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"Nouvelle vanne-papillon perfectionnée".
La présente invention concerne une nouvelle vanne- papillon perfectionnée, à utiliser dans une tuyauterie desti- née au transport d'un fluide sous haute pression.
Dans une vanne-papillon de conception antérieure, utilisée dans des tuyauteries de transport de fluide sous haute pression et du type dans lequel est monté de façon rotative un bloc de disques à l'intérieur d'un corps cylindrique transver- salement à celui-ci et perpendiculairement à l'axe de ce corps, il est nécessaire, pour établir une étanchéité entre le contour - externe du bloc de disques et la périphérie interne du corps, de prévoir un siège annulaire de soupape incorporé au corps et disposé le long et autour de la périphérie interne de celui-ci, pour recevoir le bord périphérique externe d'un joint en matière .élastomère disposé autour du bord extérieur périphérique du bloc
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de disques et sur ce bord.
Ce siège annulaire de soupape est destiné à coopérer avec le bord périphérique externe du bloc de disques, quand celui-ci est à sa position de fermeture complète, de façon à maintenir-une étanchéité aux faces en contact entre là périphérie externe du bloc de disques et la périphérie inter ne du corps. Dans ce but, il faut monter avec précision et incor- porer le siège annulaire de soupape le long et autour de la pé- riphérie interne du corps.
Cependant, il est, en fait, très -difficile de monter avec précision le siège de soupape le long et autour de la périphérie interne du corps, de la manière men- tionnée ci-dessus car un tel montage précis de ce siège annulai- re de soupape exige une main-d'oeuvre très expérimentée,
De plus, dans la vanne-papillon du type antérieur men- tionné ci-dessus, le bloc de disques, qui comporte une paire de disques fixés l'un à l'autre, avec un espace libre ménagé entre ces disques et avec une garniture en matière élastomère montée enzre ces disques et saillant radialement à 1'extérieur du bord périphérique externe de ceux-ci, doit être monté de façon rota- tive à l'intérieur du corps de vanne,en insérant un arbre supé- rieur de manoeuvre,
par un passage de l'extrémité supérieure/de ce corps, à l'intérieur de la moitié supérieure dudit espace libre, un arbre inférieur mené étant inséré par un trou du fond du corps, dans la moitié inférieure dudit espace libre, -on cou- vercle fermé étant appliqué contre l'extrémité inférieure du trou du fond du corps et recouvrant ce trou et la surface en- tourant celui-ci, et finalement le couvercle fermé étant fixé au fonddu-corps au moyen de boulons ou vis de montage. Toutefois, un tel montage du bloc de disques dans le corps de la vanne- papillon antérieure n'assure pas, dans la plupart des cas, une étanchéité entre la périphérie extérieure du bloc de disques et la périphérie intérieure du corps, et rend possibles des fuites de fluide le long des faces de contact.
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Un but de la présente invention est de réaliser une vanne-papillon nouvelle et perfectionnée qui permet effectivement l'élimination des difficultés inhérentes à la vanne-papillon du type antérieur mentionné ci-dessus.
Un autre but de la présenteinvention est de réaliser une vanne-papillon pour laquelle il n'est pas nécessaire de pré- voir un siège annulaire de soupape le long et autour de la péri- phérie intérieure du corps de vanne, pour établir une étanchéiré aux faces de contact entre le bloc- de disques et le corps de la vanne.
Un autre but de la présente invention est de réaliser une vanne-papillon de construction et de fonctionnement simples, et d'un montage facile et simple à l'intérieur du corps de vanne.
Conformément à la présente invention, une vanne-papillon à utiliser dans une tuyauterie de transport-de fluide sous haute pression, comprend un corps creux cylindrique qui possède à son extrémité supérieure une partie formant col dirigée vers le haut et prévue avec un alésage communiquant avec l'intérieur dudit corps, et présente intérieurement dans son fond une cavité dans l'alignement de l'alésage du col; un arbre inférieur mené étant monté de façon rotative dans la cavité et faisant partielle- ment saillie hors de -celle-ci, vers le haut ; unarbre supérieur menant étant monté'de façon rotative dans l'alésage du. col et se prolongeant partiellement vers le bas à l'intérieur du corps;
et un bloc tournant de disques étant monté à l'intérieur du¯ corps, transversalement à celui-ci, perpendiculairement¯à !'axe de ce corps et comprenant une paire de disques similaires fixés l'un à l'autre face à face, avec une garniture en matière élas- tcmère montée entre ces disques, faisant saillie partiellement et radialement hors du bord périphérique extérieur de ces disques et destinée à venir au contact étanche de la périphérie inté- rieure du corps;
un/des disques étant équipé, d'un côté, d'une paire
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d'organes destinés à recevoir un arbre et situés en deux posi- tions diamétralement opposées adjacentes au bord périphérique extérieur du disque et ces organes étant de dimensions et de forme telles que chacun d'eux peut coopérer avec le côté corres- pondant du disque pour définir un espace de section rectangu- laire dont la section transversale-est légèrement plus grande que la section transversale de la portion saillante de chaque arbre respectif; ainsi le bloc de disques est--mobile-par rapport aux arbres pendant la rotation commune du bloc et des arbres, tout en maintenant l'étanchéité entre sa périphérie extérieure et la périphérie intérieure du corps.
Les buts et les avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description donnée ci-après en référence au des- sin annexé, dans lequel : la figure 1 est une vue frontale d'une forme d'exécu- tion préférée de la vanne-papillon construite conformément à la présente invention; la figure 2 est une vue verticale, en coupe suivant II-II de la figure 1 et la direction de la flèche, montrant comment un bloc de disques est monté dans le corps creux cylin- drique de la vanne-papillon; la figure 3 est une vue transversale, en coupe suivant-- III-III de la figure 2, contrant le bloc de disques à ses posi- tiens entièrement ouverte et partiellement ouverte, respective- ment; la figure 4 est une vue analogue à la figure 3, mais s'entrant le bloc de disques en position fermée;
la figure5 est une vue analogue à la figure 3, mais montrant une vanne-papillon d'un type antérieur; les figures 6 et 7 sont-des vues schématiques expli- quant le fonctionnement du bloc de disques dans les positions du bloc représentées aux figures 3 et 4 respectivement;
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la figure 8 est une vue schématique expliquant le fonctionnement du bloc de disques dans la position du bloc repré- sentée à la figuré 5; la figure 9 est une vue verticale fragmentaire agrandie, en coupe partielle, montrant la façon dont un organe destiné à recevoir un arbre et équipant le bloc de disques est placé sur un arbre inférieur mené, et la figure 10 est une vue de détail en perspective, montrant un arbre supérieur menant et l'arbre inférieur mené.
On décrira maintenant la présente invention en réfé- rence aux différentes figures 1 à 4, dans lesquelles est repré- sentée une forme d'exécution préférée de vanne-papillon, confor- me à la présente invention.
La nouvelle vanne-papillon comprend, en général, un corps cylindrique creux ou corps principal 1 qui comporte une - chambre cylindrique ouverte ou passage 1' Le corps 1 possède, à ses extrémités opposées, des brides annulaires 2 incorporées ayant chacune une série de trous espacés 2', pour permettre le raccordement de ces brides (non représentées) à celles de tubes opposés et adjacents (non représentées), disposés en alignement l'un par rapport à l'autre et avec la vanne-papillon dans une tuyauterie destinée au transport d'un fluide hydraulique sous haute pression.
Le corps cylindrique ou principal 1 est, en outre, pourvu d'un col creux 3 en saillie vers le haut sur la périphérie extérieure, et sensiblement à égale distance des deux brides 2; le col possède une bride 3' à son' extrémité supé- rieure et un alésage central fileté 3" s'étendant sur la longueur ou hauteur du col 3.
L'alésage central 3" du col 3 communique à son extrémité inférieure avec la chambre 1' du corps 1 au moyen d'un-trou lisse 4,,pratiqué dans le corps juste au-dessous de l'extrémité inférieure de l'alésage central 3" du col 3, coaxialement à cet alésage 3 de diamètre inférieur à celui-ci-'
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Le corps cylindrique 1 comporte, en outre, au fond, un renflement 5, en saillie sur la périphérie extérieure et ¯ aligné avec le col 3. Une cavité cylindrique 6 est ménagée dans la surface intérieure périphérique du corps 1, en face du tron'supérieur 4 et en même temps que ce dernier, et cette cavité a un diamètre égal à celui du trou 4.
La cavité 5 est destinée à recevoir librement un arbre inférieur mené 7 formé par une barre de section sensiblement circulaire ayant une portion cylindrique 7', destinée à être logée dans la cavi- té 6 et une portion terminale 7" parallélipipédique rectangle et étroite, dont un bord d'extrémité est biseauté comme indi- qué en 7"" Lorsque la vanne-papillon est assemblée, l'arbre inférieur mené 7 est monté de façon rotative dans la cavité cy- lindrique 6, la portion 7' étant logée dans celle-ci et la portion terminale aplatie 7" saillant vers le haut hors de la cavité, dans la direction de l'axe de la chambre 1'.
Un bloc rotatif 8 de disques qui comprend une paire de disques similaires 9. dont le diamètre commun est légèrement inférieur à celui de la chambre l', est monté de façon rotative intérieurement et transversalement à celle-ci, ec perpendiculai- rement à l'axe de cette chambre, d'une manière qui sera décrite ci-après. Chaque disque 9 a une section en forme générale d'U, avec une cavité centrale circulaire (non représentée). En assemblant le bloc-8de disques, les deux disques 9 sont fixés face à face, les fonds de leurs cavités centrales étant mis l'un contre l'autre de manière à former une gorge annulaire (non représentée} entre les faces ou côtés opposés des disques adja- cents et aux bords extérieurs périphériques de ceux-ci.
Un disque est équipé d'une paire d'organes similaires 10 destinés à recevoir chacun une extrémité d'arbre; chaque organe a une section en U, et est fixé sur un côté du disque correspondant par soudure ou tout autre moyen approprié. Les deux crganes 10
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sont disposés sur un côté du disque 9 à des positions diamétra- lement opposées et espacées, au voisinage du bord périphérique extérieur de ce-disque.
Chaque organe 10 est fixé sur une face du disque 9, par les extrémités de ses branches opposées et parallèles 10', la branche transversale 10" de chaque organe étant à l'écart de la même face adjacente du disque 9. de façon à délimiter un espace rectangulaire 11 entre la face adjacente de ce disque particulier, et la face interne de cette branche transversale; le rôle de cet espace 11 constitue une caractéris- tique importante de la présente invention comme le montrera la description ci-après.
Les organes 10 ont une forme et une structure telles que quand ils sont fixés sur la face adjacente du disque 9 correspondant, cette face et la face interne de la branche transversale 10" peuvent être à l'écart l'une de l'autre d'une distance correspondant à l'épaisseur ou à la largeur de la portion terminale aplatie 7", parallélipipédique rectangle, de l'arbre inférieur mené 7, ou bien l'espace 11 de section rectan- gulaire, ainsi formé, peut avoir une largeur correspondant à la largeur ou 1épaisseur de la portion terminale aplatie 7" de l'arbre inférieur, et cet espace 11 peut avoir une longueur un peu supérieure à celle de chacun des plus longs côtés de la portion terminale aplatie de l'arbre inférieur 7.
Lors de l'exécution du bloc rotatif 8 de disques, les disques 9 de la paire sont assem- blés face a face, les organes 10 en forme d'U, destinés à rece- voir une extrémité d'arbre et fixés sur l'un des disques, sont disposés vers l'extérieur et une garniture arnulaire 12, en ma- tière élastomère, est logée dans la gorge annulaire précitée, située entre-les côtés adjacents des disques 9 face à face; ensuite un certain nombre de vis 13 de montage'sont vissées dans les disques et la garniture afin de fixer ces éléments les uns aux autres en un seul élément.
Le diamètre extérieur de la garniture annulaire en matière élastomère est légèrement supérieur
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à celui des disques 9 de-sorte que quand la garniture est montée dans l'ouverture annulaire précitée et située entre les disques -
9 en vis-à-vis, le bord périphérique extérieur de la garniture peut faire saillie radialement et au-delà des bords périphéri- ques extérieurs des disques, pour une raison qui sera exposée ci-dessous.
L'alésage central taraudé 3" du col 3 reçoit par-vis- sage une pièce tubulaire 14 supportant l'arbre supérieur- La pièce 14 possède une bride annulaire 14' à son extrémité supé- rieure, et un filetage 14" sur la périphérie extérieure, dans un but qui sera décrit plus loin. Un emp ilage de joints annu- laires 16 est disposé autour de l'arbre supérieur 15 entre l'extrémité inférieure de l'élément tubulaire 14 et l'extrémité- supérieure du corps 1.
En montant le bloc 8 de disques, ainsi constitué, dans la chambre l' du corps 1, l'arbre inférieur mené 7 est d'abord inséré dans la cavité 6, le bord biseauté 7" de sa portion terminale aplatie 7" faisant saillie hors de la cavité 6 vers l'axe de la chambre. Puis, le bloc 8 de disques est in- troduit à force dans la chambre l'en faisant coulisser un des organes 10 diamétralement opposés destinés l'un et l'autre à recevoir une extrémité d'arbre et appartenant au disque 9, corres- pondant:
sur la portion terminale aplatie 7" de l'arbre inférieur 7 jusqu'à ce que le fond de 1=organa¯10 correspondant vienne en butée contre l'épaulement formé à la jonction entre la portion cy- lindrique 7' et la portion terminale aplatie 7" Ce coulisse- ment de l'organe 10, le long de la portion terminale aplatie 7" est facilité par l'existence du biseau 7"de cette portion 7"
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et parce qp.JiLl....J:.ongueU1" D de llp?("p TIJ rectangulaire en -section'est plus grande que la longueur d de la portion termi- nale aplatie 7" {voir la figure 9).
Lorsque la base de l'organe 10 correspondant porte contre l'épaulement précité de l'arbre
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inférieur mené 7, l'autre organe 10 du même disque 9, est simul- tanément mis en alignement avec le trou lisse 4 dans le corps cylind rique 1.
Ensuite, un arbre supérieur menant 15, en for- me de barre, possédant une portion cylindrique 15' prolongée,à une extrémité, par une portion terminale aplatie 15" et, à l'autre extrémité, par une portion 15"', de section hexagonale,est introduit par 1''ouverture centrale 14" et le trou supérieur 4 dans le corps 1 (le diamètre de l'ouverture 14" et du-trou 4 est supérieur à celui de la.portion cylindrique 15' de l'arbre supérieur), et la portion terminale aplatie 15" est poussée vers ¯ le bas jusqu'à ce que l'épaulement, formé à la jonction entre la portion cylindrique 15' et la portion terminale aplatie 15", porte sur la garniture 12; ainsi la portion terminale aplatie
15" peut être logée dans l'autre organe 10.
La portion termi- nale aplatie 15" de l'arbre supérieur menant 15 a mêmes dimen- - sions et même forme parallélipipédique rectangle que la portion terminale aplatie 7" de l'arbre inférieur mené 7, mais cette portion 15" ne présenta pas de biseau. Quand l'arbre supérieur menant 15 est introduit de la manière décrite ci-dessus, le bloc
8 de disques peut être maintenu à sa position de fonctionnement dans le corps 1, perpendiculairement à l'axe de la chambre l' et ce bloc de disques peut tourner dans le sens désiré pependicu- lairement à l'axe de la chambre 1/, la garniture annulaire 12 assurant l'étanchéité sur la surface périphérique intérieure du.
--Corps- Comme indiqué ci-dessus puisque les deux organes 10, diamétralement opposés et destinés à recevoir des extrémités d'arbres ont les mêmes dimensions et la même forme, les posi- tions de ces organes peuvent facilement être échangées, sans- affecter le fonctionnement du bloc 8 de disques.
Bien que le diamètre de la garniture annulaire 12 soit plus grand que celui des disques 9 le montage du bloc 8 de disques dans la chambre l' peut être effectué sans difficulté., car la garniture est formée
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d'une matière élastomère qui se déforme élastiquement lorsque l'ensemble est inséré dans le corps I, et du fait de la com- pression élastique de cette garniture, le bloc de disques est capable d'assurer à tout instant l'étanchéité en coopération avec la surface périphérique intérieure du corps 1, quelle que soit la position de fonctionnement que le bloc-de disques peut effectivement prendre dans la chambre 1', en service effectif.
Ce qui précède,montre que le bloc 8 de disques étant monté dans la chambre 1'du corps .1 -de la manière--décrite ci- dessus, 1:-'axe vertical de ce bloc de disques est disposé excen- triquenent par rapport à l'axe des arbres inférieur et supérieur
7 et 15 à une distance indiquée-par la lettre de référence S à la figure 7.
A la figure 3, la lettre de référence A représente le diamètre de la chambre 1', et à -la figure 6, la lettre de référence n indique la différence de longueur entre la section rectangulaire de la portion terminale aplatie 7" ou 15" (ou la distance de laquelle le bloc de disques peut se déplacer par - rapport aux arbres inférieur et supérieur),-et la section rec- tangulaire de chaque espace 11, alors que la lettre de référence
Q à la figure 7 indique la différence entre le diamètre de chaque disque 9 et le diamètre A de la chambre 1'.
En fonctionnement, l'opérateur saisit une poignée (non représentée) à la partie libre de celle-ci, opposée à l'extré- mité présentant une ouverture hexagonale (non représentée) et engagée sur la partie 15''', hexagonale, correspondante de l'arbre supérieur menant 15; ensuite, il tourne cette poignée dans le sens désiré de façon à faire tourner l'arbre supérieur menant
15 qui, à son tour, fait tourner le bloc 8 de disques dans le même sens. La-rotation du bloc 8 de disques est transmise à l'arbre inférieur mené7 et--le fait tourner dans le même sens; ainsi, les arbres et-le bloc de disques peuvent tourner ensemble.
A la figure 3, la position éntièrement ouverte du bloc 8 de dis- ques est représentée en trait plein et la position partiellement
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ouverte de ce bloc est représentée par les deux lignes en trait mixte. A cette position partiellement ouverte, le fluide sous pression., qui circule à l'intérieur-de la vanne-papillon dans ¯le sens des flèches représentées à la figure 3, peut sortir de cette vanne dans le sens indiqué par la flèche P à la même figure. La figure 4 montre ce bloc de disques à sa position - entièrement fermée ou étanche au fluide, à laquelle aucun fluide ne peut traverser la vanne-papillon.
Lorsque les arbres 7 et 15 et le bloc! de disques tournent ensemble de la manière décrite ci-dessus, ce bloc 8 peut se déplacer par rapport aux arbres sous l'effet de la pression du fluide qui lui sera appliquée, par suite de l'exis- tence des espaces Il autour des arbres 7 et 15.
La figure 5 représente en coupe une vanne-papillon d'un type antérieur et qui est sensiblement analogue à la vanne conforme à l'invention et représentée aux figures 1 à 4, 6 et 7,
9 et 10. sauf en ce qui concerne les dimensions des espaces définis entre une face du disque particulier équipé d'une paire d'organes en forme d'U, destinés à recevoir l'un et l'autre une extrémité d'arbre et la face adjacente de la brande transversale de chacun de ces organes.
Dans cette vanne-papillon antérieure, chaque organe 110 recevant une extrémité d'arbre, est fixé sur une face ou sur le côté extérieur d'un disque 109 et a des dimen- sions telles que le côté intérieur de la branche transversale 110" reliant les branches opposées et parallèles 110' définit avec le côté adjacent du disque particulier 109 un espace 111, de section rectangulaire, qui a sensiblement la même forme et les mêmes dimensions que celles de la portion terminale aplatie de l'arbre supérieur cu inférieur (à la figure 5, est représentée la por- tion terminale aplatie 107" de l'arbre inférieur 107);
il n'y a donc aucun jeu n, entre l'espace 111 et l'arbre comme dans la vanne-papillon conforme à l'invention (voir la figure 8). Il en résulte que le bloc 108 de disques ne peut pas se déplacer par
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rapport aux arbres pendant la rotation commune du bloc et de ces arbres.
Comme l'axe vertical du bloc de disques est monté excentriquement par-rapport aux axes des arbres, si les disques du bloc ont un diamètre suffisamment grand pour permettre à la garniture interposée d'être en contact direct avec la surface périphérique intérieure du corps, sans prévoir un siège annulai- re de soupape le long et autour de la surface périphérique intérieure du corps pour coopérer avec le bord périphérique extérieur de la garniture, le bloc de disques porterait ferme- ment contre la surface périphérique intérieure du corps pendant la rotation du bloc de disques et la rotation de ce bloc serait arrêtée par le corps (voir-la figure 8).
Afin d'éliminer cette difficulté dans la vanne-papillon antérieure, comme représenté à la figure 5, les disques du bloc doivent avoir un diamètre assez petit de telle façon que la garniture ne puisse venir au contact direct de la surface périphérique intérieure du corps- et il faut prévoir un siège annulaire de soupape le long et autour de la surface périphérique intérieure du corps,pour com- penser la. réduction du diamètre des disques, ce qui permet de réaliser l'étanchéité -entre la périphérie extérieure du bloc de disques et la périphérie intérieure ducorps tout en permettant une relation aisée du bloc de disques.
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Tcuefçi, cc:foz-r,réent à la présente invention et comme mentionné ci-dessus, puisque les disques 9 du bloc 9 sont d'un diamètre suffisant pour que la garniture puisse venir au contact direct de la surface périphérique intérieure du corps et que le bloc 8 est mobile par rapport aux arbres 7 et 15 sur une distance n résultant de la différence entre la longueur de la section rectangulaire de l'espace 11 et celle de la sec- tion rectangulaire des portions terminales aplaties 7" et 15" des'arbres 7 et 3¯5, le bloc de disques peut tourner aisément au contact direct de la surface périphérique intérieure du corps
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1, tout en assurant le maintien de l'étanchéité avec-le corps,- sans qu'il soit nécessaire de prévoir un siège 'annulaire le long et autour de la périphérie intérieure de ce corps,
ce qui per- met de faciliter grandement le fonctionnement de la vanne-papillon et de simplifier la construction de cette vanne et, par-suite,-de réduire les frais de fabrication.
De nombreuses modifications et adjonctions pourraient être apportées à la vanne-papillon ci-dessus, sans sortir du cadre de l'invention, pour l'intelligence de laquelle on a décrit une forme d'exécution préférée à titre nullement limi- tatif .