CH361952A - Dispositif de commande de lécoulement d'un fluide dans un passage - Google Patents

Description

Dispositif de commande de 1'ecoulement d'un fluide dans un passage La presente invention se rapporte ä un disposi- tif, en particulier ä une vanne, de commande de 1'ecoulement d'un fluide dansi un passage, compor- tant un siege annulaire fixe qui entoure ledit passage et un opercule de fermeture articule sur un Support, 1e Support etant mobile pour appliquer Fopercule sur 1e siege et pour 1'en separer.

Les dispositifs, connus de ce type ne repondent pas completement ä la condition importante dune etancheite ä la fois durable et excellente.

En vue de repondre ä cette condition, 1e disposi- tif faisant 1'objet de Finvention est caracterise en ce que 1'opercule presente Sur toute sa peripherie une surface spherique convexe encastree dann une sur- face du Support, en forme de cuvette, Sur laquelle elle peut glisser librement en formant avec celle-ci une premiere butee ä rotule, et presente en outre une surface spherique concave, de meme centre et de plus petit rayon que la surface spherique con- vexe, en contact avec une autre surface du Support Sur laquelle eile peut glisser librement en formant avec celle-ei une seconde butee ä rotule, opposee ä la premiere, 1e centre commun des deux surfaces spheriques etant place au-delä de la premiere butee ä rotule, par rapport au Support.

La face d'obturation de 1'opercule est, de pre- f6rence, spherique et coopere avec un siege sph6ri- que de meme courbure ou un siege conique. La face d'obturation de 1'opercule pourrait egalement etre plane pour venir s'appliquer :Sur un siege plan ou de courbure tangente au plan de 1'opercule. Le mon- tage de 1'opercule spur 1e Support est autocentreur.

Le mouvement d'approche de 1'opercule Sur son siege Bonne un premier contact entre Popercule et 1e siege. Ensuite, ce mouvement d'approche conti- nuant, 1'opercule bascule Sur sei deux rotules jus- qu'au moment oü une surface de contact ideale est entierement definie Sur 1e siege. Ort peut alors Bon ner Peffort de blocage de fermeture sann provoquer de frottements entre 1e siege et 1'opercule. Avant la fermeture definitive, 1e siege ne Supporte que Feffort negligeable necessaire au basculement du clapet.

Cette disposition au moment de 1'approche du clapet permet de corriger des defauts d'alignement Bus ä des, erreurs d'usinage ou encore ä des usures de fonctionnement. Elle permet egalement une appro- che du support telle qu'une c16, qui porte RTI ID="0001.0271" WI="16" HE="4" LX="1747"LY="1523"> 1'opercule, dans un plan non parallele ä celui du siege, ce qui est 1e cas. lorsque la cle est commandee ä la ferme- ture par un mouvement pendulaire.

Le contact final entre Fopercule et 1e siege se fait toujours suivant une surface geometrique ideale, du fait du basculement ä frottement doux de 1'oper- cul'e Sur sei: robules, jusqu'au choix de ce contact ideal. Dans cette position de fermeture, 1e centre de la courbure exterieure de 1'opercule revient toujours s:ur Faxe de la tubulure passant par 1e sommet du cöne du siege.

En plus de 1'avantage de 1'autocentrage, 1'oper- cule ä double rotule est stable en chaxge, il ne vibre pas et ne bat pss. Cette qualite est due ä Fabsence de jeu axial et au contact peripherique de 1'opercule qui empecbe Faction du fluide Sur sa face interne.

De plus:, du fait de 1'encastrement de la rotule peripherique dann son alesage conique, 1'opercule a une grande rigidite d'appui, il ne risque pas de se deformer sous 1'action des pressions de fermeture. Dann les manoeuvres d'approche et<B>de</B> rotation, il reite parfaitement solidaire de la pike qui 1e porte. La rotule centrale et sa face d'appui rendent les manamvres independantes du sens de la pression.

Ces qualites font que 1'opercule ä double rotule est specialement designe pour assürer les etancheites metal contre metal, les. etats de surface <B>du</B> siege et de 1'opercule pouvant eire conserv6s intacts du fait de 1'absence de frottements.

Lorsque 1'opereule et 1e .siege sont constitues en matieres diffdrentes, 1'etanch6it6 est egalement rda- lis6e Jans les meilleures conditions avec l'opercule ä double rotule.

Il est ä, noter que les appuis des rotules centrale et periph6rique peuvent etre usines soit coniques soit spheriques. 0n peut par exemple prevoir avan- tageusement un appui conique pour la rotule p6ri- ph6rique et un appui sph6rique pour la rotule cen- trale.

Le dessin annex6 represente, ä titre d'exemple, plusieurs formen d.'ex & ution du dispositif faisant 1'objet de Finvention.

La fig. 1 est une coupe dune Premiere forme d'execution, Prise suivant Faxe du Passage ä fluide. La fig. 2 est analogue ä la fig. 1, mais repr6sente 1e dispositif dann une autre Position.

Les fig. 3 ä 9 sont respectivement des coupes de sept autres formen d'ex6cution, 6galement suivant Faxe du Passage ä fluide.

Le dispositif repr6sente ä la fig. 1, qui consiste en une vanne, comprend un siege annulaire fixe 10, un opercule de fermeture 11 qui coopere avec 1e siege 10 et un support 12 qui Porte 1'opercule 11. Dann 1'exemple de la fig. 1, 1e siege 10 est menag6 ä 1'extremit6 (Tun e16ment de conduite 13 dont 1e diameire int6rieur est designe par la r6f6rence 0. Le siege 10 est conique mais pourrait etre spherique et est destine ä recevoir en application une zone sph6ri- que ext6rieure 14 de 1'opereuie 11. Le support 12 est mont6 mobile entre une ou plusieurs positions oü la zone 14 de 1'opereule 11 est eloignee du siege 10 et une Position de fermeture oü la zone 14 de Foper- cule 11 est appliqu6e contre 1e siege 10. Dann 1'exem- ple de la fig 1, la pike 12 est form6e par une c16 pr6sentant un Passage central 15 de meme diame- tre 0 que la conduite 13 et qui, dann la Position de pleine ouverture, devient align6 avec la conduite 13. La c16 porte-opercule 12 peut, par exemple, etre mont6e tournanbe autour (Tun axe Z perpendiculaire au plan de la fig. 1, avec une course de 900 entre la Position representee et la Position d'ouverture sui- vant la flkhe F, tandis quelle a ä accomplir une petite translation a parallele ä Faxe de la conduite 13 pour aller de la Position represent6e ä la Position de fermeture. Toute commande appropri6e peut etre prevue pour la manaeuvre de la c16 porte-opercule 12 entre les positions. d'ouverture et de fermeture.

Le montage de 1'opercule 11 nur la pike porte- opercule 12 comporte : une Premiere portee 16 de 1'opercule, une Premiere contre-portee 17 de la pike 12 recevant en application la port6e 16, lesdites pre- mieres port@e 16 et contre-portee 17 formant RTI ID="0002.0273" WI="6" HE="4" LX="978" LY="2456"> une Pre miere butee ä rotule 16-17 autour d'un centre d6ter- min6 0 et active Jans 1e sens d'approche vers 1e siege 10, une seconde portee 18 de 1'opercule, une seconde contre-port6e 19 de la piece 12 recevant en applica- tion la port6e 18, lesdites secondes portee 18 et con- tre-portee 19 formant une seconde butee ä rotule 18-19 autour dudit centre 0, oppos6e ä la Premiere et active dann 1e sens d'eloignement du siege 10, de sorte que les deux liaisons 16-17 et 18-l9 assurent un guidage saus jeu de 1'opereule 11 par rapport ä la piece 12 dann tout mouvement spherique autour dudit centre commun 0.

La Premiere portee 16 de 1'opercule 11. est p6ri- ph6rique et usinde spherique convexe suivant un rayon R de centre 0 tandis que la contre-portee 17 de la piece 12, qui coopere avec la portde 16, forme pour celle-ci un logement usine conique dann la pi#ce 12, 1e contact se faisant suivant une circonfdrence Passant dann 1e plan HH' qui est toujours 1e meme par rapport ä la pike 12 (voir fig. 1 et 2). La deu- xieme portde 18 de 1'opereule 11 est centrale et usin6e sph6rique concave suivant un rayon r de meme centre 0 mais plus Petit que R. La portee 18 est ddfinie nur un organe 20 se vissant en 21 dans un taraudage 22 de 1'opercule 11 de fa@on dune Part ä permettre Fassemblage et 1e desassemblage du montage 11-12 et d'autre Part ä permettre de doser 1e serrage des portees: 16-17 et 18-19 ä un degr6 de frottement doux exempt de jeu. Apr's r6glage, la vis 20 est bloquee nur 1'opercule 11 par une goupille 20" ou autre moyen appropri6 de bloeage ou de frei nage. La deuxieme contre-portee 19 de la pike 12, qui coopere avec la portee 18, est usinde sph6rique suivant l@e rayon r de centre 0 et est 66finie nur une semelle 23 encastrde dann la piece 12.

Le centre 0 commun est choisi au-dessus de la ligne de contact H-H' de la port & 16 avec sa con- tre-portee correspondante 17. Le centre 0 se trouve au sommet de la sphere dHinie par la surface de fer- meture de 1'opercule 11. Le centre 0 est place de telle fa@on que 1'angle de cöne a de la contre-portee conique 17 dann laquelle tourne la port6e spherique p6ripherique 16, ait une valeur qui s'oppose au coin- cement et que la courbure de la rotule eentrale 18 19 ne soit pas trog plate. Cette double condition favorable est obtenue lorsque 1e centre 0 est au- dessus de la ligne HH'.

Le montage ä double rotule l6-17 et 18-19 per- met les oscillation.s de 1'opercule 11 dans tous les Plans, donc son autocentrage nur 1e siege conique 10 du Corps de vanne et ceci sann aucun jeu axial RTI ID="0002.0545" WI="3" HE="5" LX="1147" LY="2129"> ni frottement nuisible nur 1e siege. A chaque ferme- ture, 1'opercule 11 a 1e choix de sa eirconference de contact nur 1e siege 10, ce qui rend la construction ind6pendante des jeux d'usinage. 0n obtient ainsi une 6tanch6ite excellente et durable, du fait de Fab- sence de frottements nuisibles au contact.

Entre autres, avantages, Ces dispositions permet- tent egalement - d'6viter les ph6nomenes de battement de 1'opereule Tors des: manoeuvres en Charge ; - de rendre la manoeuvre de la cld independante du sens de la Pression; - de conserver une Bonne rigidite de 1'opercule gräce ä son appui periph6rique nur la c16. 0n remarquera @en outre que 1e fonctionnement de fermeture de la vanne rüste excellent meme si 1e mouvement d'approche de la piece 12 vers 1e siege 10 est d6saligne avec Faxe de ce siege 10. Comme an 1e voit plus particulierement ä la fig. 2 les, butees ä double rotule l6-17 et 18-19 permettent de com- penser tour, d6fauts d'alignement qui sont ici tunt angulaires; suivant F6cart ss que lin6aires suivant Fecart b. Au moment du contact final de fermeture 1e centre C de courbure sph6rique exterieure de 1'opercule revient sur Faxe de la tubulure Passant par 1e sommet D du cöne du siege. 0n comprendra qu'ä la fig. 2 an a exagere les d6fauts d'alignement qui, en pratique, n'atteindront jamais 1'ampleur representee, et ce en vue de mieux mettre en 6vi- dence les possibilites d'autocentrage de 1'opercule 11 memie dann les conditions les plus difficiles.

0n notera egalement que pour la raison pr6ce- dente et pour la facilite de lecture du dessin, les proportions des divers elements representes, aux fig. 1 et 2 sont davantage conformes ä une repr6sentation schematique qu'ä une repr6sentation de realisation industrielle. Par contre, les figures suivantes 3 ä 9, qui concernent des applications de 1'invention ä divers typen de vannes, sont conformes ä une repr6senta- tion de realisation industrielle.

0n se referera maintenant ä la fig. 3 oü la dis position est analogue ä celle qui vient d'etre decrite en r & rence ä la fig. 1 mais Pussnage conique 17, qui re@oit la portee sph6rique peripherique 16 de 1'oper- cule 11, est ici realise dann une Plaque de Base inter- m6diaire 24, laquelle est fix6e par des, vis 25 ä la piece 12. La seconde contre-port6e 19, qui est toujours cen- trale, est ici m6nagee nur la tüte 26 usin6e sph6rique dune vis 27, qui se visse en 28 dann la Plaque inter- mediaire 24. La port & 18, qui coopere avec la con- tre-port6e 19, est menagee nur une semelle 29, qui est viss6e en 30 et bloqu6e dann un taraudage de 1'opercule 11. Le reglage ä frotbement doux s'obtient par 1e vissage de la vis 27 nur la Plaque interm6- diaire 24. Le montage represent6 ä la fig. 3 Bonne 1'avantage du choix du mAal pour Fensemble de la double rotule. Par exemple, la c16 12 pellt etre en Ponte, et la Plaque 24, ainsi que 1'opercule 11, en acier inoxydable sulfinise oll en Bronze oll en tollt autre metal.

11 e:st ä noter que la vanne de la fig. 3 pellt eire realisee sann Plaque de bare interm6diaire 24, par exemple ainsi qu'il est represente aux fig. 6 ä 9.

0n se ref6rera maintenant ä la fig. 4, qui con- cerne une vanne du type Bit sph6rique quart de tour, dont an voit 1e corps en 31. 0n reconnait ä la fig. 4 en 13 la conduite, en 10 1e siege qui est ici form6 <BR> par un anneau encastre en matiere plastique telle 5 que du Teflon (marque deposee), oll autre matiere ä faible coefficient de frottement, en 11 1'opercule, en 12 la c16, et en 16-17 et 18-19 les, deux Liaisons ä rotules.

La commande de la c16 12 pellt eire ä simple f mouvement, c'est-ä-dire que 1e rapprochement vers 1e siege 10 s'effectue en meme temps que la cle 12 tourne. C'est pour faciliter 1e frottement qui en resulte au moment du contact que 1e siege comporte une garniture ä faible coefficierit de frottement 10. Cette garniture 10 pourrait etre dispos6e nur 1'opercule 11 au lieu de sur 1e siege. La command'e de la c16 12 pellt 6galement eire ä double mouvement, c'est-ä- dire que 1e rapprochement de Fopercule 11 est inde- pendant du mouvement de rotation de la cl6 12, la double rotule 16-17 et 18-19 permettant d'6viter tollt frottement nur 1e siege. Dann ce cas, la garniture 10 pellt etre supprimee.

La double rotule 16-17 et 18-19 est particuliere- ment indiquee pour 1e genre de vanne de la fig. 4, qui pellt ainsi supporter la Pression Jans les deux sens et dont 1e mouvement d'ouverture est facilite du fait de Fabsence du jeu axial et du Bon appui de 1'opercule 11 nur la c16 12 par la rotule p6riph6ri- que 16-17.

La fig. 5 montre une vanne ä soupape droite, et la fig. 6 une vanne ä soupape ä siege inclin6. Dann les deux cas, la pibce 12 Jans laquelle est m6nag6 1'al6sage conique 17 recevant la rottile p6riph6rique 16 est solidaire simplement de la translation suivant la direction de la fleche F' et non de la rotation de la tige de commande 32 et ceci par Fintermediaire de deux demi-bagues 33. L'etancheit6 rüste excellente malgr6 les jeux oll les d6saxements Bus ä Fusure de la tige de command'e 32. Le siege pellt etre pr6vu nur 1e corps de vanne 31 comme ä la fig. 5 oll rap- port6 comme ä la fig. 6.

La fig. 7 montre une soupape de retenue hori zontale pourvue d'un opercule 11 ä double rotule 16-17 et 18-19. L'etancheite resite ind6pendante du jeu de la tige 34 d'ans son logement 35.

La fig. 8 montre une soupape de retenue du type battant, pourvue d'un opercule 11 ä double rotule 16-17 et 18-19. Comme pour la fig. 7, la frequence des mouvements de ces typen de soupapes Bonne lieu ä des usures de leurs guidages oll fixations:. Avec 1'opercule ä double rotule, ces usures telles que celle de Faxe 36 restent saus effet sur Fstanch6it6, 1'auto- centrage 6tant toujours assur6.

0n se ref6rera maintenant ä la fig. 9, qui con- cerne une vanne-papillon avec un opercule 11 ä dou- ble rotule 16-17 et 18-19 et commande de fermeture en deux temps. L'opercule 11 compoxte une bague d'6tanchsit6 rapport6e 37. Cet opercule 11RTI ID="0003.0543" WI="10" HE="4" LX="1814" LY="2147"> repose par sa rotule p6ripherique 16 dans 1'al6sage conique 17 menage dans la piece centrale 12 mont6e tour nante en 38. Les port6es centrales 18 et 19 sont en application et 1e frottement doux de r6glage est obtenu par 1e montage et 1e freinage oll blocage de la vis 27 viss6e en 28 dann la piece 12. A la fig. 9, an voit egalement que 1e choix du centre 0 assure une Bonne cooperation des deux rotules 16-17 et 18-19 et qu'il se trouve en dessous du sommet de la. surface sph6rique de fermeture de 1'opercule 11. Pour permettre la rotation de 1'ensemble 12-11 Jans 1e corpis de vanne 31, 1e siege 10 a un cöne d'angle au sommet beaucoup plus fermé que dans les van nes des fig. 1 et 3.

La commande de fermeture en deux temps de la vanne-papillon de la fig. 9 est réalisée de la façon suivante : au premier temps, les bagues de rappro chement 39 sont immobiles et les arbres 38 tour nent ensemble de 900, amenant ainsi l'opercule 11 en face de son siège 10. Au second temps, les arbres 38 sont immobilisés en rotation pendant que tour nent ensemble les bagues de rapprochement 39. Les alésages de 38 d'ans 39 étant excentrés, la rotation de 39 produit le rapprochement de l'ensemble des pièces 38, 12 et 11 et le collage de l'opercule 11 sur son siège 10.

Comme précédemment, la double rotule 16-17 et 18-19 permet une fermeture sans frottement de l'opercule 11 sur son siège 10, ce qui assure une étanchéité excellente et durable.

Claims (5)

1. REVENDICATION Dispositif de commande de l'écoulement d'un fluide dans un passage, comportant un siège annu laire fixe qui entoure ledit passage et un opercule de fermeture articulé sur un support, le support étant mobile pour appliquer l'opercule sur le siège et pour l'en séparer, caractérisé en ce que l'opercule pré sente sur toute sa périphérie une surface .sphérique convexe encastrée dans une surface du support, en forme de cuvette, sur laquelle elle peut glisser libre ment en formant avec celle-ci une première butée à rotule, et présente en outre une surface sphérique concave, de même centre et de plus petit rayon que la surface sphérique convexe, en contact avec une autre surface du support sur laquelle elle peut glisser librement en formant avec celle-ci une seconde butée à rotule, opposée à la première, le centre commun des deux surfaces sphériques étant placé au-delà de la première butée à rotule, par rapport au support. SOUS-REVENDICATIONS 1. Dispositif selon la revendication, caractérisé en ce que la surface de l'opercule qui vient s'appli quer sur le siège fixe se trouve au-delà de la première butée à rotule, par rapport au support, et en ce que le centre commun se trouve au-delà de ladite surface, par rapport au support.
2. 2. Dispositif selon la revendication, caractérisé en, ce que ladite surface sphérique concave est ména gée sur une pièce de l'opercule qui est rendue soli daire du restant de l'opercule par vissage.
3. 3. Dispositif .suivant la revendication et la sous- revendication 2, caractérisé par un dispositif de ver rouillage empêchant ladite pièce de se dévisser.
4. 4. Dispositif selon la revendication, caractérisé en ce que la surface du support qui est en contact avec ladite surface sphérique convexe est ménagée dans une plaque fixée au .support, et en ce que la surface du support qui est en contact avec ladite sur face sphérique concave est ménagée dans une pièce vissée dans cette plaque.
5. 5. Dispositif selon la revendication et la sous- revendication 4 caractérisé par un dispositif de ver rouillage empêchant ladite pièce de se dévisser.