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" Vanne expansible "
On connaît des vannes d'arrêt dans lesquelles un organe obturateur cédant élastiquement est introduit dans l'alésage du siège, organe obturateur qui, sous l'action d'une pression axiale, se dilate radialement, de façon que le bord d'étanchéité extérieur de l'organe obturateur soit pressé contre l'alésage du siège': . Les vannes munies d'un tel dispositif d'étanchéité seront, dans ce qui suit-, dénommées "vannes expansibles".
Cette dénonciation englobe toutes les vannes dans lesquelles un dispositif d'étanchéité (ou un organe obtu- rateur portant ce dispositif) introduit dans l'alésage du siège est dilaté radialement, dans la zone d'étanchéi- té, par l'action d'une pression.
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De telles vannes expansibles présentent l'avantage de donner une étanchéité analogue à celle d'un tiroir cylindrique, avec des surfaces d'étanchéité glissant l'une sur l'autre tout en étant simultanément serrées l'une contre l'autre sur toute la périphérie comme c'est le cas dans une clé conique de robinet à boisseau . L'inconvé- nient de ces types de construction est que, pour produire la pression axiale assurant l'étanchéité par expansion,il est nécessaire d'avoir à sa disposition une butée d'appui qui se trouve généralement sur le passagdu courant de fluide ou qui, dans les réalisations connues, est dispo- sée de telle sorte qu'elle constitue un obstacle absolu- ment inutile favorisant en outre le dépôt d'impuretés ou rendant plus difficile l'alésage du siège.
Conformément à l'invention dont la description va suivre, la butée d'appui, qui supporte la pression axiale nécessaire à l'expansion (par écartement, extension ou pression) des organes d'étanchéité, est agencée et disposée de manière à n'être ni un obstacle au courant de fluide, ni une gêne lors de l'usinage du siège, et, en outre, dans un mode de construction préféré, à pouvoir de plus servir de surface additionnelle d'étanchéité.
Ces effets et ces propriétés sont obtenus, sui- vant l'invention, grâce au fait que l'organe provoquant l'expansion du bord ou anneau d'étanchéité (plaque d'expan- sion, cône d'expansion etc..) ou le bord d'étanchéité même est suspendu à l'intérieur d'une couronne d'appui.
Cet agencement permet de placer la couronne d'appui à l'extérieur , autour du bord d'étanchéité soumis à l'action de la plaque d'expansion , du cône d'expansion ou d'un organe analogue et de disposer éventuellement la surface de contact de la couronne d'appui au-dessus du dispositif d'étanchéité par expansion, de sorte que le
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bord supérieur du siège, son collet ou une partie de vanne entourant le siège peut servir de butée d'appui . 0'est sur cette butée que vient alors reposer la couronne d'ap- pui à laquelle est suspendu le dispositif d'étanchéité par expansion, de façon que soit appliquée , sur la butée, une pression égale à celle servant à l'extension (dilata- tion) du dispositif d'étanchéité par expansion.
Etant donné que la couronne d'appui et sa butée sont situées en de- hors de l'alésage du siège, l'usinage de ce dernier n'est en aucune manière rendu plus difficile;.Il est par consé- quent également possible, sans autre complication, de rec- tifier ou de roder l'alésage du siège . La surface d'appui de la butée et la surface de contact de la couron- ne d'appui peuvent être réalisées sous forme de surfaces d'étanchéité rodées de sorte qu'il en résulte une obturation additionnelle .
La surface d'appui de la butée peut égale- ment, comme c'est déjà l'usage dans les surfaces d'étanchéi- té ou dans les soupapes à cône, être disposée sur la face supérieure du siège annulaire, ou, en dehors du siège annu- laire, sur la face supérieure du collet du siège, ou encore sur le corps de vanne portant le siège, suivant l'effet recherché et suivant la solution la plus avantageuse au point de vue constructif . Danous les cas, grâce à la disposition et à l'agencement faisant l'objet de l'inven- tion, la butée d'appui ne constitue pas un obstacle à l'é- coulement et ne rend pas plus difficile l'opération d'alé- sage du siège .
De plus, on bénéficie d'un avantage impor- tant qui est que la butée d'appui peut être agencée pour former joint additionnel placé au point le plus avantageux à cet effet et que la pression exercée sur la couronne d'appui non seulement agit sur l'organe d'étanchéité par expansion, mais encore fournit la pression de serrage du oint additionnel entre couronse et butée d'appui .
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Les deux joints disposés l'un derrière l'autre (joint à expansion et joint sur butée d'appui) ne peuvent pas se nuire mutuellement , étant donné que l'expansion n'a lieu que lorsque la couronne d'appui repose fortement sur la butée d'appui, c'est-à-dire lorsque l'étanchéité est déjà assurée sur ce point. Même un réusinage ulté- rieur de la couronne d'appui ne peut donner lieu à aucun inconvénient,car le dispositif d'étanchéité par expansion ne fait, dans de tels cas, que s'enfoncer un peu plus dans l'alésage du siège sans que son mode de fonctionne- ment en soit modifié d'une manière qu d'une autre. Les deux étanchéités sont par conséquent indépendantes l'une de l'autre.
C'est ainsi, par exemple, que l'introduction de saletés dans le joint formé par la couronne d'appui et la butée ne peut pas empêcher le parfait serrage du @ joint à expansion et, inversement, une détéràtiation éven- tuelle du bord d'étanchéité du dispositif à expansion ne peut pas nuire à l'obturation étanche du dispositif d'étanchéité formé par la couronne d'appui et par la butée .
Sur les figures du dessin annexé, on a représenté schématiquement quelques exemples de réalisation de l'invention.
La fig. 1 montre un exemple de réalisation dans lequel un bord ou anneau d'étanchéité c, dilaté radialement lors de la fermeture, par une plaque d'expan- sion a soumise à l'action de la pression de la broche b, est suspendu à la tête conique k, par l'intermédiaire d'une paroi mince d qui peut par exemple avoir une forme cylindrique, conique ou en cloche, laquelle téte k repo- se sur la couronne d'appui e . La couronne e repose, par sa surface d'appui f, sur la hutée g qui, dans cet exem- ple de réalisation, constitue simultanément la paroi du
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siège de soupape h avec l'alésage 1 contre lequel s'appli- que avec force, pendant la fermeture , la surface d'étan- chéité du bord d'étanchéité c.
La couronne d'appui peut être reliée fixement et de façon étanche, par vissage ou par soudure, etc.. à la tête k portant la paroi d, ou être d'une seule pièce avec cette dernière. Le fonctionne- ment ressort de la figure . Ltextrémité, non représentée sur les figures de la broche b comprend un filetage usuel et se visse et se dévisse , au moyen d'un volant de manoeu- vre . Lorsqu'on la visse (opération de fermeture) la tête de la broche $ se trouve serrée contre le sommet de la pla- que d'expansion a qui a ainsi tendance à s'aplatir, ce qui provoque un agrandissement de la périphérie et l'ex- pansion du bord ± portant la suriàce d'étanchéité .
La pression axiale de la broche b est alors absorbée par la pièce d qui, en raison de son grand diamètre, peut avoir une très faible épaisseur de paroi (même pour absorber des efforts de traction importants), de sorte qu'elle ne gêne sensiblement pas la déformation du bord d'étanchéité c, qui, comparé à cette paroi, est notablement plus forte . Les efforts absorbés par la paroi mince d sont transmis, par l'intermédiaire de la tête k, à la couronne d'appui @ e dont la surface f est rodée, comme c'est habituellement le cas dans les vannes , contre la face, formant butée, du collet du siège g .
La surface d'appui f transmet à la butée la pression correspondant à l'ef- fort exercé par la broche et est par conséquent pressée avec une force correspondant à la poussée de la broche, contre la surface d'étanchéité constituée par la butée du collet du siège g , de façon que se produise, en ce point, une obturation étanche de la vanne d'arrêt,d'une manière exactement identique à ce qui est habituellement le cas dans les vannes d'arrêt. A la place des surfaces planes, on peut également, dans des réalisations parti-
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culièrement robustes de la couronne d'appui, faire usage de surfaces obliques comme butée et comme surface d'étan- chéité, de même que l'agencement de la butée peut se faire de la manière usuelle pour les surfaces d'étanchéité des vannes.
Afin qu'en cas d'un effort exagéré,pendant la ferme- ture de la vanne, la plaque d'expansion a ne soit pas trop surchargée, on a prévu au-dessus de la pièce vissée 1, une bague n qui limite le mouvement axial de la broche b et, par conséquent , la déformation de la plaque expansi- ble a.
Si l'anneau d'étanchéité c est d'une seule pièce avec la plaque expansible à, on peut prévoir, entre ledit anneau c et la plaque en question des rainures ou gorges circulaires donnant une certaine liberté de déformation à la plaque expansible (comme on l'a indiqué sur les figs. 1 et 2).
Lors de l'ouverture de la vanne expansible, la tête de la broche b s'applique contre la face inférieure de la pièces vissée 1 qui est empêchée de se dévisser par un frein en tôle m.
Dans cet exemple de réalisation, la surface supé- rieure du collet de siège g, surfaee servant de butée et de surface de joint, est surbaissée par rapport au bord supé- rieur du siège . Comme le montre la fig. 2, on a ainsi cet avantage que lors--que la vanne est ouverte, le courant de liquide ou de vapeur ne lèche pas directement les surfa- ces d'étanchéité de la butée de fermeture, ce qui fait que ces surfaces sont à l'abri de l'usure par érosion.
Cette forme de réalisation particulière convient par con- séquent tout spécialement pour des vannes qui, fréquemment, et pendant un temps assez long , ne sont ouvertes que partiellement.
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Dans d'autres cas ne nécessitant pas une protection des surfaces d'étanchéité contre l'usure par érosion, la surface f de la couronne d'appui e peut également reposer directement sur la face frontale supérieure du siège h .
Cette disposition permet d'utiliser un siège de soupape conique de forme par ailleurs usuelle dans les vannes d'arrêt (fig. 3). Il est avantageux de réserver au-dessus de la zone d'étanchéité i, du siège h (alésage avanta- geusement rectifié, rôdé, gratté), un évasement qui facili- te l'engagement du bord ou anneau portant la surface d'étanchéité . Dans les cas où la présence d'un tel évase- ment ne suffit pas à assurer l'engagement précité, on peut également (voir fig. 4) disposer, sous la plaque expansi- ble@d un croisàllon de guidage o qui est alors avantageuse- ment relié par vissage, rivure ou soudure au milieu renfor- cé de ladite plaque expansible.
Dans les exemples de réali- sation suivant les figures 3 et 4, la couronne dtappui e est d'une seule pièce avec la téte k .
Conformément à l'invention, il est également possible d'utiliser, pour l'expansion du bord ou anneau d'étanchéi- té c, des disques d'expansion amovibles qui sont maintenus par un épaulement, par un anneau élastique, etc. Un exem- ple de réalisation de ce mode de construction est repré- senté sur la fig. 5. Afin que, dans de tels cas égale- ment, le corps de vanne soit étanche vers l'aval de la vanne, on dispose, conformément à l'invention, dans le corps de vanne, au-dessus du disque expansible amovible s (il peut également y avoir plusieurs disques expansibles superposés) monté sur l'anneau d'étanchéité c, une cloi- son membraniforme mince .
La tête de la broche b exerce une pression sur cette membrane qui, de son côté, transmet la pression au dis- que expansible s par'l'intermédiaire d'un poussoir p - La
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cloison membraniforme q peut être très mince , étant donné qu'elle ne doit résister qu'à la pression du liqui- de et que, par ailleurs, elle n'est soumise qu'à une compression pour la transmission de le,effort de fermeture de la broche filetée .Si, par conséquent, la surface de contact de la tête de la broche filetée et celle du poussoir ± sont faites suffisamment grandes, toute sur- charge est impossible, même avec une cloison membraniforme q très mince.