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VANNE D'ARRET POUR CONDUITES A GAZ, A VAPEUR ET A LIQUIDE.
Pour les vannes d'arrêt pour des conduites à gaz, à vapeur et à liquide il y a toujours lieu de tenir compte du fait que le fluide, qui les traverse, entraîne des impuretés ayant tendance à se déposer ou des matières solides nées de l'action du fluide sur la matière dont sont constituées les conduites.
Il est connu que ces matières impures et solides se déposent faci- lement dans les vannes d'arrêt, notamment et principalement dans l'espace mort de la cage de la vanneo Principalement dans les conduites à gaz très longues, les dépôts de rouille et de poussières liés à des sédiments goudron- neux, provoquent souvent des difficultés considérables de service, telles que vannes coincées, non étanches ou complètement grippéeso
Afin d'éliminer ces difficultés, des vannes d'arrêt ont été pré- conisées, qui employent comme élément obturateur une plaque ou un corps com- prenant deux surfaces d'étanchéité parallèles l'une à l'autre et un alésage servant de passage lorsque la vanne est ouverte. La fermeture étanche est obtenue par la disposition de bagues élastiques de garnitures, reliées à demeure à la cage.
Ces bagues de garniture sont introduites dans la cage avec une certaine pré-tension, de façon à procurer une pression uniforme sur l'élément obturateur dans toutes les positions. Or, de telles vannes présentent l'in- convénient qu'en position intermédiaire, c'est-à-dire pour une vanne ouverte à moitié, le fluide transporté traverse la chambre intérieure de la cage et donne ainsi lieu à des dépôts.
Lors du passage du fluide transporté, du repos (vanne fermée) au mouvement, (vanne ouverte) les impuretés accumulées entre-temps, sont entrai- nées et déposées dans la chambre intérieure de la vanne. Par conséquent, ces vannes d'arrêt ne fonctionnent plus convenablement.
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On connaît, d'autre part, des vannes d'arrêt dans lesquelles les bagues de garniture usuelles, disposées dans la cage; sont remplacées par des éléments de garnitures sous forme de plaques. Les surfaces de ces plaques tournées vers l'intérieur de la cage, sont planées et rodées. Entre ces sur- faces glisse un obturateur constitué, généralement en deux parties. Le dos de l'un des éléments d'arrêt affecte la forme d'un double cône, qui s'engage exactement dans l'évidement correspondant de l'autre élément. Dans les deux positions extrêmes, c'est-à-dire, en position fermée ou ouverte, un élément de fermeture est appliqué sous pression contre la cage ou le couvercle, les deux éléments sont repoussés, de cette façon vers l'extérieur afin d'assurer une fermeture étanche.
Il est de pratique courante lorsque l'on ouvre une vanne d'amener l'élément de fermeture dans la position extrême et de tourner ensuite la ma- nette de 1/4 à 1/2 tour en arrière dans le sens de la fermeture, dans le but de décharger la tige. Or, les vannes, du type décrit en dernier lieu, présen- tent l'inconvénient que lorsque la tige est détendue la pression mécanique est absorbée par les plaques d'obturation. Le fluide transporté pousse la pla- que de fermeture opposée au sens de l'écoulement vers l'intérieur; de cette façon s'établit une communication avec la chambre intérieure de la cage. Le même inconvénient se présente lorsque la vanne est ouverte partiellement.
La fente très fine entre les surfaces d'obturation suffit pour laisser passer des corps étrangers fins comme la poussière, ce fait peut compromettre l'é- tanchéité de la vanne. La poussière et les impuretés forment rapidement une croute solide qui entraîne l'immobilisation de l'obturateur.
Dans d'autres vannes de fermeture connues on essaye d'empêcher la pénétration de matières étrangères par le fait que l'intervalle entre les bagues d'étanchéité de la cage, apparaissant lorsque la vanne est ouverte, est obturé par un coin exactement adapté et muni d'un alésage, qui sert de tube conducteur. Dans ce but, les bagues d'étanchéité de la cage sont dis- posées en forme de coins s'élargissant vers le bas. Pour l'ouverture de la vanne les plaques cunéiformes de fermeture sont soulevées axialement par les surfaces d'obturation, avant le mouvement d'ouverture. Dans l'intervalle, ainsi constitué, s'intercale alors la cage d'ajustage forment tube conduc- teur.
Ce type de vanne n'a pu s'imposer en pratique, pour la raison que lorsque la vanne est ouverte, la tige étant à ce moment détendue, la poussiè- re peut pénétrer entre la cale d'ajustage et les bagues de la vanne, ce qui empêche le bon fonctionnement de la vanne de fermeture.
Or, la présente invention montre un nouveau type de vanne de fer- meture pour des conduites à gaz, vapeurs et liquides, dont le corps obtura- teur mobile dans la cage et muni d'un orifice de passage, glisse avec ses surfaces lisses d'obturation entre deux plaques d'obturation, disposées, d'u- ne manière fixe, dans la cage et munies également d'orifices de passage de telle manière qu'une pression constamment uniforme soit exercée sur les sur- faces d'obturation et ceci aussi bien dans les positions extrêmes que dans toute position intermédiaire quelconque de la vanne.
La charge uniforme de pression sur les surfaces d'obturation, in- dépendamment de la position de la vanne peut être obtenue de différentes ma- nières suivant la présente invention. Pour les conduites à forte pression, on utilise, de préférence, un corps obturateur mobile en deux parties, dont les deux plaques d'obturation sont munies d'un dos cunéiforme. Leur interval- le est rempli par un élément de contrepression cunéiforme, se trouvant sous la charge de la pression réglable d'un ressort et qui applique les surfaces d'obturation du corps obturateur contre les plaques d'obturation immobiles de la cage.
Pour les pressions de service plus réduites, on utilise avanta- geusement la force de recul d'éléments de pression élastiques, prétendus ou déformables sous pression, afin d'obtenir une pression uniforme d'applica- tion sur les surfaces d'obturation. On introduit ces éléments de pression, prétendus, entre les plaques d'obturation avec leurs surfaces d'application arrières et, ceci entre la paire de plaques d'obturation fixes ou mobiles ou,
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éventuellement, entre les deux paires et leurs surfaces d'application arriè- re,
Quelques formes d'exécution, données à titre d'exemple non limi- tatif sont représentées aux dessins annexés.
Le fonctionnement et la réalisation de ces formes d'exécution est décrite ci-après.
La vanne d'arrêt représentée par la fig. 1 est caractérisée en ce que deux plaques d'obturation 1, fixés, et un corps d'obturateur 2, mobi- le rodés l'un sur l'autre,sont appliqués d'une manière réglable les uns contre les autres sous l'action de ressorts de pression 3, réglés à l'aide des boulons de pression 4 et sont rendus étanches à l'aide de bagues d'é- tanchéité 5 par rapport à la cage de vanne 6.
La fig. 1 représente un exemple d'exécution de cette vanne d'ar- rêt en position ouverte. Puisque pour chaque position de la vanne l'accès du gaz vers la cage de la vanne est fermé, la cage de la vanne est sans pres- sion. La construction de la vanne n'exige donc pas de boite de bourrage et la présence de corrosion et dépôts solides, provenant du gaz, dans la cage de la vanne peut être évitée avec sécurité. De même, la tige de commande 7, logée dans le corps obturateur 2, n'entre pas en contact avec le gaz et elle est protégée de son côté contre les corrosions et les dépôts.
Pour le graissage des éléments de la vanne et des surfaces d'ob- turation, la cage de la vanne est remplie avantageusement d'un lubrifiant convenable. En vue d'empêcher la sortie du lubrifiant de la cage de la van- ne et la pénétration des impuretés et de l'humidité le long de la tige de commande, on a prévu des dispositifs spéciaux dans le couvercle de la vanne.
Ainsi, à l'état ouvert de la vanne (fig. 1), le corps obturateur 2 avec son taquet 8 en forme de bague comprime une bague de garniture 9, logée dans une rainure du couvercle de la vanne. La bague de garniture est avantageusement en caoutchouc ou en matière analogue convenable. Dans la position fermée de la vanne, une bague de garniture 10, disposée au-dessus des roulements à billes 11, est comprimée par la traction en sens opposé de la tige de comman- de. De cette manière le couvercle de la cage est fermé, d'une manière étan- che vers l'extérieur, dans chaque position.
Les ressorts de pression 3 servant à régler la pression d'appli- cation des plaques d'obturation 1 contre le corps obturateur 2 sont réglés par les boulons de pression 4 et sont interchangeables. La force des ressorts doit toujours être adaptée à la pression de la conduite.
La figo 2 représente une forme d'exécution d'une vanne d'arrêt rectangulaire, suivant la présente invention.
Dans la forme d'exécution suivant les figs. 3 à 6, la fige 3 mon- tre une vanne d'arrêt en position fermée et la fig. 4 la même vanne en posi- tion ouverte.
La vanne d'arrêt est constituée par les plaques d'obturation 12 reliées à la cage de la vanne et sur lesquelles glissent les plaques d'obtu- ration 13 sous une pression réglable au moyen de la tige 14. Les dos des plaques de fermeture 13 présentent chacun une surface inclinée 15, qui cons- titue ensemble un coin, qui est rempli par une pièce de contre-pression 16 cunéiforme convenable. La pièce de contrepression 16 sous la charge d'un ressort 17 transmet la pression exercée par le ressort sur les plaques de fermeture 13 en direction de l'axe du tuyau. L'orifice de passage des corps de fermeture est muni d'un tube conducteur 18. Ce tube 18 est combiné avan- tageusement à un tube élastique 19 afin de réaliser une fermeture étanche et d'empêcher la pénétration de poussières ou d'autres impuretés comme il est représenté par la figure 6.
Ainsi qu'il ressort de la fig. 5 qui est une projection en plan des figs. 1 et 2, la pièce de contre-pression porte des saillies 20 latérales.
Les saillies 20 dépassent les surfaces latérales des plaques d'obturation 12, en les guidant exactement dans leur déplacement, de façon qu'il est superflu
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de prévoir des nervures de guidage dans la cage. Par la rotation de la ma- nette vers la gauche, la tige 14 est relevée. Les plaques de fermeture 13 sont reliées d'une manière mobile à la tige 14 dans des saillies correspon- dantes 21 de façon à être entraînées dans la course montante. La pièce coni- que 16 s'adapte exactement aux plaques de fermeture 13 entre les surfaces inclinées 15. Les plaques de fermeture 13 sont, pour cette raison, appliquées, pendant tout le déplacement longitudinal, vers l'extérieur, c'est-à-dire, contre les plaques d'obturation 12 de la cage.
Dès que la position extrême est atteinte, un collet 22 prévu sur la tige 14 s'applique avec sa surface inférieure contre le chapeau. Par conséquent, la chambre de la boîte de bour- rage est déchargée lorsque la vanne est ouverte. La fermeture est obtenue par rotation de la manette vers la droite.
Afin d'obtenir un fonctionnement facile, il est prévu de remplir d'huile tout l'espace intérieur de la cage.
Les figs. 7 à 9 montrent d'autres formes d'exécution de l'inven- tion, notamment une vanne à carotte rotative. Les plaques d'obturation sont remplacées par un cylindre 23 à fentes longitudinales, qui est étayé d'une manière identique à celles décrite ci-dessus par une pièce de contre pres- sion 24 et qui est pressé contre la paroi de la cage.
Dans ce cas la pièce de contre pression 24 n'est pas cunéiforme mais elle affecte la forme d'un tronc de cône. Afin de pouvoir adapter la charge de la pièce de contre-pression 24 et, par conséquent, la pression d'application du cylindre 23 par réglage aux circonstances du service, la tige 25 est alésée et munie d'une vis de pression 26 réglable. Le fonction- nement de cette vanne rotative se limite au déplacement de la tige 25 sous un angle de 90 au moyen d'une clé non représentée.
Ces formes d'exécution conviennent essentiellement pour des flui- des transportées sous forte pression ou agressifs. Pour des pressions de ser- vice plus réduites, on choisit, avantageusement, la forme d'exécution plus simple et plus économique des éléments d'application représentés dans les figures 10 à 14 ci-après.
La fig. 10 montre une vanne d'arrêt fermée. Le corps obturateur qui monte et descend par rotation de la tige 28 entre les plaques d'obtura- tion 27, disposées d'une manière fixe dans la cage de la vanne, est constitué par la pièce médiane 29, prévue comme pièce d'assemblage, qui porte, à son extrémité supérieure, un évidement recevant l'écrou 30 de la tige. La par- tie inférieure de la pièce médiane 30 est munie d'une ouverture 31 de la mê- me grandeur que l'orifice de passage des plaques d'obturation 27 de la cage.
En position ouverte de la vanne, l'orifice 31 du corps obturateur fonctionne comme un tube conducteur enjambant l'intervalle entre les plaques d'obtura- tion 27 de la cage. Suivant la grandeur et les conditions de service, les deux surfaces frontales portent des éléments de .pression correspondants 32 en forme de huit. Ces éléments sont très élastiques et ont pour but d'appli- quer solidement les plaques de couvertures 33, montées d'une manière mobile et munies de plans rodés parallèlement, contre les plaques d'obturation 27 montées dans la cage, afin d'obtenir ainsi une étanchéité parfaite. Ils doi- vent pouvoir compenser simultanément les différences de tensions provoquées, par exemple, par des différences de températures.
Pour une meilleure compréhension les plaques de couvertures 33 et les éléments élastiques de pression 32 sont représentés séparément dans la fig. 11. Dans cette figure, la plaque de couverture 33 est fixée à demeu- re par vulcanisation sur l'élément élastique de pression 32. Par contre, la fig. 12 montre une forme d'exécution, dans laquelle, l'élément élastique 32 est emboîté, comme élément indépendant entre les plaques de pression 33 et la pièce médiane 29 et librement placé dans les rainures prévueso La pièce médiane 29 possède au-dessus et en-dessous des saillies 34 destinées à main- tenir les plaques de couverture 33 pendant leur déplacement longitudinal et transversal. Dans l'axe de la vanne les plaques de couverture 33 sont librement mobiles.
Pour obtenir, à l'état de service, une pression d'applica- tion aussi élevée que possible des surfaces d'obturation, le corps de vanne
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présente une certaine surépaisseur, c'est-à-dire que la distance entre les surfaces extérieures des plaques de couverture 33 est plus grande que celle entre les surface d'obturation des plaques d'obturation 27 de la cage. Lors du montage du corps complet de la vanne, celui-ci doit être comprime.
En vue de rendre plus économique la fabrication, il est avanta- geux d'utiliser la forme d'exécution représentée par la fige 13. Suivant celle-ci, le corps de fermeture est constitué par un fourreau simple 35 muni de l'orifice de passage 36. La pression d'application voulue est obte- nue par le fait que les éléments élastiques de pression 37 sont montés en- tre les dos de plaques d'obturation 38, disposées d'une manière déplaçable dans la direction du flux, et la cage de la vanne.
Si l'on utilise une matière non compressible pour les éléments élastiques de pression, il faut veiller que les surfaces latérales puissent se déplacer librement. La fig. 14 montre les éléments élastiques 37 avant le montage et montés. La déformation des éléments élastiques 37 doit, dans le présent cas, porter uniquement sur les surfaces extérieure et intérieu- re soit par gonflement soit, par un phénomène analogue. De cette manière une modification de volume relativement importante est obtenue entre l'état détendu et l'état tendu des éléments élastiques de pression 37, ce qui est d'une importance capitale pour le fonctionnement de la vanne.
La vanne de fermeture, suivant la présente invention, procure une barrière totale entre le fluide et la chambre intérieure de la cage de vanne et ceci, pour chaque position de la vanne, empêchant ainsi des dépôts, des corrosions et leurs conséquences néfastes.
La présente invention peut être utilisée tant, pour des vannes parallèles que pour des vannes rotatives.
REVENDICATIONS. l) Vanne d'arrêt pour conduites à gaz, caractérisée en ce que deux plaques d'obturation fixes et un corps de joint mobile, rodés l'un sur l'autre, sont appliqués l'un contre l'autre et d'une manière réglable par des ressorts de pression ajustés au moyen des boulons de pression et sont rendus étanches au moyen de bagues d'étanchéité par rapport à la cage de la vanne.