BE1026404A1 - Vanne à pincement pneumatique - Google Patents

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BE1026404A1 BE20185428A BE201805428A BE1026404A1 BE 1026404 A1 BE1026404 A1 BE 1026404A1 BE 20185428 A BE20185428 A BE 20185428A BE 201805428 A BE201805428 A BE 201805428A BE 1026404 A1 BE1026404 A1 BE 1026404A1
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Vincent Tadino
Marc Lorent
Adrien Orleans
Jean Michel Duthoo
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Abstract

La présente invention concerne une vanne à pincement pneumatique comportant un carter s’étendant suivant un axe longitudinale X-X’ et délimitant une chambre interne creuse, une encoche formée dans ledit carter et débouchant dans ladite chambre, ladite encoche étant destinée à recevoir un tuyau de transport d’un fluide, et un actionneur agencé mobile en translation dans ladite chambre entre une première et une deuxième positions extrêmes. Ledit actionneur comporte une tige munie en ses extrémités opposées, respectivement d’un piston épousant sensiblement la paroi interne de la chambre et orienté face à une entrée d’injection d’air comprimé formée dans une paroi d’extrémité longitudinale du carter. De plus l’actionneur comporte un mors de compression d’un dit tuyau inséré dans ladite encoche dans au moins une des première ou deuxième positions extrême de l’actionneur. Un organe de rappel est avantageusement agencé dans la chambre interne du carter entre une paroi de ladite chambre et ledit actionneur pour rappeler ce dernier dans une des première ou deuxième positions extrême de l’actionneur.

Description

Description
Vanne à pincement pneumatique
Domaine technique
La présente invention se rapporte au domaine des vannes à pincement, et elle concerne plus particulièrement une vanne à pincement pneumatique.
De telles vannes à pincement sont communément employées dans diverses applications requérant une distribution contrôlée et précise de faibles volumes de fluides, telles que notamment, et de façon non limitative, pour des applications médicales ou pharmaceutiques, ou encore dans les domaines de la chimie et la biochimie.
Etat de la technique
Les vannes à pincement (ou « pinch valves » en anglais) sont des dispositifs mécaniques qui permettent de modifier l’ouverture d’un tuyau flexible afin de faire varier le débit d’un fluide à l’intérieur dudit tuyau. Ces dispositifs comportent classiquement une première partie formant un mors mobile relativement à une seconde partie formant un mors fixe, un tuyau de distribution d’un fluide étant inséré entre lesdits mors fixe et mobile. Le tuyau de distribution de liquide est ainsi pincé entre les mors mobile et fixe pour empêcher la circulation de fluide dans le tuyau lorsque le mors mobile est rapproché du mors fixe ou inversement relâché pour laisser passer le liquide lorsque le mors mobile est écarté du mors fixe.
Les vannes à pincement sont généralement utilisées avec des tuyaux flexibles de quelques millimètres de diamètre interne et externe. Il existe des vannes normalement ouvertes, normalement fermées et trois voies (double).
Dans une grande majorité, ces vannes comportent un actionneur à solénoïde pour mobiliser le mors mobile en compression du tuyau flexible contre le mors fixe, le mouvement inverse d’écartement des mors reposant uniquement sur l’effort de poussée procuré par l’élasticité intrinsèque du tuyau et la pression de fluide circulant dans celui2
BE2018/5428 ci une fois l’alimentation du solénoïde coupée. Le document US 4 524 802 décrit une vanne à pincement de ce type.
Il existe bien entendu de nombreuses vannes différentes, dont les dimensions ainsi que la puissance de l’actionneur à solénoïde sont adaptées en fonction de la taille des tuyaux sur lesquels elles doivent être utilisées, ainsi que des pressions de fluides circulés dans lesdits tuyaux.
Un premier problème des vannes à pincement à actionneur à solénoïde réside dans le fait qu’elles ne supportent pas de pression de fluide supérieure à 1 bar dans les tuyaux sur lesquels elles sont utilisées. Au-delà de 1 bar, la pression du liquide sur les parois du tuyau flexible pincé repousse le piston de la vanne à pincement qui s’ouvre légèrement occasionnant des fuites de liquide. Ce phénomène est souvent observé pour des vannes à pincement compactes.
Un autre problème des vannes à pincement à actionneur à solénoïde réside en outre dans réchauffement de celles-ci en raison de réchauffement par effet Joule du solénoïde d’actionnement du mors mobile lors de la vanne en fonctionnement. Un tel échauffement peut dans certain cas se diffuser par conduction jusqu’au tuyau pincé et au liquide y circulant, ce qui peut affecter négativement à la fois les propriétés mécaniquement du tuyau, et donc son élasticité, ainsi que ledit liquide et ses propriétés.
La présente invention a donc pour but de procurer une vanne à pincement qui ne souffre pas des désavantages des vannes à pincement précédemment évoqués.
Divulguation de l’invention
Selon un aspect principal, l’invention concerne ainsi une vanne à pincement pneumatique telle que définie à la revendication 1. Cette vanne à pincement comporte :
un carter s’étendant suivant un axe longitudinal X-X’ et délimitant une chambre interne creuse, une encoche formée dans ledit carter et débouchant dans ladite chambre suivant un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal, ladite encoche étant destinée à recevoir un tuyau de transport d’un fluide, et
BE2018/5428 un actionneur agencé mobile en translation dans ladite chambre selon l’axe longitudinal entre une première et une deuxième positions extrêmes.
Ledit actionneur comporte avantageusement une tige s’étendant sensiblement parallèlement à l’axe longitudinal X-X’ et munie en ses extrémités opposées, respectivement :
i. d’un piston épousant sensiblement la paroi interne de la chambre et orienté perpendiculairement à l’axe longitudinal et face à une entrée d’injection d’un gaz sous pression, formée dans une paroi d’extrémité longitudinale du carter, et il. d’un mors de compression, dit mors mobile, dans au moins une des première ou deuxième positions extrême de l’actionneur, d’un dit tuyau inséré dans ladite encoche contre un mors fixe par rapport au carter et saillant dans la chambre perpendiculairement à l’axe longitudinal X-X’.
Avantageusement selon l’invention, un organe de rappel est en outre agencé dans la chambre interne du carter entre une paroi de ladite chambre et ledit actionneur pour rappeler ce dernier dans au moins une des première ou deuxième positions extrêmes de l’actionneur.
La vanne à pincement pneumatique de la présente invention présente l’avantage de procurer une solution compacte, de structure très simple, donc peu coûteuse, et permettant de réaliser une distribution contrôlée pour des pressions de fluides dans les tuyaux équipés de la vanne inventive allant jusqu’à 6 bars, sans échauffement interne des éléments constitutifs de la vanne. Dans le cas d’une vanne selon l’invention ayant un diamètre de carter externe de l’ordre de 10 mm, de préférence de 10 mm, les inventeurs ont démontrés que la vanne selon l’invention permet de réaliser une distribution contrôlée pour des pressions de fluides dans les tuyaux équipés de la vanne inventive allant jusqu’à 5 bars, sans échauffement interne des éléments constitutifs de la vanne.
La vanne à pincement pneumatique de l’invention permet donc de s’affranchir des défauts des vannes à pincement à solénoïde connues de l’art antérieur, tout en
BE2018/5428 procurant une capacité de mise en œuvre extrêmement simple, des dispositifs de pressurisation à air comprimé ou autre gaz sous pression, nécessaires pour utiliser de telles vannes pneumatiques, étant communs et fiables.
De plus, la vanne de l’invention permet également de tester son fonctionnement « à vide » c’est-à-dire sans pression de fluide dans le tuyau inséré dans l’encoche, grâce à la procuration d’un organe de rappel de l’actionneur qui s’oppose à l’effort pneumatique de poussée sur l’actionneur.
Des caractéristiques particulières de la présente invention font l’objet des revendications dépendantes.
Selon un mode de réalisation, un joint d’étanchéité est disposé entre le piston et la paroi interne de la chambre. Un tel joint permet notamment de réduire les fuites pneumatiques en ligne dans la vanne à pincement lors de sa mise en œuvre.
Selon un mode de réalisation, la vanne à pincement de l’invention comporte des moyens de guidage en translation de l’actionneur dans ladite chambre suivant ledit axe longitudinal X-X’. Ces moyens de guidage permettent notamment de prévenir, dans le cas d’une chambre et d’un actionneur de section transversale à l’axe X-X’ circulaire une rotation relative de l’actionneur par rapport au carter dans la chambre, et ainsi de maintenir une position d’actionnement stable du mors mobile par rapport au mors fixe de la vanne.
Selon un mode de réalisation, les moyen de guidage en translation comporte un coulisseau s’étendant perpendiculairement audit axe longitudinal X-X’ dans une coulisse formé d’un orifice oblong ménagé dans la tige de l’actionneur. Ce mode de guidage est particulièrement simple à réaliser et fiable dans sa mise en œuvre. Le coulisseau peut notamment être venu de matière avec le carter en saillie dans la chambre, ou préférentiellement formé d’une goupille chassée (c’est-à-dire enfoncée) dans un alésage traversant du carter.
Avantageusement, le coulisseau est solidaire du carter et constitue le mors fixe de compression d’un dit tuyau.
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Selon un mode de réalisation, ladite coulisse est percée dans une platine solidaire de l’actionneur et s’étendant dans le prolongement de celui-ci.
Avantageusement encore, le piston, la tige et le mors de l’actionneur mobile forment une pièce monobloc.
Selon un mode de réalisation, le carter présente une largeur I et une profondeur p, mesurée depuis une surface externe du carter jusqu’en son fond, égale au moins à I/2.
Selon un mode de réalisation, ladite encoche comporte sur ces parois en amont de son fond un rétrécissement localisé adapté pour encliqueter un dit tuyau au fond de ladite encoche.
Selon un mode de réalisation, ledit rétrécissement localisé est formé par des bossages symétriques de part et d’autre d’un plan d’alésage de ladite encoche dans le carter.
Selon un mode de réalisation, le mors de l’actionneur comporte une dent s’étendant suivant une direction parallèle à celle du mors fixe, ladite dent présentant un fil de compression mousse. On entend ici par fil de compression de la dent le champ d’appui de la dent contre le tuyau inséré dans l’encoche du carter contre le mors fixe. On comprend ainsi que ce champ d’appui doive être de préférence le moins agressif et coupant possible pour ne pas endommager ledit tuyau.
Selon un mode de réalisation, le fil de compression de ladite dent définit une surface convexe de rayon R1 et le mors fixe une surface convexe de rayon sensiblement égale à R1.
Selon un mode de réalisation, ladite dent présente une arête supérieure biseautée ou chanfreinée. Ceci permet avantageusement de procurer une surface de guidage non saillante pour l’insertion d’un tuyau dans l’encoche, en particulier dans une un mode de réalisation de la vanne dit « normalement fermée », dans lequel, dans ladite première position extrême, le mors de l’actionneur s’étend dans ladite encoche et,
BE2018/5428 dans ladite deuxième position extrême, ledit mors de l’actionneur s’étend hors de ladite encoche.
Selon un second mode de réalisation, la vanne peut également présenter une configuration dite « normalement ouverte », dans laquelle, dans ladite première position extrême ledit mors de l’actionneur s’étend hors de ladite encoche et dans ladite deuxième position extrême ledit mors de l’actionneur s’étend dans ladite encoche.
Selon un troisième mode de réalisation, la vanne à pincement de l’invention peut également présenter une configuration dite de vanne double, dans laquelle le carter comporte une première et une seconde encoches formées dans ledit carter et débouchant dans ladite chambre suivant chacune un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X-X’, chaque encoche étant destinée à recevoir un tuyau de transport d’un fluide symétrique par rapport au mors fixe, le mors comportant deux dents de compression symétriques agencées telles que dans ladite première position extrême une première dent s’étende hors d’une première dite encoche et la seconde dents s’étende dans la seconde dite encoche et dans ladite deuxième position extrême la première dent du mors de l’actionneur s’étend dans ladite première encoche et la seconde dent s’étend hors de ladite seconde encoche.
Dans ce mode de réalisation, lesdites dents du mors mobile de l’actionneur sont identiques et telles que définies précédemment, c’est-à-dire dotées d’un fil de compression mousse et, le cas échéant d’une arête supérieure biseautée ou chanfreinée.
Selon un mode de réalisation, le diamètre externe du carter est compris entre 9 mm et 25 mm, de préférence le diamètre du carter est compris entre 9 mm et 11 mm et de manière encore plus préférée entre 18 mm et 23 mm. Par exemple le diamètre externe du carter est de 10 mm, par exemple le diamètre externe du carter est de 19 mm, par exemple de 22 mm.
Selon un mode de réalisation, la longueur L de la vanne est comprise entre 40 mm et 60 mm, de préférence la longueur de la vanne est de 45 mm lorsque le diamètre
BE2018/5428 externe du carter est de 10 mm, par exemple la longueur de la vanne est de 50,50 mm lorsque le diamètre externe est de 19 mm ou de 22 mm.
D’autres modes de réalisation de la vanne selon l’invention sont envisagés en allongeant le carter et l’actionneur, de sorte à ajouter au moins une encoche dans le carter et en prévoyant au moins un mors fixe supplémentaire ainsi que des mors mobiles supplémentaires dans l’actionneur, de sorte à pouvoir contrôler le fluide dans un tuyau positionné dans une des encoches supplémentaires. Ainsi des vannes à pincement que l’on pourrait qualifier de systèmes mixtes peuvent être envisagés tels que :
- avec 2 tuyaux : normalement fermée (NC) + NC / normalement ouverte (NO) + NO ;
- avec 3 tuyaux : NC + NC + NO / NC + NO + NO / NC + NC + NC / NO + NO +
NO ;
- avec 4, 5, 6,... tuyaux, toutes les combinaisons de NO et NC sont envisageable.
Ainsi, il suffit de multiplier les mors fixes et mobiles et de les agencer pour avoir la configuration désirée.
Brève description des dessins
Les détails de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite en référence aux dessins annexés dans lesquels :
- Les figures 1 à 3 représentent respectivement en perspective, en éclaté et en coupe longitudinale dans un plan X-Y une vanne à pincement selon l’invention dans une configuration dite « normalement ouverte » ;
- Les figures 4 à 6B représentent différentes vues d’un bouchon pour le carter de la vanne à pincement de l’invention dans la configuration des figures 1 à 3 ;
- Les figures 7 à 9 représentent respectivement en perspective, en éclaté et en coupe longitudinale dans un plan X-Y une vanne à pincement selon l’invention dans une configuration dite « normalement fermée » ;
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- Les figures 10 à 12B représentent différentes vues d’un bouchon pour le carter de la vanne à pincement de l’invention dans la configuration des figures 7 à 9 ;
- Les figures 13 à 15 représentent respectivement en perspective, en éclaté et en coupe longitudinale dans un plan X-Y une vanne à pincement selon l’invention dans une configuration dite « vanne double » ;
- Les figures 16 à 18B représentent différentes vues d’un bouchon pour le carter de la vanne à pincement de l’invention dans la configuration des figures 13 à 15 ;
- Les figures 19 et 20 représentent respectivement en perspective et en coupe dans un plan X-Y une culasse de carter pour réaliser une vanne à pincement selon l’invention dans un quelconque des modes de réalisations des figures 1 à 18 ;
- Les figures 21 à 23B représentent différentes vues d’un actionneur mobile pour réaliser une vanne à pincement selon l’invention dans un quelconque des modes de réalisations des figures 1 à 18.
Mode de réalisation de l’invention
La présente invention concerne une vanne à pincement 1 telle que définie dans les revendications. Cette vanne à pincement 1 peut se présenter sous différentes configurations représentées dans les figures annexées.
Un premier mode de réalisation de la vanne à pincement 1 de l’invention est représenté aux figures 1 à 6B, représentant la vanne à pincement 1 dans une configuration dite « normalement ouverte ».
Un second mode de réalisation de la vanne à pincement 1 de l’invention est représenté aux figures 7 à 12B, représentant la vanne à pincement 1 dans une configuration dite « normalement fermée ».
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Un troisième mode de réalisation de la vanne à pincement 1 de l’invention est représenté aux figures 13 à 18B, représentant la vanne à pincement 1 dans une configuration dite « vanne double ».
La vanne à pincement 1 de l’invention présente dans ces trois modes de réalisation une structure de base analogue comportant un carter 2 renfermant dans une chambre interne 26 du carter 2 un actionneur 3 mobile en translation dans ladite chambre 26 selon un axe longitudinal X-X’ commun d’extension du carter 2 et de l’actionneur 3.
Le carter 2 comporte une encoche 24 (pour les modes de réalisation « normalement ouvert » - fig. 1-3 et « normalement fermé » - fig. 7-9) ou deux encoches 24 (pour le mode de réalisation « vanne double » - fig. 13-15), formée(s) suivant un plan d’alésage (ou d’usinage) P, P’ perpendiculaire à l’axe longitudinal X-X’ et débouchant dans la chambre 26. Chaque encoche 24 est, de manière classique dans les vannes à pincement, destinée à recevoir un tuyau, non représenté, de transport d’un fluide, notamment un liquide, dont on veut contrôler et doser la distribution par pincement entre un mors 33 de l’actionneur 3 et un mors fixe 4 solidaire du carter 2.
En pratique, le mors fixe 4 est avantageusement formé d’une goupille 4, chassée dans un alésage 25 traversant diamétralement le bouchon 23 du carter 2, Le mors fixe 4 est donc saillant dans la chambre 26 perpendiculairement à l’axe longitudinal X-X’ de la vanne à pincement 1, à proximité immédiate de l’encoche 24 ou entre les deux encoches 24 dans le cas d’une vanne double. La vanne à pincement 1 est ainsi configurée pour procurer, de façon classique en soi, une régulation contrôlée de la circulation d’un liquide dans un tuyau inséré dans la ou les encoches 24 par compression dudit tuyau entre le mors 33 de l’actionneur 3 et le mors fixe 4 sous l’action d’une force motrice F, qui dans le cadre de l’invention est procurée par un gaz sous pression injecté dans la chambre 26.
L’actionneur 3 est mobile selon l’axe longitudinal X-X’ dans la chambre 26 entre deux positions extrêmes déterminées par les extrémités longitudinales de la chambre 26 délimitée dans le carter 2. Dans un premier sens, ledit actionneur 3 est agencé pour être mobilisé sous la force motrice F d’un flux gazeux, notamment d’air comprimé,
BE2018/5428 injecté dans ladite chambre 26 par une entrée d’injection 22 située au niveau d’une première extrémité de la chambre 26. Dans une second sens, opposé à celui de la force F et toujours selon ledit axe, l’actionneur 3 est agencé pour être mobilisé par une force de rappel R exercée par un organe de rappel 5, par exemple un ressort de compression, agencé entre une paroi de la chambre 26 et l’actionneur 3.
Ainsi, dans la configuration des figures 1 à 6, dite de vanne « normalement ouverte », le mors 33 de l’actionneur 3 s’étend, dans la première position extrême de l’actionneur 3, hors de l’encoche 24 pour laisser circuler un liquide dans un dit tuyau inséré dans l’encoche 24 et dans la deuxième position extrême il se trouve à l’inverse dans ladite encoche 24 pour comprimer le tuyau et stopper la circulation de liquide dans celui-ci.
Dans la configuration des figures 7 à 12, dite de vanne « normalement fermée », le mors 33 de l’actionneur 3 s’étend, dans la première position extrême de l’actionneur 3, dans l’encoche 24 pour pincer un dit tuyau inséré contre le mors fixe 4 et dans la deuxième position extrême il se trouve hors de ladite encoche 24 libérant la pression sur le tuyau pour laisser circuler un liquide dans celui-ci.
Dans la configuration dite de vanne double, une première encoche 24 remplit alors le rôle d’une vanne simple « normalement fermée » ou « normalement ouverte », l’autre encoche 24 remplissant simultanément le rôle d’une vanne simple « normalement ouverte » ou « normalement fermée » respectivement, le mors 33 étant configuré pour occuper la position idoine dans chacune des encoches 24, tel que précédemment présenté.
De façon pratique et préférée, le carter 2 est composé de métal (notamment d’alliage d’acier ou d’aluminium) ou de matière(s) plastique(s) (par exemple à base d’ABS (Acryloitrile Butadiène Styrène), et/ou de polycarbonate, de PEHD (Polyéthylène Haute Densité), et/ou de PVC (Polychlorure de Vinyle) ou encore de PEEK (polyétheréthercétone), ou encore de POM, ou encore de PTFE... ) et comporte deux parties distinctes 21, 23 assemblables l’une à l’autre de manière coaxiale suivant l’axe X-X’ par tous moyens de liaison complémentaires. Dans les exemples présentés, le carter 2 comporte ainsi une première partie femelle formant une culasse 21 et une
BE2018/5428 seconde partie mâle formant un bouchon 23, le bouchon 23 comportant une section tubulaire d’extrémité ouverte filetée formant ainsi une vis 231 de liaison complémentaire d’une section d’extrémité ouverte 211 taraudée de la culasse 21. La vis 231 est séparée du corps du bouchon 23 par une gorge 27 susceptible de recevoir un joint d’étanchéité, non représenté, le cas échéant. Dans d’autres exemple non représentés, il est possible aussi d’assembler ces deux pièces, par simple serrage, entre deux surfaces lisses, par exemple par emboîtement, emmanchement, ou coincement ; ou par collage ; ou par une combinaison emboîtement et collage particulièrement adapter à la présente invention lorsqu’il est difficile de réaliser un taraudage dans la culasse 21 et un filetage du bouchon. Par exemple l’assemblage de la culasse 21 et du bouchon 23 par emboîtement et collage est particulièrement adaptée à des diamètres de vanne extérieur de l’ordre de 10 mm et de préférence de 10 mm.
Comme cela ressort plus particulièrement des figures 3, 5 ; 9, 11 ; 15, 17 et 20 la culasse 21 et le bouchon 23 comportent et délimitent chacun une cavité tubulaire cylindrique 26a, 26b de diamètre interne da, db différent et agencées pour communiquer l’une avec l’autre coaxialement selon l’axe X-X’ pour former la chambre interne 26 du carter 2 lorsque la culasse 21 et le bouchon 23 sont vissés l’un à l’autre (Fig. 3, 9, 15).
Comme cela ressort des figures 1 à 18, dans tous les modes de réalisation de la vanne à pincement 1 présentés la culasse 21 du carter 2, l’actionneur 3 et le ressort de rappel 5 sont identiques, seul le bouchon 23 variant dans ces différents modes de réalisation par le positionnement de la ou des encoches 24. La culasse 21 et le l’actionneur 3 sont présentés individuellement plus en détail sur les figures 19 à 23.
Comme représenté sur les figures 6A, 12A et 18 A en particulier le carter 2 présente une largeur I (correspond au diamètre externe du carter dans le cas d’un carter cylindrique) inférieure à la longueur L du carter (Fig. 3, 9, 15), et la ou les encoche(s) 24 présentent de préférence une profondeur p, mesurée depuis la surface externe du carter jusqu’en son fond 241, égale au moins à I/2.
De façon avantageuse selon l’invention chaque encoche 24 comporte un rétrécissement localisé adapté en amont de son fond 241 pour encliqueter un dit tuyau. Ce rétrécissement localisé est avantageusement formé par des bossages 242
BE2018/5428 symétriques de part et d’autre du plan d’alésage P, P’ de chaque encoche 24 dans le carter 2. Un tel dispositif d’encliquetage de tuyau est particulièrement intéressant pour stabiliser le tuyau en position au fond 241 d’une encoche 24, ce qui permet de garantir le placement de celui-ci sur l’axe X-X’ longitudinal de la vanne à pincement est donc dans une position optimale de pincement entre le mors 33 de l’actionneur 3 et le mors fixe 4. De plus, cet encliquetage permet de maintenir le tuyau dans cette position malgré les mouvements éventuels de celui-ci ou de la vanne 1 dans des conditions normales d’utilisation, c’est-à-dire sans qu’un effort spécifique d’arrachement du tuyau hors de l’encoche ne soit procuré sur le tuyau ou la vanne directement.
L’actionneur 3, représenté individuellement en détail aux figures 21 à 23B, comporte une tige 31 s’étendant suivant un axe confondu ou parallèle à l’axe longitudinal X-X’ de la vanne 1 lorsque ledit actionneur est inséré dans la chambre 26. La tige 31 est munie en ses extrémités opposées, respectivement :
i. d’un piston 32 de section circulaire, épousant sensiblement la paroi interne de la chambre 26 et orienté perpendiculairement à l’axe X-X’ et face à l’entrée 22 d’injection de gaz sous pression formée dans la paroi d’extrémité longitudinale de la culasse 21 du carter 2, et ii. d’un mors 33 de compression, dans au moins une des première ou deuxième positions extrêmes de l’actionneur 3, d’un tuyau inséré dans la ou les dite(s) encoche(s) 24.
De préférence, le piston 32, la tige 31 et le mors 33 de l’actionneur 3 forment une pièce monobloc, par exemple moulée et/ou usinée dans une matière métallique ou encore une matière synthétique durcissable, par exemple identique à celle(s) constitutive(s) du carter 2.
Dans les trois exemples présentés sur les figures, lesdites positions extrêmes de l’actionneur 3 sont déterminées et matérialisées par les extrémités longitudinales de la chambre 26. Ainsi, l’actionneur 3 se déplace alternativement et successivement, comme il sera décrit plus particulièrement par la suite, sous l’action des forces motrices F et de rappel R, jusqu’à venir en butée au niveau de son mors 33 et de son piston 32 contre les extrémités longitudinales de la chambre 26 du carter ; la course de déplacement de l’actionneur 3 dans la chambre 26 est ainsi égale à la différence entre
BE2018/5428 la longueur de ladite chambre 26 et la longueur de l’actionneur 3. Ce choix de construction, particulièrement simple, procure une très grande simplicité de fabrication et fiabilité de fonctionnement de la valve à pincement 1. Toutefois, il est également possible d’envisager d’autres constructions dans lesquelles les positions extrêmes de déplacement de l’actionneur 3 dans la chambre 26 du carter 2 ne seraient pas déterminées par les extrémités de ladite chambre 26 mais par des butées ou encore un contrôle actif des forces motrice F et/ou de rappel R par exemple, de manière connue de l’homme du métier. Lors de l’utilisation de la vanne à pincement 1 avec un tuyau inséré dans une encoche 24, c’est le pincement du tuyau qui fait office de butée pour le mors 33. En effet, le tuyau étant contraint entre le mors fixe 4 et le mors 33, la position de la butée prend en compte le tuyau écrasé entre le mors fixe 4 et le mors 33. Dans le cas ou il n’y a pas de tuyau inséré dans l’encoche 24, c’est la lumière 7 ou évidemment oblong 7 formé dans l’actionneur 3 qui peut faire office de butée, les extrémités de l’évidement oblong venant au contact du mors fixe 4.
Le piston 32 de l’actionneur 3 comporte de préférence une gorge 32c de logement d’un joint d’étanchéité torique ou équivalent 6, ladite gorge étant formée ou délimitée entre deux disques ou anneaux 32a, 32b de diamètre dp supérieur au diamètre de la tige 31 de l’actionneur 3 et sensiblement égal au diamètre interne da de la cavité 26a délimitée par la culasse 21. De préférence, le joint 6 présente un diamètre également sensiblement égal au diamètre da, de manière à limiter les échappements de gaz entre la paroi de la chambre 26 du carter 2 et le piston 32 lors de l’injection dudit gaz sous pression par l’entrée 22 pour impulser la force motrice F à l’actionneur 3.
Bien entendu, un piston simple comportant uniquement un disque unique d’extrémité sans joint peut également être envisagé en lieu et place du piston 32 représenté sur les figures.
Le mors 33 quant à lui présente une structure particulière adaptée pour l’utilisation d’un seul actionneur 3 quelle que soit la configuration de la vanne à pincement 1 de l’invention. Il comporte ainsi avantageusement deux dents de compression 33a, 33b séparées l’une de l’autre par une platine 33c d’une distance e égale à l’espace inter-encoches i mesurée entre les plans P, P’ des encoches 24 dans la configuration de vanne double des figures 13 à 15, lesdites dents 33a, 33b étant en
BE2018/5428 outre symétriques par rapport au milieu de la platine 33c. Le mors 33 de l’actionneur 3 présente ainsi vu en coupe longitudinale selon plan X-Y de la vanne à pincement 1 une forme générale en U.
Avantageusement, les dents 33a, 33b présente chacune un fil de compression s’étendant suivant une direction parallèle à celle du mors fixe 4, ledit fil de compression étant mousse, c’est-à-dire formant un champ externe de contact ni vif ni coupant, et qui définit de préférence une surface convexe de rayon R1 (fig. 23B), le mors fixe 4 une surface convexe de rayon sensiblement égal à R1.
De plus, lesdites dents 33a, 33b présentent de préférence une arête supérieure biseautée 330, destinée avantageusement à procurer une surface de guidage pour l’insertion d’un tuyau dans l’encoche 24 dans une configuration « normalement fermée » de la vanne à pincement. Cette arête biseautée 330 permet en effet par simple poussée du tuyau contre le plan biseauté de faire glisser le tuyau dans l’encoche 24 en repoussant la dent 33a, 33b et déplaçant l’actionneur 3 dans la chambre 26 contre la force de rappel R du ressort 5.
Cette configuration de mors 33 à deux dents 33a, 33b symétriques de part et d’autre de la platine 33c, nécessaire pour la configuration de vanne double représentée aux figures 13 à 15, ne l’est pas pour les vannes en configuration simple encoche dite « normalement ouverte » ou « normalement fermée » des figures 1 à 3 et 7 à 9 respectivement. Dans ces deux configurations simples de vanne à pincement 1, seule une des dents de de compression 33a, 33b du mors 33 est absolument nécessaire pour permettre le bon fonctionnement de la vanne à pincement 1 comme cela ressortira plus en détail ultérieurement.
Il est en revanche avantageux dans toute configuration du mors 33 de conserver la platine 33c comme élément de guidage en translation de l’actionneur 3 dans la chambre 26 du carter par l’intermédiaire d’une lumière traversante formant coulisse 7 dans la platine 33c dans laquelle s’étend un coulisseau formé tout simplement du mors fixe 4 comme cela ressort des figures 3, 9 et 15. Cet agencement très simple permet de guider efficacement l’actionneur 3 linéairement en translation le long de l’axe X-X’ de la vanne tout en évitant sa rotation 3 dans la chambre 26, assurant ainsi une bonne
BE2018/5428 orientation des dents 33a, 33b du mors en appui contre le mors fixe 4 pour pincer un tuyau dans la ou les encoches du bouchon 23. En variante, un guidage analogue pourrait être obtenu par la procuration d’un actionneur 3 et d’une chambre 26 de section transversale à l’axe Χ-Χ’ non circulaire, notamment ovale, rectangulaire, carrée, ou triangulaire par exemple.
L’assemblage des différents éléments constitutifs de la vanne à pincement 1 de l’invention est extrêmement simple. Il suffit en pratique d’insérer l’actionneur 3 dans la culasse 21 du carter tel que le piston 32 vienne en appui au fond de ladite culasse en opposition à l’entrée 22 d’injection de gaz pressurisé, puis d’enfiler le ressort 5 sur la tige 31 de l’actionneur. On vient ensuite visser le bouchon 23 du carter 2 sur la culasse après l’avoir enfilé sur le mors 33 et la tige 31 de l’actionneur 3. Pour finir, on insert la goupille formant mors fixe 4 dans l’alésage 25 du bouchon 23 de telle sorte que celle-ci traverse également la lumière 7 dans la platine 33c du mors 33 de l’actionneur 3.
L’utilisation de la vanne de l’invention est également extrêmement simple. Il suffit de positionner un tuyau de distribution de liquide dans le fond 241 de l’encoche 24 (ou des encoches 24 en cas de vanne double) de sorte que celui-ci soit encliqueté dans ladite encoche 24, puis de connecter ladite vanne 1 par son entrée d’injection 22 à une source gazeuse sous pression, notamment de façon préféré un compresseur d’air comprimé, de préférence comprenant ou associé à un dispositif de commande à manomètre réglable pour régler la pression d’injection d’air dans la vanne à pincement 1 et la fréquence et durée d’injection, déterminant le mode de dosage de liquide circulant dans le tuyau inséré dans la ou les encoches de la vanne à pincement 1. Lorsque le fluide de contrôle est de l’air comprimé, des pressions de travail sont généralement comprises entre 2 et 10 bar. La vanne de l’invention permet de supporter des pressions allant jusqu’à 10 bar dans la chambre 26 sans problème d’étanchéité de la chambre.
Il est à noter qu’il est possible, contrairement au cas de vannes à pincement à actionneur solénoïde, de tester le fonctionnement de la vanne à pincement 1 de l’invention « à vide », par simple mise sous pression de la chambre 26 pour déplacer l’actionneur 3 et vérifier que celui-ci revient bien en position sous l’action du ressort 5 une fois la mise sous pression stoppée. La vanne de l’invention fonctionne ainsi
BE2018/5428 indépendamment de l’élasticité des tuyaux avec lesquels elle est utilisée grâce à la présence de l’organe de rappel 5.
L’invention procure ainsi une vanne à pincement 1 simple et fiable d’utilisation, pouvant fonctionner à des hautes pressions de liquides (jusqu’à 6 bars) dans les tuyaux pinces, aisément réparable par le remplacement de l’un de ces quatre éléments constitutifs (hors joints), et ne souffrant pas les limitations des vannes à pincement connues.
L’invention procure ainsi une vanne à pincement 1 simple pouvant aisément être modifiée en vanne à pincement normalement ouverte (NO), normalement fermée (NC) et vanne double (double) avec des pièces strictement identiques sauf le carter 2 qui permet de définir la finalité de la vanne : NO, NC, ou double. Ainsi, pour le carter, pour passer d’une version à une autre (NO, NC, double), seul le nombre et la position des encoches changent. Tout le reste de la pièce restant identique, il est par exemple possible de créer une vanne double en partant du carter d’une vanne NO ou NC et d’usiner une deuxième encoche 24. De même, il est possible et connu de l’homme du métier d’utiliser une vanne double en NO ou NC en insérer le tuyau dans l’encoche correspondante.
Un principal avantage est donc d’avoir la plupart des pièces communes entre les versions NC, NO, double selon l’invention, pour la fabrication, pour le remplacement, pour la transformation d’une NC et NO. Par exemple une NC peut être convertie en NO en échangeant le carter et vice versa.
La présente invention a été décrite en relation avec des modes de réalisations spécifiques, qui ont une valeur purement illustrative et ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D’une manière générale, la présente invention n’est pas limitée aux exemples illustrés et/ou décrits ci-dessus. L’usage des verbes « comprendre », « inclure », « comporter », ou toute autre variante, ainsi que leurs conjugaisons, ne peut en aucune façon exclure la présence d’éléments autres que ceux mentionnés. L’usage de l’article indéfini « un », « une », ou de l’article défini « le », « la » ou « Γ », pour introduire un élément n’exclut pas la présence d’une pluralité de ces éléments. Les numéros de référence dans les revendications ne limitent pas leur portée.

Claims (19)

1. Vanne à pincement (1) pneumatique, comportant :
un carter (2) s’étendant suivant un axe longitudinal X-X’ et délimitant une chambre interne (26) creuse,
- une encoche (24) formée dans ledit carter (2) et débouchant dans ladite chambre (26) suivant un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X-X’, ladite encoche étant destinée à recevoir un tuyau de transport d’un fluide, et
- un actionneur (3) agencé mobile en translation dans ladite chambre (26) selon ladite direction longitudinale entre une première et une deuxième positions extrêmes, ledit actionneur comportant une tige (31) s’étendant sensiblement parallèlement à l’axe longitudinal X-X’ et munie en ses extrémités opposées, respectivement :
i. d’un piston (32) épousant sensiblement la paroi interne de la chambre (26) et orienté perpendiculairement à ladite direction longitudinale et face à une entrée (22) d’injection d’air comprimé formée dans une paroi d’extrémité longitudinale du carter (2), et ii. d’un mors (33) de compression, dans au moins une des première ou deuxième positions extrême de l’actionneur (3), d’un dit tuyau inséré dans ladite encoche (24) contre un mors fixe (4) par rapport au carter (2) et saillant dans la chambre (26) perpendiculairement à l’axe longitudinal X-X’,
- un organe de rappel (5) étant agencé dans la chambre interne (26) du carter entre une paroi de ladite chambre et ledit actionneur pour rappeler ce dernier dans au moins une des première ou deuxième positions extrême de l’actionneur.
2. Vanne à pincement selon la revendication 1, dans laquelle un joint d’étanchéité (6) est disposé entre le piston (32) et la paroi interne de la chambre (26).
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3. Vanne à pincement selon la revendication 1 ou 2, comportant des moyens (4, 7) de guidage en translation dudit actionneur (3) dans ladite chambre (26) suivant l’axe longitudinal X-X’.
4. Vanne à pincement selon la revendication 3, dans laquelle les moyen de guidage en translation comporte un coulisseau (4) s’étendant perpendiculairement audit axe longitudinal X-X’ dans une coulisse (7) formé d’un orifice oblong ménagé dans la tige (31) ou le mors (33) de l’actionneur.
5. Vanne à pincement selon la revendication 4, dans laquelle le coulisseau (4) est solidaire du carter (2) et constitue le mors fixe de compression d’un dit tuyau.
6. Vanne à pincement selon l’une des revendications 4 ou 5 dans laquelle le coulisseau (4) est constitué d’une goupille chassée dans un alésage (25) traversant du carter (2).
7. Vanne à pincement selon l’une des revendications 4 à 6, dans laquelle ladite coulisse (7) est percée dans une platine (33c) solidaire du mors (33) de l’actionneur (3)
8. Vanne à pincement selon l’une des revendications 1 à 7, dans laquelle le piston (32), la tige (31) et le mors (33) de l’actionneur mobile forment une pièce monobloc.
9. Vanne à pincement selon l’une des revendications 1 à 8, dans laquelle le carter (2) présente une largeur I, et ladite encoche (24) présente une profondeur p, mesurée depuis une surface externe du carter jusqu’en son fond, égale au moins à I/2.
10. Vanne à pincement selon l’une des revendications 1 à 9, dans laquelle ladite encoche (24) comporte sur ces parois en amont de son fond un rétrécissement localisé adapté pour encliqueter un dit tuyau au fond de ladite encoche.
11. Vanne à pincement selon la revendication 10, dans laquelle ledit rétrécissement localisé est formé par des bossages (242) symétriques de part et d’autre du plan d’alésage de ladite encoche (24) dans le carter.
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12. Vanne à pincement selon l’une des revendications 1 à 11, dans laquelle le mors (33) de l’actionneur comporte une dent (33a, 33b) s’étendant suivant une direction parallèle à celle du mors fixe (4), ladite dent présentant un fil de compression mousse.
13. Vanne à pincement selon la revendication 12, dans laquelle le fil de compression de ladite dent (33a, 33b) définit une surface convexe de rayon r1 et le mors fixe (4) une surface convexe de rayon r2 sensiblement égal à r1.
14. Vanne à pincement selon l’une des revendications 12 ou 13, dans laquelle ladite dent (33a, 33b) présente une arête supérieure biseautée (330).
15. Vanne à pincement selon l’une des revendications 1 à 14, dans laquelle dans ladite première position extrême ledit mors (33) de l’actionneur (3) s’étend dans ladite encoche (24) et dans ladite deuxième position extrême ledit mors (33) de l’actionneur s’étend hors de ladite encoche.
16. Vanne à pincement selon l’une des revendications 1 à 14, dans laquelle dans ladite première position extrême ledit mors de l’actionneur s’étend hors de ladite encoche et dans ladite deuxième position extrême ledit mors de l’actionneur s’étend dans ladite encoche.
17. Vanne à pincement selon l’une des revendications 1 à 14, comportant une première et une seconde encoches formées dans ledit carter et débouchant dans ladite chambre suivant chacune un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal X-X’, chaque encoche étant destinée à recevoir un tuyau de transport d’un fluide symétrique par rapport au mors fixe, le mors (33) comportant deux dents (33a, 33b) de compression symétriques agencées tels que dans ladite première position extrême une première dent (33a, 33b) s’étende hors d’une première dite encoche (24)et la seconde dents (33b, 33a) s’étende dans la seconde dite encoche (24) et dans ladite deuxième position extrême la première dent (33a, 33b) du mors (33) de l’actionneur s’étend dans ladite première encoche (24) et la seconde dent (33b, 33a) s’étend hors de ladite seconde encoche.
BE2018/5428
18. Vanne à pincement selon la revendication 17, dans laquelle lesdites dents (33a,
33b) sont identiques et telles que définies à l’une des revendications 12 à 14.
19. Vanne à pincement selon l’une quelconque des revendications précédentes
5 caractérisée en ce que le diamètre externe (I) du carter (2) est compris entre 9 mm et 25 mm, de préférence le diamètre externe (I) du carter (2) est compris entre 9 mm et 11 mm et de manière encore plus préférée entre 18 mm et 23 mm.
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