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" Perfectionnements aux vannes à guillotine "
La présente invention est relative aux vannes du type dit "vannes à guillotine", destinées à permettre l'ouvertu- re et la fermeture des conduites à fluide, (notamment les conduites à gaz), et comportant une plaque mobile dans un plan perpendiculaire à l'axe de la conduite entre une posi- tion de fermeture où la plaque intercepte le flux dans la conduite et une position d'ouverture pour laquelle elle est extérieure à la conduite. Dans ce qui suit, cette plaque sera appelée "plaque-guillotine ".
La difficulté à laquelle on s'est toujours heurté dans la construction de ces vannes a été d'assurer une étan- chéité efficace sans augmenter à l'excès la complexité et
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l'encombrement de l'appareil. Une vanne à guillotine peut avoir son étanchéité assurée au moyen d'éléments de joint coopérant avec la plaque guillotine , les fuites lors de l'ouverture de la vanne ou par suite d'un défaut d'étanchéité des éléments de joint lors de sa fermeture étant empêchées par la présence d'un boîtier dans lequel la plaque guilloti- ne est logée .
Cette plaque-guillotine était constituée jusqu'ici par une plaque en acier très grande et massive présentant une surface non perforée coopérant avec les élé- ments de joint lors de la fermeture de la vanne, et une zone perforée destinée à coopérer avec ces mêmes éléments lors de l'ouverture . Lorsqu'on prévoit une plaque-guillotine de ce genre, elle fait saillie latéralement d'un côté de la conduite lorsque la vanne est ouverte, et de l'autre côté lorsque la vanne est fermée . Par suite des dimensions qu'il aurait fallu accorder au boîtier pour contenir la plaque, il n'était pas considéré comme sensible jusqu'ici d'enfermer cette dernière . En effet, en raison de ses dimensions et de sa forme, un tel boîtier serait sujet à un gauchisse- ment important et serait donc coûteux à entretenir.
On comp- tait en conséquence exclusivement sur les éléments de joint coopérant avec la plaque-guillotine, pour éviter les fuites.
Mais, notamment dans les vannes importantes, il a été impos- sible d'éviter les fuites avec quelque efficacité par suite des déformations auxquelles la plaque guillotine et le corps de la vanne sont sujets, et de l'inexistance de moyens adéquats permettant de maintenir un joint absolu malgré les déformations.
L'invention a pour objet une vanne à guillotine surmon- tant tous ces inconvénients. La vanne objet de l'invention comprend deux éléments de joint opposés, une plaque guillo- tine, un dispositif permettant de placer à volonté la plaque soit entre ces deux éléments de joint opposés pour la fermeture de la vanne, soit en une position éloignée lors de son ouverture, et un dispositif assurant un contact étan- @ /
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che entre les éléments de joint opposés et la plaque lors de la fermeture de la vanne . En outre, les éléments de joint sont de préférence en contact mutuel étanche pendant l'ouverture de la vanne .
On prévoit, d'autre part, suivant l'invention, dans une vanne à guillotine, deux éléments de joint opposés, des moyens pour rapprocher et éloigner ceux-ci l'un de l'autre, une plaque guillotine et des moyens pour placer celle-ci à volonté soit entre les éléments de joint lors de la ferme- ture de la vanne soit en dehors lors de l'ouverture de la vanne .
On prévoit encore suivant l'invention un boîtier,deux éléments de joint opposés dans ce boîtier, des moyens pour rapprocher ou éloigner ceux-ci l'un de l'autre et une pla- que guillotine qui reste constamment et entièrement 'enfer- mée dans ce boîtier et qui, ainsi enfermée , est mobile entre une position d'ouverture et une position de fermeture par rapport aux dits éléments de joint. Avantageusement, la plaque guillotine se déplace entre une première position comprise entre les deux éléments de joint (vanne fermée) et une position en dehors de ces éléments (vanne ouverte).
Le boîtier comporte de préférence une partie entourant les éléments de joint et une partie communiquant avec la première et disposée latéralement par rapport à elle,la plaque guillotine qui reste .constamment entièrement enfermée dans le boîtier pouvant être disposée à volonté entièrement dans l'une ou l'autre de ces parties du boîtier; lorsque la plaque se trouve dans la première partie sus-mentionnée elle est comprise entre les éléments de joint opposés tandis que lors- qu'elle se trouve dans ladite deuxième partie, elle est éloignée de ces deux éléments de joint.
Les éléments opposés de joint peuvent être soit tous deux mobiles pour pouvoir être rapprochés et éloignés l'un de l'autre, soit l'un fixe et l'autre mobile . On peut
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prévoir une commande par fluide pour assurer ce mouvement.
La commande hydraulique peut comprendre un soufflet action- nant les deux éléments, ou l'élément mobile seul, suivant les cas. Le soufflet peut être à commande par fluide por tant l'un au moins des deux éléments de joint opposés, des moyens étant prévus pour introduire un fluide sous pression dans le soufflet. Lorsqu'on utilise un boîtier du type sus-indiqué, le soufflet peut être disposé dans le boîtier, évitant ainsi la nécessité de prévoir une liaison mécanique quelconque traversant le boîtier et risquant d'engendrer des fuites. Le ou les tubes d'ad- mission de fluide sous pression dans le soufflet peuvent pénétrer dans le boîtier par un joint étanche.
Il est pratiquement possible d'utiliser un boîtier du type sus-décrit parce que la plaque guillotine ne fait saillie latéralement hors du conduit que dans un sens.
Lorsque la vanne est fermée, la plaque guillotine ne fait pas saillie du tout tandis que lorsque la vanne est ouver- te, elle fait saillie d'un côté. Il suffit ainsi de prévoir un boîtier de dimepsion s relativement restreintes pour assurer l'étanchéité de la vanne .
Lorsqu'on prévoit ce boîtier, il est inutile d'amener les éléments de joint en contact l'un de l'autre quand la vanne est ouverte, car il ne peut y avoir de fuites hors du boîtier. Cependant , il est en général désirable d'amener les éléments de joint en contact l'un avec l'au- tre lorsque la vanne est ouverte pour constituer à tra- vers la vanne un passage à fluide sensiblement continu et éviter les tourbillons qui pourraient prendre naissance dans le boîtier et réduire l'efficacité de l'écoulement de fluide à travers la vanne .
D'autres détails caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la suite de la description,
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relative à un mode de réalisation préféré de l'invention, représenté au dessin annexé, sur lequel :
La figure 1 est une vue en élévation d'une vanne à guillotine , en regardant parallèlement à la direction d'écoulement du fluide à travers la conduite oà la vanne est intercalée.
La figure 2 est une coupe verticale fragmentaire à travers la vanne et la conduite, en regardant parallèlement à l'axe de celle-ci.
La figure 3 est une coupe verticale fragmentaire, à plus grande échelle, montrant un détail du dispositif représenté sur la figure 2.
On voit sur le dessin en 2 une conduite dans laquelle est intercalée une vannera guillotine désignée par la référence générale 3. La conduite sert au passage d'un fluide, généralement gazeux, et la vanne à guillotine peut être fermée pour arrêter l'écoulement du fluide à travers la conduite ou ouverte pour permettre cet écoulement.
La vanne à guillotine comprend un boîtier compre- nant une partie supérieure 4 présentant à ses deux côtés des parties tubulaires 5, chaque partie tubulaire compor- tant une bride 6 pour la fixation au moyen de boulons 7 à une bride 8 de la conduite 2. A la partie supérieure 4 du boîtier est raccordée une partie inférieure 9 ménageant une cavité 10 destinée à recevoir la plaque guillotine, décrite ( un peu plus loin, lorsque la vanne est ouverte.
La partie inférieure 9 du boitier communique constamment avec la partie supérieure 4. Les parties 4 et 9 du boîtier sont réunies de façon étanche l'une à l'autre et les pro- longements tubulaires 5 sont réunis de façon étanche avec la conduite 2, pour empêcher toute fuite vers l'atmosphère extérieure que la vanne soit ouverte ou fermée.
Un arbre 11 est monté dans le boîtier, son axe étant
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parallèle à celui de la conduite 2 et cet arbre porte une plaque dite plaque guillotine 12, disposée dans un plan perpendiculaire à l'axe de l'arbre et de la conduite et contenue dans le boîtier . L'arbre 11 peut tourner pour déplacer la plaque 12 entre une position pour laquelle elle est entièrement disposée dans la partie supérieure 4 du boîtier et une autre position pour laquelle elle est disposée sensiblement entièrement dans la partie in- férieure 9. Lorsque la plaque guillotine 12 est disposée dans la partie supérieure 4 elle s'étend en travers de la conduite 2 et ferme la vanne, tandis qu'étant disposée dans la partie inférieure 9 elle est en dehors de la con- duite 2 qui est alors ouverte.
L'arbre 11 porte un secteur 13 muni d'une denture 14 avec laquelle engrène un pignon 15 calé sur un arbre
16. L'arbre 16 tourillonne dans un carter d'engrenage 17 monté sur le boîtier de la vanne . Dans le carter d'engre- nage 17 tourillonne d'autre part un arbre 18 portant une vis sans fin 19 engrenant avec une roue tangente 20 calée sur l'arbre 16. Une poulie à chaîne 21 est également calée sur l'arbre 18 une chaîne sans fin 22 passe autour de la poulie et pend librement. Lorsqu'on fait tourner la poulie 21 en tirant sur l'un ou l'autre des brins descen- dants de la chaîne 22, l'arbre le tourne et la vis sans fin 19 fait tourner l'arbre 16 par l'intermédiaire de la roue tangente 20. Le pignon 15 qui est en prise avec la denture 14 fait tourner le secteur 13 autour de l'axe de l'arbre 11.
Mais comme le secteur 13 et la plaque guillotine 12 sont tous deux calés sur l'arbre 11 et tour- nent tous deux dans des plans perpendiculaires à l'axe de l'arbre 11, la plaque guillotine est ainsi obligée de se dé- placer entre la position qu'elle occupe dans la partie supérieure 4, et celle qu'elle occupe dans la partie inféu. rieure 9 du boîtier . La fig. 1 montre la plaque guillotine
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12 en pointillés dans sa position supérieure, à l'inté- rieur de la partie 4 du boîtier, et en traits mixtes à sa position inférieure, dans la partie 9 du boîtier. Sur les figs. 2 et 3 la plaque guillotine 12 est représentée en coupe dans la partie 4 du boîtier, interceptant la conduite 2.
Dans la partie 4 du boîtier se trouve un élément de joint ou bague 24 reliée au boîtier par une bague 23 à section en U. La bague 24 peut être prévue en un acier spécial approprié. La bague 24 est plane et se trouve dans un plan parallèle à celui de la plaque guillotine 12. Cette dernière est normalement en contact léger alvec la face de droite de la bague 24 (suivant la fig. 2), lorsque la plaque 12 est placée dans la partie 4 du boîtier.
Dans la partie 4 du boîtier est également disposé un soufflet 26 à commande par fluide, relié au boîtier en 25, de òrme annulaire et portant l'autre élément de joint, ou bague 25 qui coopère avec la bague 24 pour assurer l'étanchéité contre la plaque 12 lorsqu'on veut fermer la conduite 2. Un tube 28 pénètre dans la partie 4 du boîtier en 29 et communique avec l'intérieur du soufflet 26. la plaque guillotine 12 présente une ner- vure annulaire 30 contre laquelle la bague 27 peut por- ter, La nervure peut être prévue du côté soit hauts pression, soit basse pression de la vanne .
Le soufflet 26 est conçu et disposé de telle sorte que tant qu'il ne contient pas de fluide sous une pression sensiblement supérieure à la pression atmosphé- rique, il se contracte vers la droite en s'éloignant de la plaque guillotine, de telle manière que la posi- tion normale ou inactive de la bague de joint 27 portée par le soufflet soit un peu à droite de la position in-
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diquée sur les fig. 2 et 3, et à une distance apprécia- ble de la plaque guillotine 12. Ainsi, lorsque le soufflet 26 occupe sa position normale, la bague de joint 27 étant éloignée de la plaque guillotine 12, celle-ci peut librement se mouvoir autour de l'axe de l'arbre 11, pour passer de sa position supérieure dans la partie 4 du boî- tier à sa position inférieure dans la cavité 10 de la partie 9 du boîtier, et vice versa .
Pendant ce mouve- ment, la plaque guillotine frotte légèrement contre la face de la bague de joint 24 qui, dans une certaine me- sure, reforce ou étaye la plaque guillotine et contribue à son maintien en alignement ; plaque guillotine n'est pas appuyée fortement contre la bague de doint 24 lors- que la bague de joint 27 est relâchée.
Lorsqu'on veut fermer la conduite 2, on place la plaque guillotine 12 à sa position supérieure dans la partie 4 du boîtier,représentée fig. 2. Au cours de ce mouvement de la plaque, le soufflet 26 et} la bague de joint 27 se trouvent dans leur position normale , relâ- chée ou dégagée , permettant à la plaque guillotine de se déplacer librement près de la face de droite de la bague de joint 24.
Lorsque la plaque de joint a atteint sa position supérieure, interceptant la conduite 2 comme représenté sur la fig. 2, on admet du fluide sous pres- sion par le tube 28 dans le soufflet 26, ce qui dilate le soufflet vers la gauche, suivant la fig.2, en établis- sant un joint étanche entre la bague de joint 27 et la nervure annulaire 30 de la face de droite de la plaque guillotine 12, d'une part, et entre la plaque 12 et la bague de joint 24 d'autre part. La pression du fluide admis par le tube 28 peut être réglée pour régler le degré de serrage de la plaque guillotine entre les bagues de joint 24 et 27.
Bien que la plaque guillotine
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12 ..et la bague de joint 27 montés sur le soufflet 26 puissent subir un certain gauchissement,la bague de joint 24 qui est montée à poste fixe dans la partie 4 du boî- tier ne se gauchit que peu ou pas, et sert de surface d'ap- pui relativement plane contre laquelle la plaque guillotine est appuyée par la bague du joint 27 lorsque celle-ci est chassée vers la gauche, d'après la fige 2, sous l'action du fluide admis sous pression dans le soufflet. Par suite, la @ plaque guillotine, même si elle venait à se déforme* quelque peu, s'aplatit efficacement contre la bague de joint 24 et la souplesse du soufflet corrige ou compense tout gauchissement éventuel de la bague de joint 27 et toute déformation du corps de la vanne .
Lorsqu'on veut ouvrir la conduite 2 pour permettre le libre écoulement du fluide, on supprime la pression du fluide dans le soufflet , qui peut dès lors se contracter vers la droite, libérant la plaque guillotine 12 qui est alors déplacée de haut en bas dans la cavité 10 au moyen du mécanisme décrit ci-dessus et représenté sur la fig.l.
Lorsque la plaque guillotine est placée à sa position infé- rieure dans la cavité 10, elle se trouve à l'extérieur de la conduite 2, à travers laquelle le fluide peut donc passer d'un côté à l'autre de la vanne à guillotine. Le boîtier empêche toute fuite comme on l'a déjà expli- qué. Cependant, si on le désire, on peut mettre la bague de joint 27 en contact étanche contre la bague de joint 24 en dilatant le soufflet. Le fluide est ainsi emprisonné dans la conduite 2, et son écoulement n'est pas interrom- pu par le boîtier de la manne .
La vanne à guillotine objet de l'invention est extrê- mement robuste et pratique, tout en n'ayant pas une structure compliquée . Elle est exceptionnellement efficace et est particulièrement utile pour la commande de l'écoule-
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ment des gaz tels que les gaz de haut-fourneau et l'air comburant du vent dans les hauts-fourneaux.
Il doit être bien entendu que diverses variantes et modifications peuvent être apportées au mode de réa- lisation préféré de l'invention représenté et décrit, sans s'écarter de l'esprit de l'invention .
REVENDICATIONS.
1. Vanne à guillotine munie d'une plaque- guillotine, caractérisée en ce qu'elle comprend des éléments de joint opposés, des moyens pour positionner sélectivement la plaque-guillotine entre les éléments de joint précités, lorsque la vanne doit être fermée, et en dehors de ces éléments de joint, lorsqu'elle doit être ouverte, et des moyens assurant le contact des éléments de joint opposés avec la plaque-guillotine, lorsque la vanne est fermée.
2. Vanne à guillotine munie d'une plaque-guillotine, caractérisée en ce qu'elle comprend des éléments de joint opposés, des moyens pour rapprocher et éloigner les éléments précités l'un de l'autre, et des moyens pour positionner sélectivement la'plaque-guillotine entre les éléments de joint précités, lorsque la vanne doit être fermée, et en dehors de ces éléments de joint, lorsqu'elle doit être ouvehte.
3. Vanne à guillotine suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, dans laquelle un des éléments de joint susdits est fixe, tandis que l'autre est mobile et peut être rapproché -et éloigné de l'élément fixe.
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