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Système de commande de vannes d'arrêt.
L'invention concerne un système de commande de vannes
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d'arrêt à une ou deux plaques appuyées sur leur siège ou écartées de ceux-ci par la rotation d'une tige centrale, de préférence au moyen d'excentriques montés sur cette tige.Dans ces vannes d'arrêt, lorsque fenne la vanne il faut faire des- cendre la tige centrale pour abaisser les plaques en avant de leurs sièges et la soubver pour remonter les plaques lors- qu'on ouvre la vanne, et il faut en outre que cette tige puisse effectuer un mouvement de rotation autour de son axe pour appuyer les plaques sur leur siège ou les en écarter.
Dans les systèmes de commande connus jusqu'ici et uti- lisés pour des vannes d'arrêt de ce genre, on a fait la tige centrale dans ce but en deux pièces,la partie supérieure étant construite sous forme de tige filetée qu'on peut fai- re tourner au'moyen d'un volant de manoeuvre et à laquelle la partie inférieure, qui porte les plaques, est suspendue de façon à pouvoir tourner librement autour de son axe.La mon- tée et la descente de la. partie inférieure de la tige cen- trale sont donc obtenues par la rotation de la tige filetée, la partie inférieure de la tige centrale recevant son mou- vement de rotation d'un mécanisme particulier qui est actionné que lorsque les plaques ont été abaissées devant leur siège.
La manoeuvre de la vanne est donc longue et compliquée, puisqu'il faut manoeuvrer successivement deux mécanismes qui d'ailleurs sont distants l'un de l'autre.
Suivant l'invention, on peut manoeuvrer la vanne d'arrêt au moyen d'un seul mécanisme, la partie in- férieure tournante de la tige centrale, partie qui porte les plaques et qui ne peut pas tourner pendant la descente, létant rendue automatiquement libre de tourner après la des-
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cente et tournant autour de son axe ppur appuyer les plaques sur leurs sièges sous l'action d'un dispositif entraîné par la continuation du mouvement de descente de la partie supérieure montante et descendante de la tige centrale, ce dispositif ayant pour effet de faire tourner la partie inférieure de la tige centrale en arrière pour écarter les plaques de leurs sièges lorsque la partie supérieure de la tige centrale est soulevée,
et d'entraîner cette partie inférieure en l'empê- chant de tourner lorsque la partie supérieure de la tige cen- trale continue à monter. Comme la rotation de la partie in- férieure de la tige est produite automatiquement par le mouve- ment de montée et de descente de la partie supérieure, un seul mécanisme, par exemple un seul volant, suffit pour la ferme- ture et l'ouverture de la vanne. Ceci simplifie sensiblement la manoeuvre de la vanne et l'ouverture ainsi que la fermeture exigent beaucoup moins de temps.
Le dispositif sur lequel agit le mouvement de montée et de descente de la partie supérieure de la tige centrale, dispositif qui fait tourner la partie inférieure de cette tige,est construit avantageusement sous tonne de douille comportant des rainures courbes et fixée à la par- tie inférieure de la tige centrale, la partie supérieure de cette tige, partie qui est filetée, comportant des touril- lons qui s'engagent dans ces rainures, tout mouvement de rotation de la douille étant empêché pendant la descente et la montée des plaques. Lorsque la partie inférieure de la tige centrale est libre de tourner après la descente des pla- ques, la partie filetée fait tourner la douille et par suite la partie inférieure de la tige autour de son axe en con- tinuant à descendre.
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La manoeuvre de la vanne est également sensi- blement simplifiée et rendue possible d'un endroit quelcon- que et à une distance quelconque,lorsque l'induit d'un mo- teur électrique agit suivait l'invention, au moyen d'organes intermédiaires, sur la partie supérieure de la tige centrale, partie qui sort du bâti de la vanne pour manoeuvrer les pla- ques de celle-ci. De cette façon on peut mettre le système de commanda en marche à la main et au moyen du moteur élec- trique et si ce moteur s'arrête, on peut immédiatement effec- tuer la manoeuvre à la main sans être obligé d'avoir recours au paravant à des manipulations particulières, l'induit du moteur étant continuellement accouplé avec la tige de la vanne.
Le dessin représente des exemples de réalisation de l'invention:
Figs. 1 à 3 sont des coupes verticales du système de commande dans différentes positions de fonctionnement,
Fig. 4 est une vue de c8té du dispositif tourné de o
90 par rapport aux figs. 1 à 3,
Figs. 5 à 7 montrent différentes constructions des or- ganes de commande de la tige de manoeuvre de la vanne d'arrêt,
Fig. 8 est une coupe longitudinale d'une vanne d'ar- rêt et elle montre les connexions utilisées pour la manoeu- , vre du moteur de la vanne.
Fig. 9 montre à une plus grande échelle, et dans une autre position de fonctionnement, les commutateurs commandés automatiquement par la vanne.
Une tige centrale en deux pièces 3,4 traverse de faço connue le bâti de vanne composé de la partie inférieure 1 à
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la partie supérieure 2. Sur la partie inférieure 3 de la tige partie qui s'engage dans la chambre de pression 5, sont f i- xées quatre cames 6 coopérant avec des bras 7 des plaques 8 de la vanne de façon à écarter les plaques de leurs sièges 9 suivant la position des cames 6. La tige porte en outre trois autres cames 6' coopérant avec les appendices 7' des pla- ques 8 de façon à appuyer les plaques sur leurs sièges.
A l'extérieur de la chambre de pression 5 la par- tie inférieure 3 de la tige est accouplée au moyen d'une douille 10 et'de galets 11 avec la partie supérieure 4, qui est filetée. La douille 10 qui est lisse à l'intérieur, com- porte deux rainures hélicoïdales 12,12' servant à guider les galets 11 qui sont fixés à. la partie supérieure 4 de la tige au moyen d'une cheville 13 et qui tournent autour de leur axe. La cheville 13, qui traverse la partie 4 de la tige, dépasse de chaque côté des galets 11 et porte à cha- que extrémité un galet 14.
Lesgalets 14 sont guidés dansdesfentes 15 d'une colonne 16 fixée à la partie supérieure 2 du bâti de la vanne. A l'extrémité inférieure de la douille 10 se trouve une cheville 17 qui porte également un galet 18 guidé dans la fente 15 de la colonne 16. Celle des fentes 15 de la co- lonne 16 dans laquelle le galet 18 est guidé se termine à la partie inférieure par une fente transversale 19 (fig.4).
Au-dessous de cette fente transversale la colonne 16 comporte une cloison 20 à travers une perforation 21 de laquelle passe la tige 3. La perforation 21 comporte une partie agrandie 22 à travers laquelle peut passer le galet 23 fixé à la partie
5 de la tige.
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Pour que la rotation de la douille 10 se fasse autant que possible sans frottement après l'applica- tion sur la paroi 20, la douille 10 comporte un palier billes 24 à sa partie inférieure.
La partie supérieure 4 de la tige est f ile- tée et traverse le moyeu 25, monté sur un palier à billes
26 et comportant un pas de vis, d'un volant de manoeuvre 27.
Le fonctionnement du dispositif est le suivant:
Pour fermer la vanne lorsque le système de commande se trouve dans la position correspondant à l'ouver- ture (fig. 1), on tourne le volant 27 dans le sens du mouve- ment des aiguilles d'une montre. La tige 4 est donc déplacée longitudinalement dans le sens de la flèche y, c'est-à-dire abaissée. Les galets 14 empêchent la tige 4 de tourner et le galet 18 empêche la douille 10 de tourner. En consé- quence les galets 11 conservent leur position à l'extrémi- té supérieure de la douille 10 et la tige 4 est abaissée avec la tige 3 sans que la position de la tige 4 varie en aucune façon par rapport à celle de la tige 3.
Les plaques 8 de la vanne passent à la, position représentée dans la fig. 2, position dans laquelle la douille 10 s'appuie par son palier à billes 24 sur la paroi 20 de la colonne 16, de sorte que la tige 3 ne peut plus continuer à descendre.
Le galet 23 a maintenant traversé la partie agrandie 22 de la perforation 21 de la paroi 20 et le galet 18 est logé dans l'évidement 19 (fig. 4). Si l'on continue à faire tour- ner le volant 27 dans le même sens, le galet 18 ne s'oppose plus à la rotation de la douille, rotation qui est produite
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par la descente simultanée des galets 11, parce-que ce ga- let 18 n'est plus guidé dans la fente 15 .La tige 3 tourne donc avec la douille 10 et les cames 6' fixées à cette tige viennent occuper la position représentée dans la fige 5 et dans laquelle elles appuient sur les appendices 7' des pla- ques de façon à presser celles-ci sur leurs sièges 9.La vanne est ainsi fermée (fig. 3).
Pour faire passer la vanne de la position de ferme ture représentée dans la fig, 3 à la position d'ouverture représentée dans la fig. 1, en passant par la position inter- médiaire représentée par la fig. 2,on tourne le volant 27 dans le sens inverse du mouvement des aiguilles d'une montre. Ceci a pour effet de déplacer la tige 4 dans le sens de la flèche x (fig. 3),, c'est-à-dire de la soulever, les galets 14 l'empêchant de tourner, pendant ce déplacement de la tige 4 les galets Il fixés à cette tige sont entraînés et ils sont obligés de se déplacer le long des rainures hélicoi'- dales 12,12' de la douille 10.
En conséquence la douille 10 tourne jusqu'à ce que les galets 11 soient arrivés à l'extrémi- té supérieure de cette douille (fig. 2)..Comme la douille 10 tourne simplement sans être soulevée, la partie 3 de la tige centrale, partie qui est fixée à cette douille,tourne également simplement sans être soulevée.
La rotation de la tige 3 a pour effet d'appuyer les cames 6 sur la butée formée par les bras 7 des plaques 8 de la vanne, de sorte que ces plaques 8 sont écar - tées axialement de leurs sièges 9 (fig. 2).Pour empêcher les galets 11 d'entrainer la douille 10 et avec elle les plaques 8 de la vanne dans leur mouvement ascendant par -suite d'un frot- tement pouvant être trop éne rgique dans les rainures 12,12' ,on
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utilise un galet 23 qui, ainsi qu'on l'a dit plus haut,avait passé à travers la partie agrandie 22 de la paroi 20 pendant la fermeture.Pendant la rotation de la tige 3 au moyen de la douille 10 le galet 23 se déplacesur la face inférieure de la cloison transversale 20 de la douille 16,
de sorte que la tige 3 ne peut pas être entraînée vers le haut dans' le mouvement de montée de la tige 4. Le galet 23 ne cofncide avec la partie agrandie 22 de la perforation 21 de la cloison 20 que lorsque les galets 11 sent arrivés à l'extrémité supérieure de la douille 10 et que la partie 4 de la tige est accouplée rigi- dement avec la partie 3.
En conséquence, lorsqu'on continue à tourner le volant 27 dans le même sens, dans la position de fonctionnement représentée dans la fig. 2, legalets 11 qui continuent à être déplacés vers le haut, entraînent la douille 10 et par suite la tige 3 et les plaques 8 de la vanne, le galet 23 passant à tra- vers la.partie agrandie 22. Les plaques de la vanne découvrent donc l'ouverture de passage dans le. chambre de pression 5 (fig. 1).La douille 10 ne peut pas tourner dans son mouvement de montée parce-que son galet 18 s'engage dansla fente 15 de la colonne 16 dès que le mouvement de montée de la douille 10 commence. Le galet 18 est guidé dans la fente 15 pendant toute la course de la douille 10.
Les deux mpuvements des plaques de la vanne lors de l'ouverture ou de la fermeture de celle-ci sont donc effectuées par la manoeuvre d'un seul volant. L'ouvrier n'a donc plus besoin de manoeuvrer des organes de commande différents ni de gui der son poste lorsqu'il s'agit,soit de faire monter les plaques 8, 9,soit de les appuyer sur leurs sièges 9 après les avoir fait
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descendre dans le bâti 1 de la vanne.
Au lieu d'une tige filetée, on peut aussi utiliser une crémaillère, en modificant convenablement les pièces qui coopèrent avec elle.
Le pas des rainures hélicoïdales 12,12' dépend du nombre de tours qu'on veut donner à la tige 3 et de l'effort nécessaire pour appuyer les plaques 8 et pour les soulever.On peut donc construire le système de commande, par un choix appm- prié du pas des rainures courbes 12,12', de façon qu'il faille beaucoup de temps et peu de force ou peu de temps et beaucoup de force pour ouvrir et fermer la vanne. Cette possibilité con- stitue un autre avantage considérable.
Lorsque les organes de commande sont disposés de la façon représentée dans les fig. 5 à 7, la partie supérieure filetée 4 depla tige de manoeuvre des plaques 8 montées dans la partie 1 de la vanne porte une roue dentée 30 dont le moyeu comporte un pas de vis correspondant et qui engrené avec une roue dentée 31.Cette roue dentée 31 est fixée sur un axe 33 guidé dans des appendices 32 de la vanne, appendices qui ser- vent de paliers, et sur lequel est calé en outre un volant 34.
Ce volant 34 permet donc de déplacer la partie supérieure 4 de la tige de manoeuvre et par suite aussi les plaques 8 de la vanne.
L'axe 33 porte en outre une roue dentée 35 coopérant avec une roue 37 qu'un moteur électrique 36 fait tourner.
Dans la fig. 5 les roues 35,37 sont des roues coni- ques reliées à l'induit du moteur électrique par un engrenage intermédiaire 38. La construction est telle que les organes de commande, c'est-à-dire le volant 34 et le moteur électrique 36, sont montés sous la varme, par exemple à un étage inférieur
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ou à tout autre endroit approprié. On peut donc actionner la vanne sans difficulté à une distance assez grande.
Dansl'exemple de la fig. 6 le moteur électri- que 36 est monté sur le bâti de la vanne, tandis que le volant 34 peut être manoeuvré par exemple de l'étage inférieur.
Dans le dispositif représenté par la fig. 7 le volant 34 est fixé sur un prolongement de l'axe 33, pro- longement qui est dirigé vers le haut. Il résulte de ces divers exemples de réalisation qu'on peut toujours adap- ter sans difficulté la position des organes de commande de la vanne aux conditions locales en présence desquel- les on se trouve.
Grâce à l'utilisation pour la tige ou les pla- ques de la vanne, d'un systéme de commande n'exigeant qu'un seul organe de manoeuvre pour l'ouverture et la fenneture de la vanne la construction peut être telle que l'induit du moteur électrique 36 agisse simultanément sur la tige de manoeuvre des plaques 8 de la vanne, en plus de l'organe de manoeuvre actionné . la main.
Lorsqu'on utilise des vannes d'arrêt à plaques élastiques, les efforts nécessaires pour ouvrir la vanne sont tellement petits qu'on peut utiliser un peut moteur électrique. Alors que pour ouvrir les vannes d'arrêt usitées jusqu'ici et ne comportant pas de dispositif de compensation de la pression, il faut vaincre toute la ression du fluide pression qui agit sur les plaques de la vanne, il suffit, dans les vannes à plagues ,élastiques, d'écarter ces plaques - de leurs sièges en un
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seul point de leurs bords, sans qu'il soit nécessaire d'atten- dre la compensation de pression, par ailleurs indispensable pour ouvrir la vanne, entre la chambre de pression de la vanne et la conduite qui fait suite à celle-ci.
Lorsqu'on utilise des vmnes d'arrêt ainsi construi- tes, il est également possible d'accoupler le volant 34 ainsi que le moteur électrique 36 à la tige de manoeuvre et de lais- ser le moteur électrique accouplé lorsque la manoeuvre se fait à la main, parce-qu'on peut sans difficulté faire tourner son induit en même temps à cause de ses petites dimensions
La fig. 8 montre les connexions électriques au moyen desquelles la vanne d'arrêt est manoeuvrée à l'aide du moteur électrique 36.
Le courant emprunté par exemple à un réseau con- tinu 38 et servant à alimenter le moteur 36 est amené aux enroulements 40 de ce moteur par l'intermédiaire d'un relais 39 de cons truction connue et l'arrivée du courant au moteur 36 est interrompue au moyen du relais 39 dans les différentes positions de la vanne.
Le relais 39 est commandé par un appareil de ma- noeuvre 41 comportant un commutateur 42 et un interrupteur 43.
Le commutateur 42 sert à amener le courant au moteur 36 par l'intermédiaire du relais s 39 pour amorcer les mouvements d'ou.. verture et de fermeture de la vanne,, Suivant que le commutateur 42 est en contact avec l'un ou l'autre des deux plots des con- ducteurs 44 qui relient l'appareil de manoeuvre 41 au relais 39, le moteur 36 est mis en marche dans un sens ou dans l'autre, de sorte que la vanne est ouverte ou fermée.
L'interrupteur 43 permet de couper à tout instant
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le courant du moteur 36 et de maintenir les plaques 8 de la van- ne pendant leur mouvement d'ouverture ou de fermeture dans la position qu'on désire leur donner.
Un appendice 45 est fixé à l'un des boulons de guidage 13 de la partie supérieure 4 de la tige centrale.Cet appendice monte et descend avec le boulon de guidage 13 pendant l'ouverture et la fermeture de la vanne.Sur le trajet de l'ap- pendice 45 sont montés trois interrupteurs 46,47,48 dont deux, les interrupteurs 46 et 48, coopèrent avec l'appendice 45 dans la position de fermeture de la vanne lorsque celle-ci est complètement ouverte.
L'interrupteur 47 est monté entre les interrupteurs 46 et 48 de façon que l'appendice 45 coopère avec cet inter- rupteur 47 lorsque les plaques 8 sont écartées de leurs sièges dans le bâti 1 de la vanne, mais que les ouvertures de passage du fluide, par exemple de la vapeur surchauffée,ne sont pas encore entièrement découvertes, c'est-à-dire lorsque les plaques 8 n'ont pas encore été soulevées au moyen des tiges 3 et 4.
Les interrupteurs 46 et 48 sont des interrupteurs a a doubles dont les bras 46 et 48 sont montés chacun dans un circuit particulier aboutissant au relais 39.Lorsque ces cir- a a cuits sont interrompus au moyen des interrupteurs 46 et 48 , l'arrivée du courant aux enroulements 40 du moteur 36 est éga- lement interrompue de façon connue au moyen du relais 39.
L'interrupteur intermédiaire 47 est également relié au relais 39 par un conducteur semblable, de sorte que, lorsque cet interrupteur est ouvert, le courant de travail du moteur 36 est également coupé au moyen du relais 39.
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Les bras 46 b et 48 b des interrupteurs 46 et 48 servent à mettre en circuit et hors circuit les lampe s de con- trôle 49 et 50 de l'appareil de manoeuvre 41.L'interrupteur
46b commande la lampe de contrôle 49 ("ouvert") et l'inter- rupteur 48b commande la lampe 50 ("fermé") chaque foisque l'appendice 45 du boulon de guidage 13 coopère avec les in- terrupteurs 46,48. En outre, cet appendice coopère avec l'in- terrupteur 47 dans la position intermédiaire de la vanne,posi- tion représentée dans la fig. 8, les contacts 51 et 5la(fig.9) montés au niveau de l'interrupteur intermédiaire 47 sont reliés directement par l'appendice 45 qui est en matière conductrice, ce qui a pour effet d'allumer une troisième lampe de contrôle 52 ("position intermédiaire") de l'appareil de manoeuvre 41.
L'interrupteur intermédiaire 47 est construit de façon à ne coopérer avec l'appendice 45 et à ne pouvoir être ouvert que pendant le mouvement ascendant de cet appendice, c'est-à-dire pendant l'ouverture de la vanne,pendant la ferme- ture de la vanne la partie de l'interrupteur 47 qui s'engage sur le trajet de l'appendice 45 qui descend est écartée de ce trajet de façon que l'interrupteur 47 reste dans la posi- tion représentée par la fige 9.
Pendant la fermeture de la van- ne le circuit'de l'interrupteur 47 n'est donc pas interrompu, de sorte que le relais 39 n'interrompt pas non plus l'arrivée du courant' aux enroulements 40 du moteur 36. Les plaques de la ' vanne passent donc de la position d'ouverture à la position de fermeture sans que ce mouvement de femeture soit interrompu dans une position intermédiaire des plaques. n Un interrupteur 53 permettant de mettre les lampes
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hors circuit est également monté dans le circuit des lampes de contrôle 49,50,52. Ces lampes n'ont donc pas besoin de rester allumées en permanence, lorsque la vanne reste par exemple pendant longtemps dans l'une des deux positions extrêmes ou dans la position intermédiaire.
En fermant l'in- terrupteur 53 on peut toujours rallumer les lampes de contrôla montées dans le circuit en action.
Le fonctionnement de l'appareil de manoeuvre est le suivant:
Lorsque les plaques 8 de la vanne sont manoeuvrées à la main l'induit du moteur électrique 36 qui agit également sur la tige de manoeuvre 4 par l'intermédiaire des organes de transmission 33,31,30 participe au mouvement de rotation en tournant à vide. Les plaques 8 so.t d'abord écartées de leurs sièges dans le sens transversal et on les laisse dans cette position représentée dans la fig. 8 jusqu'à ce que la conduite faisant suite à la vanne dans le sens du déplacement du fluide de travail, par exemple de la vapeur surchauffée ou un autre fluide, soit suffisamment chauffée pour qu'aucun dérangement ne puisse se produire dans le fonctionnement par suite de tension ou pour d'autres causes due à l'action du fluide de travail chaud.
C'est seulement lorsque les condui- tes sont suffisamment chaudes qu'on retire les plaques 8 de la vanne vers le haut, au moyen des tiges de manoeuvre 3 et 4, pour les sortir du trajet du fluide.
Voici ce qui se passe lorsqu'on utilise le mo- teur électrique 36 pour ouvrir la vanne.
Dans la position de fermeture de la vanne l'appen- dice 45 se trouve dans la position inférieure extrême repré-
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sentée en traits interrompus dans la fig. 8. L'interrupteur 48 se trouve dans la. position correspondant à la fermeture du circuit de la lampe de contrôle 50 par son bras 48b,tandis que le circuit dans lequel se trouve le bras 48a de l'interrup- teu.r est interrompu, c'est-à-dire que la lampe de contrôle 50 s'allume et indique que la vanne se trouve dans la posi- tion de fermeture.
En rabattant l'interrupteur double 42 par une pres- sion sur le bras portant la désignation "ouvrir",on déclenche de façon connue le relais 39 qui de son côté fait arriver le courant du réseau 38 a.ux enroulements 40 du moteur électri- que 36.L'induit du moteur électrique 36 tourne et provoque au moyen des organes de transmission 35,33 et 36,une rota- tion de la partie supérieure de la, tige centrale, de sorte que les plaques 8 de la vanne sont écartées de leurs sièges et passent par exemple à la position représentée dans la fig.8.
Dès que cette position des plaques 8 est atteinte l'appendice 45 a atteint l'interrupteur intermédiaire 47,ce qui a pour effet d'interrompre le circuit dans lequel se trou- ve cet interrupteur et aussi, au moyen du relais 39,llarri- vée du courant au moteur 36. Les plaques 8 et les autres or- ganes de manoeuvre de la vanne restent donc dans cette position. intermédiaire représentée dans la, fig.
8. Une partie du fluide de travail, de la vapeur surchauffée par exemple,arri- vant à la vanne peut passer dans la conduite qui fait suite à celle-ci et chauffer graduellement cette conduite.,
En même temps que l'interrupteur 47 est mishors circuit les contacts 51,51a sont reliés directement par l'ap- pendice 45, de sorte que le circuit de la lampe de contrôle
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52 est fermé. Cette lampe s'allume donc au moment où les plaques de la vanne ont atteint la position intermédiaire représentée dans la fig. 8.
Lorsqu'on laisse la vanne pendant quelque temps dans cette position intermédiaire, on peut couper l'arrivée du courant à la lampe de contrôle 52 au moyen de l'interrupteur 53.
Pour ouvrir complètement la vanne, on appui sur ce- lui des bras de l'interrupteur double 42 qui porte la désigna- tion "ouvrir", de façon à déclancher le relais 39,qui envoie de son côté du courant du réseau 38 au moteur 36.Les plaques 8 de la vanne se trouvent ainsi amenées à leur position supérieure extrême en dehors du trajet du fluide de travail qui passe à travers la vanne. En même temps l'appendice 45.est amené à sa position supérieure extrême représentée dans la fig. 9.
Dans cette position l'interrupteur 46 est rabattu de la position pré- paratoire représentée dans la fig. 8 à la position représentée dans la fig. 9, le bras 46a qui commande le relais 39 étant dé- couplé , ce qui a pour effet d'interrompre l'arrivée du courant aux enroulements 40 du moteur 36 au moyen du relais 39.En même temps le circuit de le,' lampe de contrôle 49 est fermé au moyen du bras intermédiaire 46b. La lampe de contrôle 49 s'allume et indique que la vanne est complètement ouverte.
Le mouvement de fermeture desplaques 8 de la van- ne est amorcé lorsque le relais 39 est mis en action au moyen de celui des bras de l'interrupteur double 42 qui porte la dé- signation"fermer" et que l'arrivéedu courant aux enroulements 40 du moteur 36 se trouve établie de façon que l'induit de ce moteur tourne en sens invérse quepour l'ouverture de,la vanne,
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L'appendice 45 passe alors de la position supérieure extrême représentée dans la fig.
9 à la position inférieure représentée en traits interrompus dans la fig .8, sang actionner l'inter- rupteur intermédiaire 47, la partie de cet interrupteur 47 qui s'engage sur le trajet de l'appendice 45 pouvant éviter cet appendice.Les plaques 8 de la vanne sont donc amenées sans . interruption de leur position supérieure extrême à la position de fermeture dans laquelle elles supputent fortement sur leurs sièges dans le bâti 1 de la vanne.
Au'moment de la fermeture complète de la vanne l'ap- pendice 45 a atteint l'interrupteur 48, qu'il a manoeuvré de façon à découpler le bras 48a qui se trouve dans le circuit du relais 39 et à interrompre l'arrivée du courent aux enroule- ments 40 du moteur électrique. En même temps le bras 48b de l'interrupteur 48 est amené à la position de fermeture, ce qui a pour effet d'allumer la lampe 50 qui indique la position de fermeture de la vanne.
En fermant l'interrupteur 43 on peut manoeuvrer le relais dans une position quelconque de la vanne de façon à couper l'arrivée du courent au moteur 36.On peut donc mainte- nir les plaques 8 de la vanne dans toute position intermédiai- re désirée, même lorsqu'on utilise la commande électrique.
Comme l'interruption du courant de marche du moteur 36 de la vanne a lieu automatiquement en' fonction des mouve- ments des organes de manoeuvre de cette vanne, on est sûr de pouvoir éviter, même lorsque la vanne est commandée électri - quement, les dérangements pouvant être produit dans le fonc- tionnement par des manoeuvres incorrectes de l'appareil.
L'utilisation de l'interrupteur intermédiaire 57
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a pour effet d'éviter sûrement dans tous les cas, même lors- que la vanne est commandée électriquement, l'ouverture immé- diate complète de la vanne et par suite les dérangementpou- vant être produits dans la conduite traversée par le fluide de travail et faisant suite à la vanne .
Revendications:
1. Système de commande pour les vannes d'arrêt, système dans lequel les plaques d'arrêt sont appuyées et écar- tées de leurs sièges par la rotation d'une tige centrale et abaissées et relevées au moyen d'une partie montante et des- cendante de la tige centrale, système caractérisé en ce que la partie inférieure tournante de la tige centrale, partie qui porte les plaques et qui ne peut pas tourner pendant la des- cente, est rendue automatiquement libre de tourner lorsque le mouvement de descente est terminé et qu'elle tourne autour de son axe de façon à appuyer les plaques sur leurs sièges sous l'action d'un dispositif actionné par-la continuation du mou- vement de descente de la partie supérieure montante et des- cendante de la tige centrale,
ce dispositif faisant tourner la partie inférieure de la tige centrale en sens inverse pour écarter les plaques de leurs sièges,lorsque la partie supérieure de la tige centrale remonte et entraînant cette partie inférieure, tout en l'empêchant de tourner, lorsque la partie supérieure de la tige centrale continue à monter.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Stop valve control system.
The invention relates to a valve control system
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stop with one or two plates resting on their seats or separated from them by the rotation of a central rod, preferably by means of eccentrics mounted on this rod. In these stop valves, when the valve is closed the central rod must be lowered to lower the plates in front of their seats and lifted to raise the plates when the valve is opened, and it is also necessary that this rod can perform a rotational movement around its axis to support the plates on their seat or to move them away.
In control systems known heretofore and used for shut-off valves of this kind, the central rod for this purpose has been made in two pieces, the upper part being constructed as a threaded rod which can be used for this purpose. turn by means of a handwheel and from which the lower part, which carries the plates, is suspended so as to be able to turn freely around its axis. The ascent and descent of the. lower part of the central rod are therefore obtained by the rotation of the threaded rod, the lower part of the central rod receiving its rotational movement from a particular mechanism which is actuated only when the plates have been lowered in front of them. seat.
The operation of the valve is therefore long and complicated, since it is necessary to operate successively two mechanisms which moreover are distant from each other.
According to the invention, the shut-off valve can be operated by means of a single mechanism, the rotating lower part of the central rod, the part which carries the plates and which cannot rotate during the descent, being made automatically. free to turn after the des-
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centering and rotating around its axis to support the plates on their seats under the action of a device driven by the continuation of the downward movement of the upper, ascending and descending part of the central rod, this device having the effect of rotating the lower part of the central rod back to move the plates away from their seats when the upper part of the central rod is raised,
and to drive this lower part while preventing it from rotating when the upper part of the central rod continues to rise. As the rotation of the lower part of the rod is produced automatically by the up and down movement of the upper part, a single mechanism, for example a single handwheel, is sufficient for closing and opening. of the valve. This considerably simplifies the operation of the valve and the opening and closing require much less time.
The device on which acts the upward and downward movement of the upper part of the central rod, a device which rotates the lower part of this rod, is advantageously constructed in a ton of bush comprising curved grooves and fixed to the part. lower part of the central rod, the upper part of this rod, part which is threaded, comprising journals which engage in these grooves, any rotational movement of the sleeve being prevented during the lowering and raising of the plates. When the lower part of the central rod is free to rotate after the plates have been lowered, the threaded part rotates the sleeve and consequently the lower part of the rod around its axis, continuing to descend.
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The operation of the valve is also appreciably simplified and made possible from any place and at any distance, when the armature of an electric motor acts according to the invention, by means of intermediate members. , on the upper part of the central rod, part which protrudes from the valve frame to operate the valve plates. In this way we can start the control system by hand and by means of the electric motor and if this motor stops, we can immediately carry out the maneuver by hand without having to resort to the electric motor. prior to particular manipulations, the motor armature being continuously coupled with the valve stem.
The drawing represents embodiments of the invention:
Figs. 1 to 3 are vertical sections of the control system in different operating positions,
Fig. 4 is a side view of the device turned from o
90 compared to figs. 1 to 3,
Figs. 5 to 7 show different constructions of the control members of the operating rod of the stop valve,
Fig. 8 is a longitudinal section of a shut-off valve and shows the connections used for operating the valve motor.
Fig. 9 shows on a larger scale, and in another operating position, the switches automatically controlled by the valve.
A central rod in two parts 3, 4 passes through the valve frame in a known manner composed of the lower part 1 to
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the upper part 2. On the lower part 3 of the rod part which engages in the pressure chamber 5, are fixed four cams 6 cooperating with the arms 7 of the plates 8 of the valve so as to separate the plates of their seats 9 according to the position of the cams 6. The rod also carries three other cams 6 'cooperating with the appendages 7' of the plates 8 so as to press the plates on their seats.
Outside the pressure chamber 5 the lower part 3 of the rod is coupled by means of a bush 10 and rollers 11 with the upper part 4, which is threaded. The bush 10 which is smooth on the inside has two helical grooves 12,12 'serving to guide the rollers 11 which are attached to. the upper part 4 of the rod by means of an ankle 13 and which rotate around their axis. The pin 13, which passes through the part 4 of the rod, protrudes on each side of the rollers 11 and carries a roller 14 at each end.
Lesgalets 14 are guided dansdeslentes 15 of a column 16 fixed to the upper part 2 of the frame of the valve. At the lower end of the sleeve 10 is a pin 17 which also carries a roller 18 guided in the slot 15 of the column 16. That of the slots 15 of the column 16 in which the roller 18 is guided ends at the lower part by a transverse slot 19 (fig.4).
Below this transverse slot, column 16 comprises a partition 20 through a perforation 21 through which passes the rod 3. The perforation 21 comprises an enlarged part 22 through which can pass the roller 23 fixed to the part.
5 of the rod.
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In order that the rotation of the sleeve 10 takes place as far as possible without friction after application to the wall 20, the sleeve 10 has a ball bearing 24 at its lower part.
The upper part 4 of the rod is threaded and passes through the hub 25, mounted on a ball bearing
26 and comprising a screw thread, a handwheel 27.
The operation of the device is as follows:
To close the valve when the control system is in the position corresponding to the opening (fig. 1), the handwheel 27 is turned in the direction of clockwise movement. The rod 4 is therefore moved longitudinally in the direction of the arrow y, that is to say lowered. The rollers 14 prevent the rod 4 from rotating and the roller 18 prevents the bush 10 from rotating. Consequently, the rollers 11 retain their position at the upper end of the bush 10 and the rod 4 is lowered with the rod 3 without the position of the rod 4 varying in any way with respect to that of the rod. 3.
The plates 8 of the valve pass to the position shown in fig. 2, position in which the sleeve 10 is supported by its ball bearing 24 on the wall 20 of the column 16, so that the rod 3 can no longer continue to descend.
The roller 23 has now passed through the enlarged part 22 of the perforation 21 of the wall 20 and the roller 18 is housed in the recess 19 (fig. 4). If we continue to turn the flywheel 27 in the same direction, the roller 18 no longer opposes the rotation of the sleeve, which rotation is produced.
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by the simultaneous descent of the rollers 11, because this roller 18 is no longer guided in the slot 15. The rod 3 therefore rotates with the sleeve 10 and the cams 6 'fixed to this rod come to occupy the position shown in the pin 5 and in which they press on the appendages 7 'of the plates so as to press them on their seats 9. The valve is thus closed (fig. 3).
To move the valve from the closed position shown in fig, 3 to the open position shown in fig. 1, passing through the intermediate position shown in FIG. 2, the handwheel 27 is rotated in the counterclockwise direction. This has the effect of moving the rod 4 in the direction of arrow x (fig. 3) ,, that is to say to lift it, the rollers 14 preventing it from turning, during this movement of the rod 4. the rollers II fixed to this rod are driven and they are forced to move along the helical grooves 12,12 'of the sleeve 10.
As a result, the bush 10 rotates until the rollers 11 have reached the upper end of this bush (fig. 2). As the bush 10 simply rotates without being lifted, part 3 of the central rod , part which is attached to this socket, also simply rotates without being lifted.
The rotation of the rod 3 has the effect of pressing the cams 6 on the stop formed by the arms 7 of the plates 8 of the valve, so that these plates 8 are axially separated from their seats 9 (fig. 2). In order to prevent the rollers 11 from dragging the sleeve 10 and with it the plates 8 of the valve in their upward movement as a result of a friction which may be too strong in the grooves 12, 12 ', it is necessary to
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uses a roller 23 which, as mentioned above, had passed through the enlarged part 22 of the wall 20 during the closing. During the rotation of the rod 3 by means of the sleeve 10 the roller 23 is displaced on the underside of the transverse partition 20 of the sleeve 16,
so that the rod 3 cannot be driven upwards in the upward movement of the rod 4. The roller 23 does not coincide with the enlarged part 22 of the perforation 21 of the partition 20 until the rollers 11 have arrived. at the upper end of the bush 10 and that part 4 of the rod is rigidly coupled with part 3.
Consequently, when one continues to turn the handwheel 27 in the same direction, in the operating position shown in FIG. 2, legalets 11 which continue to be moved upwards, drive the bush 10 and consequently the stem 3 and the plates 8 of the valve, the roller 23 passing through the enlarged part 22. The valve plates therefore discover the passage opening in the. pressure chamber 5 (fig. 1). The sleeve 10 cannot rotate in its upward movement because its roller 18 engages in the slot 15 of the column 16 as soon as the upward movement of the sleeve 10 begins. The roller 18 is guided in the slot 15 throughout the travel of the sleeve 10.
The two movements of the plates of the valve when the latter is opened or closed are therefore effected by the operation of a single handwheel. The worker therefore no longer needs to operate different control members or to guide his station when it comes to either raising the plates 8, 9, or resting them on their seats 9 after having them. made
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descend into the frame 1 of the valve.
Instead of a threaded rod, it is also possible to use a rack, by suitably modifying the parts which cooperate with it.
The pitch of the helical grooves 12,12 'depends on the number of turns you want to give to the rod 3 and the effort required to support the plates 8 and to lift them. We can therefore build the control system, by a proper choice of the pitch of the curved grooves 12,12 ', so that it takes a long time and little force or a little time and a lot of force to open and close the valve. This possibility is another considerable advantage.
When the control members are arranged as shown in FIGS. 5 to 7, the threaded upper part 4 depla operating rod of the plates 8 mounted in part 1 of the valve carries a toothed wheel 30 whose hub has a corresponding screw thread and which meshes with a toothed wheel 31. 31 is fixed on an axis 33 guided in appendages 32 of the valve, appendages which serve as bearings, and on which a flywheel 34 is also wedged.
This flywheel 34 therefore makes it possible to move the upper part 4 of the operating rod and consequently also the plates 8 of the valve.
The axis 33 also carries a toothed wheel 35 cooperating with a wheel 37 that an electric motor 36 turns.
In fig. The wheels 35,37 are bevel wheels connected to the armature of the electric motor by an intermediate gear 38. The construction is such that the actuators, ie the flywheel 34 and the electric motor 36, are mounted under the varme, for example on a lower floor
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or any other suitable location. The valve can therefore be actuated without difficulty at a fairly large distance.
In the example of FIG. 6 the electric motor 36 is mounted on the frame of the valve, while the handwheel 34 can be operated, for example, from the lower stage.
In the device represented by FIG. 7 the flywheel 34 is fixed on an extension of the axis 33, which extension is directed upwards. It follows from these various exemplary embodiments that it is always possible to adapt without difficulty the position of the control members of the valve to the local conditions in which they are present.
Thanks to the use for the stem or the plates of the valve, of a control system requiring only one actuator for the opening and the closing of the valve, the construction can be such as 'armature of the electric motor 36 acts simultaneously on the operating rod of the plates 8 of the valve, in addition to the actuating member actuated. the hand.
When using resilient plate shut-off valves, the forces required to open the valve are so small that a small electric motor can be used. While in order to open the shut-off valves used up to now and not including a pressure compensation device, it is necessary to overcome all the slowing down of the pressure fluid which acts on the valve plates, it suffices, in the valves to plagues, elastic bands, to remove these plates - from their seats in one
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only point on their edges, without it being necessary to wait for pressure compensation, which is also essential to open the valve, between the pressure chamber of the valve and the pipe following it.
When using shut-off valves thus constructed, it is also possible to couple the flywheel 34 as well as the electric motor 36 to the operating rod and to leave the electric motor coupled when the maneuver is done at the hand, because you can easily rotate your armature at the same time because of its small dimensions
Fig. 8 shows the electrical connections by means of which the shut-off valve is operated by means of the electric motor 36.
The current taken, for example, from a continuous network 38 and serving to supply the motor 36 is supplied to the windings 40 of this motor by means of a relay 39 of known construction and the arrival of the current to the motor 36 is interrupted by means of relay 39 in the various positions of the valve.
The relay 39 is controlled by an operating device 41 comprising a switch 42 and a switch 43.
The switch 42 serves to bring the current to the motor 36 through the intermediary of the relay 39 to initiate the opening and closing movements of the valve, depending on whether the switch 42 is in contact with one or the other. the other of the two pads of the conductors 44 which connect the operating device 41 to the relay 39, the motor 36 is started in one direction or the other, so that the valve is open or closed.
Switch 43 allows you to switch off at any time
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the current of the motor 36 and to maintain the plates 8 of the valve during their opening or closing movement in the desired position.
An appendage 45 is attached to one of the guide bolts 13 of the upper part 4 of the central rod. This appendix moves up and down with the guide bolt 13 during the opening and closing of the valve. the appendix 45 are mounted three switches 46, 47, 48, two of which, the switches 46 and 48, cooperate with the appendix 45 in the closed position of the valve when the latter is completely open.
The switch 47 is mounted between the switches 46 and 48 so that the appendix 45 cooperates with this switch 47 when the plates 8 are separated from their seats in the frame 1 of the valve, but the passage openings of the valve. fluid, for example superheated steam, are not yet fully uncovered, i.e. when the plates 8 have not yet been lifted by means of the rods 3 and 4.
The switches 46 and 48 are double AA switches, the arms 46 and 48 of which are each mounted in a particular circuit leading to the relay 39. When these circuits are interrupted by means of the switches 46 and 48, the arrival of current to the windings 40 of the motor 36 is also interrupted in a known manner by means of the relay 39.
The intermediate switch 47 is also connected to the relay 39 by a similar conductor, so that, when this switch is open, the working current of the motor 36 is also cut off by means of the relay 39.
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The arms 46 b and 48 b of the switches 46 and 48 are used to switch the control lamps 49 and 50 of the operating device 41 on and off.
46b controls the control lamp 49 ("open") and the switch 48b controls the lamp 50 ("closed") whenever the appendage 45 of the guide bolt 13 cooperates with the switches 46,48. Furthermore, this appendix cooperates with the switch 47 in the intermediate position of the valve, the position shown in FIG. 8, the contacts 51 and 5a (fig. 9) mounted at the level of the intermediate switch 47 are connected directly by the appendix 45 which is made of a conductive material, which has the effect of lighting a third control lamp 52 ( "intermediate position") of the switching device 41.
The intermediate switch 47 is constructed so as to cooperate with the appendix 45 and to be able to be opened only during the upward movement of this appendix, that is to say during the opening of the valve, during the closing. - ture of the valve the part of the switch 47 which engages on the path of the appendix 45 which goes down is separated from this path so that the switch 47 remains in the position represented by the pin 9.
During the closing of the valve, the circuit of the switch 47 is therefore not interrupted, so that the relay 39 does not interrupt the flow of current to the windings 40 of the motor 36 either. of the valve therefore pass from the open position to the closed position without this closing movement being interrupted in an intermediate position of the plates. n A switch 53 allowing the lamps to be
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off circuit is also mounted in the circuit of control lamps 49,50,52. These lamps therefore do not need to remain on permanently, for example when the valve remains for a long time in one of the two extreme positions or in the intermediate position.
By closing the switch 53 it is always possible to re-ignite the control lamps mounted in the circuit in action.
The operation of the switching device is as follows:
When the plates 8 of the valve are operated by hand, the armature of the electric motor 36 which also acts on the operating rod 4 by means of the transmission members 33,31,30 participates in the rotational movement by rotating at no load . The plates 8 so.t first separated from their seats in the transverse direction and they are left in this position shown in FIG. 8 until the line following the valve in the direction of movement of the working medium, for example superheated steam or other medium, is sufficiently heated so that no disturbance can occur in the operation by tension or other causes due to the action of the hot working fluid.
It is only when the pipes are sufficiently hot that the plates 8 of the valve are removed upwards, by means of the operating rods 3 and 4, out of the path of the fluid.
This is what happens when the electric motor 36 is used to open the valve.
In the closed position of the valve, appendix 45 is in the extreme lower position shown.
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shown in broken lines in fig. 8. Switch 48 is located in the. position corresponding to the closing of the circuit of the control lamp 50 by its arm 48b, while the circuit in which the arm 48a of the switch is located is interrupted, that is to say the lamp control 50 lights up and indicates that the valve is in the closed position.
By folding down the double switch 42 by pressing on the arm bearing the designation "open", the relay 39 is triggered in a known manner, which in turn causes the current from the network 38 to flow to the windings 40 of the electric motor. 36. The armature of the electric motor 36 rotates and causes by means of the transmission members 35, 33 and 36, a rotation of the upper part of the central rod, so that the plates 8 of the valve are spaced apart. of their seats and pass for example to the position shown in fig.8.
As soon as this position of the plates 8 is reached the appendix 45 has reached the intermediate switch 47, which has the effect of interrupting the circuit in which this switch is located and also, by means of the relay 39, the relay. current to the motor 36. The plates 8 and the other operating members of the valve therefore remain in this position. intermediate shown in, fig.
8. A portion of the working fluid, superheated steam for example, arriving at the valve can pass into the pipe which follows it and gradually heat this pipe.,
At the same time that the switch 47 is in the circuit, the contacts 51,51a are connected directly by the appendix 45, so that the control lamp circuit
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52 is closed. This lamp therefore lights up when the valve plates have reached the intermediate position shown in fig. 8.
When the valve is left for some time in this intermediate position, it is possible to cut off the supply of current to the control lamp 52 by means of the switch 53.
To fully open the valve, one presses on it of the arms of the double switch 42 which bears the designation "open", so as to trigger the relay 39, which for its part sends current from the network 38 to the motor. 36. The plates 8 of the valve are thus brought to their extreme upper position out of the path of the working fluid which passes through the valve. At the same time, the appendix 45 is brought to its extreme upper position shown in fig. 9.
In this position the switch 46 is folded from the preparatory position shown in FIG. 8 to the position shown in FIG. 9, the arm 46a which controls the relay 39 being uncoupled, which has the effect of interrupting the flow of current to the windings 40 of the motor 36 by means of the relay 39. At the same time the circuit of the lamp control 49 is closed by means of the intermediate arm 46b. The control lamp 49 lights up and indicates that the valve is fully open.
The closing movement of the plates 8 of the valve is initiated when the relay 39 is activated by means of that of the arms of the double switch 42 which bears the designation "close" and when the arrival of current to the windings 40 of the motor 36 is established so that the armature of this motor rotates in the opposite direction for the opening of the valve,
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The appendage 45 then passes from the extreme upper position shown in FIG.
9 in the lower position shown in dotted lines in fig. 8, actuate the intermediate switch 47, the part of this switch 47 which engages the path of the appendix 45 being able to avoid this appendix. 8 of the valve are therefore supplied without. interruption of their extreme upper position to the closed position in which they strongly reckon on their seats in the frame 1 of the valve.
At the moment of the complete closing of the valve, the appendix 45 reached the switch 48, which it operated so as to decouple the arm 48a which is in the circuit of the relay 39 and to interrupt the arrival. of the current to windings 40 of the electric motor. At the same time the arm 48b of the switch 48 is brought to the closed position, which has the effect of lighting the lamp 50 which indicates the closed position of the valve.
By closing switch 43, the relay can be operated in any position of the valve so as to cut off the supply of current to the motor 36. It is therefore possible to keep the plates 8 of the valve in any desired intermediate position. even when using the electric drive.
As the interruption of the running current of the motor 36 of the valve takes place automatically as a function of the movements of the actuators of this valve, it is sure to be able to avoid, even when the valve is electrically controlled, the faults that may be caused in the operation by incorrect operations of the device.
Using the intermediate switch 57
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has the effect of reliably preventing in all cases, even when the valve is electrically controlled, the complete immediate opening of the valve and consequently the faults that may be produced in the pipe through which the working fluid passes and following the valve.
Claims:
1. Control system for shut-off valves, a system in which the shut-off plates are pressed and pulled away from their seats by the rotation of a central rod and lowered and raised by means of a rising part and - ash of the central rod, system characterized in that the lower rotating part of the central rod, part which carries the plates and which cannot rotate during the descent, is automatically made free to rotate when the descent movement is completed and that it rotates around its axis so as to support the plates on their seats under the action of a device actuated by the continuation of the downward movement of the upper part rising and falling of the rod central,
this device rotating the lower part of the central rod in the opposite direction to move the plates away from their seats, when the upper part of the central rod rises and causing this lower part, while preventing it from rotating, when the upper part of the central rod continues to rise.
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