Vanne équilibrée. L'objet de l'invention est une vanne équilibrée comportant un obturateur mobile obturant, dans l'une de ses positions extrê mes, par deux de ses faces exactement oppo sées, deux passages identiques ménagés dans un organe fixe conduisant un fluide sous pression, la forme dudit obturateur et dudit organe fixe étant telle, d'une part, que la somme des poussées agissant sur l'obtura teur verticalement de bas en haut soit égale < ï, celle des poussées et poids agissant de haut en bas, d'autre part,
que les sections de pas sage du fluide soient grandes et conformées clé manière à, éviter les déviations et les re mous du fluide.
Le dessin annexé représente six formes d'ëxécutioh de l'objet de l'invention, données à titre d'exemple, et une application.
Les fig. 1, 2 et 3 sont respectivement des coupes longitudinale, transversale et horizon tale de la première forme; Les- fïgA et 5 sont des coupes longitu= clinale et transversale de la deuxième forme; Les fig. 6, 7 et 8 des coupes semblables de la troisième forme, et lies fig. 9 et<B>10</B> de la quatrième forme; La fig. 11 montre une vanne munie de deux diffuseurs, enfin Les fig. 12 et 13 sont des coupes hori zontales clés deux dernières formes d'exécu tion.
Dans fig. 1, qui est une coupe suivant cc-b de fig. 3, clans fig. 2 qui en est une autre suivant c-d de fig. 1, dans fig. 3 nïontrant une coupe suivant e-f de fig. 1, enfin clans la coupe horizontale partielle de fig. '-)- selon i-7c de ladite figure, A est allé lanterne métallique fixe surmontée d'un cha peau G auquel_ est fixé un presse-étoupe J..
La garniture L de ce dernier; serrée par une bride K, forme un joint étanche pour le pas sage, au travers du\ chapeau G; de l'extré mité supérieure d'une broché de marioeüvrë H. Celle-ci est munie d'une butée Net, sur une partie de sa hauteur, d'un filetage I qui se visse dans un écrou M emprisonné dans un logement ménagé dans l'obturateur B de la vanne.
Cet obturateur, noyé partiellement dans la partie aval de la lanterné; notamment sur ses faces<B>8</B> et T '(fig.- 3), est muni clé portages légèrement inclinés I', en métal ré sistant à la corrosion, par exemple en bronze; ces portages, destinés à faciliter les répara tions, s'appuient sur des sièges E également en bronze, encastrés dans la lanterne A. Celle-ci est fermé vers le bas par une pla que Y dont l'étanchéité est assurée par un joint plastique 0.
La lanterne fixe A est formée de façon à amener le fluide, dont le sens de circula tion est indiqué par les flèches P, de chaque côté de l'obturateur R, par deux canaux C et D que sépare un éperon R destiné à cou per le courant et à réduire par suite les pertes de charge de la vanne.
Pour ouvrir cette dernière, on agit au moyen d'une clé ou d'un volant sur un carré U qui termine la broche de manoeuvre; cette dernière, maintenue axialement par la butée N, oblige l'écrou M et, par suite, l'obtura teur tout entier, dont la rotation est empê chée par des guides Y et une nervure fixe Y (fig. 3), à se déplacer axialement de bas en haut; on remarquera que la broche est en core guidée à sa partie inférieure par des saillies ménagées dans la lanterne A (coupe horizontale de fig. 2).
Dès que l'obturateur est ouvert, le fluide venant de P traverse les sièges E, comme l'indiquent les flèches g et h (fig. 2), et pénètre dans la conduite aval.
Dans sa position de fermeture, l'obtura teur R (fig. 2) reçoit la. pression du fluide sur deux faces opposées identiques (direc tions g et lz), et se trouve par conséquent équilibré horizontalement. Ces faces étant inclinées la pression qui agit normalement à chacune d'elles possède une composante verticale dirigée de bas en haut;
cette com posante peut être choisie de façon qu'elle équilibre le poids, diminué du déplacement du fluide, de l'obturateur et de la broche de manaeuvre, ainsi. que la résultante verticale des pressions exercées sur l'obturateur en aval, déduction faite de la poussée verticale qu'exerèe la pression aval du fluide sous l'extrémité inférieure de la, broche de ma noeuvre. Il y a lieu, à ce propos, de remar- quer que, la butée supérieure N étant noyée, elle ne produit aucune poussée.
On voit donc qu'il est facile d'équilibrer parfaitement les poussées du fluide et le poids de l'obturateur.
Dans sa position ouverte, celui-ci est complètement noyé. Son poids et celui de la broche de maneeuvre diminués du déplace ment du fluide peuvent être exactement équi librés par la poussée exercée sur l'extrémité inférieure de ladite broche, extrémité dont on peut choisir la section à volonté.
Il est des cas cependant, par exemple, celui des hautes pressions, où cette dernière poussée dépasserait la force à équilibrer dirigée de haut en bas. On a alors recours à la disposition représentée par les fig. 4 et 5 dans lesquelles les mêmes organes sont dé signés par les mêmes lettres que précédem ment. La broche de man#uvre est prolongée à sa partie inférieure qui, au lieu d'être noyée, traverse un presse-étoupe J' dont la garniture L' est serrée par une bride P. De cette façon, la, pression aval n'agü; plus que sur la couronne circulaire résultant de la dimi nution de diamètre de la broche.
La pous sée de bas en haut pourrait être supprimée, si on le jugait nécessaire, en faisant la, broche parfaitement cylindrique; on voit donc qu'on peut la graduer comme on le désire et sui vant les besoins.
Lorsque la vitesse d'écoulement du fluide est grande, il est avantageux, pour réduire la perte de charge dans la vanne, de donner à celle-ci la forme que représentent les fig. 6, 7 et 8; fig. 6 étant une coupe suivant a-b de fig. 7, celle-ci une coupe suivant c--d de fig. 6, et fil,. 8 une coupe horizontale suivant e -f de fig. 6; dans fig. 8. l'obtura teur est cependant supposé dans sa position supérieure.
On voit que ledit obturateur R est prolon2,é à sa partie inférieure par une partie effilée dans la, direction aval, qui, lorsque la vanne est ouverte (fil,. 8), assure le changement progressif de direction du fluide, ce qui .a pour effet de supprimer les remous et le chocs et d'augmenter le rende- m ent. Cette même forme peut s'adapter au cas où la broche de manoeuvre doit être prolon ge à son extrémité inférieure, comme le montrent les fig. 9 et 10,
analogues aux fig. 4 et 5.
Enfin, si, la vitesse d'écoulement du fluide étant exceptionnellement grande, ce moyen de réduire les pertes de charge ne suffisait encore pas, on choisirait une vanne de grand modèle (fig. 11) et on la raccorderait aux canalisations amont et aval par deux diffu seurs B'. La vanne proprement dite peut d'ailleurs être de l'un quelconque des types décrits précédemment.
La fig. 12 représente en coupe horizon tale une vanne équilibrée, dans laquelle l'éperon B est remplacé par une paroi mobile R'; celle-ci ferme le passage direct du fluide de la conduite amont à la conduite aval, par le fait qu'elle appuie hermétiquement sur un siège ménagé clans la lanterne A; elle peut cependant être déplacée verticalement de bas eu haut au moyen d'une broche analogue ù, la broche H.
Le fonctionnement de cette vanne est le suivant: On ouvre d'abord l'obturateur B, comme on l'a indiqué phis haut; cette maneeuvre étant terminée, la pression du .fluide est la même sur -les deux faces de la paroi B'; il est alors très aisé de relever celle-ci, ce qui a. pour effet d'établir une communication directe entre l'entrée et la sortie de la vanne.
Pour fermer cette dernière, on commence par descendre la paroi B', puis on actionne l'obhirateur B. Le portage de la, paroi Bt. ainsi que le siège de la. lanterne A sur lequel il appuie, sont tous deux en bronze et faciles à réparer.
On voit que cette dernière forme de vanne est conçue de façon que, même aux plus fortes vitesses du fluide, la perte de charge soit totalement supprimée.
Un résultat analogue petit être réalisé, comme le montre la fig. 1$, au. moyen d'iiu papillon R2 que l'on .fait pivoter autour de son axe après avoir ouvert l'obturateur B, ou avant de le fermer. Le .fond Bl et le papillon B' peuvent être prévus avec ou sans presse-étoupe in férieur, comme on l'a expliqué pour l'obtura teur B.
Toutes les vannes décrites peuvent être fixées aux conduites amont et aval au moyen de brides (comme représenté sur le dessin), d'emboîtements et cordons ou d'autres moyens d'assemblage. Les canaux<I>C et D</I> peuvent être elliptiques, comme indiqué, ou avoir une forme quelconque. Les garnitures des presse-étoupe peuvent être en tresse pour les basses pressions, métalliques pour les moyennes, ou constituées par des cuirs em boutis pour les hautes pressions. La butée N peut comporter un roulement à billes, bien que, même dans le cas de la haute pression, les poussées verticales soient équilibrées.
Dans tous les cas, grâce aux portages et sièges en bronze, l'étanchéité peut être ren due parfaite. En outre, il existe au-dessous de l'ôbturateur, dans sa position fermée, une chambre dans laquelle les impuretés peuvent s'accumuler sans gêner le fonctionnement; ces impuretés sont d'ailleurs chassées par le fluide dès que l'on ouvre l'obturateur; cette chambre est en outre facile à ouvrir en vue du nettoyage, grâce à la plaque y, ou au presse-étoupe P, le trou central pouvant être choisi aussi grand qu'on le désire.
Les métaux utilisés pour la construction de la vanne peuvent être choisis selon la na ture du fluide à. conduire et selon la pres sion; par exemple, pour l'eau (le mer ou des liquides acides, tous les organes peuvent être en bronze; pour de fortes pressions l'acier coulé peut être utilisé. La commande à distance peut être réalisée très facilement, même pour de grands débits et de fortes pressions, grâce à l'équilibrage de l'obtura teur, au moyen de moteurs de faible puis sance. Dans le cas du fond mobile Bl ou du papillon B', la manoeuvre de ces deux organes peut être combinée à celle de l'ob turateur.
On voit que la vanne équilibrée selon l'in vention offre l'avantage de présenter une perte de charge très réduite, de permettre de supprimer le by-pass et de pouvoir être construite parfaitement étanche et d'un prix de revient très réduit. En outre, dans le cas de la commande à distance par moteur élec trique, la. batterie auxiliaire qui s'impose dans une centrale hydro-électrique pour ob tenir avec une sécurité complète la. fermeture des vannes, même en cas d'arrêt du courant principal, peut être de très peu d'importance, vu la faible puissance des moteurs de coin- mande.
Dans le cas de fluides très chauds, par exemple de vapeurs ou gaz surchauffés, le réchauffage symétrique de la cage et de l'obturateur facilitera le fonctionnement en égalisant les dilatations.
Enfin, les vannes à paroi mobile ou à papillon augmentent la section transversale de passage du fluide de telle sorte que leur perte de charge peut être plus faible que celle d'une même longueur des conduites auxquelles elles sont raccordées.