CH354305A - Obturateur pour conduite de fluide sous pression - Google Patents

Description

Obturateur pour conduite de fluide sous Pression La presente invention est relative ä un obturateur pour conduite de fluide sous Pression. Jusqu'ä pre- sent, 1'interruption de 1'ecoulement d'un fluide s'ef- fectuait au moyen dune vanne ä volet coulissant constituant 1'opercule, mais les Pressions laterales auxquelle.s est soumis l'opercule sont susceptibles de provoquer une usure rapide des glissieres de 1'oper- cule, ce qui donne lieu ä des fuites. De plus, la manoeuvre de fermeture de l'opereule exige un effort considerable si la Pression du fluide est elevee.

La presente invention a pour objet un obturateur destine ä assurer les memes fonctions, mais dann lequel les inconvenients enonces ei-dessus sont reduits au minimum, voire en@tierement e1imines.

L'obturateur objet de 1'invention est caracterise en ce qu'il comprend un corps traverse de Part en Part par un Passage pour un fluide et un Organe cylindrique de guidage d'un opercule, Organe s'eten- dant d'un cöte dudit Passage et coupant celui-ci ä angle droit, et dort 1e diametre est au moins egal ä celui dudit Passage, ces deux diametres etant tels que les sudaces cylindriques respectives se coupent mutuellement ä 1'interieur dudit Passage, l'opereule etant cylindrique, guide de fagon precise, par ledit Organe de guidage et presentant une extremite active hemispherique dort 1e sommet est situe nur la section droite du Passage pour 1e fluide contenant laxe de 1'organe de guidage.

Gräce ä cette disposition, tont effort de com- pression s'exergant entre 1'extremite active de 1'oper- cule et la paroi du Passage du fluide en regard de 1'organe de guidage, lorsque l'opereule est en Posi tion de fernneture, tend ä provoquer une defonnation relative de la paroi du Passage pour 1e fluide dann la region interessee, de Part et d'autre de 1'opercule, ainsi que de l'opereule lui-meme, et cette deforma- tion relative tend ä augmenter 1'etancheite. Dann une forme d'execution de 1'objet de 1'in- vention, 1'opercule est creux et 1'extremite exterieure de 1'organe de guidage est fennee de fagon etanche, de teile maniere que toute fuite entre 1'organe de guidage et 1'opercule, lorsque 1'obturateur est ferme; puisse penetrer ä 1'interieur de l'opereule et y engen- drer des forces tendant ä 1e dilater et ä 1'appliquer contre la Partie de la paroi avec laquelle il est dejä en contact, ce qui ameliore encore 1'etancheite de ce contact.

Dans une variante, au lieu de se servir des fuites pour obtenir cette amelioration de 1'etancheite, an prevoit une communication entre 1e cöte haute Pres sion et 1'interieur de 1'opercule RTI ID="0001.0268" WI="9" HE="4" LX="1550" LY="1692"> creux.

Dans une autre forme d'execution l'opereule est en deux Parties, la prenüere, pleine, de dimensions inferieures ä celles qui sont necessaires pour assurer 1'obturation etant fixee ä 1'interieur de la seconde, celle-ci formant une enveloppe de matiere deformable elastiquement, dort les dimensions exterieures sont egales auxdites dimensions necessaires pour assurer 1'obturation.

Suivant une variante, an peut donner ä 1'organe de guidage cylindrique un diametre superieur ä celui du Passage pour 1e fluide et Fon forme dann la paroi de celui-ci, en regard de 1'organe de guidage cylin- drique, un evidement en forme de zone spherique de rayon egal ä celui de 1'organe de guidage cylin- drique.

L'invention Sera mieux comprise ä la lecture de la description detaillee qui suit et ä Pexamen du dessin annexe qui represente, ä titre d'exemple, trois formen d'execution de 1'objet de 1'invention.

La fig. 1 est une coupe dann un plan contenant les axes du Passage du fluide et de 1'organe de gui- dage cylindrique dune forme d'execution de 1'obtu- rateur represente en Position de fermeture. La fig. 2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la fig. 1, la tige d'actionnement de 1'opercule dtant representee en 61evation.

La fig. 3 est une vue analogue ä la fig. 1, mais representant une autre forme d'exdcution.

La fig. 4 est une autre vue analogue ä la fig. 1, mais repr6sentant une troisieme forme d'execution, et la fig. 5 est un diagramme de forces qui s'appli- que aux trois formes d'ex6cution reprdsent6es.

Ort consid6rera tout d'abord la forme d'execution des fig. 1 et 2. Daus cet exemple, 1e Corps de 1'obtu- rateur, vu de Profil, presente sensiblement la forme d'un grand T -renverse, la brauche verticale 10 du T presentant un alesage coaxial ä sa surface extd- rieure et qui constitue un organe de guidage cylin- drique G de 1'opercule, tandis que la brauche horizontale (sur la figure) 11 du T comporte ega- lement un alesage coaxial ä sa surface exterieure, qui la traverse de Part en Part et qui constitue 1e Passage P du fluide. Les extr6mites de la brauche 11 presentent des brides 12, 13 au moyen desquelles 1e Corps de 1'obturateur peut etre fixe, par exemple par des boulons (non representes), ä des tubulures appropri6es d'un dispositif dans lequel an desire faire circuler 1e fluide dont 1'6coulement doit etre com- mand6 par 1'obturateur.

Les a16sages qui constituent 1e guide cylindrique G et 1e Passage pour 1e fluide P out 1e meine dia- metre et Fon peut voir qu'ils se coupent mutuelle- ment suivant des arcs situes dans deux Plans obli- ques inclines en sens inverses, representes, de Profil, par les lignes en traft interrompu 14 et 15 de la fig. 1, et qui convergent vers une Corde commune auxdits arcs, vue par son extremite sur la fig. 1 en 16, laquelle Corde coupe transversalement Faxe du Passage du fluide.

L'opercule 17 (qui est par exemple en acier) est de forme g6n6rale cylindrique et son diamUre est tel qu'il sofft guid6 ä coulissement de fagon prdcise dans Forgane de guidage cylindrique. Ledit opercule se termine, ä son extremitd active, par un döme h6mi- spherique de meine diametre que sa Partie cylindri- que. L'opercule 17 est creux, et, au voisinage de son extremit6 ouverte, il comporte une Plaque de support 19 dont la pdripherie est soudde pres de son Bord cir- culaire, comme indique en 18. La Plaque 19 presente des ouvertures 20 dans un but qui Sera ddcrit plus loin.

Une tige d'actionnement 21, qui s'6tend coaxiale- ment ä Forgane de guidage cylindrique et qui traverse un presse-6toupe 22 pr6vu dans un couvercle 23 fixe ä 1'extr6mit6 extdrieure de 1'organe de guidage cylin- drique par une couronne de vis 24, est RTI ID="0002.0275" WI="14" HE="4" LX="944" LY="2414"> solidaire, par son extr6mit6 intdrieure, du centre de la Plaque de support 19. Cette liaison est assur6e par une Partie de diametre renforce 25 de la tige 21, en butee contre la Plaque 19, et par un prolongement filete, de dia- metre reduit, qui traverse un trou central de ladite Plaque et sur lequel est visse un dcrou de fixation 26. Daus la Position de fermeture representee, les Parties de la surface cylindrique extdrieure de 1'oper- cule qui recouvrent les Parties de 1'organe de gui- dage comprises entre les lignes en traft interrompu 14 et 15 forment un joint dtanche avec elles, tandis que la Partie de 1'extremite hemispherique forme une ligne d'etancheite extdrieure indiqude en traft inter- rompu en 27, avec la Partie semi-cylindrique du Pas sage pour 1e fluide situde en regard de Forgane de guidage ; ce dernier entoure completement la Partie en forme de jupe de 1'opercule qui ne peut s'6chapper dudit organe de guidage. Daus Ces conditions, Foper- cule interrompt completement et de faQon dtanche la circulation du fluide ä travers 1e Passage P.

L'extr6mit6 de droite (sur la fig. 1) du Passage P re@oit 1e fluide ä haute Pression dont an desire commander 1'dcoulement et Von remarquera que cette extr6mit6 dudit Passage communique avec 1'organe de guidage cylindrique par Fintermediaire dune lu- miere 28.

En fonetionnement, les forces suivantes s'exercent sur 1'opercule avec les effets indiques ci-apres a) La Pression de fermeture appliquee par 1'inter- mddiaire de la tige 21. Cette forte provoque une deformation relative entre 1'opercule et 1e Corps de Fobturateur, d6formation qui donne naissance ä une Pression d'etancheite, suivant la ligne 27, sur la surface semi-cylindrique inferieure du Pas sage P et sur la zone de Forgane de guidage cylindrique comprise entre les lignes 14 et<B>15</B> sur chaque töte dudit organe.

b) La Pression du fluide dont 1'6coulement est inter- rompu par l'opercule est appliqu6e sur la Partie de droite dudit opercule entre la ligne 15 et la ligne 27. Une Partie de cette Pression indiquee par les fleches 29 est appliquee dans des direc- tions normales ä la zone cylindrique de ladite Partie de droite de 1'opercule et soliicite 1e c6t6 de gauche de la surface ext6rieure cylindrique en contact Manche sous Pression avec Forgane de guidage cylindrique en 30, les Parties 31 de la surface de 1'organe de guidage cylindrique faisant saillie dans 1e Passage pour 1e fluide de chaque c6te de Faxe de 1'opercule et dtant comprises entre la ligne 14 et un plan traversant Faxe du Passage P et contenant la ligne 27. Le reste de la Pression du fluide agit sur la moitie adjacente de la tete h6mispherique comme indique par les fleches 32 et tend ä soulever 1'opercule contre Faction de la forte qui agit sur la tige 21 pour appliquer la Pression de fermeture.

c) La Pression duRTI ID="0002.0541" WI="9" HE="4" LX="1515" LY="2325"> fluide admise dans 1'intdrieur creux de 1'opercule ä travers la lumiere 28 appli- que une forte, indiqude par les fleches 33, qui equilibre sensiblement la forte reprdsentee par les fleches 29. Elle applique en outre une forte indiquee par les fleches 34 et qui maintient FetancMte en 30 et 31. De plus, la Pression interne agit sur toute la surface interieure de la tete hemispherique comme indique par les fleches 35, an doit noter qu'alors que la totalit6 de ladite surface interieure de la tete h6misph6rique est soumise ä cette pression indiquee en 35, Beule la moitie de la surface exterieure de cette tete, qui est situee ä droite de la ligne 27 (sur la fig. 1) est soumise ä une pression extdrieure oppos6e, ä savoir la pression indiquee par les fleches 32. Par ailleurs, la pression interne tend ä dilater 1'opercule pour 1'appliquer sur toute la zon e de 1'or- gane de guidage cylindrique comprise entre le:s lignes 14 et 15 ainsi que sur la ligne de contact 27.

La fig. 5 represente toutes Ces differentes forces sous forme d'un diagramme dans lequel elles, ont ete ramen6es graphiquement ä deux composantes, par projection sur deux axes perpendiculaires, ä savoir une composante horizontale repr6sent6e par la fleche 36 et une composante verticale dirig6e vers 1e bas represent6e par la fleche 37. La fleche 38 est censee representer la resultante de Ces deux composantes.

Dans certains cas, an peut se contenter d'utiliser les fuites qui se produisent en 39 entre la jupe de 1'616ment mobile et 1'organe de guidage cylindrique, au licu de prevoir la lumiere 28 precedemment decrite.

L'obturateur d6crit est capable d'assurer une etanch6ite efficace, meme avec des pressions de 7 kg/cm .

Dans la forme d'execution repr6sentee ä la fig. 3, 1'opercule e.st constitue par un Corps creux 17a en forme de bouteille ä air . comprime comportant un prolongement tubulaire 21a dirige vers 1e haut (sur la figure) qui lui sert de support, tout en permettant de la remplir d'un fluide sous pression superieure ä celle du fluide command6. Ce fluide sous pression superieure est applique ä partir dune source inde- pendante par 1'intermddiaire dune conduite reliee ä un passage d'admission dopt 1e raccord exterieur est indique en 40.

Au lieu d'appliquer la pression de fermeture ä 1'opercule mecaniquement, il peut eire actionn6 ä la maniere d'un piston par la pression du fluide pro- venant de la source exterieure en que.stion.

Dans la forme d'ex6cution representee ä la fig. 4 1'organe de guidage cylindrique G1 a un diametre sup & ieur ä celui du passage pour 1e fluide P1 ; 1'oper- cule West pas creux. L'organe de guidage cylindrique est usin6 au moyen d'un autil ä tete h6misph6rique ou en forme de D qui vient former sur la paroi du passage P1, en regard dudit organe de guidage, un evidement ä fond en arc de cercle 41 qui se prolonge vers 1e haut, comme indiqud par les lignes en trait interrompu 42, autour des cötes du passage du fluide jusqu'ä une position indiqu6e en 43, de maniere ä RTI ID="0003.0275" WI="11" HE="4" LX="257" LY="2385"> former une zone spherique, la ligne de jonction entre les deux alesages etant indiquee en 44.

L'opercule presente une gorge peripherique des- tinee ä recevoir une bague d'etanchet6 45 appeMe ä coopärer avec 1'organe de guidage cylindrique, et il comporte une extr6mit6 int6rieure 46 de diametre reduit qui se termine par une pointe hdmispherique. Cette partie de 1'opercule est fix6e, par exemple par adherence, ä 1'intdrieur dune enveloppe 47 en ma- tiere compressible et dlastique (telle qu'une matiere plastique ou du caoutchouc) qui permet 1e coulisse- ment dans 1'organe de guidage cylindrique et dopt la tete hemispherique 6pouse intimement la gorge 41.

Au voisinage de Bon extr6mit6 sup6rieure, 1'oper- cule pr6sente un 6paulement conique convexe qui repose en 48 dans une depression conique m6nagee dans la face inf6rieure d'un Chapeau 49 ä travers lequel passe un appendice 50 dudit opercule. La surface exterieure dudit Chapeau pr6sente un 6vide- ment central dans lequel est logge une Corde ä piano 51 dispos6e dans une rainure p6riph6rique dudit appendice et immobilisant celui-ei dans un sens axial. Par ailleurs, ä 1'int6rieur de 1'organe de guidage cylin- drique, est menagee une .rainure peripherique dans laquelle est engagee une Corde ä piano 52 qui coopere avec un epaulement 53 de 1'opercule pour limiter 1e d6placement axial de celui-ei dans 1'autre sens.

Le Chapeau 49 comporte un taraudage qui coopere avec un filetage de la branche verticale 10a du Corps d'obturateur, 1'ensemble de cet agencement assurant 1'ouverture ou la fermetüre de 1'obturateur par une rotation dans un sens ou dans 1'autre du Chapeau. 0n remarquera dgalement ä la fig. 4 que 1e Corps de 1'obturateur pr6sente aux extrdmit6s oppo- s6es du passage pour 1e fluide des taraudages des- tin6s ä permettre 1e raccordement au Corps de 1'obtu- rateur de tubulures d'un circuit de circulation du fluide ä commander.

A 1'exception de celles. indiqu6es par les fleches 33, 34 et 35, ä la fig. 1, an retrouve ä la fig. 4 toutes les forces qui agissaient dans 1e mode de r6ali- sation de ladite fig. 1, la force r6sultante dtant indi- qu6e par la fleche 54. De plus, 1'effort de fermeture applique ä 1'opercule de la fig. 4 comprime 1'enve- loppe 47 et 1'applique de fagon etanche contre les surfaces cooperantes du Corps de 1'obturateur.

Dans une variante de la forme d'execution de la fig. 4, la partie 46 de 1'opercule peut etre amincie progressivement vers Bon extrdmit6 h6misphdrique, de maniere ä assurer une dilatation de 1'enveloppe vers 1'exterieur lorsque la pression de fermeture est appli- qu6e par 1e Chapeau 49.

Du fait que 1'opercule des obturateurs repr6sentds a une extremit6 hemisphdrique, Ces obturateurs offrent en outre, 1'avantage que 1e passage offert au fluide au-dessous de ladite extremitd, lorsque 1'obtu- rateur est partiellement ouvert, donne lieu aux memes effets que chacune des moiti6s d'un venturi.

Claims (7)

1. REVENDICATION Obturateur pour conduite de fluide sous pression, caracteris6 en ce qu'il comporte un Corps traverse de part en Part par un passage pour ledit fluide et un organe cylindrique de guidage d'un opercule, organe s'etendant d'un c6t6 dudit passage et coupant celui-ci ä angle droit et dopt 1e diametre est au moins Egal ä celui dudit passage Ces deux diametres dtant tels que les surfaces cylindriques respectives se cou- pent mutuellement ä Finterieur dudit Passage, 1'oper- cule etant cylindrique, guide de fagon precise par ledit Organe de guidage, et presentant une extremite active hemispherique dont 1e sommet est situe sur la section droite du Passage pour 1e fluide contenant Faxe de Forgane de guidage. SOUS-REVENDICATIONS 1. Obturateur suivant la revendication, caracterise par 1e fait que 1'opercule est creux et par 1e fait que 1'extremite exterieure de 1'organe de guidage est fer- m6e de fagon etanche, de maniere ä former une chambre de Pression destinee ä etre alimentee en fluide sous Pression pour donner naissance ä des forces tendant ä dilater 1'opercule vers la Partie de la paroi du Passage pour 1e fluide avec laquelle il est en contact.
2. 2. Obturateur suivant la revendication et la sous- revendication 1, caracterise par 1e fait que 1e fluide admis dans la chambre de Pression est fourni par les fuites, entre Forgane de guidage et 1'opercule, du fluide present du cöte haute Pression du Passage pour 1e fluide.
3. 3. Obturateur suivant la revendication et la sous- revendication 1, caracterise par 1e fait que 1e fluide admis dans la chambre de Pression est amene par une conduite qui assure une intercommunication entre 1'organe de guidage et 1e cöte haute Pression du Pas sage du fluide.
4. 4. Obturateur suivant la revendication et la sous- revendication 1, caracterise par 1e fait que 1'opercule forme une chambre etanche dans laquelle un fluide sous Pression destine ä provoquer la dilatation dudit opercule est amene, ä travers un appendice creux, ä partir dune source exterieure.
5. 5. Obturateur suivant la revendication et les sous- revendications 1 et 4, caracterise par 1e fait que Fopercule et ladite source extericure sont disposes de teile maniere que 1e fluide sous Pression prove- nant de ladite source tende en outre ä deplacer 1'opereule vers sa Position de fermeture contre une force antagoniste.
6. 6. Obturateur suivant la revendication, caracterise par 1e fait que 1'opercule est en deux Parties, la Pre miere, pleine, de dimensions inferieures ä celles ne- cessaires pour assurer Fobturation, fixee ä 1'interieur de la seconde de celles-ci, formant une enveloppe de matiere deformable elastiquement dont les dimen- sions exterieures sont egales aux dimensions neces- saires pour assurer 1'obturation.
7. 7. Obturateur suivant la revendication et la sous- revendication 6, caracterise par 1e fait que 1e dia- metre de Forgane de guidage cylindrique est plus Brand que celui du PassageRTI ID="0004.0271" WI="7" HE="4" LX="1597" LY="1212"> pour 1e fluide et par le fait que la Partie de ce Passage situee en regard de 1'o-rgane de guidage cylindrique a la forme dune Borge en zone spherique d'un rayon egal ä celui dudit Organe cylindrique.