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L'invention a pur objet des perfectionnements apportés aux van- nes à passage direct, à commande auto-pneumatique ou manuelle, destinées plus particulièrement, mais non exclusivement au contrôle de la circulation de fluides gazeux secs sous une pression élevée.
On sait que l'effort de manoeuvre d'ouverture d'une vanne dépend de la pression du fluide et de l'état de surface des parties frottantes opercules sur sièges- dont le taux d'adhérence est proportionnel à la pression du fluideoDe plus, au début de l'ouverture et en cours d'ouver- ture , ce taux d'application augmente du fait de l'énergie cinétique du fluide. C'est ce qui a conduit certains constructeurs à disposer un conduit de "shuntage" de la vanne de manoeuvre, contrôlé par une vanne de petite section, communément appelée "by pass"o
Si la manoeuvre du robinet "by pass" est aisée lorsque la vanne est à la portée de la main il n'en est pas moins vrai que le but recherché n'est que partiellement atteint et fonction de l'attention apportée par l'opérateur.
De plus si la vanne doit être commandée à distance ces opérations sont totalement incontrôlables '
L'invention a pour but la réalisation d'une vanne à commande au- to-pneumatique à distance, ou à commande manuelle, ne présentant, pas les inconvénients précités et permettant, en outre, dans le cas d'une commande auto-pneumatique, le remplacement automatique, dans le cas de défaillance du fluide moteur, de ce fluide par un fluide auxiliaire, et d'opérer l'ouverture automatiquement dans des conditions optima de sécurité et mini- mum de fatigue et d'usure des organes en mouvement.Cette conduite automati- -que de l'allure de l'opération d'ouverture permet, en outre, d'éviter le phénomène connu d'élévation de température de la conduite par suite de l' admission trop rapide d'un fluide gazeux sous pression.
A cet effet, la vanne suivant l'invention; comprenant des moyens formant by-pass et des moyens d'obturation principaux ,est agencée de telle façon que lesdits moyens by-pass et lesdits moyens d'obturation principaux sont commandés successivement par des moyens de commande communs agencés de telle façon qu'ils puissent opérer immédiatement l'ouverture des moyens by-pass mais qu'ils puissent opérer l'ouverture des moyens d'obturation principaux seulement après que l'effort exercé sur lesdits moyens d'obtu- ration principaux par le fluide contrôlé soit tombé à une valeur prédéter- minée, à la suite de l'égalisation au moins par tielle des pressions assu- rée par l'ouverture préalable des moyens by-pass.
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Suivant une autre caractéristique de l'invention,les moyens by-pass sont constitués par des opercules auxiliaires dont le siège est formé dans le voile des opercules principaux, ce siège étant, de préférence en une matière plastique ou semi-plastique.
, Suivant une autre caractéristique de l'invention.les moyens de commande communs comportent un piston différentiel actionnant les opercules auxiliaires directement et les opercules principaux avec le jeu, l'ensem- ble étant agencé de telle façon que ledit piston puisse être soumis à l'action d'un fluide de commande soit sur ces deux faces simultanément,soit sur la plus petite de ces faces seulement, l'autre face étant alors soumise à la pression atmosphérique.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le fluide moteur agissant sur le piston différentiel est le fluide contrôlé.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la vanne est combinée avec des moyens sélecteurs .soumis constamment et simultanément à
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la pression du fluide contrôlé et à la pression d'un fluide auxiliaire, tel que air comprimé ou autre, l'ensemble étant agencé de telle façon que, lorsque lapression du fluide contrôlé tombe au-dessous d'une valeur préé- terminée, lesdits moyens sélecteurs fassent agir automatiquement le fluide auxiliaire sur le piston différentiel dans le sens de la fermeture de la vanne.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les opercules principaux sont munis de prolongements de guidage disposés essentiellement dans le sens de déplacement des opercules et s'étendant dans la direction opposée à la direction d'ouverture de fabon à assurer un guidage rigoureux des opercules dans n'importe quelle position de ceux-ci.
Salivant une autre caractéristique de l'invention, les opercules principaux en regard l'un de l'autre s'appuient l'un sur l'autre par l'in- termédiaire de ressorts répartis uniformément sur leur circonférence.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les parties de conduites adjacentes aux opercules principaux et à leur siège sont agen- cées de façon à provoquer un décollement de la veine de fluide des parois à l'endroit où celle-ci franchit la section médiane où se déplacent les oper- culeso
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressorti- ront de la description qui va suivre, on se référera au dessin annexé, dans lequel: Figol est une coupe longitudinale schématique d'une vanne agen- cée suivant l'invention.
Fig.2 en est une coupe par un plan décalé de 90 par rapport au plan de coupe dela fig.2.
Fig.3 montre à plus grande échelle, le sélecteur représenté sché- matiquement à la fig.1, et
Fig.4 montre unevariante à commande manuelle.
Le corps de la vanné 1 comporte deux tubuluresA et B ,la tubu- lure A étant supposée la tubulure amont et la tubulure B étant la tubulure aval.Suivant une caractéristique de l'invention, ces tubulures A et B sont garnies de pièces de guidage 2' et 3' maintenue en place par deux bagues 2 et 3 respectivement, en unematière appropriée à la nature du fluide conduit, cette matière étant, de préférence, plastique semi-plastique, ou métallique. Les pièces de guidage 2' et 3' sont profilées de telle façon qu'elles provoquent le décollement de la veine de fluide des parois pour que des particules solides.entraînées par le fluide en écoulement ne puissent frapper les bagues 2 t 3.
Les bagues de maintien 2 et 3 constituent en même temps les siè- ges pour deux opercules principaux 4 et 4' qui sont appliqués contre leur siège respectif par des ressorts 5,5', 5" etc... répartis uniformément sur la circonférence des opercules ainsi que sur les prolongements de guidage g1 et g2 de ceux-ci qui s'étendent dans le sens de déplacement des oper- cules et dans la direction opposée à la direction d'ouverture de façon à assurer un guidage rigoureux des opercules pour n'importe quelle position de ceux-ci.
Dans la partie supérieure de chaque opercule est ménagée une fente, ou rainure, 6- 6' destinée au coulissement d'une clavette 7 de forme appropriée.Cette clavette sert au maintien angulaire des opercules ainsi qu' à leur entraînement tand dans la phase d'ouverture que dans celle des fer- meture de la vanne.
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Cette clavette 7 est solidaire du plongeur 8 dont l'extrémité inférieure présente une section méplate 8' dans laquelle a été pratiquée une ouverture circulaire destinée à l'entraînement d'opercules auxiliaires
9 et 9', dont le siège est formé sur les opercules prcipaux 4 et 4' res- pectivementoDe cette façon l'entraînement des opercules auxiliaires par le 'plongeur 8 s'effectue avant celui des opercules principaux 4 et 4'.
Le plongeur 8 coulisse librement au travers d'une cloison étanche 12 disposée à la partie inférieure d'un cylindre 11 (surmontant le corps de la vanne 1, ce cylindre recevant un piston10 solidaire du plon- geur 8, cet ensemble formant un piston différentiel.La section de ce piston
10 est au moins égale au double de celle du plongeur dans le cas de commande auxiliaire à main et supérieure dans le cas visé de commande à distance et telle que, si l'on provoque l'admission du fluide conduit dans le cylin- dre 11, la pression du' fluide agissant sur le piston 10 provoque la fermeture de la vanne.Le cylindre'11 est muni à sa partie inférieure d'un piquage 13 mettant la chambre délimitée par la, face inférieure du piston 10 et la cloison 12 à l'atmosphère.
Le haut du cylindre 11 est fermé par un fond 15.La chambre 17 con- stituée par le cylindre 11 et ce fond 15 est munie d'un piquage permettant par une tuyauterie 14, de relier le corps de la vanne 1 au cylindre 11 par l'intermédiaire d'un dispositif sélecteur intervenant lorsque la pression du fluide moteur tombe sous une valeur prédéterminée.Cette tuyauterie est contrôlée par un robinet ou une électro-valve à trois voies 16 permettant de mettre cette chambre 17 soit à l'atmosphère de sorte que la pression du fluide moteur agit sur la face 8" du plongeur 8,
soit sous la pression du fluide moteur'agissant alors simultanément sur la face supérieure du piston' 10 et la face 8" du plongeur 80
Le sélecteur représenté en détail à la fig.3 et destiné à assurer la substitution d'un fluide auxiliaire au fluide moteur défaillant, est constitué par deux cylindres opposés 20 et 21 séparés par ne cloison 22.
Dans chaque cylindre se déplace un piston 23 et 24 dont les sections sont inversement proportionnelles à la pression du fluide qu'ils reçoivent.Ces deux pistons 23 et 24 sont montés aux extrémités d'un axe creux 25 compor- tant une cloison étanche 26.Les conduits 27 et 27' pratiqués dans l'axe 25 débouchent, selon .la position des pistons, par des orfoes 30 et 30',dans une chambre 28 pratiquée dans la cloison 22 séparant les cylindres 20 et 21, cette chambre centrale étant munie de garnitures,,autoclaves étanches 40 et 41 servant de glissière à l'axe 25.Dans le piston 23 de plus grande section est montée à vis une tige 29 comportant deux gorges circulaires 42,
42' à écartement convenable dans lesquelles peut s'engager une bille 52 sollicitée par un ressort 33, constituant ainsi un dispositif de rupture brusque dont l'objet est d'éviter que, par des déplacements trop lents des pistons, les orifices 30 et 31' se trouvent simultanément à découvert dans la chambre 28.Cet appareil sélecteur est disposé entre la vanne 1 en l'orifi- ce 14 pratiqué dans le fond du cylindre 13.A cet effet, les cylindres 20 et 21 sont reliés par des piquages 34 et 35 à la vanne 1, et à une source de fluide de substitution, tel que air comprimé ou autre, respectivement.
La cloison médiane daps laquelle a été ménagée la chambre 28 est reliée par une canalisation appropriée 45, à l'orifice d'arrivée de fluide du dispositif à trois voies 16 alimentant la chambre 17 du cylindre 11.
Le dispositif ci-dessus fonctionne comme suit;
Il est supposé que le fluide gazeux sous presion arrive par le tubulure A dans le sens de la flèche f.
La pression du fluide a tout d'abord pour effet de provoquer le décollage de l'opercule principal 4 disposé à l'amont,précédemment appuyé
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sur son siège 3 par les ressorts 5,5' etc.. oeil en sera de même pour l'oper- cule -auxiliaire 9 coaxial à l'opercule 4; par suite de ce décollage, la pression s'établit dans la chambre 49 dans le corps 1 de la vanne ainsi que sur la totalité de la surface de l'opercule opposé 4' et l'appuie sur son siège, il en est de même de l'opercule secondaire 9' lequel s'appuie sur le siège ménagé dans l'opercule 4.
Ce .fluide exerce également sa pression sur la face'8" du plon- geur 8 et tend à le pousser vers le haut ; par ailleurs,cette même pression est passée par l'orifice 34 dans le cylindre 20 du sélecteur.Cette pression a poussé le piston 23, et les orifices 30 ont débouché dans la chambre 28 permettant le passage du fluide par la canalisation 45 dansl'orifioe d' arrivée du dispositif à trois voies 16 supposé en position correspondant au passage du gaz dans la chambre 17.Cette même pression, qui tend à pousser vers le haut le plongeur 8 ; s'exerce sur la face supérieure du piston 10 de grande section; elle provoque un effort opposé à celui du plongeur, et étant donné le rapport de section l'équipement solide reste en position ini- tiale, c'est-à-dire fermée.
Si,par la manoeuvre d'un dispositif à trois voies 16,on coupe l'arrivée du fluide dans la chambre 17 et quel'on mette cette chambre à l'atmosphère de sorte que la pression agit seulement sous le plongeur, celui-ci se déplacera de bas en haut, entraînant dans sa course, en pre- mier lieu, les opercules secondaires 9 et 9'.Ceux-ci démasquent les orifi- ces pratiqués au centre des opercules 4 et 4' et établissent ainsi la commu- nication entre l'amont et l'aval de' la vanne ; la clavette 7 ayant suivi le mouvement vertical du plongeur se sera déplacée dans la glissière 6 des opercules 4 et 4' et sera venue buter sur le fond de cette glissière.
Suivant une caractéristique de l'invention, l'aire de la face 8" du plongeur 8 est dimensionnée, en tenant compte de la pression du fluide arrivant par la tubulure 1, de telle façon que la force exercée sur le plon- geur 8 dans le sens de sa montée, c'est-à-dire dans le sens de l'ouverture de la vanne, ne soit pas suffisante pour déplacer l'opercule principal 4 lorsque celui-ci est appliqué sur son:
siège 2 par la pression du fluide ad- mis par la tubulure AoPar conséquent, ce n'est que lorsque l'ouverture des opercules auxiliaires 9 et 9' aura assuré un équilibrage au moins partiel des pressions règnant dans les tubulures A et 3,que le plongeur 8 peut continuer sa course ascendante et entraîner les opercules principaux 4 et 4' à l'aide de la clavette 7 de façon à provoquer l'ouverture totale de la van- ne.Ceci permet d'assurer une mise sous pression progressive de l'installa- tion raccordée à la tubulure B et d'éviter ainsi les risques inhérents à une mise sous pression trop brutale de cette installation.
Pour refermer la vanne, il suffira de faire agir par lamanoeuvre de l'organe 16, la pression du fluide sur la face supérieure du piston 10 pour que l'effort prépondérant soit dans le sens de 'la descente du plon- geur 8, ce qui provoque la refermeture des opercules auxiliaires et princi- paux 9, 9' et 4, 4' respectivement.
Lorsque,dans la position de fermeture de l'ensemble,la force exercée par le fluide admis par le conduit 34 sur le piston 23 du sélecteur devient inférieure à celle du fluide auxiliaire admis par la conduite 35 et agissant sur le piston 24, l'ensemble formé par ces deux pistons solidan- res l'un de l'autre descendra de sorte que,ce sont maintenant les orifices 30' qui débouchent dans la chambre 28 en sa substituant aux orifices 30.
Par conséquent; la chambre 28 est alimentée par le fluide auxiliaire admis par le conduit 35.De la chambre 28, le fluide auxiliaire parvient, par l'intermédiaire dela conduite 45, de l'organe 16 et de la conduite 14, dans
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la chambre 17.La pression s'exerçant ainsi sur le piston 10 maintient alors la fermeture de la vanne malgré la défaillance du fluide moteur normal.Bien entendu, la surface du piston 10 est dimensiônnée,
de telle façon quele fluide auxiliaire puisse assurer la fermeture de la vanne même si? la pression du fluide auxiliaire est inférieure à celle du fluide moteur nor- malo
Les avantages principaux de la vanpe suivant l'invention resr sortent déjà de la description ci-dessus.Il est encore à noter que le flui- de moteur normal est constitué par le fluide contrôlé lui-même.D'autre part la vanne fonctionne de la même façon si l'arrivée du fluide contrôlé s'effec- tue par la tubulure .3.3 au lieu.
de se faire par la tubulure A, comme sppposé ci-dessus
La figure 4 montre une variante à commandq manuelle.Dans cette variante,le plongeur 8 est muni d'un taraudage 50 dans lequel peut se visser une tige filetée 51 actionnée par le volant 52.
Pour faciliter la manoeuvre à la main, on peut ici également prévoir le robinet à trois voies 16 du mode de réalisation des figs.1 à 3 ledit robinet étant relié par une conduite 53 à la chambre 49 et par la conduite 14 à ;la chambre 17, comme représenté en pointillé.
Considérons d'abord le fonctionnement pour le cas où le robi- net trois voies 16 n'existe pas:
Lorsque la vanne se trouve dans sa position de fermeture repré- sentée sur le dessin, et que le fluide @ contrôler arrive par la tubulure A dans la direction de la flèche f, la pression de ce fluide s'établit égale- ment dans la chambre 49, du fait que l'opercule-principal, 4' est repoussé à l'encontre des ressorts 5 comme dans l'exemple précédent .Toutefois; l'aire de la surface 8" du plongeur 8 est ici dimensionnée de telle façon que la pression exercée sur celle-ci par le fluide se trouvant dans la chambre 49 ne soit pas suffisante à elle seule pour assurer la montée du plongeur.
Cette montée peut être effectuée en tournant la tige 51 à l'ai- de du volant 52.Cette montée à d'abord pour effet de déplacer les opercules auxiliaires 9 et 9', comme dans le mode de réalisation précédent, Cette opérations de l'ouverture des opercules auxiliaires est facilitée par la pression du fluide s'exerçant sur la face 8" du plongeur.
Lorsque la clavette 7 bute contre l'extrémité supérieure des glissières 6 et 6', toute continuation de la rotation du volant 52 provo- querait l'ouverture des opercules principaux 4 et 4'.Toutefois;la force à'exercer pour déplacer les opercules principaux 4 et 4' lorsque ceux-ci sont soumis à la pression du fluide contrôlé; ou à une fraction importante de cette pression, est très supérieure à celle nécessaire pour effectuer 1' ouverture des opercules auxiliaires 9 et 9'.
Suivant une caractéristique de l'invention l'ensemble est agen- cé de telle façon qu'il soit impossible de déplacer les opercules princi- paux 4 et 4' à l'aide du volant 52 tant que les pressions en amont et en aval ne se sont pas égalisées ; moins partiellement, par l'ouverture des opercules auxiliaires.
L'adjonction du robinet à trois voies 16 facilite les manoeuvres à la main.Ce robinet provoque les mêmes effets que dans le mode de réali- sation suivant fig.1 à 3.Par conséquent, il facilite la fermeture par 1' effet différentiel entre la face 8" du plongeur 8 et le piston 10 dans la position représentée sur le dessin, et l'ouverture lorsqu'il occupe une position mottant la chambre 17 à l'atmosphère.
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Ce mode de réalisation de la fig.4 présente donc également l'avantage principal d'empêcher une ouverture prématurée des opercules principaux
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Bien entendu9les:modes de réalisation décrits ci-dessus et re- présentés sur le dessin ne sont donnés qu'à titre de simples exemples non limitatifs et on peut modifier de toute façon convenable, la nature la for- me le montage et la disposition de leurs éléments, sans pour cela,sortir du cadre de l'invention.