Vanne à section de passage annulaire. Avec les vannes à section de passage annulaire de construction connue, par exemple les vannes autoclaves, du type coudé dans lequel l'obturateur est actionné par un servomoteur disposé à l'extérieur de la vanne ou du type rectiligne dans lequel l'obtura teur est actionné par un servomoteur disposé à l'intérieur de la vanne, la révision des sièges en cas d'usure nécessite soit la vidange de la conduite amont, ce qui, dans le cas où cette conduite alimente une installation com portant plusieurs vannes, a pour effet d'im mobiliser toute l'installation, soit la présence à l'amont de chaque vanne d'une vanne d'isolement, ce qui a naturellement pour effet d'augmenter les frais d'installation.
La présente invention a pour objet une vanne à section de passage annulaire et dont le corps de vanne et l'obturateur présentent chacun un siège annulaire coopérant l'un avec l'autre afin d'assurer l'étanchéité en service normal.
Cette vanne tend à obvier aux inconvénients cités par le fait qu'elle présente un jeu de sièges auxiliaires, disposés à l'amont desdits sièges annulaires apparte nant au corps de vanne et à l'obturateur, et un dispositif de commande permettant d'ame ner lesdits sièges auxiliaires en contact l'un avec l'autre, de sorte que l'étanchéité est alors assurée par lesdits sièges auxiliaires, tandis que les sièges de service normal sont déchargés de la pression du fluide, de façon à les rendre accessibles et démontables à l'abri des sièges auxiliaires après sortie d'un tuyau dit de démontage prévu à l'aval de la vanne.
Les quatre figures du dessin annexé mon trent schématiquement à titre d'exemple, en coupe axiale et en position fermée, diffé rentes formes d'exécution de la vanne faisant l'objet de l'invention.
Dans la vanne selon la fig. 1 du type coudé à commande hydraulique disposée à l'extérieur et à l'amont de la vanne, les deux sièges de l'obturateur ainsi que le siège de service normal du corps de vanne sont fixes et le siège auxiliaire du corps est. mobile.
Dans la vanne selon la fig. 2 du même type et de même disposition de la commande, les deux sièges de l'obturateur sont fixes et les deux sièges du corps de vanne sont mo biles.
Dans la vanne selon la fig. 3 du<B>.</B> type coudé à commande hydraulique disposée à l'extérieur, mais à l'aval de la vanne, les deux sièges de l'obturateur ainsi que le siège auxiliaire du corps de vanne sont fixes et le siège de service normal du corps est mobile.
Dans la vanne selon la fig. 4 du type rectiligne à commande hydraulique disposée à l'intérieur de la vanne, les deux sièges de l'obturateur ainsi que le siège auxiliaire du corps de vanne sont fixes et le siège de service normal du corps de vanne est mobile.
Selon les fig. 1 et 2, le corps 1 de la'vanne de forme sphérique est alimenté à l'amont par un coude 2 portant un cylindre 3 disposé dans l'axe du corps. Un obturateur 4 en forme de pointeau est monté à l'extrémité d'une tige 5 qui traverse axialement le corps 1 et le cylindre 3. Un palier 6, disposé à l'inté rieur du corps 1 et relié à celui-ci par des nervures radiales 7, constitue un guide pour la tige 5.
Un piston 8, fixé à l'extrémité amont de la tige 5 par un écrou 32, constitue avec le cylindre 3 un servomoteur, lequel, ali menté par une conduite 9 avec un fluide, par exemple de l'huile sous pression, permet de déplacer l'obturateur dans le sens d'ou verture dès. que la pression sur les deux côtés de ce dernier a été équilibrée à l'aide d'un by-pass, intérieur pour la fig. 1 et extérieur pour la fig. 2, qui sera décrit plus loin. Un piston plongeur 10,
solidaire du piston 8 et de la tige 5 et de diamètre plus grand que celui de cette tige à l'endroit de son passage à travers la paroi du coude 2, coulisse dans un cylindre 11 fixé par des brides 12 au cy lindre 3. Ce cylindre 11 est alimenté, par une conduite 13 munie d'un robinet d'arrêt 33, avec du fluide sous pression provenant de la vanne, de façon à provoquer la fermeture de celle-ci dès que le cylindre 3 est mis à l'échap pement.
Une tige 29, fixée au piston 8, trans met à l'extérieur de la vanne les mouvements de l'obturateur et permet d'asservir à ces mouvements une soupape de commande de la vanne (non figurée), en vue de régler la vitesse de man#uvre de l'obturateur. Un collet 30 aménagé sur la tige 5 assure, dans la position ouverte de la vanne, l'étanchéité du passage de cette tige au travers de la paroi du coude 2, de façon à permettre, après fermeture du robinet 33, puis démontage du piston 8, de remplacer les joints d'étanchéité 31 de la tige 5 tout en maintenant la vanne en service.
Dans la fig. 1, 14 est un siège annulaire fixé sur la face aval de l'obturateur au moyen d'un chapeau 15 et de vis 16. Au siège 14 correspond un siège annulaire ' 18, emboîté dans une bride 19 boulonnée à l'extrémité aval du corps de vanne et main tenu en place par une bride 20 d'un tuyau de démontage 21 prévu entre la vanne et la conduite aval C. Ces sièges 14 et 18 assurent l'étanchéité de la vanne en service normal.
La vanne décrite ci-dessus est munie d'un siège auxiliaire fixe 22, disposé à l'amont du siège 14 et constitué par une surface annu laire conique de l'obturateur 4. A ce siège fixe correspond un siège auxiliaire mobile 23 disposé à l'amont du siège 18 du corps 1 de la vanne et solidaire d'un piston annulaire 17 logé entre ce corps et la bride 19.
Le siège 23 sollicité par la pression régnant dans la vanne est déplacé axialement, vers l'aval (jusque dans la position représentée au dessin), de façon à se trouver écarté du siège auxiliaire 22 quand -les sièges 14 et 18 doivent assurer l'étanchéité, et vers l'amont par rapport à la position représentée au dessin en repoussant l'obturateur 4, afin d'écarter l'un de l'autre les sièges 14 et 18 quand ceux-ci doivent être rendus accessibles.
Les déplacements du siège auxiliaire 23 sont provoqués par un dispositif de com mande hydraulique comprenant une chambre annulaire 24, prévue entre la face amont du piston 17 et le corps de vanne, et qui commu nique avec l'atmosphère par un orifice 25, et une chambre annulaire 26, prévue entre la face aval du piston 17 et la bride 19, et qui -peut être mise en communication avec l'atmosphère ou avec le fluide sous pression alimentant la vanne au moyen d'un robinet à trois voies 27. Trois joints 28 assurent l'étanchéité de ces deux chambres.
Lors d'une révision des sièges 14 et 18, ces derniers sont écartés l'un de l'autre par la mise en service des sièges auxiliaires 22 et 23. A cet effet la chambre 26, prévue à l'aval du siège 23, est mise sous pression par ma noeuvre du robinet à trois voies 27 dans la position opposée à celle représentée à la fig. 1 et pour laquelle la chambre 26 communique avec la pression régnant dans la vanne par des conduites 40 et 41. La surface active de la face aval du piston annulaire 17 est prévue plus grande que la somme des surfaces actives du piston 10 et de l'obturateur 4 qui sont également soumises à la pression régnant dans la vanne, mais agissant dans le sens de fermeture de celle-ci.
Ainsi, l'obturateur est repoussé vers l'amont de toute la course du siège 23, ce qui a pour effet de décharger les sièges 14 et 18 et de permettre d'accéder à ces sièges après sortie du tuyau de démon tage 21.
Après remontage des sièges 14 et 18 et du tuyau 21, la chambre 26 est mise à l'échappe ment en manoeuvrant le robinet 27 de ma nière à relier la conduite 40 à une conduite d'échappement 43; le siège auxiliaire 23 est ainsi repoussé vers l'aval par l'obturateur et la pression du fluide régnant dans la vanne, de sorte que l'étanchéité de celle-ci est de nouveau assurée par les sièges 14 et 18.
Dans la fig. 2, comme dans la fig. 1, les sièges 14 et 18 assurent l'étanchéité en service normal, tandis que 22 et 23 sont les sièges auxiliaires de la vanne. Toutefois, dans cette seconde forme d'exécution, le siège 18, soli daire d'un piston annulaire 45, est déplaçable axialement, comme le siège auxiliaire 23, soli daire du piston 17, lequel est logé entre le corps 1 de la vanne et une bride 19 fixée à l'aval de ce corps, comme dans la fig. 1, tandis que le piston 45 est logé entre cette même bride 7.9 et une autre bride 39 reliant la bride 19 à une bride 20 d'un tuyau de démon tage 21 prévu entre la vanne et la conduite aval C.
Les déplacements du siège 18 sont pro voqués par un dispositif de commande à action hydraulique pareil a celui décrit pour la fig. 1, ebmprenant une chambre annulaire 35 communiquant avec l'atmosphère par un orifice 36 et une chambre annulaire 34 pouvant être mise en communication avec l'atmosphère ou avec le fluide sous pression alimentant la vanne, au moyen d'un robinet à trois voies 37. Trois joints 38 assurent l'étanchéité des chambres 34 et 35. L'écrou 32, constitué comme butée, limite la course du piston 8 près de la fermeture, de façon à rendre l'effort à fournir par les dispositifs de commande des sièges 18 et 23 indépendant de celui exercé par l'obturateur.
En service normal, l'étanchéité de la vanne est assurée pour la position des organes représentés à la fig. 2. En effet, la chambre 34 est mise sous pression par le robinet à trois voies 37 mettant cette chambre en liaison avec le fluide amont de la vanne par l'inter médiaire de conduites 44, 46 et 42.
La surface annulaire active des pistons 17 et 45 n'est pas, comme pour la vanne selon fig.. 1, prévue plus grande que la somme des surfaces actives du piston 10 et de l'obtura teur 4, agissant dans le sens de fermeture, mais seulement suffisante pour que la pres sion par cm2 appliquant les sièges mobiles 18 et 23 sur les sièges 14 et 22, rendus fixes par la butée 32, assure l'étanchéité de la vanne.
Pendant une révision des sièges 14 et 18, l'étanchéité de la vanne est assurée par la mise en pression de la chambre 26 du siège auxiliaire 23 au moyen du robinet à trois voies 27 mettant cette chambre en liaison avec le fluide amont de la vanne par l'intermédiaire des conduites 40, 41 et 42.
Les sièges 14 et 18 sont alors déchargés par manceuvre du robinet à trois voies 37 afin de mettre la chambre 34 à l'échappe ment par les conduites 44 et 47; ces deux sièges sont alors rendus accessibles après sortie du tuyau de démontage 21.
Après révision des sièges 18 et 14 et remontage du tuyau 21, la chambre 34 est mise en pression par manceuvre du robinet 37, ce qui remet en contact ces sièges et permet de décharger les sièges auxiliaires 22 et 23, de telle sorte que la position des différents organes est de nouveau celle donnée par le dessin.
Dans une variante d'exécution, le siège auxiliaire 23, selon la fig. 1, pourrait être fixe et le siège de service normal 18 mobile par exemple de la même façon que celui de la vanne selon fig. 2. Par déplacement axial vers l'aval de ce siège. mobile 18, les sièges auxiliaires 22 et 23 sont mis en contact l'un avec l'autre et les sièges de service normal déchargés et rendus accessibles après sortie du tuyau de démontage 21.
Le by-pass intérieur de la vanne selon la fig. 1 à sièges annulaires de construction connue est muni également de sièges auxi liaires permettant la révision des sièges de service normal, comme c'est le cas pour la vanne.
L'obturateur de ce by-pass, constitué par un collet 48 prévu à l'extrémité aval de la tige 5, porte un siège de service normal 49 et peut se déplacer axialement dans une chambre 50 ménagée à l'intérieur de l'obtu rateur 4 de la vanne.
Le déplacement du siège 49 correspondant à l'ouverture du by- pass est limité à l'amont par une douille de montage 51 solidaire de l'obturateur 4, et à l'aval par le siège 52 de service normal appar tenant au corps de vanne du by-pass, lequel siège est susceptible de se déplacer axiale- ment entre l'obturateur 4 et le chapeau 15 de fixation du siège 14.
Des orifices 53 prévus dans la face amont de l'obturateur 4 font communiquer la chambre 50 du corps du by-pass avec l'espace sous pression du corps de la vanne. 54 est un siège auxiliaire appartenant au corps du by-pass constitué par une surface annulaire conique prévue à l'intérieur de l'obturateur 4, 55 un siège auxiliaire fixe -appartenant à l'obturateur 48 du by-pass et constitué par une surface annulaire conique de cet obtura teur. 52 est le siège de service normal du corps du by-pass qui est seul mobile.
Ce siège est pour cela rendu solidaire d'un piston annulaire 56 emboîté dans le chapeau 15 et muni de deux joints 57 qui assurent l'étan chéité d'une chambre annulaire 58 prévue à l'aval de ce piston. Un orifice 59, aménagé dans le chapeau 15, met cette chambre en communication avec l'espace annulaire exté rieur de l'obturateur 4 qui sépare ses deux sièges 14 et 22. Un orifice 60, aménagé dans le piston 56, fait communiquer une chambre 61, prévue à l'amont de ce piston, avec l'espace aval de l'obturateur 4 de la vanne.
En service normal, les sièges 14 et 18 de la vanne étant en contact, le fluide sous pression renfermé dans la vanne accédant à la chambre 58 du by-pass par- l'orifice 59 maintient les sièges 49 et 52 de service nor mal en contact l'un avec l'autre et les sièges auxiliaires 54 et 55 écartés l'un de l'autre. L'obturateur 48 se trouve ainsi repoussé vers l'amont par le siège 52, comme indiqué à la fig. 1.
Si les sièges 49 et 52 du by-pass.doivent être démontés, ses sièges auxiliaires 54 et 55 seront mis en contact automatiquement en même temps que les sièges auxiliaires 22 et 23 de la vanne, après manoeuvre du robinet à trois voies 27, par la mise à l'échappement de la chambre 58 qui se trouvera commu niquer par l'orifice 59 avec la sortie de la vanne.
Le by-pass extérieur selon fig. 2 comporte une vanne autoclave 62 du type coudé exactement de même construction que la vanne principale et munie de sièges auxiliaires permettant d'accéder à ses sièges de service normal sans nécessiter la vidange de la con duite amont, après enlèvement d'un tuyau coudé 63 le raccordant à la conduite aval C.
Dans la fig. 3, le corps 1 de la vanne est raccordé à une conduite aval C, munie d'une bride de démontage 53, par un coude 2 qui porte, côté aval, dans l'axe du corps 1, un cylindre 3 et est raccordé au corps par une tubulure rectiligne 65.
Des brides d'assem blage 66 sont prévues pour relier le coude 2 à la tubulure 65 et des brides 67 permettent de relier le corps 1 à cette tubulure 65 qui est en outre reliée intérieurement par des nervures 68 à un corps creux coaxial 69 ser vant de guidage à une tige dont l'extrémité amont<B>70</B> est solidaire d'un obturâteur 71 en forme de cloche et dont l'extrémité aval 72 de. diamètre plus petit vient buter contre l'extrémité amont d'une tige 73 solidaire d'un piston 8 constituant, avec le cylindre 3, un servomoteur.
Ce dernier, alimenté par une conduite 9 avec un fluide, par exemple de l'huile sous pression, permet de déplacer l'obturateur 71 dans le sens de son ouverture dès que la pression des deux côtés de ce dernier a été équilibrée à l'aide d'un by-pass extérieur comportant, comme celui de la vanne selon fig. 2, une vanne autoclave 62 du type coudé, munie de sièges auxiliaires et d'un tuyau de démontage 63. La tige 70/72 de l'obturateur constitue un piston différentiel qui provoque un mou vement de fermeture de cet obturateur sur toute sa course, de façon que l'extrémité aval de sa tige 72 reste toujours en contact avec l'extrémité amont de la tige 73 du piston du servomoteur de la vanne.
Deux joints 74 assurent l'étanchéité d'une chambre 75 du corps creux 69 qui sert de cylindre à la tige 70 et qui communique avec l'atmosphère par un canal 80 aménagé dans l'une des nervures 68.
Dans la vanne selon fig. 3, le siège annu laire 14 est fixe, étant vissé dans l'obturateur; tandis que le siège annulaire 18 est mobile, étant solidaire d'un anneau 17 susceptible d'être déplacé axialement entre le corps 1 et la tubulure 65 dans une chambre 76 de cette tubulure. Deux joints 77 assurent l'étanchéité de la chambre 76 et l'équilibrage de l'anneau 17, de façon à rendre l'effort. nécessaire au déplacement axial du siège 18 théoriquement indépendant de la pression régnant dans la vanne, lorsque celle-ci est ouverte.
La commande du siège mobile 18 se fait mécaniquement au moyen d'un certain nombre de vis 78 réparties sur toute la cir conférence de la face aval de l'anneau 17. Ces vis traversent la paroi aval de la chambre 76 parallèlement à l'axe de la tubulure 65, de façon à être man#uvrables de l'extérieur de la vanne.
Les sièges 14 et 18 assurent l'étanchéité de la vanne en service normal. Les sièges auxiliaires sont constitués pour le corps de la vanne par une surface conique 79 de ce corps et pour l'obturateur par une surface correspondante 22.
En service normal, les vis 78 maintiennent l'anneau 17 du siège 18 appliqué contre la bride 67 du corps de vanne, de façon que les sièges auxiliaires 22 et 79 se trouvent écartés l'un de l'autre et les sièges 14 et 18 pressés l'un contre l'autre par tout l'effort fourni par l'obturateur dans sa -position fermée.
La mise en service des sièges auxiliaires 22 et 79, lors d'une révision des sièges 14 et 18, se fera, la vanne étant en position ouverte, en dévissant les vis 78, de façon qu'en fermant la vanne, le siège 18 soit repoussé librement vers l'aval par l'obturateur jusqu'à ce que les sièges auxiliaires soient en contact l'un avec l'autre.
Les sièges 14 et 18 sont alors déchargés et rendus accessibles après sortie du coude 2 et de la tubulure 65, opération qui se fait sans difficulté dans la position fermée donnée par le dessin, après avoir retiré la tige 73 vers l'aval au moyen de la tige 29 servant d'indicateur d'ouverture, de façon à libérer son extrémité amont du corps creux 69. Après sortie de la tubulure 65, les deux joints d'étanchéité 74 de la chambre 75 pourront, si nécessaire, également être rem placés. .
Dans la vanne selon la fig. 4, le corps 1 de la vanné est muni, côté aval, d'une tubu lure coaxiale 81, reliée par des nervures radiales 82 à un fond 83 de forme conique, sur lequel se déplace un obturateur 85 en forme de cloche, muni à l'intérieur d'un cylindre 86 qui constitue avec le fond 83 un dispositif d'équilibrage hydraulique par tiel de l'obturateur. En effet, une chambre 87, aménagée entre cet obturateur et le fond 83, est mise en communication avec la pression du fluide régnant dans le corps 1 par l'intermédiaire d'un canal 88 passant par une des nervures 82, par la bride 89 reliant la tubulure 81 au corps de vanne, par une conduite 90, par un filtre 91 et par un robinet 92 branché sur le corps 1.
Une tubulure 93 d'entrée du corps de la vanne est prévue pour permettre l'introduc tion de l'obturateur dans ce corps. Un palier 94, fixé à l'intérieur de la tubulure 93 par des nervures radiales 95, sert de support à une tige 96 de guidage de l'obturateur côté amont. Une tige 97 est prévue pour le gui dage de cet obturateur côté aval. Cette tige est portée par une tige creuse 98 solidaire d'un piston 99 qui bute,- côté amont, contre l'intérieur de l'obturateur: Un cylindre 100 est fixé par une bride 101 contre la face annulaire amont 102 du fond 83 et constitue avec le piston 99 un servo-môteur pour la manceuvre d'ouverture de la vanne.
Une chambre 103, aménagée entre le piston 99, le cylindre 100 et le fond 83 du servomoteur, est alimentée par un fluide, par exemple de l'huile sous pression, par l'intermédiaire d'une conduite 104 et d'un canal 105 passant par une des nervures 82. Une came 106, solidaire du piston 99, un levier 107 et une tige 108 actionnée par ce levier constituent un dispositif de transmis= Sion transmettant à l'extérieur les mouve ments de l'obturateur de la même manière que la tige 29 des vannes, selon fig. 1, 2 et 3.
Un canal 109 fait communiquer la chambre amont du piston 99 avec l'atmosphère et des orifices 110, pratiqués à l'aval de la tige creuse 98, permettent l'échappement à l'air libre par le canal 109 des fuites pouvant éventuellement se produire entre l'obtura teur 85 et l'extrémité amont de la tige creuse 98 du piston 99.
Dans la vanne selon la fig. 4, le siège annulaire fixe 14 est constitué par le bord aval du cylindre 86, tandis que le siège annu laire mobile 18 est solidaire d'un piston annulaire 50 susceptible de se déplacer axia- lement dans une chambre annulaire 34 amé nagée entre la tubulure 81 et le corps de vanne 1. Trois joints 38 assurent l'étanchéité entre la face aval sous pression du piston 50 et sa face amont, cette dernière communi quant avec l'atmosphère par un canal 36.
En service normal, l'étanchéité de la vanne est assurée pour la position représen tée à la fig. 4. En effet, la chambre 34 est mise sous pression par l'ouverture du robinet 92 qui met cette chambre ainsi que la cham bre 87 en liaison avec le fluide amont de la vanne par l'intermédiaire du filtre 91 et de la conduite 90.
La surface annulaire active du piston 50 est, comme pour celle du piston 17 de la fig. 1, prévue plus grande que la surface active de l'obturateur, de façon que ce dernier soit repoussé vers l'amont de toute la course du siège 18, ce qui a pour effet de mettre hors service les sièges auxi liaires 22 et 79. Lors d'une révision des sièges 14 et 18, la vanne étant fermée, le robinet 92 sera fermé et un robinet d'échappement 113 ou vert. Dans ces conditions, l'obturateur re pousse le siège 18 en refoulant le fluide des chambres 87 et 34 par le canal 88 et les con duites 90 et 114; les sièges auxiliaires 22 et 79, mis en contact, bloquent l'obturateur dans sa position fermée.
Après sortie du tuyau de démontage 21, la tubulure 81 avec le siège 18, le cylindre 100 et le piston 99 est retirée axialement de l'obturateur et sortie par l'espace laissé libre par le tuyau de démontage.
Le siège 14 de l'obturateur solidaire du cylindre 86 est démonté en même temps que ce cylindre, après enlèvement de ses vis de fixation 115 à l'obturateur.
Après remise en place des pièces, ferme ture du robinet 113 et ouverture du robinet 92, les sièges auxiliaires 22 et 79 seront dé chargés ainsi que l'obturateur, par la remise en pression des chambres 34 et 87.
Dans une variante d'exécution de la vanne selon fig. 3, la commande du siège mobile du corps de vanne pourrait se faire hydrauliquement, comme celle des sièges mobiles de la vanne selon fig. 2.
La course de l'obturateur serait dans ce cas limitée en faisant buter le piston 8 contre une vis fixée au couvercle 116 du cylindre 3 en lieu et place de la tige 29, celle-ci pouvant être désaxée comme celle des vannes selon fig. 1 et 2. Lors d'une révision des sièges normaux, la vis de butée est retirée, de façon à permettre aux sièges auxiliaires de prendre contact l'un avec l'autre.
Dans une variante d'exécution des vannes selon fig. 1 et 4, la commande du siège mobile du corps de vanne pourrait se faire mécani quement, comme celle du siège de la fig. 3, au moyen de vis.
Dans une variante d'exécution de la vanne selon fig. 2, le siège 18 pourrait être fixe et l'écrou à butée 32 dévissé suffisam ment ou remplacé par un écrou sans butée, de façon que l'étanchéité, en service normal, soit assurée comme décrit pour la fig. 1. En cas de révision des sièges de service normal, l'étanchéité sera alors assurée par les sièges auxiliaires, comme décrit pour la fig.2, après avoir remis en place l'écrou à butée 32, lequel est rendu accessible, la vanne étant ouverte, après enlèvement du couvercle fermant le cylindre 11.