CH619522A5 - - Google Patents

Description

La présente invention porte sur une vanne-papillon à manchette élastique d'étanchéité, dans laquelle la manchette comporte un voile à collerettes d'extrémités et, au voisinage du plan médian du papillon fermé et de part et d'autre de ce plan, une partie plus épaisse formant siège comprenant un relief extérieur logé dans une gorge du corps de vanne.

Le corps des vannes-papillons de ce type est garni, sur la totalité de sa surface interne, d'une manchette annulaire en matériau compressible; le siège de cette manchette se trouve comprimé par le pourtour du papillon lorsque celui-ci vient en position de fermeture. Ce type de montage est très intéressant: outre que le corps est protégé, les collerettes d'extrémité de la manchette assurent très simplement l'étanchéité entre le corps et deux brides d'éléments de canalisation à raccorder, et l'usinage du corps est simplifié.

Toutefois, les vannes à manchette réalisées jusqu'à maintenant laissent à désirer sur un certain nombre de points. En particulier, le fluage de la manchette sous l'effet de la fermeture est excessif malgré le relief d'ancrage de la manchette, spécialement lorsque la vanne travaille à une température élevée et lorsque le papillon reste longtemps fermé: l'élasto-mère qui, en général, constitue la manchette, flue d'autant plus, sous la pression d'application nécessaire à l'obtention de l'étanchéité, que la température est plus élevée et que la fermeture se prolonge. D résulte de ce fluage que la manchette se dérobe, à l'emplacement du siège. Elle tend, en particulier, à se déplacer axialement et/ou à conserver plus ou moins l'empreinte du bord du papillon avec formation de bourrelets radiaux internes permanents de part et d'autre de cette empreinte. Or, il est clair que ces bourrelets se créent par prélèvement d'élastomère sur le volume nécessaire pour garantir l'étanchéité au contact du papillon, et donc au détriment de cette étanchéité.

L'invention a pour but de fournir une vanne-papillon à manchette qui soit sûre dans l'obturation d'un écoulement chaud, et reste fidèle au cours du temps malgré l'augmentation s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

«0

65

3

619 522

de fluage du matériau compressible constitutif de la manchette que provoque inévitablement la durée d'utilisation.

A cet effet, la vanne-papillon selon l'invention est caractérisée en ce que le relief a, à l'état libre, le même profil que la gorge, en ce que l'épaisseur radiale du siège est au moins égale à dix fois la profondeur sur laquelle le papillon fermé pénétré dans le siège, en ce que la profondeur de la gorge est au moins égale aux <t/io de l'épaisseur radiale minimale du siège, en ce que la longueur axiale du fond de la gorge est du même ordre de grandeur que celle du siège, et en ce que les bords de la gorge sont arrondis.

Lorsque le papillon est excentré, le corps comprend de préférence une languette annulaire interne dont une face forme une paroi de la gorge et l'autre une face d'extrémité du corps, les deux bords radialement intérieurs de cette languette étant arrondis et la longueur de cette languette à partir du fond de la gorge étant au moins égale à la moitié de l'épaisseur radiale maximale du siège.

Dans ce même cas, dans un mode de réalisation avantageux, le corps comprend une première pièce traversée par l'arbre du papillon et limitée par une face constituant une première paroi de la gorge, et une seconde pièce sur laquelle est collée une partie de la manchette, qui est rapportée sur la première pièce et qui définit le fond et l'autre paroi de la gorge. On peut alors fabriquer un bloc inséparable manchette-deuxième pièce du corps en utilisant celle-ci comme un insert préalablement traité en vue d'une bonne adhérence et sur lequel on surmoule la manchette.

De façon avantageuse également, le papillon est porté par deux demi-arbres séparés et le voile comporte à l'état libre, à l'emplacement du passage de chacun de ces demi-arbres, une surépaisseur dans laquelle est ménagé un perçage de même diamètre que les demi-arbres qui est muni, sur une partie de sa longueur située du côté intérieur de la manchette, d'une collerette radiale, ces collerettes constituant des lèvres cylindriques enserrant les arbres dans la vanne montée.

Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, sur lesquels:

la fig. 1 est une vue d'une vanne-papillon conforme à l'invention prise en coupe transversale dans le plan de l'axe de rotation du papillon, ce dernier étant représenté en position ouverte;

la fig. 2 est une vue de cette vanne-papillon prise suivant la ligne 2-2 de -a fig. 1, le papillon n'étant pas représenté sur cette figure;

la fig. 3 est une demi-vue partielle à plus grande échelle correspondant à la fig. 2, avec le papillon représenté partiellement en position fermée;

la fig. 4 représente à plus grande échelle un détail de la fig.

2*

la fig. 5 représente de façon analogue une variante de réalisation du même détail;

la fig. 6 est une demi-vue, prise en coupe suivant la ligne 6-6 de la fig. 1, d'une variante de réalisation de la vanne, le papillon étant représenté en position fermée;

la fig. 7 montre à plus grande échelle un détail de la fig. 6;

la fig. 8 montre à échelle agrandie un détail de la fig. 1;

la fig. 9 est une vue analogue à la fig. 8 illustrant la fabrication de la partie de la manchette représentée sur cette fig. 8;

la fig. 10 est une vue analogue à la fig. 2 d'une variante de réalisation de la vanne.

La vanne-papillon représentée aux fig. 1 à 4 est constituée essentiellement d'un corps de vanne 1, d'un papillon 2 et d'une manchette élastique 3. Dans un but de clarté, certaines proportions n'ont pas été respectées dans les dessins.

Le corps 1, métallique, a la forme générale d'un anneau cylindrique d'axe X-X. La paroi extérieure 4 du corps 1 est cylindrique, et sa paroi intérieure 5 est cylindrique sur la plus grande partie 5a de sa longueur. A chaque extrémité, le corps 1 présente une face plane la dans laquelle est creusé un lamage 6 se raccordant par un arrondi 7 en forme de quart de cercle à la partie cylindrique de la paroi 5. Dans la partie radialement extérieure du lamage 6 est creusée une rainure ou gorge circulaire 8 qui, comme on le voit bien à la fig. 4, présente un fond plat 9 et une paroi extérieure cylindrique 10; le fond 9 se raccorde à la paroi 10 par un arrondi en quart de cercle 11, et

11 se raccorde au fond du lamage 6 par deux arrondis opposés

12 et 13 de même rayon. La paroi 10 de la gorge 8 se raccorde à angle droit avec la face d'extrémité plane la du corps de vanne.

A une extrémité du corps, la paroi 5a se raccorde par un arrondi 14 à une paroi radiale 15 d'une gorge annulaire 16 à fond cylindrique délimitée, à l'opposé de la paroi 14, par une languette ou collerette radiale intérieure 17 dont le rayon intérieur est inférieur à celui de la paroi cylindrique 5a. Le fond de la gorge 16 se raccorde aux deux parois latérales radiales de cette gorge par des arrondis identiques 18, et l'extrémité interne de la collerette 17 est également délimitée par deux arrondis 19.

Le corps 1 (fig. 1) est percé de deux alésages diamétralement opposés 20 de même axe Y-Y contenu dans un plan transversal P décalé par rapport au plan général de symétrie du corps 1 et passant par le milieu de la paroi 5a. Dans chacun de ces alésages est fixé un palier 21 qui affleure intérieurement la paroi cylindrique 5a et en épouse la forme. Un demi-arbre 22 tourillonne dans chacun des paliers 21, avec interposition d'une bague auto-lubrifiante 23. L'un 22a des deux arbres 22 est relié à un dispositif de manœuvre manuel ou motorisé (non représenté), tandis que l'autre 22& tourillonne librement dans son palier. Les extrémités internes des arbres 22 sont espacées l'une de l'autre et présentent un chanfrein 24. Un trou transversal 25 traverse chaque arbre 22 au voisinage de son extrémité.

Le papillon 2 est un papillon du type excentré et comporte un disque d'obturation 26 de forme générale à peu près plane ou lenticulaire, de diamètre D, présentant sur une face deux oreilles 27. Ces oreilles sont percées d'alésages 28 recevant sans jeu les extrémités des arbres 22, la solidarisation en rotation étant effectuée grâce à des goupilles 29 traversant transversalement les alésages 28 et les trous 25. Le bord du disque 26 est aminci et arrondi et est à peu près symétrique par rapport à un plan situé à une distance e, appelée excentration, de l'axe Y-Y.

La manchette 3, qui est réalisée par exemple en un mélange élastomère ou en une autre matière compressible présentant des propriétés analogues, par exemple un mélange thermoplastique suffisamment souple, a une demi-section générale en U bien visible sur la fig. 2. La paroi extérieure de la membrane 3 au repos, qui est la paroi intérieure du U, a exactement la même forme que la paroi intérieure 5 et que le fond des lamages 6 du corps 1. En d'autres termes, lorsque la manchette 3 est en place, elle recouvre complètement ces parties du corps de vanne sans être soumise à aucune contrainte notable. Les extrémités des collerettes extrêmes 30 formant les branches du U sont conformées en un tore 31 dont le diamètre est tel qu'il s'appuie légèrement contre la partie médiane du fond de la gorge 8 correspondante du corps 1 (fig. 4), chaque tore faisant alors nettement saillie au-delà des faces d'extrémité la de ce dernier.

La base du U constituant la manchette 3 est, sur la plus grande partie de sa longueur, constituée par un voile mince 32 en deux parties, à savoir une partie 32a recouvrant la paroi 5a et une partie 32b située au droit de la collerette 17. Seule la

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

619 522

4

partie de la manchette se trouvant dans la région de la gorge 16, entre les voiles 32a et 32b, présente une surépaisseur. En effet, au droit de cette gorge et sur la même longueur axiale s'étend un siège 33 dont la paroi intérieure est conique. Le siège 33 se raccorde à angle vif, en direction de l'axe de rotation du papillon, à un cône 34 qui se raccorde lui-même à la partie 32a de la manchette 3. Dans la direction opposée, un second cône 35 relie le siège à la partie 32b de cette manchette.

La manchette 3 et le corps de vanne 1 présentent les relations dimensionnelles suivantes (fig. 3):

- la profondeur p de la gorge 16 est au moins égale à 0,4 fois l'épaisseur minimale h du siège 33;

- l'épaisseur du siège 33, mesurée radialement du fond de la gorge 16 à la surface libre, est en tout point de ce siège égale à au moins dix fois l'interférence i, c'est-à-dire la profondeur sur laquelle le papillon 2 pénètre dans le siège 33, dans son plan Q de fermeture, qui est situé à la distance e de l'axe Y-Y et qui est également le plan médian de la gorge 16.

Il est à noter à ce sujet que, en raison des tolérances sur le diamètre du papillon, qui peut être par exemple de 80 à 400 mm, et de la faible épaisseur du siège par rapport à ce diamètre, on calcule cette épaisseur de façon qu'elle reste supérieure à la valeur lOi correspondant à l'interférence réelle observée dans le cas le plus défavorable; il arrive donc que, pour une vanne donnée, cette épaisseur soit nettement supérieure à lOi;

- l'épaisseur du voile 32 de la manchette est de 3 mm; elle peut être, de façon générale, inférieure à 2,5i, mais supérieure à 2 mm dans le cas où la manchette est en élastomère. Cette valeur de 2 mm correspond en effet à une limite inférieure compte tenu des possibilités de moulage de la manchette 3;

- tous les arrondis considérés ont un rayon de 2 mm, ce qui est la valeur minimale pour le moulage de la manchette et l'usinage du corps 1;

- les collerettes 30 ont une épaisseur voisine du voile 32, pour la même raison; cette épaisseur est égale à la profondeur du lamage 6;

- les demi-cônes 34 et 35 supérieurs (fig. 3) font avec l'axe X-X des angles compris respectivement entre -arc sin 2e/D et -60° d'une part, -arc sin 2e/D et +60° d'autre part;

- la languette 17 a une longueur, comptée à partir du fond de la gorge 16, au moins égale à la moitié de l'épaisseur maximale H du siège 33; dans l'exemple représenté, cette longueur est de 0,68 H;

- le siège 33 est défini par le cône tangent dans le plan Q à la sphère déduite de l'enveloppe S du papillon 2 par réduction de son rayon de la valeur i. En variante, le siège pourrait être sphérique, suivant la même sphère, ou encore biconique. Dans ce cas, pour définir ce siège, on divise la corde de cette même sphère en quatre parties égales, et les deux cônes définissant le siège sont tangents à cette sphère aux quarts premier et troisième de cette corde. Le siège 33 peut aussi se raccorder aux cônes 34 et 35 suivants des arrondis, auquel cas sa longueur est déterminée à partir des tangentes à ces arrondis.

En variante également, la gorge 16 pourrait avoir une forme non rectangulaire, par exemple trapézoïdale et évasée, auquel cas c'est la longueur axiale 1 du fond de cette gorge qui serait du même ordre de grandeur que la longueur axiale s du siège. On peut envisager par exemple un trapèze rectangle, avec le côté incliné situé vers l'arbre du papillon, ou encore un trapèze isocèle. De plus, le plan médian de cette gorge pourrait être décalé dans une certaine mesure par rapport au plan Q de fermeture du papillon. Ce décalage peut s'effectuer très légèrement vers le plan P, et, dans l'autre sens, la position limite de ce plan médian est définie de la façon suivante: à partir du cercle de centre O tangent au papillon 2 fermé (sphère S), on prolonge le rayon de ce cercle de dix fois l'interférence i. Le plan médian limite passe par le point ainsi obtenu.

En service, le corps 1, dépourvu de brides, est serré axiale-ment entre les brides d'extrémité de deux éléments de canalisation d'axe X-X (non représentés) en comprimant seulement les tores 31. Le diamètre ce ces tores est choisi, par rapport à la dimension de la rainure 8, en fonction des lois de la compression du caoutchouc constitutif de la manchette, pour obtenir l'étanchéité à la pression de service sous l'effort de serrage désiré, les tores remplissant alors complètement les rainures 8, sans laisser d'espace libre comme ce serait le cas en l'absence des arrondis 11 à 13. Ceci garantit une absence de fluage ultérieur à cet endroit, et donc une étanchéité parfaite et fidèle même à température élevée. Les collerettes 30 n'ont aucune fonction d'étanchéité; ce ne sont que des éléments de liaison des tores 31 à la base du U et de protection des extrémités du corps 1 contre la corrosion; ces collerettes ne sont ainsi soumises à aucune contrainte notable et peuvent donc être très minces, d'où des économies de matière.

Dans la variante de la fig. 5, les branches 30a du U sont de section rectangulaire, la gorge 8 étant supprimée. Des excroissances circulaires 36 font saillie axialement par rapport à la face la du corps de vanne. Dans l'exemple rapporté, ces saillies axiales sont au nombre de quatre; lem- crête fait au repos une saillie d'au moins deux millimètres, et l'angle au sommet est d'environ 60°. Lors du serrage du corps contre les deux brides, ces saillies s'aplatissent jusqu'à ce que leur compression équilibre l'effort de serrage des brides. Dans cette version, l'épaisseur des branches 30a est supérieure à celle des branches 30 de la fig. 4, car ces branches subissent des efforts de compression localisés aux emplacements des saillies 36, lesquelles constituent une série de chicanes assurant l'étanchéité. C'est donc pour avoir un certain «corps» que ces branches 30a ont une épaisseur axiale, égale encore à la profondeur des lamages 6a, supérieure à celle du mode de réalisation de la fig. 4.

En service, le fluide véhiculé circule dans un sens ou dans l'autre suivant l'axe X-X; lorsque le papillon est amené en position fermée, il aborde la partie épaisse de la manchette 3 en venant en contact avec l'un ou l'autre des cônes 34 et 35.

L'inclinaison de ces cônes indiquée plus haut permet au papillon de glisser vers le siège 33, d'une part sans rencontrer une résistance de la part desdits cônes au point de ne pouvoir atteindre le siège, et d'autre part sans que le siège et les deux cônes ne concernent une trop grande longueur axiale de la manchette.

On a constaté qu'avec les dimensions du siège 33 indiquées plus haut et les arrondis 14 et 19 bordant la gorge 16 et le relief 33a de la manchette reçu dans cette gorge, la température pour laquelle le fluage de l'élastomère devient excessif est considérablement augmentée. On observe donc une réduction du fluage pour une température donnée, ce qui permet d'avoir une pression de contact siège-papillon suffisante pour obtenir l'étanchéité sans que naissent, de part et d'autre du papillon, des bourrelets radiaux permanents, surgis par prélèvement de caoutchouc dans le plan transversal de contact du papillon, qui d'une part entament l'étanchéité en diminuant la pression de contact et, d'autre part, accroissent le couple de manœuvre en augmentant les frottements du papillon contre lesdits bourrelets.

On pense que ce résultat surprenant est dû au très faible état de contraintes que connaît la partie radialement interne du siège, avec la géométrie indiquée, lorsque la vanne est fermée, ces contraintes étant mises en évidence par des essais de pho-toélasticimétrie. En particulier, grâce à l'épaisseur importante du siège, les variations de i dues aux tolérances de fabrication sont faibles lorsqu'on les rapporte à cette épaisseur, de sorte

5

10

1S

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

5

619 522

que les contraintes au niveau du siège sont maintenues dans d'étroites limites d'une vanne à l'autre.

Les dimensions décrites assurent un très bon ancrage du siège, même si la bride de serrage a un diamètre intérieur trop grand, comme représenté en traits mixtes en 37 à la fig. 3;

seule la partie de la manchette dépassant de la languette 17 risque de fluer sous l'effet de la pression de fluide. Mais comme de plus le siège a un profil divergent vers l'arbre du papillon, même en ce bout de la languette 17, les risques d'un tel glissement du siège sont très atténués.

Un autre avantage important de cette vanne est que, grâce à la forme et aux dimensions du siège, ce siège est pratiquement la seule zone de la manchette qui subit des contraintes de la part du papillon. Le reste de la manchette, c'est-à-dire le voile 32, n'assure donc qu'une fonction de protection intérieure du corps 1. Le voile 32 peut donc, comme les collerettes 30, avoir une épaisseur minimale de 2 mm, ce qui permet d'une part une économie de matière, et d'autre part une souplesse très intéressante lors du montage. De même, la compression des tores 31 ne réagit pas sur la base du U et n'y induit aucune contrainte.

La fig. 8 montre comment est assurée l'étanchéité de la manchette au passage de l'arbre du papillon, en représentant le détail de la partie droite de la fig. 1, à l'emplacement où le demi-arbre 22a pénètre dans la cavité du corps 1 pour accéder à une oreille 17 du papillon 2. Bien entendu, la partie diamétralement opposée de la manchette, au passage de l'arbre 22b, est analogue. La manchette 3 présente, à cet emplacement, un méplat 38 perpendiculaire à l'axe Y-Y du demi-arbre 22a. Ce méplat permet de donner à la manchette, à cet emplacement, une épaisseur plus importante, en rapport avec les efforts qu'elle est appelée à subir compte tenu du passage d'arbre; on choisit, pour ce renfort, une épaisseur une fois et demie à deux fois égale à celle de la partie courante de la manchette.

Un court cylindre 39 fait saillie vers le papillon à partir du méplat 38 et enserre le demi-arbre 22a. La longueur libre de ce cylindre est de 1 à 5 millimètres, et son épaisseur est de 1 à 3 millimètres. Ce cylindre 39 forme lèvre, et son application élastique contre le demi-arbre 22a est obtenue grâce au procédé de moulage illustré à la fig. 9: le moule de fabrication de la manchette comporte une ceinture extérieure 40 et un noyau 41. A l'emplacement où l'on veut réaliser dans la manchette le trou de passage du demi-arbre équipé du cylindre 39 destiné à enserrer ce demi-arbre, on engage, à travers un trou de passage 42 de la ceinture ayant le même diamètre que le demi-arbre et dans un trou borgne 43 du noyau de plus petit diamètre, une pièce 44 présentant deux parties cylindriques 45 et 46 dont les diamètres correspondent respectivement à ceux des trous 42 et 43; la différence de diamètres est égale à deux fois la longueur du cylindre 39. La partie de diamètre réduit 46 de la pièce 44 pénètre dans l'intervalle de moulage d'une valeur, mesurée selon l'axe de cette pièce, égale à l'épaisseur désirée pour le cylindre 39. A partir de l'épaulement situé au changement des diamètres de la pièce 44, lequel épaulement est parfaitement radial pour obtenir une partie cylindrique 39 parfaitement nette, l'augmentation de diamètre est progressive, suivant un arrondi en quart de cercle 47.

Au démoulage, la manchette 3 a la forme de la fig. 9. Au montage, le demi-arbre 22a est enfilé par l'extérieur dans son palier 21 et, par son chanfrein 24, repousse progressivement vers l'intérieur la collerette de la manchette, pour en faire une lèvre cylindrique 39 préserrée, la pression hydraulique établie dans la vanne aplliquant par la suite très fermement cette lèvre sur le demi-arbre et assurant ainsi l'étanchéité. Le diamètre minimal du chanfrein 24 de ce demi-arbre doit être inférieur au diamètre déterminé par la lèvre avant montage, et l'angle du chanfrein doit être de préférence inférieur à 45° par rapport à la génératrice de l'arbre. On peut aussi envisager un arrondi au lieu d'un chanfrein. Ce type d'étanchéité à lèvre est très avantageux, car la pression de fluide rattrappe en permanence l'éventuelle disparition de la précontrainte par fluage, notamment à haute température.

Il est à noter que tout ce qui précède peut s'appliquer, par des modifications évidentes, au cas d'une vanne à papillon non excentré: l'ensemble est alors symétrique par rapport au plan médian du corps 1, et les relations dimensionnelles et géométriques indiquées, sauf en ce qui concerne la longueur de la languette 17, sont conservées.

Les arrondis 18, prévus au fond de la gorge, suppriment les risques de coupure de la zone externe du relief annulaire 33a au montage: il faut en effet déformer la manchette de façon importante pour la monter dans le corps 1, et cette déformation pourrait entraîner, s'il n'y avait les arrondis, des craquelures qui seraient source d'une mauvaise répartition des contraintes. Par contre, ces arrondis 18 deviennent facultatifs dans la variante des fig. 6 et 7, qui supprime ce problème de déformation au montage.

Ces fig. 6 et 7 intéressent encore une vanne à papillon excentré. Elles répondent à des soucis de retrait au moulage de la manchette, de facilité de l'usinage du corps et de commodité de montage de la manchette dans le corps. Dans cette variante, le corps 1 comporte une partie principale lb traversée par les demi-arbres 22 et dont une face d'extrémité plane 48 présente un lamage 49 à paroi cylindrique et à fond plan. Dans celui-ci s'emboîte exactement une pièce d'extrémité Ie complétant le corps 1.

La profondeur de ce lamage est limitée à la valeur juste nécessaire à l'encastrement de la seconde partie le du corps de vanne. La partie intérieure du lamage 49 définit la face de la gorge 16a la plus proche de l'axe Y-Y, et le fond de cette gorge rencontre cette face à angle droit vif. A part cette différence, qui se retrouve sur la manchette 3, la configuration intérieure et terminale du corps 1 est pour l'essentiel identique à ce qui a été décrit plus haut.

La pièce le est utilisée comme insert pour le moulage de la manchette 3, après un traitement approprié pour assurer l'adhérence de l'élastomère. On obtient donc un bloc inséparable 1e—3.

Comme déjà dit plus haut, cette variante avec insert sur lequel est surmoulée la manchette ne présente plus, au montage, les mêmes risques de fissuration du relief 33a dans ses angles, au contact de la gorge. Pour des facilités d'usinage évidentes, la surface cylindrique intérieure de l'insert le peut donc rester parfaitement orthogonale au lamage 49 sur toute sa profondeur. En revanche, on peut indifféremment prévoir l'autre extrémité de cette surface cylindrique à angle droit vif ou arrondie. De plus, le surmoulage de la manchette sur un •insert partiel très limité dans son extension axiale facilite l'entretien de la vanne en limitant le changement, lorsqu'on veut remplacer la manchette, au changement de la manchette elle-même et d'un insert très limité. En outre, les variations du retrait de l'élastomère au moulage sont très réduites lorsqu'on surmoule sur insert avec traitement d'adhérence, car les fluctuations du retrait de l'élastomère sont alors rapportées à l'épaisseur du siège et non plus à son diamètre. Ceci assure donc une grande précision sur les diamètres intérieurs du siège.

La fig. 10 montre une variante dans laquelle on peut pressuriser le pourtour du relief radial annulaire 33a, au fond de la gorge 16. On réalise cette pressurisation par un piquage radial 50, au fond de la gorge 16, permettant d'établir en cet emplacement la pression du fluide régnant dans la conduite lorsque ce fluide est compatible avec le matériau constitutif du corps de vanne, ou encore, lorsque cette condition n'est pas réalisée, une pression d'un fluide compatible, à l'aide d'une conduite auxiliaire suivant toute la conduite devant être interrompue par de telles vannes.

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

619 522

6

La possibilité d'une telle pressurisation du fond de la gorge 16 permet de corriger les effets du fluage résultant d'une utilisation de la vanne en température, et éventuellement d'ignorer ces effets si, grâce à la pressurisation, on n'établit le contact entre le papillon et son siège qu'au moment de la fermeture. En outre, dans ce dernier cas, on supprime totalement les frottements du papillon contre le siège et annule ainsi totalement le couple de manœuvre. Cette disposition peut être particulièrement intéressante pour la chimie: une telle vanne,

pressurisée, garantit en permanence une étanchéité absolue, avec une technologie particulièrement simple. Cette pressurisation permet encore d'augmenter la durée de vie de la vanne même lorsqu'elle fonctionne à une certaine température: en s combinaison avec le dessin et le dimensionnement du relief annulaire 33a d'ancrage du siège, la pressurisation permet de faire travailler la vanne presque indéfiniment à des températures proches de la température maximale admissible que peut supporter le matériau élastique.

B

4 feuilles dessins

Claims (17)

1. 619 522

   2

   REVENDICATIONS

   1. Vanne-papillon à manchette élastique d'étanchéité, dans laquelle la manchette comporte un voile à collerettes d'extrémité et, au voisinage du plan médian du papillon fermé et de part et d'autre de ce plan, une partie plus épaisse formant siège comprenant un relief extérieur logé dans une gorge du corps de vanne, caractérisée en ce que le relief (33a) a, à l'état libre, le même profil que la gorge (16), en ce que l'épaisseur radiale (h) du siège (33) est au moins égale à dix fois la profondeur (i) sur laquelle le papillon (2) fermé pénètre dans le siège, en ce que la profondeur (p) de la gorge est au moins égale aux 4/io de l'épaisseur radiale minimale (h) du siège, en ce que la longueur axiale (1) du fond de la gorge est du même ordre de grandeur que celle (s) du siège, et en ce que les bords (14-19) de la gorge sont arrondis.
2. 2. Vanne-papillon suivant la revendication 1, caractérisée en ce que le voile (32) et les collerettes (30) ont une épaisseur au plus égale à deux fois et demie la profondeur de pénétration
3. (0.
4. 3. Vanne-papillon suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le siège (33) fait saillie radialement vers l'intérieur par rapport au voile (32).
5. 4. Vanne-papillo i suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les collerettes (30, 30a) de la manchette (3) sont reçues dans les lamages (6, 6a) de même épaisseur ménagés dans les faces d'extrémité (la) du corps de vanne (1).
6. 5. Vanne-papillon suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les lamages (6) et les collerettes (30) présentent respectivement à leur périphérie extérieure une rainure circulaire (8) et un bourrelet torique (31) en appui sur le fond de cette rainure.
7. 6. Vanne-papillon suivant la revendication 5, caractérisée en ce que le fond et la paroi radialement intérieure de la rainure (8) sont limités par des arrondis (11-12-13).
8. 7. Vanne-papillon suivant la revendication 4, caractérisée en ce que les lamages (6a) sont cylindriques, les collerettes (30a) étant à section rectangulaire avec des saillies circulaires concentriques (36) sur leur face opposée au fond du lamagè.
9. 8. Vanne-papillon suivant la revendication 3, à papillon excentré, caractérisée en ce que le siège (33a) se raccorde de chaque côté au voile par une surface conique (34-35) dont l'angle au sommet est compris, en valeur absolue, entre 60° et arc sin 2e/D, où e et D désignent respectivement l'excentration et le diamètre du papillon (2).

   9.Vanne-papillon suivant l'une des revendications 1 à 8, à papillon excentré, caractérisée en ce que le corps (1) comprend une languette annulaire interne (17) dont une face forme une paroi de la gorge (16) et l'autre une face d'extrémité du corps, les deux bords radialement intérieurs (19) de cette languette étant arrondis et la longueur de cette languette à partir du fond de la gorge étant au moins égale à la moitié de l'épaisseur radiale maximale (H) du siège (33).
10. 10. Vanne-papillon suivant l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le fond de la gorge (16) est limité par deux arrondis (18).
11. 11. Vanne-papillon suivant la revendication 1, à papillon excentré, caractérisée en ce que le corps comprend une première pièce (lb) traversée par l'arbre (22a-22b) du papillon (2) et limitée par une face (49) constituant une première paroi de la gorge (16a), et une seconde pièce (le) sur laquelle est collée une partie de la manchette (3), qui est rapportée sur la première pièce (lh) et qui forme le fond et l'autre paroi de la gorge.
12. 12. Vanne-papillon suivant l'une des revendications 2 à 9, à papillon excentré, caractérisée en ce que le corps comprend une première pièce (lb) traversée par l'arbre (22a-22b) du papillon (2) et limitée par une face (49) constituant une première paroi de la gorge (16a), et une seconde pièce (le) sur laquelle est collée une partie de la manchette (3), qui est rapportée sur la première pièce (lb) et qui forme le fond et l'autre paroi de la gorge.
13. 13. Vanne-papillon suivant la revendication 11, caractérisée en ce que le fond et la première paroi de la gorge (16a) se rencontrent à angle vif.
14. 14. Vanne-papillon suivant l'une des revendications 1 à 12, caractérisée en ce que le papillon (2) est porté par deux demi-arbres (22a-22b) séparés et en ce que le voile (32) comporte à l'état libre, à l'emplacement du passage de chacun de ces demi-arbres, une surépaisseur (38) dans laquelle est ménagé un perçage de même diamètre que les demi-arbres qui est muni, sur une partie de sa longueur située du côté intérieur de la manchette (3), d'une collerette radiale, ces collerettes constituant des lèvres cylindriques (39) enserrant les arbres dans la vanne montée.
15. 15. Vanne-papillon suivant la revendication 14, caractérisée en ce que l'extrémité interne de chaque demi-arbre (22a-22b) comporte un chanfrein (24) ou un arrondi.
16. 16. Vanne-papillon suivant l'une des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que le fond de la gorge (16) présente un piquage radial (50) destiné à être raccordé à une source de fluide sous pression.
17. 17. Procédé de fabrication de la vanne suivant la revendication 1 et la revendication 11, caractérisé en ce que l'on surmoule la manchette (3) sur un insert constitué par la seconde pièce (le) du corps préalablement traitée pour assurer l'adhérence de la matière constitutive de la manchette.