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Robinet pour conduites de fluides sous pression.
La présente invention concerne un robinet destiné à obturer des conduites véhiculant un fluide sous pression (liquide, vapeur ou gaz) et à température quel- conque. Les robinets connus jusqu'ici présentent l'in- oonvénient que leur fermeture commandée impérativement peut entraîner des coups de bélier dans les conduites ou des vibrations nuisibles. Ils nécessitent un ou plusieurs presse-étoupe ou joints d'étanohéité soumis en fonction- nement clos efforts fréquents et dont la détérioration
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est très rapide surtout si la température des fluides véhiculés est élevée.
Dans le robinet qui fait l'objet de l'invention la commande du robinet n'agit pas directement et impé- rativement sur le corps obturateur, mais met en jeu une sorte de servo-moteur dont l'action dépend du débit et de la pression du fluide et qui assure une fermeture progressive de l'obturateur, évitant les coups de bélier et les vibrations ainsi que l'emploi de presse-étoupe ou de joints non métalliques intervenant dans le fonc- tionnement du robinet.
Selon une forme de réalisation ae l'invention particulièrement simple et avantageuse, le corps obtu- rateur constitue une sorte de piston différentiel dont la face de petite section reçoit directement la pression de la tuyauterie, tandis que la face de section plus grande est soumise à la pression opposée d'une chambre qui communique, d'une part avec la partie amont de la tuyauterie par un orifice calibré étroit, et d'autre part avec la partie aval ou partie d'évacuation avec un orifice de section relativement grande que l'on peut obturer ou ouvrir, selon qu'on veut fermer ou ouvrir le robinet, à l'aide d'un pointeau ou organe semblable manoeuvrable de l'extérieur.
Au repos, la pression dans ladite chambre est égale à la pression dans la partie amont de la tuyauterie et l'obturateur est alors appuyé avec force sur son siège, mais dès qu'on ouvre le pointeau, la chambre se décharge brusquement et la pression y devient sensiblement nulle. La pression régnant dans la partie amont de la tuyauterie agit alors pour ouvrir automati- quement l'obturateur principal.
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Quand on ferme le pointeau, la chambre se remplit progressivement et la pression augmente, ten- à dant ainsi/fermer l'obturateur principal au fur et à mesure de cette augmentation, toute position intermé- diaire de cet obturateur correspondant alors à un équilibre entre l'effort de la pression dans la chambre et celui de la pression de l'eau en écoulement entre l'obturateur et son siège. La fermeture est donc très progressive et en outre se ralentit vers la fin.
En soumettant le pointeau à l'action d'une force de rappel de manière qu'il revienne automatique- ment en position de fermeture à l'intérieur de l'obtu- rateur et en agençant la commande pour qu'elle soit réversible c'est-à-dire qu'elle puisse revenir à sa position de repos, quand on l'abandonne, sans gêner la fermeture du pointeau et de l'obturateur, on peut obte- nir une fermeture automatique du robinet au bout d'un certain temps qui dépend de la grandeur de l'orifice calibré.
Le robinet peut alors fonctionner comme doseur laissant passer une quantité déterminée de fluide entre le moment de son ouverture commandée et celui de sa fermeture automatique.
Il est possible de 'prévoir plusieurs orifices calibrés de sections différentes dont certains sont découverts dans le mouvement de fermeture de l'obtura- teur en vue d'accélérer, selon une loi connue, la fin du mouvement de fermeture.
La force de rappel du pointeau peut résulter de la différence des pressions que le fluide exerce sur le pointeau aux deux extrémités de celui-ci.
Si nécessaire, on ajoutera un ressort de rappel.
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La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant bien entendu partie de celle-ci.
La fig. 1 est une coupe axiale d'un robinet conforme à l'invention.
. La fig. 2 en est une coupe transversale selon la ligne II-II de la fig. 1; sur cette figure, la ligne I-I brisée à angle droit représente la trace des deux demi-plans qui donnent la coupe représentée sur la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe partielle montrant le détail de l'orifice calibré qui alimente la chambre de l'obturateur.
La fig. 4 est une coupe partielle de la fig. 1 selon la ligne IV-IV.
La fig. 5 est une vue en projection de l'orifice de l'obturateur contrôlé par le pointeau.
La fig. 6 est une vue explicative.
La fig. 7 est une coupe partielle analogue à la fig. 1 représentant une variante du mécanisme de commande.
La fig. 8 montre en coupe une variante de réalisation d'un orifice calibré.
On voit en 1 la tubulure d'arrivée du fluide qui termine la tuyauterie (partie amont) que l'on veut obturer à l'aine du robinet et en 2, la tubulure d'évacuation (partie aval) dans laquelle règne une pression plus faible que dans la partie 1, par exemple la pression atmosphérique quand le robinet est fermé.
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Les deux tubulures 1 et 2 se raccordent par un
3 boîtier/dont la face interne conique forme en 4 le siège annulaire d'un obturateur mobile tronconique 5 ; cet obtu- rateur peut coulisser verticalement à l'intérieur d'un cylindre 6 porté par un bouchon 7 vissé sur le corps 3 du robinet:
Comme on le voit sur la fig. 2, l'obturateur est muni de deux bras verticaux 8 qui servent à le guider à l'intérieur du cylindre 6 et qui comportent, à cet effet, des rainures 9 dans lesquelles s'engagent des saillies la @ du cylindre 6, on voit que l'ensemble de l'obturateur 5 et du
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<i cylindre 6 forme une chambre fermée 6a; cette chambre communique toutefois avec la partie amont 1 de la tuyaute- rie par un orifice calibré étroit 11 formé par exemple dans 'une vis que l'on fixe dans la paroi du cylindre 6, et elle peut également communiquer avec la partie aval 2 par un orifice 12 de section relativement grande pouvant être fermé au moyen d'un pointeau 13,.
Ce pointeau est solidaire d'une tige coulis- sante 14 qui est guidée à sa partie supérieure dans un trou 15 du bouchon 7 et à sa partie inférieure dans l'ori- fice 12 de l'obturateur 5 qui comporte à cet effet, comme on le voit sur la fig.5, deux portées cylindriques 12a correspondant au diamètre de la tige et deux lumières 12b pour l'écoulement du fluide.
A sa partie inférieure, la tige 14 s'appuie sur un bras du levier 16 pouvant pivoter autour d'un axe 17.
Dans l'exemple de réalisation représenté aux fig. 1 à 6, le bras opposé du levier 16 coopère avec une came 18 solidarisée par un axe 19 d'un levier de manoeuvre 20 Ce levier de manoeuvre permet donc de donner au levier
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16 soit la position représentée en traits pleins sur la fig. 1, soit la position représentée en pointillés pour laquelle ledit levier 16 soulève la tige 14 et le pointeau 13.
Le fonctionnement est le suivant;
Sur la fig. 1, le pointeau 13 est fermé.
Par l'orifice calibré 11, la chambre 6aest remplie de fluide à la même pression que dans la partie amont 1 de la tuyauterie. La pression de ce fluide s'exerce à l'intérieur de l'obturateur 5 sur une surface cir- culaire S (fig.6) qui est plus grande que la surface annulaire a sur laquelle s'exerce directement, à l'extérieur du robinet, la pression régnant dans la tuyauterie 1. La différence des efforts tend donc à maintenir l'obturateur 5 sur son siège 4, le robi- net étant ainsi fermé.
Si, à l'aide du levier 20, on fait tourner la came 18 de manière à placer le levier 16 dans la position représentée en pointillé, ce levier soulève la tige 14 et le pointeau 13 qui découvre les lumières 12b de l'orifice 12. comme la section de ces lumières est plus grande que l'orifice calibré 11, la chambre 6a se décharge très rapidement et la pression y atteint une valeur p' plus petite que la valeur dans la partie amont de la tuyauterie.
Quand p' est suffisamment petit, l'effort de la pression Z soulève l'obturateur 5 en le décol- lant de son siège et le robinet est ouvert.
Quand on veut fermer le robinet, on tourne le levier 20 en sens inverse de manière à replacer le levier 16 dana la position représentée en traits
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pleins. Le pointeau 13 se ferme, la chambre 6a se remplit par l'orifice calibre 11 et là pression y augmente. Au fur et à mesure de cette augmentation, l'obturateur 5 est repoussé vers son siège en étranglant de plus en plus le passage du liquide, mais chaque position de l'obturateur correspond à un équilibre des efforts des pressions interne et externe, et la fermeture de l'obturateur a lieu suivant un mouvement progressif continu, en fonction de la pres- sion du fluide qui s'écoule.
Comme cette dernière augmente au fur et à mesure de la diminution du débit, la fermeture se ralentit automatiquement vers la fin. la
Le temps de/fermeture dépend entièrement pour une pression donnée dans la tubulure d'admission 1 du calibre de l'orifice 11. La fermeture peut être instantanée si l'orifice 11 (ou les orifices quand on en prévoit plu- sieurs) est suffisamment grand, retardée quand cet orifice est petit.
On évite ainsi les coups de bélier. En outre du fait de la forme profilée suivant les lignes de cou- rant que l'on peut donner aussi bien à l'obturateur 5 qu'à toutes les autres parties en contact avec la veine fluide en écoulement, on évite les phénomènes de vibration si nuisibles, qu'engendrent les robinets connus.
Un joint d'étanchéité spécial entre l'obtura- ' teur 5 et le cylindre 6 est inutile, car on peut prévoir entre cet obturateur et ce cylindre des surfaces ajustées.
D'autre part, on sait que la pression statique d'un fluide en écoulement est d'autant plus petite que la vitesse du fluide est.plus grande, c'est-à-dire que la section de passage est plus petite; il est donc possible de placer l'extrémité du cylindre 6 en un endroit où la
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section de passage du fluide entre ce cylindre et le corps du robinet 3 correspond à une pression du fluide sensiblement égale à la pression à l'intérieur de la chambre 6a, il ne peut alors exister de fuite entre l'obturateur 5 et le cylindre 6.
On peut faire agir sur le pointeau 13 un ressort tendant à rappeler ce pointeau contre son siège sur l'obturateur 5. Ce ressort sera par exemple interposé entre la face supérieure 13a du pointeau et le fond du bouchon 7.
Mais il faut remarquer que le pointeau est rappelé automatiquement sur son siège par le jeu des pressions du fluide. Quand le pointeau est fermé, la pression statique du fluide s'exerçant sur son extrémité supérieure 13a le maintient en position de fermeture ; quand il est ouvert, comme la section d'écoulement de la veine fluide entre ce pointeau et l'obturateur 5 est plus petite que la section d'é- coulement vers l'extrémité supérieure du pointeau, il s'ensuit que la pression statique est plus grande à l'extrémité supérieure qu'à l'extrémité inférieure d'où un effort rappelant le pointeau en position de fermeture. On ajoutera un ressort si cette force de rappel est ou non insuffisante.
Il est possible de donner au pointeau 13 toute position désirée en agissant sur lui au moyen du levier 20 et de la came 18, et à toute position du pointeau correspond une position déterminée de l'obturateur 5 c'est-à-dire un débit également déter- miné.
Dans le mode de réalisation qui a été représenté dans les fige 1 à 6, il est nécessaire
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pour fermer le robinet de ramener le levier-20 dans sa position de repos.
Mais on peut concevoir d'autres formes de . réalisation dans lesquelles on peut abandonner le levier 20 après avoir ouvert le robinet, la fermeture se produisant automatiquement.
Dans ce cas (fig.7) la came 18 est supprimée et le levier de manoeuvre 20 est directement solidaire du levier 16. Quand ce levier 16 est soulevé le robi- net s'ouvre de la façon décrits ci-dessus; le pointeau 13 est ensuite rappelé sur san siège en ramenant le levier 20 dans sa position de repos. L'obturateur 5 tend alors à se fermer et la rapidité de cette fermeture dépend de la grandeur de l'orifice calibré 11.
Le robinet peut constituer ainsi un doseur laissant passer une quantité déterminée de fluide à partir du moment où il est ouvert,
Il est possible de prévoir plusieurs orifices calibrés 11.disposés à des niveaux différents sur le cylindre 6, de manière qu'ils soient tous découverts lorsque l'obturateur 5 est fermé, mais que seul l'orifice supérieur soit dégagé quand l'obturateur se trouve en position d'ouverture.
Le début du mouvement de descente de l'obtu- rateur pour la fermeture dépend alors seulement de la section de l'orifice supérieur, mais ce mouvement varie et se trouve accéléré au fur et à mesure que les orifi- ces du dessous sont dégagés.
Il va d'ailleurs de soi que les modes de réalisation qui viennent d'être décrits ne sont pas les seuls possibles et qu'on pourrait les modifier sans sortir pour cela du cadre de l'invention.
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Si l'on craint que les dépôts auxquels peut donner lieu le fluide véhiculé obturent à la longue l'orifice calibré, on peut réaliser celui-ci à l'aide d'un diaphragme mince 21 (fig.8) fixé devant un trou de grand diamètre 22 de la paroi 6 par une bague 23 ayant aussi un orifice de grand diamètre. De la sorte les minces dépôts qui pourront se former dans le petit trou du diaphragme 21 seront facilement chassés par la pression du fluide. D'autres dispositions peuvent être adoptées.
REVENDICATIONS
1 ,- Un robinet à fermeture progressive dans lequel la fermeture de l'obturateur est obtenue au moyen d'une sorte de servo-moteur, sur lequel agit automatique- ment la pression du fluide de la tuyauterie à obturer des qu'on a actionné le mécanisme de commande du robinet.
2 - Robinet comme spécifié en 1 dans lequel l'obturateur forme une sorte de piston différentiel dont la petite section est soumise à la pression régnant dans la partie amont de la tuyauterie à obturer, tandis que sur la grande section s'exerce la pression d'une chambre communiquant, d'une part avec la partie amont de la tuyauterie par un orifice calibré étroit,, et d'autre part avec la partie aval par un orifice de plus grande section pouvant être ouvert ou obturé à volonté par un pointeau mobile, la section libre de l'orifice calibré déterminant automatiquement le temps de fermeture du robinet.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Tap for pressurized fluid lines.
The present invention relates to a valve intended to close pipes conveying a fluid under pressure (liquid, vapor or gas) and at any temperature. The taps known hitherto have the drawback that their mandatory controlled closure can lead to water hammers in the pipes or harmful vibrations. They require one or more cable glands or sealing gaskets subjected in closed operation to frequent stresses and whose deterioration
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is very fast especially if the temperature of the fluids conveyed is high.
In the valve which is the object of the invention, the valve control does not act directly and imperatively on the shutter body, but involves a kind of servo-motor whose action depends on the flow rate and the flow rate. fluid pressure and which ensures progressive closure of the shutter, avoiding water hammer and vibrations as well as the use of packing glands or non-metallic gaskets involved in the operation of the valve.
According to a particularly simple and advantageous embodiment of the invention, the obturator body constitutes a kind of differential piston, the face of which has a small section directly receives the pressure from the pipe, while the face with a larger section is subjected to pressure. the opposite pressure of a chamber which communicates, on the one hand with the upstream part of the piping via a narrow calibrated orifice, and on the other hand with the downstream part or discharge part with an orifice of relatively large section than the 'can be closed or opened, depending on whether you want to close or open the valve, using a needle or similar device operable from the outside.
At rest, the pressure in said chamber is equal to the pressure in the upstream part of the piping and the shutter is then pressed with force on its seat, but as soon as the needle is opened, the chamber suddenly discharges and the pressure y becomes substantially zero. The pressure prevailing in the upstream part of the pipe then acts to automatically open the main shutter.
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When the needle is closed, the chamber fills progressively and the pressure increases, thus tending / closing the main shutter as this increase occurs, any intermediate position of this shutter then corresponding to a balance between the force of the pressure in the chamber and that of the pressure of the water flowing between the shutter and its seat. The closing is therefore very gradual and furthermore slows down towards the end.
By subjecting the needle to the action of a return force so that it automatically returns to the closed position inside the shutter and by arranging the control so that it is reversible c ' that is to say that it can return to its rest position, when it is abandoned, without hindering the closing of the needle and the shutter, it is possible to obtain an automatic closing of the valve after a certain time which depends on the size of the calibrated orifice.
The valve can then function as a metering device allowing a determined quantity of fluid to pass between the moment of its commanded opening and that of its automatic closing.
It is possible to provide several calibrated orifices of different sections, some of which are discovered in the closing movement of the shutter with a view to accelerating, according to a known law, the end of the closing movement.
The return force of the needle may result from the difference in the pressures exerted by the fluid on the needle at the two ends thereof.
If necessary, a return spring will be added.
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The description which will follow, with reference to the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the particularities which emerge both from the drawing and from the text being of course part thereof. .
Fig. 1 is an axial section of a valve according to the invention.
. Fig. 2 is a cross section along the line II-II of FIG. 1; in this figure, the line I-I broken at a right angle represents the trace of the two half-planes which give the section shown in FIG. 1.
Fig. 3 is a partial section showing the detail of the calibrated orifice which supplies the shutter chamber.
Fig. 4 is a partial section of FIG. 1 along line IV-IV.
Fig. 5 is a projection view of the orifice of the shutter controlled by the needle.
Fig. 6 is an explanatory view.
Fig. 7 is a partial section similar to FIG. 1 showing a variant of the control mechanism.
Fig. 8 shows in section an alternative embodiment of a calibrated orifice.
We see in 1 the inlet pipe for the fluid which ends the pipe (upstream part) that we want to close at the groin of the valve and in 2, the discharge pipe (downstream part) in which there is more pressure. lower than in part 1, for example atmospheric pressure when the valve is closed.
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The two pipes 1 and 2 are connected by a
3 housing / the conical internal face of which forms the annular seat of a frustoconical movable shutter 5; this shutter can slide vertically inside a cylinder 6 carried by a cap 7 screwed onto the body 3 of the valve:
As seen in fig. 2, the shutter is provided with two vertical arms 8 which serve to guide it inside the cylinder 6 and which, for this purpose, comprise grooves 9 in which protrusions la @ of the cylinder 6 engage, it is seen that the shutter assembly 5 and the
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<i cylinder 6 forms a closed chamber 6a; however, this chamber communicates with the upstream part 1 of the piping via a narrow calibrated orifice 11 formed for example in a screw which is fixed in the wall of the cylinder 6, and it can also communicate with the downstream part 2 by an orifice 12 of relatively large section which can be closed by means of a needle 13 ,.
This needle is integral with a sliding rod 14 which is guided at its upper part in a hole 15 of the stopper 7 and at its lower part in the orifice 12 of the shutter 5 which comprises for this purpose, as seen in fig.5, two cylindrical surfaces 12a corresponding to the diameter of the rod and two openings 12b for the flow of fluid.
At its lower part, the rod 14 rests on an arm of the lever 16 which can pivot about an axis 17.
In the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 to 6, the opposite arm of lever 16 cooperates with a cam 18 secured by a pin 19 of an operating lever 20 This operating lever therefore makes it possible to give the lever
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16 or the position shown in solid lines in FIG. 1, or the position shown in dotted lines for which said lever 16 raises the rod 14 and the needle 13.
The operation is as follows;
In fig. 1, the needle 13 is closed.
Through the calibrated orifice 11, the chamber 6aest filled with fluid at the same pressure as in the upstream part 1 of the piping. The pressure of this fluid is exerted inside the shutter 5 on a circular surface S (fig. 6) which is larger than the annular surface a on which is exerted directly, outside the valve, the pressure prevailing in the pipe 1. The difference in forces therefore tends to keep the shutter 5 on its seat 4, the valve thus being closed.
If, using the lever 20, the cam 18 is rotated so as to place the lever 16 in the position shown in dotted lines, this lever raises the rod 14 and the needle 13 which uncovers the slots 12b of the orifice 12 as the section of these ports is larger than the calibrated orifice 11, the chamber 6a is discharged very quickly and the pressure there reaches a value p 'smaller than the value in the upstream part of the piping.
When p 'is sufficiently small, the force of the pressure Z lifts the shutter 5 by releasing it from its seat and the valve is opened.
When you want to close the valve, turn the lever 20 in the opposite direction so as to replace the lever 16 in the position shown in lines.
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full. The needle 13 closes, the chamber 6a fills up through the caliber hole 11 and the pressure increases there. As this increase progresses, the shutter 5 is pushed back towards its seat, more and more restricting the passage of the liquid, but each position of the shutter corresponds to a balance of the forces of the internal and external pressures, and the The closure of the shutter takes place in a continuous progressive movement, depending on the pressure of the flowing fluid.
As the latter increases as the flow decreases, the closing automatically slows down towards the end. the
For a given pressure in the inlet manifold 1, the closing / closing time depends entirely on the size of orifice 11. Closing can be instantaneous if orifice 11 (or the orifices when several are provided) are sufficient. large, delayed when this orifice is small.
Water hammer is thus avoided. In addition, due to the profiled shape along the current lines which can be given both to the shutter 5 and to all the other parts in contact with the flowing fluid stream, vibration phenomena are avoided. so harmful, caused by known taps.
A special seal between the shutter 5 and the cylinder 6 is unnecessary, since it is possible to provide close-fitting surfaces between this shutter and this cylinder.
On the other hand, it is known that the static pressure of a flowing fluid is all the smaller as the velocity of the fluid is greater, that is to say the smaller the passage section; it is therefore possible to place the end of cylinder 6 in a place where the
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Fluid passage section between this cylinder and the valve body 3 corresponds to a fluid pressure substantially equal to the pressure inside the chamber 6a, there can then be no leak between the shutter 5 and the cylinder 6 .
A spring can be made to act on the needle 13 tending to return this needle against its seat on the shutter 5. This spring will for example be interposed between the upper face 13a of the needle and the bottom of the stopper 7.
But it should be noted that the needle is automatically returned to its seat by the play of the pressures of the fluid. When the needle is closed, the static pressure of the fluid exerted on its upper end 13a keeps it in the closed position; when it is open, as the flow section of the fluid stream between this needle and the shutter 5 is smaller than the flow section towards the upper end of the needle, it follows that the static pressure is greater at the upper end than at the lower end, resulting in a force returning the needle to the closed position. A spring will be added whether or not this restoring force is insufficient.
It is possible to give the needle 13 any desired position by acting on it by means of the lever 20 and the cam 18, and any position of the needle corresponds to a determined position of the shutter 5, that is to say a flow rate also determined.
In the embodiment which has been shown in figs 1 to 6, it is necessary
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to close the valve, return the lever-20 to its rest position.
But we can conceive of other forms of. embodiment in which the lever 20 can be abandoned after having opened the tap, the closing occurring automatically.
In this case (fig.7) the cam 18 is removed and the operating lever 20 is directly integral with the lever 16. When this lever 16 is lifted, the valve opens in the manner described above; the needle 13 is then returned to its seat by returning the lever 20 to its rest position. The shutter 5 then tends to close and the speed of this closure depends on the size of the calibrated orifice 11.
The valve can thus constitute a metering device allowing a determined quantity of fluid to pass from the moment it is opened,
It is possible to provide several calibrated orifices 11 arranged at different levels on the cylinder 6, so that they are all uncovered when the shutter 5 is closed, but only the upper orifice is released when the shutter is closed. found in the open position.
The start of the downward movement of the shutter for closing then depends only on the section of the upper orifice, but this movement varies and is accelerated as the lower orifices are released.
It goes without saying that the embodiments which have just been described are not the only possible ones and that they could be modified without thereby departing from the scope of the invention.
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If it is feared that the deposits to which the conveyed fluid may give rise will eventually block the calibrated orifice, this can be made using a thin diaphragm 21 (fig. 8) fixed in front of a large diameter 22 of the wall 6 by a ring 23 also having a large diameter orifice. In this way, the thin deposits which may form in the small hole of the diaphragm 21 will be easily expelled by the pressure of the fluid. Other provisions can be adopted.
CLAIMS
1, - A progressive closing valve in which the shutter is closed by means of a kind of servo-motor, on which the pressure of the fluid in the pipe to be closed automatically acts as soon as one has actuated the valve operating mechanism.
2 - Valve as specified in 1 in which the shutter forms a kind of differential piston whose small section is subjected to the pressure prevailing in the upstream part of the pipe to be closed, while on the large section is exerted the pressure d 'a chamber communicating, on the one hand with the upstream part of the piping via a narrow calibrated orifice, and on the other hand with the downstream part via an orifice of larger section which can be opened or closed at will by a mobile needle , the free section of the calibrated orifice automatically determining the valve closing time.
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