'écoulement est conduit à travers le siège de soupape sous un angle aigu. Par suite de cette mesure on obtient une allu- re onduleuse extrêmement plate du fluide sous pression à travers

la soupape., avec des changements de direction extrêmement minimes de sorte que l'on peut observer la condition d'tablir les pa- rois de canal qui ne guident pas avec un angle de changement de direction de moins de 9 .Le rétrécissement qui en résulte pour la section d'écoulement dansle siège de soupape est sans effet nuisible car il a une allure régulière.

Ce qui est seule- ment essentiel c'est de faire se produire l'écoulement de façon aussi rectiligne que possible,ce qui est obtenu dans une soupape d'arrêt de passage à cône de soupape mobile perpendiculairement à l'axe de soupape au moyen des mesures mentionnées. La section d'écoulement va en se rétrécissant de façon continue et constant te depuis la section d'entrée jusqu'à la section d'écoulement donnée dans le siège et s'élargit ensuite de nouveau régu- lièrement jusqu'à la section de sortie. La traversée oblique de l'écoulement dans lesiège de soupape a également pour effet que l'écoulement ne touche pas du tout le cône ou seulement sous un angle aigu ne gênant pas.

Un autre perfectionnement facilitant la conservation de l'angle de décollement de la veine le long des surfaces ne guidant pas et de la traversée oblique de l'écoulement à travers le siège de soupape est obtenu suivant la présente invention,par lefait que le siège de soupape est écarté de l'axe longitudinal de la soupape. L'écoulement se fait ainsi de façon encore plus plate à travers la soupape et en outre il se produit dans le siège de soupape à l'endroit de l'arête conduisant l'écoulement, à la place de l'épaulement aigu et relevé actuel,un épaulement large et courbé doucement, avec sortie faiblement inclinée, c'est à dire en quelque sorte un barrage faiblement incliné au lieu d'un barrage droit produisant un fort tourbillonnement.

La nouveauté concerne en outre différentes améliorations de la construction de la soupape ,qui sont décrites ci-après :
Le cône est pourvu à sa face supérieure,c'est à dire du côté tourné vers la boite à bourrage, d'un organe d'étanchéité supplé-
1 mentaire qui coopère avec des organes d'étasnchéité correspondant

sur le couvercle du logement pour que lorsque le cône de soupape est vissé sers le haut et que les garnitures d'étanchéité sont par conséquent en action,on puisse sans dérangement recharger la boite à bourrage pendant, le ,fonctionnement .

Une simplification particulièredu montage est obtenue suivan la présente invention par le fait que le couvercle du logement est maintenu par des vis en forme de broches vissées dans les brides du logement,ce qui évite l'inconvénient que lors de l'em- ploi de boulons passant à travers des brides,les têtes de boulon situées soua les brides doivent ôtro maintonuos au moyen d'une clé spéciale lors du serrage de l'écrou pour éviterleur rotation
Les brides du logement peuvent également être plus étroites de sorte qu'elles sont plus minces également par duite du moment de flexion plus minime,ce qui produit une économie de matière et une construction plus condensée.

Suivant la présente invention,les logements sont faits en acier forgé dans le cas o c'est nécessaire en particulier pour les petites formes de réalisation.

.L'allonge en étrier contenant la tige à écrou n'est pas,com- me d'habitude ,montée directement sur le couvercle du logement mais sur la boite à bourrage faisant partie du couvercle du lo- gement et elle est coudée en arc latéralement de façon qu'il se produise une fenêtre suffisamment grande pour le chargement de la boite à bourrage.

Pous les soupapes destinées à 1,emploi sous des pression éle vées et des températures élevées,dans le cas où le logement de .soupape est fait de la manière habituelle en fonte ou une matiè- re analogue,l'allonge en étrier et éventuellement avec celle-ci tout le couvercle du logoment sont faits également en acier for- gé.

Pour faciliter encore davantage le rechargement de la boite à bourrage et éviter lors du rechargement que l'on perde les vis d'ancrage usuelles en forme de T,les vis de fixation ont,suivant la présente invention la forme de vis à rabattement pour la lunet- te de la boite à bourrage. on a jusqu'à présent choisi pour les sièges de soupape d'ar- rêt et d'organes équivalents deux mêmes matières.,par exemple le et cuivre rouge sur cuivre rouge,le nickel sur nickel, ou l'acier anti-rouille sur acier anti-rouille.

Or,on a observé ,en particu- lier lors de l'emploi d'acier anti-rouille,que les matières s'at- taquent facilement l'une l'autre lors de la plus minime rotation du cône, ce qui est compréhensible si l'on songe que les matières travaillent l'une sur l'autre à l'état complètement sec. Dans le cas de cuivre rouge,ce phénomène n'a pas été observé dans la même mesure parce que le cuivre rouge possède par lui¯même une bonne capacité de marche. Par contre les aciers anti-rouille n'ont pas de bonnes capacités de marche et tendent fortement a l'atta- que. Il est connu en soi-même, dansles cas ou il faut une bonne marche,des matières l'une sur l'autre, d'employer deux matières différentes, on préfère par exemple faire marcher l'acier sur le bronze.

Dans le cas de soupapes d'arrêt,l'emploi de brouze ordinal re n'est pas admissible à cause de la température élevée de sur- chauffe;, La présente invention concerne l' emploi pour le siège et le cône de matières différentes qui,
1) ne s'attaquent pas l'une l'autre et
2) sont résistantes à la vapeur chaude et à la corrosion.

On peut employer par exemple comme matière dansce sens,pour un des points d'tanchéité, de l'acier anti-rouille et pour l'au- tre point d'étanchéité un bronze pour vapeur chaude de préférence du bronze au manganèse ou du bronze au nickelé L'invention est représentée aux dessins :
La fig. 1 montre une coupe longitudinale dans une soupape (soupape de passage ou d'arrêt) suivant la présente invention.

La fig. 2 est une autre forme de réalisation suivant la fig.1.

La fig. 3 est une vue de dessus suivant la fige 2.

La. fig.4 est une soupape de retenue établie conformément aux fig. 2 et. 3.

La fig. 5 montre en,coupe longitudinale une soupape d'angle,
La fig. 6 est une coupe par la ligne A-B de la fig. 5.

Les fige 7 et 8 montrent une soupape de passage à cône de soupape déplacé perpendiculairement à l'axe de la soupape.

La fig. 9 montre une soupape de passage. la fig. 10 est une coupe par la ligne A-B de la fig. 9
Dans l'exemple de réalisation suivant les fig. 1,2 et 3 on a désigné par 1 1 'anneau de siège auquel le fluide sous pression par exemple de l'eau ou de la vapeur,est amené par un coude 2 qui débouche dans l'anneau de siège verticalement ou obliquement et qui évite les recoins et les angles morts.

Dans 1 Exemple de la fig. 1,1e fluide sous pression s'écoule obliquement à travers le siège de soupape de sorte qu'on obtient une allure particulièrement favorable de l'écoulement avec des variations minimes seulement des sens d'écoulement; dans l'exemple de réalisation des fig. 2 et 3,le passage se fait dans le sens de l'axe de 1,)anneau de siège.'
Dans l'exemple de réalisation suivant la fig. 1,1e frottement qui se produirait en cas d'emploi d'un anneau de siège ordinaire cylindrique du coté de l'écoulement,sur l'arête supérieure interne aiguë ,est évité par le fait que l'anneau de siège est pourvu d'une surface conique 3 qui coopère avec une garniture d'étanchéi- té 4 de conicité correspondante du cône de soupape 5.

Comme on peut le voir à la fig. 1,on a disposé,du coté de la sortie du siège de soupape,une cavité annulaire 6 en forme de diffuseur,qui entoure excentriquement l'anneau de siège et qui procure des conditions d'écoulement particulièrement favorables.

Le canal d'ecoulement 7 est dirigé vers le bas de faon que l'ouverture d'entrée soit coaxiale à l'ouverture de sortie et que la soupape puisse être montée.somme n'importe duelle soupape nor-

male dans une conduite, sans mesures spéciales.

Comme on peut le voir à la figo l,le couvercle 8 du logement est maintenu au moyen de vis 10 en forme de broche qui sont vis- sées dans les brides 9 du logement ou d'écrous 11.

Le cône 5 est pourvu à sa partie supérieure d'une garniture d'étanchéité 12 qui coopère avec une nervure annulaire correspon- dante 13 du couvercle 8 du logement et,dans la position représenta tée, produit une étanchéité de l'espace intérieur du logement de s@ soupape par rapport à la boite à bourrage,de sorte que cette boite à bourrage peut être rechargée en fonctionnement, sans aucun dérangement ni perte d'étanchéité. Sur le couvercle 8 du logement on a disposé sur la saillie 15 de la boite à bourrage une allonge formée par l'étrier 16 qui porte l'écrou 17 de la tige filetée. Les étriers sont recourbés suffisamment pour qu'on obtienne une fenêtre suffisamment grande 18 pour le rechargement de la boite à bourrage.

Dans l'exemple des fig. 2 et 3,la nervure d'étanchéité annu- laire 13 est disposée à l'extrémité inférieure du filetage de la piêcede tête 14.

La soupape de retenue suivant la fig. 4 est établie confor- mément àla soupape de passage suivant les figo 2 et 3.

Dans l'exemple de réalisation suivant la fige 5,se rapportant à une soupape en angle, le coude 2 prévu dans les exemples de ré- alisation des fig. 1 à 4 devient superflu,le fluide sous pression s'écoule au contraire dans un canal rectiligne 19 pour entrer dans le siège de soupape 20 ;dans cet exemple de réalisation également ,on a prévu l'espace annulaire 6 en forme de diffuseur et le canal d'écoulement 7 reporté vers le bas.

Aux fig. 7 et8,on a désigné par 21 la section d'entrée de la soupape par laquelle le fluide sous pression ou un fluide ana- logue est amené par le coude 22 au siège do soupape 23. La surface 24 ne guidant pas,dans le coude d'entrée, possède une courbure plate telle qu'il ne se produit pas de décollement de la

veine par suite de changements de direction. L'écoulement est alors conduit obliquement à travers le siège de soupape 23.

Bien que ce siège de soupape ait la même largeur libre que la section transversale d'entrée 21, il se produit un rétrécisse- ment de la seotion transversale pour l'écoulement par suite du passage oblique. La transition de la section d'entrée 21 à cette section rétréoie 25 est obtenue par un rapprochement continu de la paroi de guidage 26 du canal et de la paroi 24 ne guidant pas, dans le coude d'entrée.

Dans le coude de sortie, la section transversale 25 s'élargit de nouveau de façon constante jusqu'à la section de sortie 27, qui est aussi grande que la section d'entrée 21. La paroi de canal 28 ne guidant pas est également établie ici de telle façon qu'on évite un décollement de la veine.

Aux figures 9 et 10, (coupe A-B) on a représenté une autre forme de réalisation. Le canal 29 s'étend ici en courbe douoe et Sans rétrécissement. La garniture d'étanchéité 31, de préférence une garhiture tendre enveloppée de métal dur, est en renfoncement dans une rainure oorrespondante du corps d'arrêt 32.

Le siège 33 pénètre, dans la position d'obturation de la soupape, à la manière d'un piston avec un jeu minime dans cette rainure de sorte que la garniture tendre est à peu près entourée de tou.. tes parts dans la position d'obturation. On évite ainsi une ex- pulsion du bourrage tendre. La garniture d'étanchéité peut éga- lement être de forme oonique de Sorte que pour une même pression de la tige, on peut exercer une plus grande pression superficiel- le en concordance avec l'effet de coin.

A la place d'un anneau d'étanchéité on peut également placer dans le corps d'obturation une plaque d'étanohéité oon- tinue. La garniture d'étanchéité ooopérant avec le siège fixe et disposée dans le corps d'obturation mobile a alors la forme d'une plaque en une matière de qualité supérieure, ar exemple

en laiton, en niokel, en acier V2A, et s'étend sans interruption sur toute la Section transversale de passage. La plaque peut être vissée dans le corps d'obturation, ou placée par contraction ou sertiss'age.

On place avantageusement devant la garniture d'étanchéité proprement dite un étranglement particulier qui permet seulement le passage du fluide de fonctionnement lorsque les surfaces d'étanohéité proprement dites se sont déjà éoartées l'une de l'au. tre d'une distance notable.,,
La fixation du corps d'obturation 32 Sur la tige 34 se fait au moyen de deux pièces rapportées 35 et 36 qui s'enga- gent dans une rainure disposée! dans la tige 34. Ces pièces rapportées sont de grandeur différente et sont introduites par une fente disposée latéralement dans le corps d'obturation.

La plus petite des pièces rapportées est mise en place la première et placée dans la rainure moyennant une rotation de 180 , tandis que la grande pièce rapportée remplit complètement la fente et la ferme vers l'extérieur.. Les deux pièces rapportées sont empêchées de tomber par un anneau de recouvrement 37L'anneau de recouvrement 37 s'applique dans la position d'ouverture par sa partie supérieure 38 oontre le couvercle 39 qui est vissé et centré exactement à la manière de brides au moyen de boulons verticaux sur le logement de soupape. On produit ainsi une étanohéité de la boîte à bourrage par rapport à la pression intérieure de sorte que la boite à bourrage 40 peut être renouvelée même en service.

Le corps d'obturation 32 possède en 41 une rainure dans laquelle s'engage sous pression l'extrémité inférieure aiguë de l'anneau de recouvrement 37. Cette immobilisation de la douille de reoou- vrement présente l'avantage d'un détachement facile et d'une poseibilité de réutilisation.

Les soupapes, suivant la présente invention, sont faites avantageusement en métal coulé; elles peuvent toutefois aussi

être forgées à partir d'un bloc et être ultérieurement usinées à l'intérieur, ou bien certaines pièces du logement sont forgées dans une-matrice et reliées ensuite par vissage, soudure, soudu- re autogène ou par des moyens analogues.

REVENDICATIONS: ..., - ., .........., ........

I.- Soupape, par exemple soupape de passage ou d'arrêt, soupape de retenue, soupape réduotrioe, ou soupape analogue,ca- ractérisée en ce qu'on fait s'étendre les canaux d'écoulement etc..., en évitant les espaces morts, les angles vifs et les au- tres résistances inutiles.

Claims

2.. Soupape suivant la revendication I, caractérisée .en ce que le canal d'amenée s'étend à la manière d'un coude dans 'le siège de soupape.

3.- Soupape suivant les revendications I et 2, caracté- risée en ce que le coude d'amenée débouche perpendiculairement dans le siège de soupape, c'est-à-dire dans le sens de l'axe de oelui-oi.

4.- Soupape suivant la revendication I, comportant des parois de canaux appropriées à l'allure de l'écoulement, oaraoté- risée en ce que les surfaces ne guidant pas la veine dans les pa- rois des canaux, Sont établies avec un angle de changement de direction situé dans les limites du décollement de la veine.

5.- Soupape suivant les revendications I et 4, carac- térisée en ce que l'angle du changement de direction de la surfa- ce ne conduisant pas la veine est plus petit que 9 .

6.- Soupape, suivant la revendication I, sous la forme d'une soupape d'obturation de passage comportant un cône de sou- pape déplacé perpendiculairement à l'axe de soupape, caractérisée en ce que l'axe d'écoulement s'étend Sous un angle aigu à travers le siège de soupape.

7.- Soupape d'obturation suivant les revendications I et 6, caractérisée en ce que le siège de soupape est décalé par <Desc/Clms Page number 11> -rapport à l'axe longitudinal de la soupape.

8.- Soupape d'obturation suivant la revendication I, Caractérisée en ce que la seotion transversale du oanal va en se rétrécissant de façon continue avant le siège de soupape jusqu'à la section d'écoulement dans le siège, et s'élargit de nouveau de façon continue après la pleine seotion de Sortie; 9.- Soupape suivant la revendioation I, caractérisée en ce que le siège de Soupape est entouré, du côté de la sortie, d'une cavité annulaire en forme de diffuseur disposée exoentri- quement par rapport à l'axe du siègeo 10.- Soupape suivant la revendioation I, oaraotérisée en ce que le oanal de sortie est reporté vers le bas de sorte que l'ouverture d'entrée et l'ouverture de Sortie de la soupape sont disposées ooaxialement l'une à l'autre.

II.- Soupape suivant la revendioation I, caractérisée en ce que le bord supérieur interne de l'anneau de siège est ohanfreiné en cône et ooopère aveo une surface d'étanchéité co- nique oorrespondante du cône de soupape, 12.- Soupape Suivant la revendioation I, caractérisée en ce que le oône est pourvu à Sa partie supérieure, c'est-à-di- re du côté tourné vers la boîte à bourrage, d'une garniture d'é- tanohéité supplémentaire qui ooopére avec des garnitures d'étan- ohéité correspondantes, par exemple une nervure d'étanohéité an- nulaire, du couvercle du logement de la pièce vissée de tête, eto......

13.- Soupape Suivant la revendication I, caractérisée en ce que le couvercle du logement est maintenu par des vis en forme de broches placées dans les brides du logement.

14.- Soupape suivant la revendioation I, oaraotérisée en ce que l'allonge en étrier est formée par des étriers reoour- bés latéralement montés Sur la boite à bourrage 15. - Soupape suivant les revendications 1 et 14, carac- <Desc/Clms Page number 12> érisée en ce que l'allonge en étrier ou éventuellement, aveo celle-ci, tout le couvercle du logement est fait en acier forgé.

16.- Soupape Suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les boulons maintenant la lunette de la. boîte à bourrage sont supportés sur le couvercle du logement de façon à pouvoir pi- voter ou se rabattre, 17.- Soupape suivant la revendication I, caractérisée en oe qu'on emploie, pour un des points d'étanchéité, de l'acier an- ti-rouille et, pour l'autre point d'étanohéité, un bronze pour va- peur chaude, de préférence un bronze au manganèse ou un bronze aU niokel.

18.- Garniture d'étanohéité tendre enveloppée de métal, pour Soupapes d'obturation ou organes équivalents, caractérisée en ce que le bourrade tendre est en renfonoement dans la pièce qui le supporte et est enveloppé par oelle-oi de telle façon qu'il ne reste libre qu'une partie du bourrage tendre correspondant à la surface conjuguée coopérant avec le bourrage, et en ce que l'anneau de siège coopérant avec le bourrage tendre pénètre à la manière d'un piston dans la rainure annulaire située devant le bourrage tendre et que le bourrage est par conséquent enfermé sensiblement de toutes parts pour la position de fermeture.

19.- Garniture d'étanohéité pour soupapes suivant la revendication I, caractérisée en oe qu'elle a la forme d'une pla- que en une matière de qualité Supérieure, s'étend sur toute la section de passage et est reliée à l'organe d'obturation par des vis, par contraction ou par sertissage, etc.......

20.- Soupape suivant la revendioation I, caractérisée en ce que devant la garniture proprement dite on a disposé un étranglement, qui ne permet un passage du fluide de fonctionnement que lorsque les surfaces d'étanohéité proprement dites se sont dé- jà écartées l'une de l'autre d'une certaine quantités 21.- Mode de fixation de corps d'obturation, dans les <Desc/Clms Page number 13> EMI13.1 soupapes# suivant la revendioation 1, à leur tige, au moyen de deux pièces rapportées semi-oiroulairea placées dans une ra.1.

nure de la tige, oaraoterisé en oe que les daus pièaes r4>gPSw fées ont des gràndoura différentes et qu be que dans la esso on a pratiqué une fente l4t6rale et Sur le o81à interne de Col* 1swoi, une rainure eem1o1roula1re qui reçois la plus pettte des piéoos rapportée" tandis que la grande ptboo r4µporùéo remplit la faute et est maintenue dans le eong 4ttú:1s maniera ep. propriéeg 1.8 Mode d t1xa.t3.on de eoypa d'O'büt'Wat10 , au11r1iW.1 la ravendioa-tion 19g oara.otér1.@$ en os que le@ ,p1ècd 'ri->PQ1." tées Sont empêchas de tomber P4r un =iogu do reoou'remm3 tl"" forme en même temps garniture dtêt=oh64t6 âaq,'PArtte oup6rtQuo re et dont l'extrémit6 inférieure Zlazible sia od..r par reo foulemeni dans une roinuro du oorpg d.obturt101'k 2%w Soupape suivant la. re1t\\m.<1:1.oa,t"o !" oa,(}tér1@'o en ce qu'elle est teto oz aoiar torgâ.

2.11 Soupape eu1v 1% r(nten4Qt;i.,cm. WflO;,ii60 en os que oort4inos pièce? dru logement 40-nt tolve4q <1%P..fJ ?$$' ma.tr1e.o et sont re11ea postérieurement pey C;louclU:i7<i autogM soudure ordigerej vlaaagq on autrementê