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La présente invention se rapporte aux valves à "papillon" et elle s'applique particulièrement, mais pas exclusivement, aux valves à papillon pour .la commande ;de l'écoulement de fluides, par exemple d'oxygène ou de peroxyde, d'hydrogène liquides.
Il est difficile de rendre étanchesles bords périphéri- ques du papillon mobile de ces valves, et particulièrement difficile d'empêcher les fuites à l'endroit du pivot de la valve.
La présente invention a pour opjet une valve qui compor- te, pour le papillon mobile, un siège pouvant se déplacer axiale- ment et agencé de manière à être sollicité en contact sous pression avec une partie périphérique extérieure du papillon quand celui-ci est en position fermée.
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Suivant une particularité de la présente invention, on prévoit un espace périphérique annulaire entre le bord périphéri- que extérieur du papillon mobile de la valve et la surface inté- rieure de la conduite (ou le bord d'une ouverture) que le papillon mobile doit obturer, et le siège déplaçable axialement vient fermer et rendre étanche cet espace périphérique annulaire dans la position fermée de la valve à papillon, une partie annulaire in- térieure de la face d'extrémité du siège venant en contact avec un épaulèrent périphérique extérieur du papillon dans la position fermée de la valve.
Suivant une autre particularité de l'invention, le siège déplaçable axialement peut se déplacer sous une pression dérivée de celle du fluide commandé par la valve à papillon, et cette pression de fluide peut également servir pour retirer le siège déplaçable axialement de son contact avec le papillon mobile de la valve quand celle-ci doit être ouverte.
De préférence, la pression dérivée du fluide est commandée par une servo-valve agencée de manière à fournir sélectivement la pression dérivée du fluide commandé par la. valvepapillon, pour déplacer dans un sens ou dans l'autre le siège déplaçable axialement.
De préférence aussi, le déplacement dans le sens de fermeture du siège déplaçable axialement est en retard sur le déplacement de fermeture de la valve, et le déplacement dans le sens de l'ouverture du siège est en avance sur le déplacement d'ou- verture de la valve, pour qu'il n'y ait pas d'interférence entre le siège et le papillon mobile de la valve.
Suivant d'autres particularités, la pression qui sollicite le siège déplaçable axialement en contact avec le papillon mobile de la valve est fournie par un ressort de rappel, et le papillon mobile peut être associé à une came qui déplace le siège dépla- çable axialement pour le dégager du papillon mobile quand ce dernier est déplacé de sa position fermée.
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Dans ce cas, les face.'! en contact du siège déplaçable axialement et du papillon mobile de la valve peuvent être en partie sphériques, ces faces partiellement sphérique:3, dans la position fermée de la valve, ayant un centre commun à l'intersection de l'axe de rotation du papillon mobile et de l'axe de la conduite.
De préférence, le siège partiellement sphérique du siège déplaçable axialement est en une matière élastique compressible.'
Sur les dessins:
Fig. 1 est une coupe longitudinale d'une forme d'exécu- tion de l'invention dans laquelle le siège déplaçable axialement est déplacé par la pression du fluide commandé par la valve, une serve-valve de commande et ses raccordements étant représentés en plan, et
Fig. 2 est une vue semblable à la fig. 1, montrant une forme de réalisation dans laquelle le siège déplaçable axialement est déplacé dans un sens par un ressort de rappel et dans l'autre sens par une came.
Sur la fig. 1, la conduite représentée comporte deux parties alignées 11 et 12 munies respectivement de brides 13 et 14, leurs extrémités extérieures, permettant le montage dans un circuit de fluide, et de brides 15 et 16 à leurs extrémités adjacen' tes pour les relier l'une à l'autre au moyen de boulons 17.
Le papillon mobile 18 est circulaire et est monté sur un arbre 19 traversant la partie de conduite 12 et tourillonné dans un palier étanche 20. Le bord périphérique extérieur du papillon 18 est distant de la face intérieure de la partie de conduite 12 de manière à laisser entre eux un espace annulaire indiqué en 21.
Dans la partie de conduite 11, en aval du papillon de valve, un siège de valve annulaire 22, coulisse axialement en contact avec un joint d'étanchéité annulaire 23 logé dans une rainure de la paroi intérieure de la partie 12 de la conduite et porte, logé dans la face extérieure d'une bride périphérique 24, un joint d'étanchéité
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annulaire 25 en contact avec la paroi intérieure d'un cylindre fermé 26 formé par un élargissement annulaire de la partie de conduite 11. L'organe 22 porte, du côté éloigné de la bride 24, un joint d'étanchéité 23a, en contact avec la périphérie intérieure de la partie de conduite 11.
Le diamètre intérieur du siège 22 est tel que, dans la position fermée du papillon 18, lorsque le siège est en contact avec celui-ci, la face d'extrémité adjacente du siège recouvre une marge périphérique extérieure 18a du papillon.
La bride 24 du siège fait office de piston à double effet coulissant dans le cylindre 26, et quand le fluide agit sur la face gauche (sur la figure) du piston, celui-ci se déplace vers la, position fermée. Lorsque le fluide agit sur l'autre face du piston, celui-ci se déplace vers la position ouverte, ou hors contact.
La disposition est telle que la section annulaire exposée de la face d'extrémité du siège (dans la position fermée de la valve) soit moindre que la section du piston de manière que si le fluide moteur est pris en amont du papillon 18, la force totale agissant sur le piston pour solliciter en contact le siège et le papillon soit toujours plus grande que la force totale agissant sur la section annulaire exposée du papillon, c'est-à-dire, la force agissant sur le siège est proportionnelle à la pression 'régnant dans la conduite.
Lorsque le siège est déplacé vers sa position ouverte, c'est-à-dire écarté du papillon de 'la valve, le papillon peut alors être ouvert. ,
Pour la commande à distance et automatique de la valve, on peut utiliser un dispositif servo-valve- comprenant un vérin, sol- licité par un ressort, dont le piston 27 porte une crémaillère 28 pour la commande du papillon 18 par l'intermédiaire d'un pignon 29 calé sur l'arbre 19.
Du fluide pris en amont du papillon est amené par un orifice 30 de la partie de conduite 12,vers une admission d'une
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servo-valve représentée dans son ensemble en 31 sur la fig. 1. Une décharge de la servo-valve est reliée par un tuyau 32 à l'extrémité aval du .cylindre de commande 26, et une autre décharge de la servo-valve est reliée par un tuyau 33, contenant un étrangleur 34 agissant dans un sens, à l'extrémité amont du cylindre de commande.
Cette dernière décharge de la servo-valve est également reliée par un embranchement 35, contenant un étrangleur 36 agissant dans un sens à l'extrémité de tête de cylindre 37 du vérin à ressort.
L'étrangleur 34 permet l'écoulement libre du fluide dans le cylindre 26 de manière à déplacer le siège et l'écarter du papil- lon 1$,mais retarde l'écoulement en retour lorsque le fluide est fourni au cylindre par le tuyau 32, tandis que l'étrangleur 36 retar de l'alimentation de fluide du vérin mais permet un écoulement de retour non étranglé. Une admission permettant à un fluide sous pression d'agir sur la servo-valve est représentée en 38.
Pour déplacer le papillon mobile 18 de la valve de sa position fermée vers une position ouverte, on agit sur une comman- de (non représentée) qui permet l'arrivée de fluide sous pression à l'admission de fluide 38 de la servo-valve.
Ceci fait fonctionner la servo-valve de manière que du fluide contenu dans la partie de conduite 12 passe par l'orifice 30 aux tuyaux 33 et 35 et pour que le tuyau 32 soit relié, par la servo-valve, à un tuyau de décharge 39. L'étrangleur 34 permet un écoulement libre du fluide vers le piston 24 de manière à écarter rapidement le siège 22 du papillon mobile 18, tandis que le fluide fourni au tuyau 35 est soumis à l'action retardatrice de l'étran- gleur agissant dans un sens 36 et déplace le piston 27, contre la sollicitation du ressort 40, de manière à faire pivoter le papil- lon 18 dans une position ouverte. L'action de l'étrangleur 36 retar- de ce pivotement et permet au siège 22 de se retirer avant que le déplacement du papillon ne commence.
Pour déplacer le papillon mobile vers sa position fermée, la commande précitée coupe l'alimentation de fluide sous
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pression de la servo-valve et ceci met à la décharge 39 les tuyaux 33 et 35 tandis que le fluide admis à l'ouverture 30 alimente, par le tuyau 32, le cylindre 26 pour déplacer le siège vers sa posi- tion fermée. Cependant, cette action est retardée par l'étrangleur 34 du côté décharge du piston 24 jusqu'à ce que le ressort 40 ait expulsé le fluide de derrière le piston 27 et ait fermé le pa- pillon mobile 18, le fluide ainsi expulsé passant librement dans l'étrangleur 36.
Dans la forme d'exécution représentée sur la figure 2, un anneau 41 solidaire de l'extrémité intérieure de la partie de conduite 12a est logé dans l'extrémité intérieure de la partie de conduite 11a, avec un joint d'étanchéité 42 entre eux, le dépla- cement de l'anneau vers l'extérieur étant limité par un anneau fendu à ressort 43.
Le papillon de valve 44 est conforme comme représenté en 45 et claveté sur un arbre 19a passant dans un forage 47 de l'or- gané 44 et est retenu en 48, 48 et rendu étanche en 49, 49 dans des ouvertures de la partie de conduite 11a.
Un siège 50 pourvu d'un joint d'étanchéité 51 coulisse dans la partie de conduite 11a entre l'anneau 41 et le papillon 44 de'la valve. Ce siège est pourvu d'une série circulaire de chambres dans lesquelles sont respectivement logés des ressorts de compression 52 qui agissent sur.
l'extrémité adjacente de l'an- neau 41 en le maintenant contre l'anneau fendu 43 et en sollicitant un anneau de siège élastique 53 à l'extrémité opposée du siège 50, en contact étanche avec une zone périphérique du papillon 44 lorsque celui-ci est en position ferméeLe siège 50 est pourvu d'une couronne d'ouvertures 54 communiquant avec une rainure annu- @ laire 55 de la périphérie intérieure de la partie de conduite 11a, et cette rainure communique avec une admission 56 par laquelle le fluide peut être amené pour remplir un réservoir (non représenté), qui communique avec la partie de conduire 12a, lorsque le papil- lon 44 est fermé.
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L'anneau 53 et la zone périphérique coopérante du papil- lon 44 sont partiellement sphériques, le centre des sphères, lors- que la valve est fermée, étant situé à l'intersection de l'axe de la conduite et de l'axe de pivotement de l'arbre 19a, et la clavette 46 permet au papillon 44 de flotter axialement sur l'arbre pour assurer un bon contact d'étanchéité.
Près de chaque extrémité,l'arbre 19a porte une came 57 qui déplace le siège 50, à l'encontre des ressorts 52, pour l'écar- ter du papillon 44 pendant son déplacement initial à partir de sa position fermée. De cette façon, la pression qui sollicite le papillon est relâchée, ce qui permet le déplacement libre du papil- lon vers une position ouverte.
Lorsqu'on veut refermer le papillon 44,les cames 57 continuent à retenir le siège 50 jusqu'à ce que le papillon soit presque fermé, après quoi, la dernière course de pivotement de l'arbre 19a déplace simultanément le papillon vers sa position fermée et permet aux ressorts 52 d'avancer le siège 53 de manière que l'anneau 53 forme un joint étanche.
L'arbre 19a se prolonge à l'extérieur en 19b et est relié à une commande du papillon 44 (non représentée), et de par son profilage représenté en 45, le papillon minimise l'obstacle à l'écoulement du fluide que représente l'arbre lorsque la valve est complètement ouverte.
L'anneau 53 est en une matière élastique compressible de manière à pallier aux légers défauts de contact que pourraient présenter les faces sphériques en contact lorsque la valve est fermée.
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The present invention relates to "butterfly" valves and is particularly, but not exclusively, applicable to butterfly valves for controlling the flow of fluids, for example oxygen or peroxide, hydrogen. liquids.
It is difficult to seal the peripheral edges of the movable butterfly valve of these valves, and particularly difficult to prevent leaks at the location of the valve pivot.
The object of the present invention is a valve which comprises, for the movable throttle, a seat capable of moving axially and arranged so as to be urged into contact under pressure with an outer peripheral part of the throttle when the latter is in motion. closed position.
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According to a feature of the present invention, an annular peripheral space is provided between the outer peripheral edge of the movable butterfly valve and the inner surface of the pipe (or the edge of an opening) which the movable butterfly must. shut off, and the axially displaceable seat closes and seals this annular peripheral space in the closed position of the butterfly valve, an inner annular part of the end face of the seat coming into contact with an outer peripheral shoulder of the butterfly valve in the closed position of the valve.
According to another feature of the invention, the axially movable seat can move under a pressure derived from that of the fluid controlled by the butterfly valve, and this fluid pressure can also be used to remove the axially movable seat from its contact with the valve. movable butterfly valve when it must be open.
Preferably, the pressure derived from the fluid is controlled by a servo valve arranged so as to selectively supply the pressure derived from the fluid controlled by the. butterfly valve, to move in one direction or the other the axially movable seat.
Also preferably, the movement in the closing direction of the axially displaceable seat lags behind the closing movement of the valve, and the movement in the opening direction of the seat is ahead of the opening movement. of the valve, so that there is no interference between the seat and the movable butterfly valve.
According to other particularities, the pressure which urges the axially displaceable seat in contact with the movable butterfly of the valve is provided by a return spring, and the movable butterfly can be associated with a cam which moves the axially movable seat for release it from the movable throttle when the latter is moved from its closed position.
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In this case, the faces. '! in contact with the axially displaceable seat and the movable butterfly of the valve may be partly spherical, these partially spherical faces: 3, in the closed position of the valve, having a common center at the intersection of the axis of rotation of the butterfly mobile and the axis of the pipe.
Preferably, the partially spherical seat of the axially movable seat is of a compressible resilient material.
On the drawings:
Fig. 1 is a longitudinal section of an embodiment of the invention in which the axially displaceable seat is moved by the pressure of the fluid controlled by the valve, a control servo-valve and its connections being shown in plan, and
Fig. 2 is a view similar to FIG. 1, showing an embodiment in which the axially movable seat is moved in one direction by a return spring and in the other direction by a cam.
In fig. 1, the pipe shown comprises two aligned parts 11 and 12 provided respectively with flanges 13 and 14, their outer ends, allowing mounting in a fluid circuit, and flanges 15 and 16 at their adjacent ends to connect them. to each other by means of bolts 17.
The movable butterfly 18 is circular and is mounted on a shaft 19 passing through the pipe portion 12 and journaled in a sealed bearing 20. The outer peripheral edge of the butterfly 18 is distant from the inner face of the pipe portion 12 so as to leave between them an annular space indicated at 21.
In the pipe part 11, downstream of the valve butterfly, an annular valve seat 22, slides axially in contact with an annular seal 23 housed in a groove in the inner wall of part 12 of the pipe and carries , housed in the outer face of a peripheral flange 24, a seal
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annular 25 in contact with the inner wall of a closed cylinder 26 formed by an annular widening of the pipe portion 11. The member 22 carries, on the side remote from the flange 24, a seal 23a, in contact with the inner periphery of the pipe part 11.
The inner diameter of the seat 22 is such that, in the closed position of the butterfly 18, when the seat is in contact therewith, the adjacent end face of the seat covers an outer peripheral margin 18a of the butterfly.
The flange 24 of the seat acts as a double-acting piston sliding in the cylinder 26, and when the fluid acts on the left face (in the figure) of the piston, the latter moves towards the closed position. When the fluid acts on the other face of the piston, the latter moves towards the open position, or out of contact.
The arrangement is such that the exposed annular section of the end face of the seat (in the closed position of the valve) is less than the section of the piston so that if the working fluid is taken upstream of the throttle 18, the force total acting on the piston to urge the seat and the throttle in contact is always greater than the total force acting on the exposed annular section of the throttle, i.e., the force acting on the seat is proportional to the pressure 'reigning in driving.
When the seat is moved to its open position, i.e. away from the throttle of the valve, the throttle can then be opened. ,
For the remote and automatic control of the valve, it is possible to use a servo-valve device comprising a cylinder, solicited by a spring, the piston 27 of which carries a rack 28 for the control of the butterfly 18 by means of 'a pinion 29 wedged on the shaft 19.
Fluid taken upstream of the butterfly valve is fed through an orifice 30 of the pipe portion 12, to an inlet of a
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servo-valve shown as a whole at 31 in FIG. 1. One discharge from the servovalve is connected by a pipe 32 to the downstream end of the control cylinder 26, and another discharge from the servo-valve is connected through a pipe 33, containing a throttle 34 acting in a valve. direction, at the upstream end of the control cylinder.
This latter discharge from the servo-valve is also connected by a branch 35, containing a restrictor 36 acting in one direction at the cylinder head end 37 of the spring cylinder.
Throttle 34 allows free flow of fluid in cylinder 26 so as to move the seat away from the butterfly valve, but retards return flow when fluid is supplied to the cylinder through pipe 32. , while the throttle 36 retards the supply of fluid to the cylinder but allows unthrottled return flow. An inlet allowing a pressurized fluid to act on the servo-valve is shown at 38.
To move the movable butterfly 18 of the valve from its closed position to an open position, a control (not shown) is acted upon which allows the arrival of pressurized fluid to the fluid inlet 38 of the servo-valve. .
This operates the servo valve so that fluid contained in the pipe portion 12 passes through port 30 to pipes 33 and 35 and so that pipe 32 is connected, through the servo valve, to a discharge pipe. 39. The restrictor 34 allows a free flow of the fluid towards the piston 24 so as to quickly separate the seat 22 from the movable butterfly 18, while the fluid supplied to the pipe 35 is subjected to the retarding action of the restrictor. acting in one direction 36 and moves the piston 27, against the bias of the spring 40, so as to pivot the butterfly 18 into an open position. The action of the throttle 36 delays this pivoting and allows the seat 22 to withdraw before the movement of the throttle begins.
To move the movable butterfly to its closed position, the aforementioned command cuts off the fluid supply under
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pressure from the servovalve and this discharges 39 the pipes 33 and 35 while the fluid admitted to the opening 30 feeds, through the pipe 32, the cylinder 26 to move the seat to its closed position. However, this action is delayed by the throttle 34 on the discharge side of the piston 24 until the spring 40 has expelled the fluid from behind the piston 27 and closed the movable butterfly 18, the fluid thus expelled passing freely. in the choke 36.
In the embodiment shown in Figure 2, a ring 41 integral with the inner end of the pipe portion 12a is housed in the inner end of the pipe portion 11a, with a seal 42 between them , the outward movement of the ring being limited by a split spring ring 43.
The valve butterfly 44 conforms as shown at 45 and keyed to a shaft 19a passing through a bore 47 of the member 44 and is retained at 48, 48 and sealed at 49, 49 in openings in the portion of the valve. pipe 11a.
A seat 50 provided with a seal 51 slides in the pipe portion 11a between the ring 41 and the butterfly 44 de'la valve. This seat is provided with a circular series of chambers in which are respectively housed compression springs 52 which act on.
the adjacent end of the ring 41 by holding it against the split ring 43 and by biasing a resilient seat ring 53 at the opposite end of the seat 50, in sealed contact with a peripheral zone of the butterfly 44 when the latter -Here is in the closed position The seat 50 is provided with a ring of openings 54 communicating with an annular groove 55 of the inner periphery of the pipe portion 11a, and this groove communicates with an inlet 56 through which the fluid may be brought to fill a reservoir (not shown), which communicates with the conduit portion 12a, when the butterfly 44 is closed.
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The ring 53 and the cooperating peripheral zone of the butterfly 44 are partially spherical, the center of the spheres, when the valve is closed, being located at the intersection of the axis of the pipe and the axis of the valve. pivoting of the shaft 19a, and the key 46 allows the butterfly 44 to float axially on the shaft to ensure good sealing contact.
Near each end, shaft 19a carries a cam 57 which moves seat 50, against springs 52, away from butterfly 44 during its initial movement from its closed position. In this way, the pressure on the throttle is released, allowing the throttle to move freely to an open position.
When it is desired to close the throttle 44, the cams 57 continue to hold the seat 50 until the throttle is almost closed, after which the last pivoting stroke of the shaft 19a simultaneously moves the throttle to its closed position. and allows the springs 52 to advance the seat 53 so that the ring 53 forms a tight seal.
The shaft 19a extends to the outside at 19b and is connected to a control of the butterfly 44 (not shown), and by its profiling shown at 45, the butterfly minimizes the obstacle to the flow of fluid represented by the shaft. 'shaft when the valve is fully open.
The ring 53 is made of a compressible elastic material so as to alleviate the slight contact defects that the spherical faces in contact could have when the valve is closed.