CH630710A5

CH630710A5 - Valve a diaphragme.

Info

Publication number: CH630710A5
Application number: CH686279A
Authority: CH
Inventors: Michael Incledon Pearce; Glyn Cocking
Original assignee: Saunders Valve Co Ltd
Priority date: 1978-07-25
Filing date: 1979-07-24
Publication date: 1982-06-30
Also published as: BE877852A; NO792442L; NO151338B; AU4903279A; IT7949853A0; IT1119797B; FR2433692A1; SE7906316L; AR216998A1; US4316482A; DE2928800A1; NO151338C; NL7905660A; AU534353B2; CA1111824A; FR2433692B1; ES482793A1; JPS5520991A; SE437869B; DK312379A

Description

L'invention concerne une valve à diaphragme.

Dans les valves à diaphragme connues, la périphérie du diaphragme de fermeture est enserrée entre une bride prévue autour de l'ouverture de diaphragme du corps et une bride de l'extrémité inférieure du capot qui loge le mécanisme d'actionnement de la valve. Des boulons et des goujons sont placés entre la bride du corps et la bride du capot de manière à retenir le capot en position et à engendrer une force de serrage suffisante pour maintenir un contact étanche entre le diaphragme et le corps. Le mécanisme d'actionnement peut être choisi parmi plusieurs types. Par exemple, un volant peut être solidaire en rotation d'une tige vissée au capot et accouplée en rotation à un presseur fixé au diaphragme de sorte que la rotation du volant cause un mouvement axial de la tige et un mouvement correspondant du presseur et du diaphragme. Ou encore, on peut prévoir un organe d'actionnement actionné par une force motrice, par exemple par air comprimé. Dans ces valves connues, le capot utilisé est spécial au mécanisme d'actionnement qu'il loge ou supporte et, en conséquence, il faut un capot différent pour chaque type différent de mécanisme d'actionnement. Cette disposition a plusieurs inconvénients. Par exemple, le fabricant doit avoir en stock une large gamme de capots différents, correspondant chacun à un ensemble différent de mécanisme d'actionnement. La liaison mécanique qui fixe le capot au corps sert aussi à engendrer la force de serrage qui retient le diaphragme en contact étanche avec le corps. En conséquence, chaque fois que l'on retire le capot, par exemple pour l'entretien ou pour passer d'un type de mécanisme d'actionnement à un autre, l'étanchéité entre le diaphragme et le corps est supprimée et du fluide de la tuyauterie peut s'échapper du corps. En service, cela signifie que le circuit à fluide auquel la valve est incorporée doit être vidangé chaque fois que l'on veut retirer le capot.

La valve à diaphragme selon l'invention est conçue selon la revendication 1.

Selon un mode d'exécution, l'organe de serrage qui fixe le diaphragme au corps reste en position en permanence et l'ensemble d'entraînement est fixé de façon détachable à l'organe de serrage de manière à compléter le mécanisme d'actionnement. Par suite, le sous-ensemble fondamental comprenant le corps, le diphragme, l'organe de serrage et l'organe d'actionnement peut être commun à une gamme d'ensembles d'entraînement différents et on forme différentes valves complètes en ajoutant l'ensemble d'entraînement désiré au sous-ensemble fondamental de valve. Les sous-ensembles de valve peuvent être fabriqués en grande série de façon relativement peu coûteuse et, pour donner suite à des commandes de valves munies de mécanismes d'actionnement particuliers, on peut ajouter simplement l'ensemble d'entraînement approprié au sous-ensemble fondamental de valve. En outre, on peut retirer de la valve l'ensemble d'entraînement, par exemple pour l'entretien ou pour son remplacement par un autre ensemble d'entraînement, sans perturber l'étanchéité entre le diaphragme et le corps et donc sans qu'il soit nécessaire, comme antérieurement, de vidanger le circuit auquel la valve est incorporée.

Dans certaines applications où l'on envisage une pression continue de tuyauterie relativement élevée, la valve est à ouverture automatique, c'est-à-dire que lorsqu'on n'applique aucune force de fermeture à l'organe d'actionnement, la pression de la tuyauterie est suffisante pour maintenir le diaphragme dans la position ouverte. Cependant, il est en général préférable de prévoir un ressort de rappel qui sollicite la valve vers la position ouverte. Un tel ressort de rappel peut être avantageusement un ressort de compression placé entre l'organe de serrage et l'organe d'actionnement. Avec cette disposition, pendant la fermeture de la valve, l'organe d'entraînement bute contre l'organe d'actionnement de manière à entraîner le diaphragme en direction de la position fermée, contre la force du ressort de rappel; pendant l'ouverture de la valve, le ressort de rappel a pour effet que l'organe d'actionnement reste appliqué contre l'organe d'entraînement lorsque celui-ci s'éloigne du siège.

L'ensemble d'entraînement peut être fixé de façon détachable à l'organe de serrage grâce à des filetages coopérants prévus sur l'ensemble d'entraînement et l'organe de serrage, ou grâce à d'autres

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moyens coopérants appropriés, par exemple des vis, des boulons, un assemblage à baïonnette ou des goujons et des écrous. En outre, bien que l'ensemble d'entraînement puisse être fixé directement de façon détachable à l'organe de serrage, on peut insérer divers éléments entre l'ensemble d'entraînement et l'organe de serrage si on le désire. Par exemple, un indicateur, comprenant un manchon en matière plastique transparente et un organe indicateur visible à l'intérieur du manchon et mobile avec l'organe d'actionnement, peut être fixé directement à l'organe de blocage, l'ensemble d'entraînement étant fixé à l'indicateur. En outre, ou au lieu de cela, un accessoire peut être placé entre l'ensemble d'entraînement et l'organe de blocage. L'accessoire peut être formé d'un corps cylindrique creux n'ayant aucun effet sur le fonctionnement de la valve, mais assurant des positions de montage appropriées de divers composants, par exemple de valves pilotes, de compteurs, d'électrovalves et de détecteurs de position.

La description qui va suivre, en regard des figures annexées données à titre d'exemple, fera bien comprendre comment la valve selon l'invention peut être réalisée:

la fig. 1 est une coupe axiale d'un sous-ensemble de valve;

la fig. 2 est une coupe d'un piston;

la fig. 3 est une coupe du piston de la fig. 2, couplé à un indicateur;

la fig. 4 est une coupe d'un volant;

la fig. 5 est une vue partiellement en coupe d'une variante comprenant un ensemble combiné de piston et de volant accouplé à un indicateur, et la fig. 6 est une vue partiellement en coupe d'une partie d'une valve à fermeture par ressort.

On considérera maintenant la fig. 1 ; le sous-ensemble de valve 1 représenté comprend un corps 2 définissant un passage d'écoulement 3 et une ouverture de diaphragme 4. Un diaphragme 5 ferme l'ouverture 4 et peut se mouvoir entre une position fermée où il s'applique sur un siège 6 prévu dans le passage d'écoulement 3 et la position ouverte représentée par la fig. 1.

La périphérie 7 du diaphragme est enserrée entre une bride 8 du corps et une bride 9 d'un organe de serrage 10. L'organe de serrage 10 est fixée à la bride 8 du corps par des goujons et des écrous (non représentés) et retient la face inférieure de la périphérie 7 du diaphragme appliquée de façon étanche à la bride du corps.

Le diaphragme est accouplé au moyen d'un goujon 11 à un presseur de diaphragme 12 monté de manière à pouvoir coulisser sans tourner à l'intérieur de l'organe de serrage 10. Un organe d'actionnement 13 est accouplé au presseur 12, de sorte qu'une force F appliquée à la face terminale 14 de l'organe d'actionnement fait passer le diaphragme de la position ouverte représentée à la position fermée où il s'applique sur le siège 6. Un ressort de rappel 15 est placé entre un épaulement formé sur l'organe de serrage et une plaque fixée à l'extrémité supérieure de l'organe d'actionnement, de manière à solliciter celui-ci vers le haut de la fig. 1, donc à solliciter la valve vers la position ouverte.

La surface extérieure de l'extrémité supérieure de l'organe de serrage 10 est munie d'un filetage 16 au moyen duquel un ensemble d'entraînement approprié est monté sur le sous-ensemble de valve 1, de manière à former une valve complète.

On considérera maintenant la fig. 2 qui montre un ensemble d'entraînement 17 sous forme de vérin fluide. L'ensemble d'entraînement comprend un corps 18 dont l'extrémité inférieure est ouverte et présente un filetage pour la coopération avec le filetage 16 du sous-ensemble de valve, en vue du montage de l'ensemble d'entraînement sur celui-ci. Un cylindre 19 est défini dans le corps 18 et un piston 20 est monté de manière à pouvoir coulisser à l'intérieur du cylindre. Un raccord fileté 21 permet de faire arriver au cylindre 19 un fluide d'actionnement, par exemple de l'air comprimé, pour entraîner le piston le long du cylindre. Quand l'ensemble d'entraînement est monté sur le sous-ensemble de valve, la face terminale 14 de l'organe d'actionnement 13 bute contre la face inférieure 22 du piston 20. Le mouvement du piston 20 le long du cylindre 19, en réponse à l'admission d'air comprimé au cylindre, a pour effet de déplacer l'organe d'actionnement 13 et de fermer la valve contre la force du ressort de rappel 15. Quand la pression se relâche dans le cylindre 19, le ressort de rappel 15 déplace le diaphragme vers la position ouverte, entraînant le piston le long du cylindre en direction du raccord 21.

Si on le désire, au lieu d'accoupler directement l'ensemble d'entraînement 17 à l'organe de serrage 10, on peut accoupler l'ensemble d'entraînement 17 à un indicateur 23 (fig. 3) accouplé à son tour à l'organe de serrage. L'indicateur 23 comprend un corps transparent 24, par exemple en Perspex, muni d'un filetage 25 complémentaire du filetage de l'ensemble d'entraînement 17 et d'un filetage 26 complémentaire du filetage 16 de l'organe de serrage. L'indicateur 23 comprend un élément d'espacement 27 dont une extrémité bute contre la face inférieure 22 du piston de l'ensemble d'entraînement 17 et dont l'autre extrémité bute contre la face terminale 14 de l'organe d'actionnement 13. Une âme 28 part de l'élément d'espacement 27 vers l'extérieur et supporte une jupe de couleur vive 29. Quand la valve est dans la position ouverte, l'ensemble d'entraînement 17 et l'indicateur 23 sont dans la configuration représentée par la fig. 3 et la jupe 29 n'est pas visible à travers le corps 24. Par contre, lorsque le piston 20 est poussé le long du cylindre 19 de manière à fermer la valve, la jupe 29 devient de plus en plus visible à travers le corps 24, jusqu'à ce que la valve soit entièrement fermée et que toute la jupe soit visible à travers le corps 24, indiquant visuellement que la valve est fermée.

On notera qu'un avantage particulier de l'indicateur 23 est qu'il indique de façon fiable la position du diaphragme au lieu d'indiquer par exemple la position d'une partie de l'ensemble d'entraînement. En général, les indicateurs antérieurs indiquent la position d'une partie de l'ensemble d'entraînement de la valve; cela est satisfaisant si la valve fonctionne normalement, mais il est possible qu'il apparaisse à l'intérieur de la valve un défaut qui entraîne une fausse indication de la position du diaphragme.

On considérera maintenant la fig. 4 qui montre une variante d'ensemble d'entraînement 30. L'ensemble d'entraînement 30 comprend un corps 31 muni d'un filetage 32 destiné à coopérer avec le filetage 16 de l'organe de serrage. Une tige 33 est vissée au corps 31 et porte un volant 34. Quand l'ensemble d'entraînement 30 est monté sur l'organe de serrage 10, la face terminale 35 de la tige 33 s'applique à la face terminale 14 de l'organe d'actionnement 13, et la rotation du volant 34 cause un mouvement axial de la tige, abaissant l'organe d'actionnement 13 et fermant la valve. Quand on fait tourner le volant en sens opposé, le ressort de rappel 15 maintient les faces 14 et 35 en contact.

On comprend que l'on peut utiliser l'ensemble d'entraînement 30 conjointement avec l'indicateur 23 de la fig. 3 si on le désire.

On considérera maintenant la fig. 5 qui montre une variante de l'invention. La variante comprend un sous-ensemble de valve comprenant un corps 2 et un diaphragme 5 semblables à ceux de la fig. 1. La périphérie 7 du diaphragme est enserrée entre la bride 8 du corps et une bride 9A d'un organe de serrage 10A. L'organe de serrage 10A est fixé à la bride 8 du corps au moyen de goujons et d'écrous (non représentés) et maintient la face inférieure de la périphérie 7 du diaphragme appliquée de façon étanche contre la bride 8 du corps. L'extrémité supérieure de l'organe de serrage 10A est munie d'une bride 36 dirigée vers l'extérieur, munie de plusieurs trous filetés destinés à recevoir des vis de fixation 37 dont une seule est représentée sur la fig. 5. Les autres composants du sous-ensemble de valve sont pratiquement semblables à ceux que l'on a décrits plus haut à propos du sous-ensemble de valve 1 et sont désignés par les mêmes références.

Un ensemble d'entraînement 38 est fixé à la bride 36 par des vis 37 et comprend un corps 39 dans lequel est défini un cylindre 40 logeant un piston 41. Un raccord fileté 42 est prévu sur le côté du corps 39 pour diriger vers l'intérieur du cylindre 40 un fluide de travail sous pression, par exemple de l'air, de manière à entraîner le piston 41 le long du cylindre et à fermer la valve, de façon généralement décrite plus haut à propos de la fig. 2.

L'extrémité supérieure du corps 39 est munie d'une perforation

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filetée dans laquelle est montée une tige filetée 43. L'extrémité supérieure de la tige 43 porte un volant 44 et l'extrémité inférieure de la tige est munie d'une tête 45 dans laquelle est monté un joint torique 46. Quand la tige 43 est dans sa position entièrement levée, représentée par la fig. 5, le joint torique 46 s'applique à un épaulement usiné dans le corps 39, bouchant l'extrémité supérieure du cylindre 40, et le piston 41 peut se mouvoir librement à l'intérieur du cylindre 40 sous l'action du fluide sous pression qui se trouve dans le cylindre 40 et du ressort de rappel 15. Par contre, si l'on désire fermer manuellement la valve, on peut faire tourner le volant 44 pour faire tourner la tige 43 et, ainsi, déplacer la tête 45 le long du cylindre 40, entraîner en même temps le piston et fermer manuellement la valve.

L'ensemble d'entraînement 38 est muni d'un indicateur 47 comprenant un manchon en matière plastique transparente 48 et un organe indicateur 49. L'indicateur 47 fonctionne de façon-similaire à l'indicateur 23 décrit plus haut, assurant une indication visuelle de l'état d'ouverture de la valve.

Un accessoire 50 est placé entre le manchon 48 de l'indicateur et la bride 36 de l'organe de serrage. L'accessoire comprend un manchon en métal coulé 51 présentant la même forme périphérique que la bride 36, le manchon 48 et la partie inférieure du corps 39, donnant aux éléments assemblés un profil extérieur lisse. Bien que le manchon 51 ne joue aucun rôle dans le fonctionnement de la valve, il constitue un point de montage approprié de divers accessoires éventuellement nécessaires, par exemple, un compteur de cycles servant à compter le nombre de cycles de fonctionnement effectués par la valve, une valve pilote commandée manuellement servant à commander l'afflux d'air au cylindre 40, une électrovalve pilote servant à commander l'afflux d'air au cylindre 40, ou un détecteur de position, par exemple un détecteur de proximité, ou un ou plusieurs micro-interrupteurs. Un accessoire de ce genre est indiqué en tireté en 52. Dans le mode d'exécution préférentiel, la forme de section transversale extérieure du manchon 51, du manchon 48 et de la partie inférieure du corps 39 est généralement carrée, les vis 37 traversant des ouvertures prévues aux angles des divers composants. En pareil cas, chacune des quatre faces du manchon 51 peut être percée à l'avance pour recevoir un ou des accessoires particuliers. A titre d'exemple, un trou 53 peut être prévu dans une face du manchon 51 peur loger un détecteur de proximité.

Quand on utilise l'accessoire 50, on dispose un élément d'espacement 54 entre l'organe d'actionnement 13 et l'organe indicateur 49.

On considérera maintenant la fig. 6; elle montre une valve à fermeture à ressort avec une ouverture d'urgence par volant, le corps étant omis pour plus de clarté.

La valve de la fig. 6 comprend un sous-ensemble de valve 1A du genre décrit plus haut à propos de la fig. 1, par-dessus lequel est placé un ensemble comprenant un manchon 55, un élément d'actionnement par air 56 et un couvre-ressort 57. Les différents composants de l'ensemble butent les uns contre les autres et sont maintenus assemblés sur la bride 36 du sous-ensemble de valve au moyen de vis 37A. L'élément d'actionnement par air 56 définit un cylindre 58 dans lequel est monté, de manière à pouvoir coulisser, un piston 59. L'extrémité supérieure du piston est reliée à une tige de guidage 60 et l'extrémité inférieure du piston bute contre une tige 61. Des joints toriques sont prévus pour assurer l'étanchéité entre le piston 59 et le cylindre 58 et entre la tige 61 et la paroi terminale de l'élément 56. Un ressort de compression 62 est placé entre le piston 59 et une plaque 63 située dans la partie supérieure du couvre-ressort 57. Le ressort 62 impose au piston 59 une force dirigée vers le bas et suffisante pour surmonter la sollicitation du ressort 15 et la pression de l'écoulement commandé par la valve dans la tuyauterie et, en conséquence, la valve est normalement maintenue fermée sous une pression de ressort. Dans les conditions normales, on ouvre la valve en laissant arriver de l'air comprimé au cylindre 58 par un orifice 64 et en poussant ainsi le piston 59 vers le haut, comprimant le ressort 62. A mesure que le piston monte sous l'influence de la pression d'air, le ressort 15 déplace la valve vers la position ouverte.

Afin d'assurer l'ouverture manuelle d'urgence de la valve, un volant 65 est fixé à une tige filetée 66 vissée à l'extrémité supérieure du couvre-ressort 57. La tige 60 dépasse à travers la tige filetée 66 et le volant 65, et elle porte à son extrémité supérieure un écrou 67 qui bute contre la surface supérieure du volant quand le piston est dans sa position normale de fonctionnement la plus basse, représentée par la fig. 6.

Dans des conditions normales de fonctionnement, à mesure que le piston 59 monte sous l'effet de la pression de l'air dans le cylindre 58, la tige 60 dépasse de plus en plus au-dessus du volant 65, donnant une indication visuelle de l'état d'ouverture de la valve. Afin d'ouvrir la valve en cas d'urgence, on fait tourner le volant 65 pour faire tourner la tige 66. L'extrémité inférieure de la tige 66 bute contre la plaque de ressort 63 et, à mesure que l'on fait tourner le volant pour déplacer la tige 66 vers le haut de la fig. 6, la plaque 63 se meut aussi vers le haut sous l'influence du ressort 62. En même temps, à cause de la coopération entre les écrous 67 et la surface supérieure du volant 65, la tige 60 se meut vers le haut, tirant le piston 59 vers le haut et permettant à la valve de s'ouvrir sous l'influence du ressort 15.

On comprend que les composants décrits ci-dessus permettent au fabricant de fabriquer et de proposer toute une gamme de valves,

plus facilement qu'antérieurement. Les sous-ensembles de valve 1 ou 1A peuvent être fabriqués économiquement en grande série et il est moins coûteux d'avoir en stock des ensembles d'entraînement assortis que d'avoir en stock des ensembles d'entraînement comportant chacun un capot complet et un mécanisme presseur. En outre, il est facile à des ouvriers non qualifiés de monter une valve en reliant un ensemble d'entraînement approprié et un sous-ensemble de valve ainsi que tous autres modules désirés. On peut aussi retirer les ensembles d'entraînement du sous-ensemble de valve sans perturber la liaison entre l'organe de serrage 10,10a et le corps de valve, et donc sans perturber l'étanchéité entre le diaphragme et le corps de valve. En conséquence, on peut retirer les ensembles d'entraînement pour l'entretien ou pour leur remplacement par des ensembles d'entraînement nouveaux ou différents sans vidanger le circuit de fluide auquel la valve est incorporée et sans la difficulté de refaire et de vérifier les joints.

On peut facultativement incorporer divers éléments entre l'ensemble d'entraînement et l'organe de serrage. En faisant en sorte que tous ces éléments aient la même forme extérieure que les parties adjacentes de l'organe de serrage et de l'ensemble d'entraînement, on obtient une valve d'apparence unitaire, c'est-à-dire que la valve finie a la même apparence que si elle était conçue sous la forme d'un bloc et non d'un assemblage de parties.

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REVENDICATIONS

1. Valve à diaphragme comprenant un corps dans lequel sont formés un passage d'écoulement et une ouverture de diaphragme, un diaphragme qui ferme l'ouverture de diaphragme et peut se mouvoir entre une position fermée où le diaphragme est appliqué à un siège prévu dans le passage d'écoulement et ferme celui-ci à l'écoulement du fluide et une position ouverte où le diaphragme est espacé du siège et où le passage est ouvert à l'écoulement du fluide, un organe de serrage du diaphragme fixé au corps et serrant la périphérie du diaphragme en contact étanche avec la surface du corps qui entoure l'ouverture du diaphragme, un organe d'actionnement s'appliquant au diaphragme et monté de manière à pouvoir effectuer un mouvement axial relativement à l'organe de serrage et en direction du siège pour pouvoir déplacer le diaphragme vers la position fermée, caractérisée par un ensemble d'entraînement (17; 30; 38; 56) fixé de façon amovible à l'organe de serrage (10,10A), cet ensemble d'entraînement comprenant un couvercle creux (18; 31 ; 39; 57) coopérant avec l'organe de serrage (10,10A) pour former un boîtier sensiblement fermé dans lequel est logé l'organe d'actionnement (13), et au moins une partie d'un organe d'entraînement (20; 33; 41 ; 59) pour entraîner l'organe d'actionnement (13) en direction du siège afin de déplacer le diaphragme (5) vers la position fermée, l'organe d'entraînement (20; 33; 41 ; 59) pouvant être enlevé en même temps que l'ensemble d'entraînement (17; 30; 38; 56) sous laforme d'une unité, après libération de l'ensemble d'entraînement de l'organe de serrage.
2. Valve selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe d'entraînement est appliqué contre l'organe d'actionnement.
3. Valve selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'un ressort est prévu pour solliciter l'organe d'actionnement à s'éloigner du siège de manière à maintenir le contact avec l'organe d'actionnement et l'organe d'entraînement.
4. Valve selon la revendication 3, caractérisée en ce que le ressort est un ressort de compression placé entre l'organe de serrage et l'organe d'actionnement.
5. Valve selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le couvercle creux (18, 39) forme un cylindre (19,40), l'organe d'entraînement étant constitué par un piston (20,41) monté à coulissement et de façon étanche dans le cylindre (19,40) pour entraîner l'organe d'actionnement (13) vers le siège (6) en réponse à l'admission d'un fluide de travail sous pression dans le cylindre (19, 40).
6. Valve selon la revendication 5, caractérisée par une tige (43) se vissant dans le couvercle creux (39) et pourvue d'un volant (44) dont la rotation a pour effet que la tige (43) force le piston (41) vers le siège (6) et entraîne par conséquent l'organe d'actionnement (13) vers le siège (6) et le diaphragme (5) en position fermée.
7. Valve selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'organe d'entraînement (33) comprend une tige se vissant dans le couvercle creux (31), la tige (33) étant pourvue d'un volant (34) dont la rotation provoque un déplacement axial de la tige (33) par rapport au couvercle creux (31) et entraîne l'organe d'actionnement (13) vers le siège (6).
8. Valve selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ensemble d'entraînement (17, 38) comprend un indicateur (23,47) pourvu d'un organe indicateur (29,49) dont la position indique la position du diaphragme (5), et un corps annulaire (24,48) dans lequel est logé l'organe indicateur (29,44) et à travers lequel cet organe est visible, le corps annulaire formant partie du couvercle creux.
9. Valve selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'ensemble d'entraînement (38) comprend un module annulaire (50) pour accessoires, faisant partie du couvercle creux et auquel des accessoires peuvent être fixés.