CA1263358A

CA1263358A - Robinet de regulation

Info

Publication number: CA1263358A
Application number: CA000473408A
Authority: CA
Inventors: Andre Serio; Jean Vidal
Original assignee: Compagnie Francaise des Petroles SA
Current assignee: Total Compagnie Francaise des Petroles SA
Priority date: 1984-02-03
Filing date: 1985-02-01
Publication date: 1989-11-28
Also published as: ES294435U; FI79183C; IT1183144B; FI850434L; IT8519337A0; DE3503434A1; DK160576C; FR2559235A1; SE456270B; SE8500365D0; NO157673B; DK45685D0; NO850385L; DK160576B; NL8500236A; GB2153975A; NO157673C; ES294435Y; FR2559235B1; DE3503434C2

Abstract

Robinet de régulation caractérisé en ce qu'il comporte un tournant muni de deux passages internes distincts aptes chacun à réunir une entrée de fluide et une sortie de fluide ménagées dans le corps du robinet suivant la position angulaire du tournant dans ledit corps, un système de réglage indépendant de cette position angulaire étant ménagé sur l'un des passages qui est le passage d'utilisation normale, tandis que le réglage dans l'autre passage, qui est un passage secondaire utilisé en cas d'intervention sur le premier passage, est effectué par ajustage de la position angulaire du tournant.

Description

~,26335~3 La présente invention est relative a un robinet de regulation et plus particulierement à un robinet de regulation pour une installation dont il est important de pouvoir assurer un fonctionnemen~ permanent, comme cela est le cas notamment en production pétrolière, en raffinage ou dans l'in-dustrie chimique en general.

Lorsque dans une telle installation, on doit régler un debit ouune pression de fluide au moyen d'un robinet de régulation, on monte generalement celui-ci en serie avec un robinet d'isolement amont et un robinet d'isolement aval et on place entre les extremites de ce montage en série de trois robinets, une conduite en derivation munie d'un robinet auxiliaire de regulation à commande manuelle.

Ainsi, lorsque l'on doit intervenir pour une reparation sur le robinet de regulation principal, seul utilise en fonctionnement normal, on ferme les deux robinets d'isolement et on effectue le reglage manuelle-ment à l'aide du robinet auxiliaire de regulation pendant la duree del'intervention.

Il en resulte une installation de robinet de regulation très lourde, très encombrante et très coûteuse.

Un objectif de l'invention est de faire remplir par un robinet de .
regulation unique toutes les fonctions obtenues jusqu'ici par l'ensemble qui vient d'être rappelé d'un robinet principal, de deux robinets d'iso-lement, d'une conduite de dérivation et d'un robinet auxiliaire de regu-lation.

Pour cela, on a eu l'idee d'incorporer dans un tournant de robinet à la fois un circuit principal à siège et systeme de reglage independant de la position angulaire du tournant et un circuit de derivation, le passage de l'un de ces circuits à l'autre se faisant par rotation du tournant et le réglage du circuit de dérivation s'~ffectuant par ajustage de la position angulaire du tournant.

~ - 2 -La présente invention vise un robinet de ré-gulation comprenant un tournant muni de deux passages internes distincts aptes chacun à réunir un entrée de fluide et une sortie de fluide ménagées dans le corps du robinet suivant une position angulaire du tournan-t dans ledit corps; et un système de réglage indépendant de cette position angulaire ménagé sur l'un des passa-ges qui est le passage d'utilisation normale, tandis que le réglage dans l'autre passage, qui est un passage se-condaire utilisé en cas d'intervention sur le premierpassage, est effectué par ajustage de la position angu-laire du tournant.
La présente invention vise aussi un robinèt de régulation comprenant un corps qui forme un conduit axial d'entrée de fluide et un conduit axial de sortie de fluide et qui contient une liaison hydraulique entre ces deux conduits par l'intermédiaire d'au moins un siè-ge et au moins un organe d'obturation, servant à une ob-turation réglable de ce siège, déplaçable au moyen d'une tige de manoeuvre sortant dudit corps selon une direction de tige perpendiculaire ~ la direction axiale des con-duits d'entrée et de sortie, soit par translation de cet-te tige, soit par rotation de celle-ci, soit par une com-binaison de ces deux mouvements, robinet dans lequel le corps de robinet contient un tournant rotatif autour d'un axe de rotation dirigé selon ladite direction de tige, à l'intérieur duquel on a ménagé: un trou central dirigé
selon l'axe de rotation, muni du siège et permettant le passage de la tige de manoeuvre et de l'organe d'obtura-tion; un orifice d'entrée principale et un orifice desortie principale diamétralement opposés selon un pre-mier diamètre perpendiculaire à l'axe de rotation et un passage interne principal de liaison entre ces orifices d'entrée principale et de sortie principale incluant le A
L

~26335l~

~ - 2a -siège; un orifice d'entrée auxiliaire et un orifice de sortie auxiliaire diamétralement opposés selon un deuxiè-me diamètre perpendiculaire à l'axe de rotation et défi-nissant un plan équatorial commun avec ledit premier dia-mètre; et un passage interne auxiliaire de liaison entreces orifices d'entrée auxiliaire et de sortie auxiliai-re isolé du passage interne principal, de sorte que, pour une première position angulaire du tournant, les orifi-ces d'entrée principale et de sortie principale se trou-vent en face respec-tivement desdits conduits d'entrée de fluide et de sortie de fluide, la régulation du cou-rant de fluide s'effectuant au moyen de la tige de ma-noeuvre et que, pour une deuxième position angulaire du tournant, ce soient les orifices d'entrée auxiliaire et de sortie auxiliaire que se trouvent en face respective-ment desdits conduits d'entrée de fluide et de sortie de fluide, le passage interne principal étant alors i-solé du courant de fluide et la régulation du courant de fluide s'effectuant alors par l'ajustement de cette deuxième position angulaire du tournant.
Selon un mode de réalisation particulière de l'invention, le corps de robinet porte, autour de cha-cun des conduits axlaux d'entrée et de sortie, deux joints d'étanchéité distants l'un de l'autre et appliqués contre le tournant pour assurer l'etanchéité entre le courant de fluide et l'intérieur du corps dans toutes les posi-tions du tournant.
Dans le cas d'un tournant sphérique, selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le corps de robinet porte autour de chacun des conduits axiaux d'entrée et de sortie, un premier joint annulaire de cir-conférence moyenne un peu supérieure à la circonférence de l'orifice d'entrée principale et un deuxième joint annulaire de circonférence moyenne plus grande que la ~i :

~ "

~2633S8 - 2b -circonférence rnoyenne du premier joint annulaire, ces deux joints étant coaxiaux aux conduits axiaux d'entrée et de sortie et élastiquement appliqués contre le tournant sphé-rique et la circonférence extérieure du tournant coupée S par le pla~ desd ts premier et deuxie~

-. ~ ~

--., . ,~,,".,~ ....

~L26335~
, diamètres présentant un segment compris entre les circonférences moyennes du premier joint et du deuxième joint d'étanchéité qui est au moins aussi long que le segment vide arraché par l'un ou l'autre des orifices d~entrée et de sortie principaux ou auxiliaires.

S D'autres particularités de l'invention ressortiront d'un exemple de réalisation qui va être décrit en se référant au dessin joint dans lequel :

La Fig. I est une coupe axiale d'un robinet de régulation ;

La Fig. 2 est une coupe du robinet selon la ligne 2-2 de la Fig. 1 ;

La Fig 3 est une coupe de la partie de robinet comprise dans le corps de CFlUi-Ci selon la ligne 3-3 de la Fig. I ;

Les Fig 4, 5, 6, 7 représentent schématiquement à plus petite échelle, une coupe du robinet telle que celle représentée sur la Fig. 2, respectivement en cas de fonctionnement normal, en cas de fermeture IS totale, en cas d'ouverture partielle par la dérivation et en cas d'ouver-ture totale par la dérivation ; et La Fig. 8 représente schématiquement une vue de dessous d'un robinet de régulation muni d'une plaque de repérage de la position du tournant.

Sur la Fig. 1, un corps de robinet 1 comporte à ses extrémités axiales deux brides 2, 3 pour le raccordement à des tronçons de conduite, non représentes. L'axe de ces brides 2 et 3 a été ici dispose horizon-talement. Un conduit axial, par exemple d'entrée de fluide, est formé sur la gauche de la Fig. 1 par l'alésage 4 interne à la bride 2 et par les surfaces tronconiques, convergeant vers le centre du corps de robinet, internes à une bague d'arrêt S retenue dans le corps 1 par trois vis de blocage 6 et à une bague de contact 7 poussee vers la droite par un organe élastique 8, tel qu'une rondelle Belleville, inséré entre les bagues S et 7. La bague 7 porte à son extrémité droite un joint d'étan-chéité annulaire 9 qui s'applique contre un tournant sphérique 10. Une ~L26335~

autre bague de contact 11, poussée par un organe élastique 12, tel qu'unerondelle Belleville, inséré entre les bagues 5 et 11~ s'applique aussi contre le tournant sphérique 10 par un joint d'étanchéité annulaire 13. Des joints d'étanchéité sont prévus entre la bague 5 et le corps 1, entre la bague 7 et la bague 11 et entre celle-ci et le corps 1.

Le tournant sphérique 10 est muni de deux tourillons verticaux 14 et IS qui peuvent tourner dans des logements cylindriques préw s respectivement dans le corps I et dans un couvercle 16 démontable fixé
sur le corps I par des boulons 17. Le tourillon 15 se prolonge vers le bas par une queue cannelée de manoeuvre 18 qui fait saillie hors du couvercle 16.
Cette queue 18 peut être manipulée soit à la main au moyen d'une simple clef ou d'un outil à démultiplication, soit par un moteur.

Un conduit axial, par exemple de sortie de fluide, est formé sur la droite de la Fig. I par l'alésage 19 interne à la bride 3 et par les surfaces tronconiques, convergeant vers le centre du corps de robinet, internes à une bague d'arrêt 20 retenue dans le corps I par trois vis de blocage 21 et à une bague de contact 22 poussée vers la gauche par un organe élastique 23, tel qu'une rondelle Belleville, inséré entre les bagues 20 et 22. La bague 22 porte à son extrémité gauche un joint d'étanchéité annulaire 24 qui s'applique contre le tournant sphérique 10.
Une autre bague de contact 25, poussée par un organe élastique 26, tel qu'une rondelle Belleville, inséré entre les bagues 25 et 20, s'applique aussi contre le tournant sphérique 10 par un joint d'étanchéité annulaire 27. Des joints d'étanchéité sont préws entre la bague 20 et le corps ], 25 entre la bague 22 et la bague 25 et entre celle-ci et le corps 1.

Dans l'exemple représenté, dans le plan diametral horizontal du tournant, un joint 9 ou 24 délimite un arc de cercle qui est environ le tiers de l'arc de cercle délimité par un joint 13 ou 27 et ce dernier arc de cercle représente un quart de circonférence environ.

On a ménagé dans le tournant sphérique 10 un trou vertical 28 et on y a disposé deux sièges 29 et 30. Ces sièges 29 et 30 peuvent être obturés partiellement ou totalement,respectivement par deux soupapes 31 et 32 portées par une tige 33. Cette tige 33, guidée par un manchon dans ~26335~il le trou 28, peut être manoeuvree par un servo-moteur 34 dont le support 35 est fixe par un manchon de raccordement 36 et un raccord "GRAYLOC" 37 au corps de robinet 1. Les sièges 29 et 30 sont disposes dans deux branches paralleles d'une liaison hydraulique menagee entre un orifice cylindrique radial d'entrée principale 38 et un orifice cylindrique radial de sortie principale 39 diametralement oppose. L'orifice 38 debouche directement dans le trou 28, au centre du tournant spherique 10 entre les deux sièges de soupape 29 et 30. Des perçages 40 et 41 font communiquer respectivement la portion superieure du trou 28 situee au-dessus du siege de soupape 29 et la portion inferieure du trou 28 situee au-dessous du siege de soupape 30 avec l'orifice 39.

Lorsque le tournant 10 se trouve dans la position representee sur les Fig 1, 2 et 3, l'orifice 38 est en face du conduit d'entree et l'orifice 39 est en face du conduit de sortie. Si les soupapes 31 et 32 sont soulevees, le fluide arrivant dans l'alesage 4 et passant dans l'orifice 38 et la portion centrale du trou 28 se divise en un courant superieur qui traverse le siege 29 et arrive dans l'orifice 39 par le perçage 40 et en un courant inferieur qui traverse le siège 30 et arrive dans l'orifice 39 par le perçage 41, puis les deux courants reunis dans l'orifice 39 sortent par l'alesage 19. Le reglage s'efectue en modifiant la position des soupapes 31 et 32 a l'aide du servo-moteur 34.

Les Fig 2 et 3 permettent de voir que perpendiculairement aux orifices 3~ et 39 et horizontalement deux orifices auxiliaires cylin-driques radiaux et diametralement opposes 42 et 43 ont ete menages dans le tournant spherique 10. Ces orifices 42 et 43 sont relies l'un a l'autre par deux canaux coudes montes en parallele et formes chacun par deux perçages droits : un canal 44 creuse dans la partie inferieure du tournant spherique 10 et un canal 45 creuse dans la partie superieure du tournant spherique 10. Sur la Fig. 1, on voit que ces deux canaux 44 et 45 sont creuses dans l'hemisphere gauche du tournant spherique 10, tandis que les per~ages 40 et 41 ont ete effectues dans l'hemisphere droit de ce tournant 10.

Si l'on fait tourner le tournant 10 dans le sens des aiguilles d'une montre en se referant a la Fig. 2, on voit que l'on obture d'abord le conduit d'entree par application du joint 9 contre une portion pleine du tournant sphérique 10. Puis, l'orifice 42 atteint le joint 9 et l'orifice 43 atteint le joint 24. Du fluide passe alors de l'alésage 4 à
l'alesage 19 par l'orifice 42, les canaux 44 et 45 et l'orifice 43. On peut alors effectuer une regulation en modifiant la position angulaire du tournant sphérique 10. Lorsque le tournant sphérique 10 a subi une rotation de 90 depuis sa position initiale, le robinet se trouve complètement ouvert sur son circuit de derivation. On prevoit de preference une même section de passage dans les orifices auxiliaires 42 et 43 que dans les orifices principaux 38 et 39 et dans les canaux 44 et 45 que dans les perçages 40 et 41.

Dès qu'un tournant sphérique 10 a subi une rotation suffisante pour que les orifices 38 et 39 aient quitté les joints d'étanchéité 9 et 13 à
gauche,et 24 et 27 à droite, le trou 28 se trouve hydrauliquement isolé
et il est possible de demonter le raccord 37 et de retirer les soupapes 31 et 32, par exemple pour les remplacer et d'intervenir sur les sièges de soupape 29 et 30. On peut ainsi remplacer les pièces à risque d'usure du robinet sans arrêter l'ecoulement de fluide, le circuit de dérivation se substituant très aisement au circuit principal pendant cette operation.

On remarquera que, pendant l'utilisation du circuit de dérivation avec reglage, les joints 9 et 24 sont seuls soumis aux effets du laminage du courant de fluide. Ils protègent les joints 13 et 27 et ceux-ci assurent l'etanchéité entre le courant fluide et le corps de robinet.

Les Fig. 4 à 7 montrent la circulation d'un fluide dans le robinet pour diverses positions angulaires du tournant sphérique 10. La Fig. 4 correspond à l'utilisation normale du robinet, le reglage étant effectue par le système de soupapes. La position de la Fig. 5 a ete obtenue dans cet exemple par rotation d'un huitième de tour du tournant spherique : le robinet est alors complètement ferme aussi bien sur son circuit principal que sur son circuit de derivation. La Fig. 6 correspond au debut de la position de reglage sur le circuit de derivation, position obtenue dans cet exemple après une rotation du tournant spherique de trois seizièmes de tour. Pour une rotation d'un quart de tour, on obtient le plein ecoulement dans le circuit de dérivation comme le montre la Fig. 7.

~,263358 Sur la Fig. 8, on a represente un disque 46 qui, entralne en rot~tion avec la queue de manoeuvre 18, permet de connaltre quelle est la position actuelle du robinet :
le repère N indiquant la position de marche normale, le repère F la position de fermeture complete, le repère D, la position de début de réglage sur le circuit de deriva-tion et O la position d'ouverture complète sur le circuit de derivation.
I1 est possible en outre d'ajouter au robinet des crans marquant diverses positions du tournant et des dispo-sitifs de blocage du tournant spherique en position. On a represente sur la Fig. 8 un trou 47 et une lumière 48 dans le disque 46. Le trou 47 est destine à recevoir un teton à ressort porté par le corps de robinet, lors du fonctionne-ment normal de celui-ci. Lorsqu'on veut passer dans une autre position du tournant, on doit tout d'abord repousser ce téton. Le téton entre ensuite dans la lumière 48 après fermeture complète du robinet et cette lumière permet le passage de la position de fermeture complète aux positions d'ouverture partielle ou totale sur le circuit de dérivation et vice versa, en rendant impossible une fausse manoeuvre de réouverture involontaire du circuit principal.

Claims

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Robinet de régulation comprenant un corps qui forme un conduit axial d'entrée de fluide et un conduit axial de sortie de fluide et qui contient une liaison hydraulique entre ces deux conduits par l'intermédiaire d'au moins un siège et au moins un organe d'obturation, servant à
une obturation réglable de ce siège, déplacable au moyen d'une tige de manoeuvre sortant dudit corps selon une direction de tige perpendiculaire à la direction axiale des conduits d'entrée et de sortie, soit par translation de cette tige, soit par rotation de celle-ci, soit par une combinaison de ces deux mouvements, robinet dans lequel le corps de robinet contient un tournant rotatif autour d'un axe de rotation dirigé selon ladite direction de tige, à
l'intérieur duquel on a ménagé: un trou central dirigé
selon l'axe de rotation, muni du siège et permettant le passage de la tige de manoeuvre et de l'organe d'obturation;
un orifice d'entrée principale et un orifice de sortie principale diamétralement opposés selon un premier diamètre perpendiculaire à l'axe de rotation et un passage interne principal de liaison entre ces orifices d'entrée principale et de sortie principale incluant le siège; un orifice d'entrée auxiliaire et un orifice de sortie auxiliaire diamétralement opposés selon un deuxième diamètre perpendiculaire à l'axe de rotation et définissant un plan équatorial commun avec ledit premier diamètre; et un passage interne auxiliaire de liaison entre ces orifices d'entrée auxiliaire et de sortie auxiliaire isolé du passage interne principal, de sorte que, pour une première position angulaire du tournant, les orifices d'entrée principale et de sortie principale se trouvent en face respectivement desdits conduits d'entrée de fluide et de sortie de fluide, la régulation du courant de fluide s'effectuant au moyen de la tige de manoeuvre; et dans lequel, pour une deuxième position angulaire du tournant, les orifices d'entrée auxiliaire et de sortie auxiliaire se trouvent en face respectivement desdits conduits d'entrée de fluide et de sortie de fluide, le passage interne principal étant alors isolé du courant de fluide et la régulation du courant de fluide s'effectuant alors par l'ajustement de cette deuxième position angulaire du tournant.

2. Robinet de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps de robinet porte, autour de chacun des conduits axiaux d'entrée et de sortie, deux joints d'étanchéité distants l'un de l'autre et appliqués contre le tournant pour assurer l'étanchéité entre le courant de fluide et l'intérieur du corps dans toutes les positions du tournant.

3. Robinet de régulation selon la revendication 2, dans lequel le tournant est sphérique, caractérisé en ce que le corps de robinet porte autour de chacun des conduits axiaux d'entrée et de sortie un premier joint annulaire de circonférence moyenne un peu supérieure à la circonférence de l'orifice d'entrée principale et un deuxième joint annulaire de circonférence moyenne plus grande que la circonférence moyenne du premier joint annulaire, ces deux joints annulaires étant coaxiaux aux conduits d'entrée et de sortie et élastiquement appliqués contre le tournant sphérique, la circonférence moyenne dudit deuxième joint annulaire étant d'une taille telle que dans au moins une position angulaire dudit tournant, l'orifice d'entrée principal est contenu entre le premier et le deuxième joint d'étanchéité autour du conduit d'entrée et que l'orifice de sortie principal est contenu entre le premier et le second joint annulaire autour du conduit de sortie, et que, dans au moins une autre position angulaire dudit tournant, l'orifice d'entrée auxiliaire est contenu entre le premier et le deuxième joint d'étanchéité autour du conduit d'entrée et que l'orifice de sortie auxiliaire est contenu entre le premier et le second joint annulaire autour du conduit de sortie.

4. Robinet de régulation selon la revendication 3, dans lequel le deuxième diamètre est perpendiculaire au premier diamètre.

5. Robinet de régulation selon la revendication 4, dans lequel le passage interne principal de liaison comprend, outre le trou central, des perçages effectués dans un hémisphère du tournant sphérique tandis que le passage interne auxiliaire est ménagé dans l'autre hémisphère du tournant sphérique, ces hémisphères étant définis par un plan passant par l'axe de rotation et le deuxième diamètre.