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VANNE D'ARRET POUR CANALISATIONS DE GAZ ET AUTRES FLUIDES.
On connaît déjà des vannes destinées à l'obturation de canalisa- tions pour la vapeur, le gaz, l'eau ou l'air, dans lesquelles un organe, d'ob- turation ou opercule de forme plate, et pourvu d'un perçage correspondant à la section de passage du corps de la vanne, est déplacé au moyen d'une tige filetée d'actionnement, dans le sens longitudinal de celle-ci, entre une po- sition d'ouverture et une position de fermeture. Les opercules font joint, dans le sens de l'écoulement du fluide, et par leurs faces externes opposées, contre des plateaux également pourvus d'un même perçage, et dont la pression d'application contre l'opercule, destinée à assurer l'étanchéité, doit être appropriée à la pression la plus élevée à prendre en considération, dans la canalisation à obturer.
La pression d'étanchéité entre les opercules et les contre-plateaux est réalisée soit du fait d'une expansion des premiers, provoquée au moyen de ressorts ou de coins prévus à l'intérieur de ceux-ci, soit inversement, au moyen d'une force exercée par l'extérieur sur les centre-plateaux, et dirigée vers les opercules. Dans le premier cas, la distance qui sépare les deux fa- ces de l'opercule doit être variable, alors que les contre-plateaux peuvent être montés fixes dans le corps de la vanne; dans le second cas, ce sont les contre-plateaux qui doivent être mobiles axialement, alors que les deux parois opposées de l'opercule peuvent être rigidement assemblées l'une à l'autre.
La présente invention vise cette seconde disposition, qui présen- te l'avantage que la canalisation parcourue par le fluide ne doit comporter des moyens d'étanchéité que seulement à l'extérieur de l'opercule, vis-à-vis du corps de la vanne. On peut donc adopter un opercule établi en une seule pièce, comportant deux plaques ou disques parallèles l'un à l'autre, voire même une seule plaque ou disque. Le fait qu'une telle construction de van- nes ne s'est toutefois pas jusqu'ici répandue doit être expliqué par les difficultés qu'on a rencontrés pour assurer une application satisfaisante des contre-plateaux sur les opercules.
En effet, la pression d'étanchéité doit être exercée sur une surface annulaire dont le diamètre est parfois
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très importante pouvant aller jusqu'à 50 cm ou davantage, et d'autre part des pressions relativement élevées peuvent régner dans les canalisations en question, de sorte que les ressorts utilisés jusqu'ici à cet effet n'ont pas donné satisfaction. De plus, les ressorts hémicoidaux ou analogues, gé- néralement employés, sont de dimensions trop importantes pour bien se prêter aux conditions posées, dans cette application. D'autre part, l'utilisation d'un organe élastique, susceptible à la fois de donner naissance à la pres- sion d'étanchéité et d'assurer le joint entre les contre-plateaux et le corps de la vanne, tel que par exemple une couronne de caoutchouc, ne satisfait pas aux exigences posées.
En effet, de telles couronnes d'étanchéité ne peuvent être employées que pour des températures s'écartant de peu de la température ambiante.
Pour écarter définitivement ces difficultés et développer aussi largement que possible ce mode de construction des vannes, dont on a ci-dès- sus rappelé les avantages, et par opposition avec les différents autres mo- des de construction dont certains ont déjà été appliqués, et dont d'autres font l'objet de prppositions qui n'ont pas encore donné lieu à une publica- tion imprimée, on utilise, conformément à l'invention, et afin de créer la pression d'étanchéité entre les contre-plateaux mobiles dans le sens axial et l'opercule, des organes élastiques constitués par des rondelles coni- ques du type rondelle Belleville.
Ces rondelles élastiques coniques sont connues depuis longtemps.
Leurs propriétés et leurs avantages ont fait l'objet de nombreu- ses études dans la littérature technique. Il s'agit, à part un petit nombre de formes de réalisation spéciales, peu répandues, de bagues ou rondelles de section transversales constante, légèrement coniques et déformables entre certaines limites. Ces rondelles élastiques sont en général disposées en plusieurs exemplaires et co-axialement, soit en série soit en parallèle, c'est-à-dire qu'elles sont en contact l'une avec l'autre, soit alternative- ment par leurs bords externes et internes, leurs inclinaisons étant de même sens.
Dans la première disposition, on obtient une constante d'élasticité plus faible, et dans la seconde disposition une constante d'élasticité plus grande, selon le nombre des éléments employés- On peut aussi utiliser simul- tanément les deux dispositions, en réalisant un empilage élastique: multiple constitué par un certain nombre de rondelles coniques juxtaposées par paires,- de façon à obtenir en même temps une force plus grande et une course élasti- que plus importante qu'avec une rondelle unique.
Dans toutes les considérations théoriques antérieures, visant les rondelles Belleville et leurs applications pratiques, on n'a pas tenté, bien qu'on ait proposé certaines mesures de protection propres à éviter le fléchissement ou affaissement d'un tel empilage élastique, grâce à un guidage intérieur ou extérieur, et par le choix d'un matériau approprié, de dépasser d'une part certaines limites en cequi concerne la largeur des rondelles, et d'autre part certaines limites en ce qui concerne leur épaisseur, par rapport à leur diamètre extérieur. Ceci est évidemment à attribuer au fait que l'on n'a pas encore songé à utiliser les rondelles élastoques coniques pour des applications en vue desquelles, ainsi que c'est le cas ici, on doit employer des rondelles relativement étroites et minces, mais d'un diamètre important.
Conformément à l'invention, on propose pour la première fois de faire usage de rondelles élastiques coniques dont le rapport des diamètres est de l'ordre de dl : da > 0,'7, et dont le rapport de l'épaisseur au dia- mètre extérieur est de l'ordre de s : da< 0,03.
D'autres particularités de l'invention, et des détails portant sur les avantages qu'elle permet d'obtenir, ressortiront de la description qui va suivre, relative à plusieurs exemples de réalisation qu'on a repré- sentés dans les dessins annexés où :
La figure 1 est une vue en coupe verticale axiale d'une vanne d'arrêt destinée à une canalisation de gaz ou d'un autre fluide.
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La figure 2 est une vue partielle, à plus grande échelle, d'un détail de la forme de réalisation suivant la figure 1.
La figure 3 montre une autre variante de réalisation.
Dans un corps 1, comportant de part et d'autre des tubulures'de raccordement 2, 3 coniques et de section croissant vers l'extérieur, corps monté dans une canalisation de gaz ou autre fluide, non représentée, est' logé un opercule 4 de section horizontale rectangulaire, et dont les parois latérales orientées transversalement à la direction d'écoulement du fluide constituent les faces opérantes de cet opercule. L'opercule comporte, à sa partie inférieure, un perçage 5 correspondant au diamètre de l'orifice de passage du corps de la vanne, et cet opercule est engagé, à sa partie supé- rieure, sur une tige filetée de manoeuvre 6 sur laquelle il se visse. Dans l'exemple de réalisation représenté, cette tige de manoeuvre tourne, de ma- nière connue en soi, dans la partie supérieure 7 du corps de la vanne, mais est arrêtée dans le sens axial.
Son extrémité supérieure traverse un presse- étoupe 8 et se termine, dans sa partie qui dépasse à l'extérieur, en un carré 9 qui permet d'agir sur l'opercule dans le sens de l'ouverture ou de la fer- meture, en faisant monter ou descendre cet opercule.
Contre les deux faces externes opposées de l'opercule formé ici par une seule pièce, viennent s'appliquer deux contre-plateaux de pression 10,11 comportant eux-mêmes un perçage qui correspondà la section de passa- ge de la vanne. Ce perçage est ménagé dans une portion tubulaire 12, 13 for- mée sur chaque contre-plateau, et orientée axialement à partir de la face du plateau opposée à l'opercule.
Les portions tubulaires 12, 13 des deux contre-plateaux 10, 11, sont dans la forme de réalisation suivant les figures 1 et 2 engagées dans trois rondelles élastiques coniques 14, 15, 16, une bague de pression métal- lique 17, et un joint d'étanchéité élastique ou plastique 18. Ces éléments sont placés dans des logements correspondants du corps 1 de la vanne; ils assurent d'une part une application élastique des contre-plateaux 10, l sur les faces opérantes de l'opercule 4, et d'autre part l'étanchéité entre les portions tubulaires 12, 13 des contre-plateaux et le corps de la vanne. Comme on le voit sur les figures 1 et 2, deux rondelles élastiques coniques 14, 15 sont montées en parallèle, leurs conicités étant de même sens, ces deux rondelles étant placées immédiatement derrière les contre-plateaux.
Contre le bord externe de l'une de ces deux rondelles, portant ainsi sur toute leur surface, vient prendre appui la troisième rondelle élastique conique 16, dont l'inclinaison est de sens opposé, et qui d'autre part, s'appuie par son bord interne contre la bague de pression 17, laquelle transmet au joint d'étanchéi- té 18 la force élastique exercée par les rondelles coniques serrées.
On voit que les rondelles élastiques coniques sont guidées en direction radiale, tant à l'extérieur qu'à l'intérieur, de sorte que malgré leur section étroite et mince par rapport à leur diamètre, leur empilage n'est pas exposé à un fléchissement. Eventuellement, et ainsi qu'on l'a montré pour les rondelles 14 et 15, on pourra aussi utiliser deux autres rondelles inclinées dans l'autre sens et superposées. D'ailleurs, le nombre et la dis- position réciproque des diverses rondelles élastiques coniques pourront va- rier à volonté, sans pour cela sortir du cadre de l'invention.' .
Grâce à la disposition proposée, les rondelles élastiques coni- ques peuvent exercer leur action élastique satisfaisante, connue en soi; bien qu'elles n'exigent qu'un emplacement relativement très réduit, elles assurent cependant une pression d'étanchéité suffisante et uniformément répartie sur toute la périphérie de l'orifice de passage de la vanne, cette pression s'exer- çant entre les contre-plateaux d'une part et l'opercule d'autre part. En outre, en combinaison avec les deux autres éléments annulaires 17, 18 elles assurent le joint entre le corps de la vanne et les portions tubulaires des contre-plateaux.
La forme de réalisation suivant la figure 3, se différencie de celles su'on vient de décrire, seulement par une disposition légèrement dif- férente des rondelles élastiques coniques. Dans ce cas, on dispose au même
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endroit, de part et d'autres des contre-plateaux la, 11, quatre rondelles élastiques coniques 19, 20, 21, .22 dont les obliquités sont successivement de sens opposée de sorte que ces rondelles portent alternativement l'une con- tre l'autre par leur bord externe et par leur bord interne.
La transmission de la force exercée par ces rondelles, d'une part aux contre-plateaux, et d'autre part à la bague de pression 17, s'effectùe par le bord interne des rondelles élastiques coniques correspondantes, comme c'était le cas dans la première forme de réalisation décrite et représentée.
L'invention n'est évidemment pas limitée au mode de construction de l'opercule décrit et représenté dans les exemples de réalisation ci-dessus; elle est susceptible d'être appliquée aussi, avec les mêmes avantages, à des vannes d'arrêt d'une autre construction.