Vanne à organe obturateur coulissant
La présente invention concerne une vanne comportant un corps de vanne, présentant une ouverture latérale pour le passage d'un organe obturateur coulissant entre deux parties dudit corps, dont l'une au moins forme siège.
Dans les vannes de ce genre, le corps de la vanne présente une ouverture latérale destinée à permettre l'escamotage de l'obturateur et dont les dimensions sont au moins égales à celles de cet obturateur.
Dans la partie du corps de la vanne opposée à son ouverture latérale, la poussée exercée par le disque, généralement par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité, est facilement absorbée par la paroi latérale du corps.
Par contre, dans la partie du corps où se trouve l'ouverture de passage de l'obturateur, cette poussée provoque une flexion du siège.
Pour que la vanne fonctionne correctement, il faut que la déformation du siège, sous l'effet de la poussée exercée par le disque, reste dans le domaine des déformations élastiques et, de plus, soit compatible avec le maintien de l'étanchéité.
Or il se peut que l'effort linéique nécessaire à l'obtention de l'étanchéité doive être élevé. C'est ainsi que, dans le cas d'un joint métallique, cet effort est de quelques centaines de kilogrammes. Par ailleurs, la flèche maximale du siège, qui est proportionnelle à l'effort linéique, croît sensiblement avec la puissance quatrième du diamètre utile de la vanne.
Il en résulte que dans une vanne de grandes dimen sions, la flèche du siège peut être inacceptable si l'étanchéité est assurée par un joint métallique. C'est ainsi que si l'on considère, par exemple, une vanne ayant un diamètre d'ouverture de 150 à 200mm et dans laquelle l'ouverture de passage s'étend sur sensiblement 1800, le calcul montre que la déformation du corps de la vanne, dans sa partie opposée à l'ouverture de passage de l'organe obturateur, est de l'ordre du centième de millimètre, ce qui est négligeable. Par contre, la flèche du siège au droit de cette ouverture peut atteindre 0,25 mm pour une charge répartie de 200 kg/cm. Comme cette valeur est tout à fait inadmissible, on est conduit à renforcer le siège de la vanne en augmentant sa section et en munissant le corps de vanne d'organes de raidissement.
Mais cette solution augmente considérablement le poids et le prix de revient de la vanne. Pratiquement, elle est impossible à employer si le diamètre maximal de la vanne est supérieur à 300 mm, étant donné que, comme cela a été indiqué ci-dessus, la flèche croît avec la puissance quatrième de ce diamètre.
L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient, grâce au fait que la vanne comporte au moins un verrou propre à relier l'une des parties, à l'endroit où se trouve l'ouverture de passage de l'organe obturateur, à la partie qui lui fait face.
II n'est pas nécessaire que le verrou soit continu tout le long de l'ouverture. En effet, la flèche décroît très vite avec l'angle d'ouverture de la portion libre. C'est ainsi, par exemple, que cette flèche est réduite dans le rapport de I à 1/30 si cet angle d'ouverture passe de 180 à 90" et dans le rapport de 1 à 1/300 si cet angle passe de 180 à 450. Ainsi, dans l'exemple mentionné plus haut, l'adjonction d'un seul verrou réduit la flèche à une valeur de 1/100 de millimètre, ce qui est tout à fait admissible.
Si on considère une vanne ayant un diamètre plus élevé et qu'on dispose trois verrous écartés les uns des autres de 45O, la flèche aura une valeur sensiblement égale à 1/300 de celle atteinte en l'absence de tout verrou.
On voit ainsi que l'adjonction d'un ou plusieurs verrous permet d'éviter toute déformation notable du siège, sans changer pratiquement le moment d'inertie du siège et du corps et, par suite, de réaliser des vannes de très grand diamètre.
Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le verrou est solidaire en translation de l'organe obturateur de sorte qu'il vient automatiquement en position active quand l'organe obturateur est en position de fermeture.
La présente invention est particulièrement applicable aux vannes à joint métallique; elle est cependant également intéressante dans le cas de vannes à joint en matière élastomère car elle permet un allégement considérable du siège et du corps de vanne, sans risque de déformation incompatible avec le maintien de l'étanchéité.
D'autre part, I'invention est particulièrement applicable dans le cas où l'organe obturateur comporte deux disques disposés en regard l'un de l'autre et des moyens pour écarter les deux disques l'un de l'autre pour les appliquer chacun sur un siège. Un exemple d'une vanne de ce genre est décrit dans le brevet français No 1519784.
Dans ce cas, la vanne est propre à relier l'un à l'autre les deux sièges.
On a décrit ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, divers modes de réalisation d'une vanne selon la présente invention avec référence au dessin schématique annexé dans lequel:
La fig. 1 est une vue en coupe axiale de la vanne.
La fig. 2 est une coupe transversale d'une partie de la vanne, L'organe obturateur n'étant pas représenté, dans un but de clarté.
La fig. 3 est une vue en coupe axiale d'un détail d'un autre mode de réalisation.
La fig. 4 est une vue en élévation suivant la flèche f de la fig. 3.
La fig. 5 en est une vue en plan.
La fig. 6 est une vue en plan d'un détail d'un autre mode de réalisation.
La fig. 7 en est une vue en coupe.
La fig. 8 est une vue en plan d'un détail d'une variante.
Aux fig. 1 et 2, on voit en 1 un corps de vanne qui comporte deux brides de raccordement 2. A l'intérieur du corps est ménagé un évidement annulaire 3 qui a une section rectangulaire et dont les faces planes 3a, perpendiculaires à l'axe de la vanne, sont usinées et forment sièges pour un organe obturateur qui est désigné, d'une façon générale, par la référence 4 et qui constitue un double clapet.
L'organe obturateur 4 est formé de deux disques 5 qui sont réunis l'un à l'autre par un soufflet 6 en formant une enceinte étanche 7, et qui comportent chacun, sur leur face extérieure, un joint métallique 8. Des moyens élastiques non représentés tendent à rapprocher les deux disques 5 l'un de l'autre. Cet organe obturateur 4 est mobile dans une ouverture latérale la du corps 1 et est attaché par l'intermédiaire d'un organe de liaison 9 à la face libre d'un soufflet 10 qui est formé de rondelles métalliques, par exemple en acier inoxydable, soudées alternativement sur l'extérieur et sur l'intérieur. Ce soufflet est fixé dans un carter cylindrique 11 qui est luimême fixé au corps 1 avec interposition d'un joint métallique 12.
Pour déplacer la face libre du soufflet dans l'obturateur 4, on peut prévoir un mécanisme à vis sans fin et écrou placé dans le soufflet 10. On peut également prévoir une conduite qui débouche à l'intérieur du soufflet et peut être reliée à volonté, soit à une source d'air comprimé à une pression relativement peu élevée pour amener l'organe obturateur 4 dans sa position de fermeture, soit à une source de vide pour l'amener dans sa position escamotée.
Par ailleurs, I'enceinte 7 est reliée à une conduite d'arrivée d'air à haute pression 13 qui est enroulée autour du soufflet 10.
Pour fermer la vanne, on relie la conduite d'alimentation du soufflet 10 à sa source d'air sous pression, de sorte que ce soufflet se dilate et que l'obturateur 4, coulissant dans l'ouverture la du corps de vanne, vient se placer en position de fermeture. Après quoi on envoie l'air à haute pression dans la conduite 13 de sorte que les éléments s'écartent l'un de l'autre et que les joints 8 s'appliquent sur leurs sièges 3a; les conduites fixées aux brides 2 sont ainsi isolées à la fois l'une de l'autre et de l'atmosphère.
Inversement pour ouvrir la vanne, on met la conduite 13 à l'atmosphère de sorte que les éléments 5 se rapprochent l'un de l'autre sous l'action de leur ressort de rappel, les joints 8 se décollant de leur siège. On fait ensuite se contracter le soufflet 10 et l'organe obturateur 4 vient dans sa position escamotée.
On voit à la fig. 2 que la largeur L de l'ouverture la qui doit être au moins égale au diamètre de l'obturateur 4, est relativement grande et que cette ouverture s'étend sur un angle d'environ 1800.
Lorsque la conduite 13 est reliée à la source de haute pression, la poussée linéïque de chaque joint 8 provoque une flexion de la couronne que constitue le siège correspondant. Comme indiqué précédemment, la flèche que prend ainsi le siège et qui est maximale en 3b peut atteindre une valeur inadmissible.
Pour remédier à cet inconvénient, on a prévu un verrou propre à relier l'un à l'autre les deux sièges 3a, dans leur partie où se trouve l'ouverture la quand l'organe obturateur 4 est dans sa position de fermeture.
Dans l'exemple de réalisation représenté aux fig. 1 et 2, ce verrou comprend une pièce massive 14 qui est solidaire de l'organe de liaison 9 et qui est percée de deux alésages 15. Ceux-ci s'emboîtent en fin de course de l'organe obturateur 4, sur deux goujons 16 portés par les sièges 3a, au milieu de l'ouverture la. Ces goujons ont de préférence une entrée légèrement conique pour faciliter le verrouillage.
Le jeu entre un alésage et le goujon correspondant doit être réduit et avoir au plus une valeur de 2 à 3/100 de millimètre.
Pour réduire ce jeu, on peut utiliser la disposition représentée aux fig. 3 à 5. A ces figures, chaque siège de vanne porte deux goujons 16a et 16b placés de part et d'autre du point 3b du siège et le verrou comprend, par ailleurs, deux éléments indépendants 17a et 17b portant chacun deux alésages 15a-l5b dans lesquels peuvent s'emboîter les goujons 16a et 16b correspondants. Les deux éléments 17a et 17b sont reliés l'un à l'autre par une vis 18 à pas inversés gauche et droite.
Lorsqu'en fin de course les éléments 17a et 17b viennent coiffer les goujons, on peut rattraper le jeu entre goujon et alésage en faisant tourner la vis 18 dans le sens convenable.
La rotation de la vis 18 peut être effectuée directement à la main. Mais, dans le mode de réalisation des fig. 3 à 5, la vis 18 est solidaire d'une manivelle 19 reliée par une biellette 20 à un bras de commande 21. Une poussée sur ce bras fait pivoter la vis 18 dans le sens correspondant au rattrapage du jeu; inversement, une traction exercée sur ce bras débloque le verrou et per met de retirer celui-ci avant d'amener l'obturateur 4 dans sa position escamotée.
Dans le mode de réalisation des fig. 6 et 7, chacun des sièges est solidaire d'un demi-écrou 22a ou 22b; ces deux demi-écrous étant de pas contraire et, par exemple à filet carré. Le verrou comprend, d'autre part, une vis 23 dont les moitiés supérieure et inférieure sont de pas contraire et qui est solidaire de la manivelle 19. A la fermeture, le bras 21 applique la vis 23 dans les demiécrous 22a et 22b et la fait pivoter, ce qui bloque les deux sièges l'un contre l'autre.
Bien entendu, la vis 18 ou 23 peut être entraînée par d'autres moyens. C'est ainsi, par exemple, qu'à la fig. 8, elle est solidaire d'une roue tangente 24 en prise avec une vis sans fin 25 calée sur un organe de commande tournant 26.
Chacun des sièges pourrait être prolongé par une portée tronconique, chaque ensemble de deux portées tronconiques adjacentes pouvant être emboîté dans une même pièce de verrouillage comportant un évidement tronconique.
Sliding shutter valve
The present invention relates to a valve comprising a valve body, having a lateral opening for the passage of a shutter member sliding between two parts of said body, at least one of which forms a seat.
In valves of this type, the body of the valve has a lateral opening intended to allow the shutter to be retracted and the dimensions of which are at least equal to those of this shutter.
In the part of the body of the valve opposite to its side opening, the thrust exerted by the disc, generally via a seal, is easily absorbed by the side wall of the body.
On the other hand, in the part of the body where the shutter passage opening is located, this thrust causes the seat to bend.
For the valve to operate correctly, the deformation of the seat, under the effect of the thrust exerted by the disc, must remain in the range of elastic deformations and, moreover, be compatible with maintaining the seal.
However, it may be that the linear force necessary to obtain the seal must be high. Thus, in the case of a metal seal, this force is a few hundred kilograms. Furthermore, the maximum deflection of the seat, which is proportional to the linear force, increases appreciably with the fourth power of the useful diameter of the valve.
As a result, in a large valve, the sag of the seat may be unacceptable if the seal is provided by a metal seal. Thus, if we consider, for example, a valve having an opening diameter of 150 to 200mm and in which the passage opening extends over approximately 1800, the calculation shows that the deformation of the body of the valve, in its part opposite to the passage opening of the obturator member, is of the order of a hundredth of a millimeter, which is negligible. On the other hand, the sag of the seat to the right of this opening can reach 0.25 mm for a distributed load of 200 kg / cm. As this value is completely inadmissible, it is necessary to reinforce the seat of the valve by increasing its section and by providing the valve body with stiffening members.
But this solution considerably increases the weight and the cost price of the valve. Practically, it is impossible to use if the maximum diameter of the valve is greater than 300 mm, since, as indicated above, the arrow increases with the fourth power of this diameter.
The object of the invention is to remedy this drawback, by virtue of the fact that the valve comprises at least one latch suitable for connecting one of the parts, at the location where the passage opening of the shutter member is located, to the part facing it.
It is not necessary that the lock be continuous throughout the opening. Indeed, the deflection decreases very quickly with the opening angle of the free portion. It is thus, for example, that this deflection is reduced in the ratio of I to 1/30 if this opening angle passes from 180 to 90 "and in the ratio of 1 to 1/300 if this angle passes from 180 to 450. Thus, in the example mentioned above, the addition of a single lock reduces the deflection to a value of 1/100 of a millimeter, which is entirely admissible.
If we consider a valve with a larger diameter and we have three locks spaced from each other by 45O, the arrow will have a value substantially equal to 1/300 of that reached in the absence of any lock.
It can thus be seen that the addition of one or more bolts makes it possible to avoid any appreciable deformation of the seat, without practically changing the moment of inertia of the seat and of the body and, consequently, to produce valves of very large diameter.
In an advantageous embodiment of the invention, the lock is integral in translation with the shutter member so that it automatically comes into the active position when the shutter member is in the closed position.
The present invention is particularly applicable to valves with a metal seal; However, it is also advantageous in the case of valves with an elastomeric material seal, since it allows considerable lightening of the seat and of the valve body, without risk of deformation incompatible with maintaining the seal.
On the other hand, the invention is particularly applicable in the case where the shutter member comprises two discs arranged facing each other and means for moving the two discs apart from each other in order to apply them. each on a seat. An example of a valve of this type is described in French patent No. 1519784.
In this case, the valve is suitable for connecting the two seats to one another.
Various embodiments of a valve according to the present invention have been described below, by way of nonlimiting examples, with reference to the appended schematic drawing in which:
Fig. 1 is an axial sectional view of the valve.
Fig. 2 is a cross section of a part of the valve, the shutter member not being shown, for the sake of clarity.
Fig. 3 is an axial sectional view of a detail of another embodiment.
Fig. 4 is an elevational view along the arrow f of FIG. 3.
Fig. 5 is a plan view.
Fig. 6 is a plan view of a detail of another embodiment.
Fig. 7 is a sectional view thereof.
Fig. 8 is a plan view of a detail of a variant.
In fig. 1 and 2, we see at 1 a valve body which has two connection flanges 2. Inside the body is formed an annular recess 3 which has a rectangular section and whose flat faces 3a, perpendicular to the axis of valve, are machined and form seats for a shutter member which is designated, in general, by the reference 4 and which constitutes a double valve.
The shutter member 4 is formed of two discs 5 which are joined to each other by a bellows 6 forming a sealed enclosure 7, and which each comprise, on their outer face, a metal seal 8. Resilient means. not shown tend to bring the two discs 5 closer to one another. This shutter member 4 is movable in a lateral opening 1a of the body 1 and is attached via a connecting member 9 to the free face of a bellows 10 which is formed of metal washers, for example of stainless steel, welded alternately on the outside and on the inside. This bellows is fixed in a cylindrical casing 11 which is itself fixed to the body 1 with the interposition of a metal seal 12.
To move the free face of the bellows in the shutter 4, a worm and nut mechanism can be provided placed in the bellows 10. A pipe can also be provided which opens out inside the bellows and can be connected at will. , either to a source of compressed air at a relatively low pressure to bring the shutter member 4 into its closed position, or to a vacuum source to bring it into its retracted position.
Furthermore, the enclosure 7 is connected to a high pressure air inlet pipe 13 which is wound around the bellows 10.
To close the valve, the supply line of the bellows 10 is connected to its source of pressurized air, so that this bellows expands and the shutter 4, sliding in the opening 1a of the valve body, comes move to the closed position. After which the high pressure air is sent into the pipe 13 so that the elements move away from each other and the seals 8 apply to their seats 3a; the pipes attached to the flanges 2 are thus insulated both from each other and from the atmosphere.
Conversely, to open the valve, the pipe 13 is placed in the atmosphere so that the elements 5 come closer to one another under the action of their return spring, the seals 8 coming off their seat. The bellows 10 is then made to contract and the shutter member 4 comes into its retracted position.
We see in fig. 2 that the width L of the opening 1a, which must be at least equal to the diameter of the shutter 4, is relatively large and that this opening extends over an angle of approximately 1800.
When line 13 is connected to the high pressure source, the linear thrust of each joint 8 causes bending of the crown formed by the corresponding seat. As indicated above, the deflection thus taken by the seat and which is maximum in 3b may reach an inadmissible value.
To remedy this drawback, a proper lock has been provided to connect the two seats 3a to one another, in their part where the opening 1a is located when the shutter member 4 is in its closed position.
In the exemplary embodiment shown in FIGS. 1 and 2, this lock comprises a solid part 14 which is integral with the connecting member 9 and which is pierced with two bores 15. These fit together at the end of travel of the shutter member 4, on two studs 16 carried by the seats 3a, in the middle of the opening la. These studs preferably have a slightly tapered entry to facilitate locking.
The clearance between a bore and the corresponding stud must be reduced and have a value of at most 2 to 3/100 of a millimeter.
To reduce this play, the arrangement shown in FIGS. 3 to 5. In these figures, each valve seat carries two studs 16a and 16b placed on either side of point 3b of the seat and the lock furthermore comprises two independent elements 17a and 17b each carrying two bores 15a. 15b in which can fit the corresponding studs 16a and 16b. The two elements 17a and 17b are connected to each other by a screw 18 with left and right reverse pitch.
When, at the end of the stroke, the elements 17a and 17b come to cover the studs, the play between the stud and the bore can be taken up by turning the screw 18 in the appropriate direction.
The rotation of the screw 18 can be carried out directly by hand. But, in the embodiment of FIGS. 3 to 5, the screw 18 is integral with a crank 19 connected by a rod 20 to a control arm 21. Pushing on this arm causes the screw 18 to pivot in the direction corresponding to the take-up of the play; conversely, a traction exerted on this arm unlocks the lock and makes it possible to withdraw the latter before bringing the shutter 4 into its retracted position.
In the embodiment of FIGS. 6 and 7, each of the seats is integral with a half-nut 22a or 22b; these two half-nuts being of opposite pitch and, for example with square thread. The lock comprises, on the other hand, a screw 23 whose upper and lower halves are of opposite pitch and which is integral with the crank 19. On closing, the arm 21 applies the screw 23 in the half-nuts 22a and 22b and the rotates, which locks the two seats together.
Of course, the screw 18 or 23 can be driven by other means. It is thus, for example, that in FIG. 8, it is integral with a tangent wheel 24 engaged with a worm 25 wedged on a rotating control member 26.
Each of the seats could be extended by a frustoconical bearing surface, each set of two adjacent tapered bearing surfaces being able to be nested in the same locking part comprising a tapered recess.