FR2471540A1 - Amortisseur a double effet pour vanne de retenue - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF DESTINE A AMORTIR LE MOUVEMENT DU CLAPET A CHARNIERE D'UNE VANNE DE GRAND DIAMETRE, AUSSI BIEN A L'OUVERTURE QU'A LA FERMETURE. AU COURS DE SON MOUVEMENT D'OUVERTURE ET DE FERMETURE, LE CLAPET DE LA VANNE TOURNE AUTOUR DE L'AXE 32 DE L'ARBRE 30. A CET ARBRE 30 EST FIXEE UNE AILETTE 182 ET 184 QUI TOURNE DANS UNE CAVITE 80 REMPLIE D'UN FLUIDE AMORTISSEUR. L'AILETTE DETERMINE DEUX VOLUMES DANS LA CAVITE. QUAND L'ARBRE 30 TOURNE, IL SE PRODUIT A L'AMONT DE L'AILETTE UNE AUGMENTATION DE PRESSION ET UNE BAISSE EN AVAL. LES DEUX VOLUMES COMMUNIQUENT PAR DES PASSAGES 202, 206 ET LA SOUPAPE 220 PERMET D'EGALISER PLUS OU MOINS LES PRESSIONS DANS CES DEUX VOLUMES POUR FAIRE VARIER L'AMORTISSEMENT DU CLAPET DE LA VANNE.

Description

La présente invention concerne un dispositif amortis-

seur pour une vanne de retenue et en particulier un dispositif amortis-

seur conçu pour retarder à la fois les mouvements d'ouverture et de fermeture d'une vanne de retenue, l'invention concernant également une vanne de retenue contenant un tel dispositif d'amortissement. La plupart des vannes de retenue qui sont utilisées dans l'industrie du pétrole et qui font passer le fluide au travers

d'orifices de grand diamètre (de l'ordre de 30 à 130 cm) sont cons-

truites sous la forme de clapets à charnière. Les vannes à clapets de ce type comprennent généralement un clapet ou obturateur qui est fixé par clavette ou d'une autre manière sur un arbre. L'arbre de la

vanne est monté de façon à tourner dans une portion élargie de l'enve-

loppe de la vanne, l'axe de rotation de l'arbre étant placé trans-

versalement par rapport à l'écoulement du fluide se produisant au travers de l'enveloppe entre un orifice d'entrée et un orifice de sortie. Le clapet et son arbre sont ainsi libres de pivoter dans le sens de l'ouverture pour permettre l'écoulement du fluide entre l'entrée et la sortie. Toutefois, si le fluide commence à s'écouler dans un sens opposé (entre la sortie et l'entrée), le clapet est

poussé vers la position d'appui sur le siège pour éviter un tel reflux.

Il est souvent souhaitable de retarder ou de commander d'une autre façon le mouvement d'ouverture et de fermeture du clapet

afin d'éviter l'application d'importantes forces de réaction à l'enve-

loppe de la vanne et aux composantbdu dispositif pour fluide.

L'invention concerne un dispositif amortisseur pour une vanne de retenue, prévu pour amortir les mouvements d'ouverture et de fermeture du clapet. Le dispositif amortisseur comporte un carter étanche au fluide et possédant une cavité qui est conçue pour recevoir un fluide amortisseur à haute viscosité. Le carter peut être relié à l'enveloppe de la vanne de façon que l'axe du carter coïncide sensiblement avec l'axede rotation de l'arbre de la vanne. Un rotor est mobile dans le carter étanche au fluide, ce rotor pouvant être

relié à l'arbre de la vanne pour se déplacer avec lui. Le rotor pos-

sède au moins une ailette s'étendant radialement vers l'extérieur, l'ailette dépassant dans la cavité du carter de façon à diviser

cette cavité en un premier volume et un-second volume de fluide.

L'ailette est déplaçable dans la cavité dans un premier et un second sens dépendant du mouvement d'ouverture ou de

fermeture du clapet. Le mouvement de l'ailette dans le fluide amor-

tisseur placé dans la cavité retarde le mouvement du clapet par augmen-

tation de la pression du fluide amortisseur placé dans le volume devant l'ailette dans le sens du mouvement de celle-ci. L'amortisseur est caractérisé par un dispositif de sécurité de pression dans le rotor et il communique avec les deux volumes de fluide pour contrôler la pression engendrée dans le fluide, dans le volume en amont de l'ailette dans le sens du mouvement de celle-ci. Quand la pression du fluide

dans ce volume dépasse une valeur prédéterminée, la pression est abais-

sée par communication de ce volume avec l'autre.

Dans une réalisation plus détaillée de l'invention, le dispositif de contrôle de pression comporte un premier et un

second passage placés dans le rotor, chaque passage étant respecti-

vement en communication avec le premier et le second volume de fluide.

Une soupape est disposée entre le premier et le second passage, la soupape étant poussée par une force élastique prédéterminée telle que celle qui est imposée par une rondelle Belleville, pour maintenir la soupape dans une position normalement fermée isolant le premier et le second passage l'un de l'autre. La soupape répond à une force qui est imposée quand la pression du fluide dans l'un ou l'autre des

volumes de fluide dépasse la pression prédéterminée et qui sur-

passe la force du ressort pour ouvrir la soupape et pour faire com-

muniquer le premier passage avec le second passage.

Dans une réalisation encore plus détaillée de l'inven-

tion, l'élément de soupape est monté de façon à être dans l'axe du

carter de fluide. Une portion égale de la surface de l'élément de sou-

pape est exposée à la pression du fluide dans le premier et le second

passage et répond à une élévation de pression dans l'un ou l'autre pas-

sage (et par suite dans l'un ou l'autre volume) pour déplacer la sou-

pape axialement par rapport à la ligne centrale du carter pour faire

communiquer le premier et le second passage.

Dans une autre réalisation détaillée de l'invention,

l'élément de rotor est muni de deux ailettes, chaque-ailette par-

tant radialement de portions diamétralement opposées de la surface du rotor. La surface radialement la plus extérieure du rotor se trouve

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à une très faible distance prédéterminée de l'intérieur du carter étanche au fluide. Chacun des rotors subdivise une première et une seconde cavité (délimitées dans le carter étanche au fluide par un

stator stationnaire dirigé radialement vers l'intérieur) en un pre-

mier et un second volume de fluide. Les passages prennent la forme de trous traversants s'étendant radialement et placés à une certaine distance axiale du rotor. Un trou de communication axial est prévu dans le rotor pour relier le premier et le second passage. L'élément

de soupape est poussé axialement contre un siège prévu sur la péri-

phérie du trou traversant de façon que les portions égales de l'élé-

ment de soupape soient exposées aux pressions de fluide dans le pre-

mier et le second passage.

L'invention s'étend en outre à un dispositif d'amor-

tissement pour une vanne de retenue ayant une enveloppe déterminant un trajet d'écoulement au travers de la vanne et possédant un clapet monté sur un arbre pour un mouvement d'ouverture et de fermeture du trajet d'écoulement, le dispositif amortisseur comprenant un carter étanche au fluide destiné à être monté sur une telle enveloppe de

vanne, le carter déterminant une cavité pour recevoir un fluide amor-

tisseur; un rotor placé dans le carter pour une liaison avec cette

arbre en vue d'un mouvement avec lui, le rotor ayant une ailette ser-

vant à subdiviser la cavité en un premier et un second volume de fluide, l'ailette étant mobile dans la cavité au travers du fluide amortisseur dans un premier et un second sens suivant les mouvements d'ouverture et de fermeture de l'arbre du clapet auquel le rotor est relié, le mouvement de ce clapet étant conçu pour être retardé par le mouvement de l'ailette au travers du fluide amortisseur-dans la cavité en faisant croître la pression du fluide amortisseur disposé

dans le volume de fluide à l'avant de l'ailette dans le sens du mouve-

ment de celle-ci; et un dispositif de relâchement de pression disposé dans le rotor et communiquant avec le premier et le second volume de fluide pour relâcher la pression engendrée dans le fluide amortisseur dans le volume à l'avant de l'ailette dans le sens du mouvement quand cette pression de fluide dépasse une pression prédéterminée,

par mise en communication de ce volume avec l'autre volume.

Il est également prévu dans l'invention de fournir un

canal de dérivation d'écoulement dans l'un des stators. Le canal d'écou-

lement fait communiquer l'un des volumes de fluide dans la première

paire de volumes de fluide avec le volume opposé de la seconde paire.

La valeur de l'écoulement dans le canal de dérivation est régulée

par un piston mobile de dérivation. -

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention

seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre

d'un exemple de réalisation et en se reportant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente une coupe au travers de l'enveloppe d'une vanne de retenue à clapet, du type auquel est associé le dispositif amortisseur de l'invention, - la figure 2 représente à une échelle agrandie une vue latérale d'un dispositif amortisseur selon l'invention la figure 3 représente une coupe prise le long des lignes 3-3 de la figure 2; et - la figure 4 représente à une échelle agrandie une portion du dispositif amortisseur de la vanne de la figure 2,

montrant en particulier le dispositif d'entraînement de la soupape.

Tout le long de la description, les mêms repères

désignent les mêmes éléments sur toutes les figures.

La figure 1 représente une vue en élévation d'une vanne de retenue à clapet oscillant, dans laquelle est utilisé un dispositif amortisseur selon l'invention, repéré généralement par le numéro 12. Dans la plupart des cas, l'amortisseur 12 est utilisé avec de grandes vannes de retenue du type oscillant, qui ont un clapet dont le diamètre est compris entre 30 et 130 cm. Toutefois, il est évident qu'un dispositif amortisseur 12 utilisant les principes

de l'invention, s'il est de dimensions appropriées, peut être uti-

lisé pour amortir le mouvement de l'arbre de n'importe quelle vanne

de retenue du type oscillant ou de n-'importe quel arbre tournant.

Comme le montre la figure 1, la vanne 10 comprend

une enveloppe 14 ayant un orifice d'entrée 16 et un orifice de sor-

tie (non représenté). Un trajet d'écoulement de fluide dans le sens de la flèche 18 s'étend de l'orifice 16 vers l'orifice de sortie au

travers d'une portion agrandie 20 de l'enveloppe 14.

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Un clapet 22 effectue un mouvement de rotation dans la partie élargie 20 de l'enveloppe 14. Le clapet 22 comporte un bras 24 qui est monté à l'arrière du clapet. L'extrémité supérieure du bras 24 fusionne avec un manchon 26 qui est fixé à l'arbre 30 de la vanne par des clavettes 284 et 28B Les paliers 34 sont placés respectivement dans des ouvertures 36& et 36B placées dans l'enveloppe

14 sur les côtés opposés de la ligne centrale verticale VCL. On a dis-

posé des entretoises appropriées 38A et 38B. La portion 20 de l'enve-

loppe 14 est fermée par un couvercle 40 qui est fixé à l'enveloppe 14 au moyen de vis et écrDus 42. Un joint 44 évite des fuites provenant de L'intérieur de l'enveloppe 14. L'extrémité de l'arbre 30, qui dépasse au travers de l'ouverture 36A, pénètre dans un élément 46,

lui-même vissé au c8té de l'enveloppe 14 par des vis et écrous 48.

C'est en vue de retarder le mouvement de rotation

du clapet dans les deux sens d'ouverture et de fermeture que-le dis-

positif amortisseur 12 de l'invention est utlisé.

L'extrémité de l'arbre 30 qui dépasse au travers de l'ouverture 36B s'étend dans le dispositif amortisseur 12. Des

détails de structure du dispositif amortisseur 12 sont surtout vi-

sibles sur les figures 2, 3 et 4 auxquelles on est invité à se re-

porter.

Un adaptateur 54 est monté extérieurement sur l'enve-

loppe 14 en face de l'ouverture 36B. L'adaptateur 54 possède des

brides de montage opposées 56L et 56R. La bride 56L reçoit une quan-

tité de vis et écrous de montage 58 qui fixent l'adaptation 54 dans

la position représentée en face de l'ouverture 36B de l'enveloppe.

L'adaptateur 54 comprend une portion évidée disposée radialement à l'intérieur de la bride 56L. La portion évidée forme un épaulement

radial 60 par rapport à l'axe 32 de l'arbre 30.

L'arbre 30 est rendu étanche au voisinage de l'ouver-

ture 36B par une garniture d'étanchéité appropriée 62. La garniture 62 comprend un élément de montage 64 à joints annulaires qui est supporté axialement entre l'extrémité du palier 34B et l'épaulement 60 sur l'adaptateur 54. L'élément 64 possède une première et une seconde

rainure 6IL et 66R placées circulairement le long de la surface exté-

rieure. Chacune des rainures 66L et 66R reçoit un élément de joint

approprié, tel qu'un joint torique 68L et 68R-afin d'assurer l'étan-

chéité et d'éviter des fuites à partir de l'intérieur de l'enveloppe 14

au travers de l'interface entre l'enveloppe 14 et l'élément 64 à proxi-

mité de l'ouverture 36B. Une rainure centrale 66C est placée circulai-

rement autour de la surface intérieure de l'élément 64, à proximité dans le sens axial des rainures 66L et 66R. Un élément de joint, tel qu'un joint torique 68Cest placé dans la rainure centrale 66C. Le joint 68C évite des fuites à partir de l'intérieur de l'enveloppe 14

le long de l'interface entre l'arbre 30 et l'élément de montage 64.

Une ouverture de décharge 70, bouchée par une tige filetée 72, est

placée à proximité de la butée axiale de l'élément 64 et de l'extré-

mité du palier 34B.

arbre 30 passe au travers de l'adaptateur 54. L'extré-

mité 34B de l'arbre 30, passant au-delà de la bride 56R, est d'une dimension radiale réduite qui-est plus faible que la dimension radiale

du reste de l'arbre 30. L'extrémité 30B de l'arbre 30 prend une confi-

guration sensiblement rectangulaire quand elle est vueen section droite

transversalement à l'axe 32.

L'extrémité rectangulaire 30B de l'arbre 30 pénètre

dans le carter 80 de l'amortisseur. Le carter 80 est un élément sen-

siblement cylindrique ayant une bride 84F dirigée radialement vers l'intérieur (déterminée par rapport à l'axe 32 de l'arbre 30) qui

reçoit les vis 82 fixant le carter à l'adapteur 54. La bride 84F pos-

sède une ouverture centrale 86 qui est surmontée partiellement dans

le sens radial par une lèvre 84L. L'extrémité opposée du carter 80.

est fermée par un couvercle 88 fixé à l'extrémité du carter par une rangée de boulons 90. L'étanchéité totale de l'interface entre le couvercle 88 et le carter 80 est assurée par un joint 92 placé dans une rainure annulaire 94 réalisée dans une lèvre radialement élargie L du carter 80. Le couvercle 88 est également muni d'une ouverture axiale centrale 96 et d'une ouverture taraudée 98 placée de façon

excentrique par rapport au couvercle 88, en vue d'un plus grand déga-

gement. L'ouverture 96 est partiellement recouverte par une lèvre

radiale 88L.

La surface intérieure 102 du carter 80 détermine une région sensiblement étanche au fluide. Comme le montre la figure 3, la région dans le carter 80 est subdivisée en une première et en

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une seconde cavité 104, 106 étanche au fluide, par des statorsl108, partant radialement vers l'intérieur. Les stators 108 et 110 sont chacun des éléments sensiblement en forme de coins quand ils sont vus par leurs extrémités, et ils sont fixés au carter 80 par des vis 112A et 112B s'étendant radialement. Les stators 108 et 110 sont de préfé- rence diamétralement opposés, Les surfaces radialement extérieures 108E et 11OE de chacun des stators sont de forme appropriée à la portion de surface

intérieure 102 contre laquelle ils sont fixés. Les surfaces radiale-

ment intérieures 1081 et 1101 de chacun des stators sont sensible-

ment de forme cylindrique comme le montre la figure 3. La cavité 104

est déterminée entre les faces s'étendant radialement 108F du sta-

tor 108 et la surface radiale 110F du stator 110. La cavité 106 est déterminée entre les surfaces radiales 108F 2 et 110V disposées respectivement sur les stators 108 et 110. La dimension angulaire de chaque cavité, représentée sur la figure 3 par l'arc 104D (entre les surfaces 108F1 et 110F) et 106D(entre les surfaces 108F2 et F2) dépend de la dimension angulaire 108D et llOD de chacun des stators. L'accès à chacune des cavités 104 et 106 peut se faire au travers des orifices d'accès 114A et 114B (figure 2) au travers desquels on peut introduire un fluide amortisseur comme de l'huile hydraulique. L'un des stators, tels que le stator 110, possède un

canal transversal 118 (déterminé par rapport à l'axe de l'arbre 30).

Le but du canal 118 sera détaillé ci après.

Selon la figure 2, l'extrémité rectangulaire 30B de l'arbre 30 est introduit dans un orifice 124 de forme appropriée, réalisé dans le rotor 130. L'ajustement de la portion d'arbre 30B avec le rotor 130 bloque l'arbre 30 sur le rotor 130 et rend l'axe 32

de l'arbre sensiblement colinéaire avec l'axe central 132 du rotor.

Celui-ci est ainsi mobile en rotation avec l'arbre 30.

Une lèvre annulaire 134 s'étend axialement à partir

du corps principal du rotor 130 et détermine sur celui-ci une sur-

face axiale 136. Celle-ci se termine par un épaulement 138. Pour

réaliser l'étanchéité de l'intérieur du carter 80, un élément annu-

laire 140 de montage de joint est placé entre les surfaces axiales opposées qui déterminent l'ouverture 86 dans le carter 80 et la surface 136 sur le rotor 130. L'élément 140 est en outre limité par

les surfaces radiales de la lèvre 84L et l'épaulement 138. L'inter-

face entre l'élément 140 et le carter 80 est rendue étanche par un

joint torique 142A placé dans une rainure 144A réalisée dans la sur-

face radialement extérieure de l'élément 140. Un second joint 142B,

espacé axialement du joint 142A, est placé dans une rainure 144B réa-

lisée dans la surface radialement intérieure de l'élément 140, ce qui

rend efficacement étanche l'interface entre l'élément 140-et la sur-

face axiale 136 du rotor 130.

A l'extrémité opposée du rotor 130, un col annulaire allongé 152 part axialement du corps principal du rotor. La surface extérieure du col 152 détermine une surface axiale 154. Celle-ci est terminée par un épaulement radial 156. En vue de l'étanchéité de l'intérieur du carter 80, un élément annulaire 162 de montage de joint est disposé entre la surface axiale 154 sur le rotor 130 et la

portion du couvercle déterminant l'ouverture 96. L'élément 162 est déli-

mité axialement entre l'épaulement 156 et la lèvre 88L sur le couvercle 88. Un joint 164A placé dans la rainure 166k de l'élément 162 rend étanche l'interface entre l'élément 162 et le couvercle 88. Un second

joint 164B, placé dans une rainure 166B écartée axialement de la pre-

mière rainure 166&, rend étanche l'interface entre l'élément 162 et

la surface axiale extérieure 154 du col 152.

La surface intérieure du col 152 est taraudée à l'ex-

trémité axiale, en 168, les filetages se terminant dans une rainure

élargie radialement 172 usinée dans le col 152. Un épaulement 74 s'éten-

dant radialement vers l'intérieur est placé à l'intérieur du col 152 dans un but discuté plus loin. Une ouverture centrale 175 s'étend

axialement à partir de l'épaulement 174 vers l'intérieur du rotor 130.

Une première et une seconde ailette 182 et 184 (fi-

gure 3) s'étendent radialement vers l'extérieur dans des directions diamétralement opposées à partir de la portion de corps principal du rotor 130. Chacune des ailettes est un élément sensiblement en forme de T quand il est regardé en section droite transversale (figure 3) avec le corps du T s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de l'axe 132 du rotor 130. Les arêtes de chacune des barres du T sont chacune à une distance périphérique prédéterminée des surfaces radiales du corps du T, les dimensions périphériques étant indiquées par les arcs 182RI, et 182R2 et 184R2 pour les ailettes 182 et 184, respectivement. Les extrémités axiales de chacune des ailettes en forme de T sont fermées par des plaques terminales en forme de coins

182A et 182B (pour l'ailette 182) et 184A et 184B (pour l'ailette 184).

Les arêtes radiales 182F1 et 182F2 (pour la plaque 182A de l'ailette 182) et 184F1 et 183F2 sur chacune des plaques terminales sont effilées (pour la plaque 184A de l'ailette 184) pour se conformer aux arêtes 108F et 110F des stators. Les arêtes radiales des plaques 182B et 184B

(bien qu'elles ne soient pas représentées) sont effilées en conséquence.

Les côtés du T (pour chaque ailette) en même temps que le côté infé-

rieur de chaque barre du T et les surfaces axialement intérieures des plaques coopèrent pour définir des régions évidées sur chaque côté de chaque ailette en forme de T.

A partir de la description qui précède en liaison avec

la figure 3, il est évident que, comme les ailettes 182 et 184 partent

du rotor 130 vers les cavités 104 et 106, chaque cavité est respecti-

vement subdivisée en un premier et en un second volume de fluide 104-I et 104-II et 106-I et 106-II. Evidemment, quand le rotor 130 tourne avec l'arbre 30, les dimensions angulaires des volumes I et II de

chaque cavité 104 et 106 varient. Toutefois, par suite de la construc-

tion ci-dessus décrite des ailettes, la dimension angulaire minimale de l'un quelconque des volumes de fluide est égale à la dimension angulaire déterminée entre une arête d'un stator et l'arête radiale opposée du corps de l'ailette en forme de T. Les volumes I et II de chaque cavité peuvent communiquer l'un avec l'autre par un jeu étroit

188 déterminé entre la surface supérieure de chaque ailette et l'inté-

rieur 102 du carter 80. Des jeux 189 sont également prévus-entre les

arêtes intérieures de la surface du rotor.

Les stators et ailettes sontdimensionnés et disposés de façon que, quand la clapet 22 est en position fermée, la face 108F1 du stator et les arêtes 182F1 des plaques d'extrémité 182 sont à une faible distance angulaire prédéterminée l'un de l'autre. Quand le clapet 22 est fermé, il existe un jeu angulaire de l'ordre de cinq degrés entre les faces radiales du rotor et du stator. Ce jeu détermine

un facteur de sécurité pour compenser un désalignement quand l'amortis-

seur est attaché à l'arbre de la vanne. Simultanément, la face 110F2 du stator 110 et les arêtes 184F2 des plaques terminales 184 sont également à une proximité angulaire étroite. Quand le clapet 22 est ouvert, la rotation de l'arbre 30 du rotor 130 déplace les ailettes dans le sens de la flèche 182. Quand le clapet 22 est complètement ouvert, les arêtes 182F2 des plaques 182 sont à une proximité étroite de la face 110F1 du stator 110 et la face 108F2 du stator 108 est simultanément à une proximité étroite des bords 184F1 des plaques terminales 184. Quand le clapet est fermé, les ailettes tournent

dans le sens de la flèche 194.

Les volumes de fluide 1041 et 106I communiquent l'un

avec l'autre au travers d'un passage radial 202 réalisé dans le ro-

tor 130. Une extrémité radiale du passage 202 est placée dans le ro-

tor de façon qu'elle s'ouvre dans le côté du corps de l'ailette-en forme de T 182 qui se trouve tout près dans le sens périphérique de la face 108F1 du stator 108, la seconde extrémité radiale du passage 102 étant disposée dans le rotor de façon à ouvrir dans le côté du corps

de l'ailette 184 en forme de T qui se trouve, dans le sens périphé-

rique, juste à côté de la face 110F2 du stator 110. Ainsi, le passage 202 peut communiquer avec le volume I dans chaque cavité, même si ces volumes occupent leur dimension périphérique minimale (c'est-à-dire

quand le clapet est fermé).

Un second passage d'écoulement radial 206 est déterminé dans le rotor 130, le second passage 206 étant écarté axialement et isolé du premier passage 202. Au travers du second passage 206, les volumes de fluide 104- II et 106-II peuvent communiquer l'un avec l'autre. Une extrémité radiale du passage 206 est disposée dans le rotor de façon que le passage 206 s'ouvre en un point du cOté opposé

du corps de l'ailette en forme de T 182, alors que la seconde extré-

mité du passage 206 est disposée dans le rotor de façon à ouvrir en

un point sur l'autre côté de l'ailette 184 en forme de T. L'arrange-

ment est représenté surtout sur la figure 3. Ainsi, le second passage 206 peut communiquer avec le volume II dans chaque cavité, même si

ces volumes occupent leur dimension périphérique minimale (c'est-à-

dire si le clapet est complètement ouvert). Le premier passage 202

communique avec l'ouverture 175 prévue dans le rotor 130.

La portion axiale centrale du rotor 130 est munie d'une ouverture 210 qui est contrepercée et taraudée en 212 dans la région axialement intermédiaire entre les passages 202 et 206. Un élément de siège annulaire creux 214 comporte un pas de vis 212. La surface

annulaire plate de l'élément 214 détermine un siège 214S. L'ouver-

ture centrale de l'élément 214 co!ncide avec l'ouverture 210 pour définir un trou de communication axial 216 entre le passage 202 et

le passage 206.

Les passages 202 et 206, de même que le trou de commu-

nication 216, font partie d'un dispositif de sécurité de pression qui

représente un élément constitutif du système amortisseur selon l'inven-

tion. Fait également partie de ce dispositif de sécurité une soupape, repérée généralement par le nombre 220, qui est poussée de façon à

empêcher normalement la communication entre les passages 202 et 206.

Le dispositif 220 comporte un piston 222 ayant une tête élargie 224. Une surface 224E de la tâte de piston bute contre la surface de siège 214S de l'élément de siège 214. Il est.important que la surface intérieure 223I de la portion de tête 224 qui est exposée au fluide dans le second passage 206 (au travers du trou 216) soit égale à la portion annulaire de la surface 224E de la tête

exposée au fluide dans le premier passage 202.

Une tige de piston 228 part d'un collet 226 réalisé sur la surface opposée de la tête de soupape. La tête de piston 224 se déplace alternativement par rapport à un guide 230 dans- le sens des flèches 232, la direction du mouvement alternatif étant parallèle

à l'axe 132 du rotor 130. L'élément de guidage 230 comporte un élé-

ment 234 s'étendant-axialement et réduit radialement, qui possède un canal 235. L'élément de guidage 230 est placé dans l'ouverture 175

du rotor. Le piston 222 glisse'dans le canal de guidage 235. L'étan-

chéité le long de l'interface entre le piston 222 et le canal de

guidage 235 est assurée par un joint torique 236 placé dans une rai-

nure 238 réalisée à la périphérie de la tête de piston, L'élément de guidage 230 comporte une portion élargie qui s'évase radialement vers l'extérieur pour déterminer une bride de montage 242 La bride est mise en butée contre l'épaulement 174 réalisé sur la surface intérieure du col 152 du rotor 130. Un joint torique 246, qui est placé dans une rainure 248 placée à la périphérie de la bride 242, rend étanche l'interface entre la bride 242 et l'intérieur du col 152o L'élément de guidage 230 est fixé, en respectant la relation décrite ci-dessus, dans l'ouverture centrale 175 du rotor grâce à une pièce de blocage 250. Cette pièce 250 est munie d'un trou central 252 qui coYncide avec le trou 240 réalisé dans l'élément de guidage 230. Un épaulement s'étendant radialement 254 est placé à l'extrémité axiale de la surface du trou 252. La pièce de blocage 250

est filetée extérieurement en 256 et elle est vissée dans le tarau-

dage 168 réalisé dans le col 152 du rotor 130. Une saillie annulaire 258est placée à la périphérie au niveau de l'extérieur de la pièce

de blocage 250 au-delà du pas de vis 256 dans le sens axial.

La tête de piston 222 est poussée en butée sur la surface annulaire de siège 214S par un ressort hélico!dal 262. Le ressort 262 est introduit dans une cavité annulaire déterminée entre la surface extérieure de la tige de piston 228 et les surfaces internes 240 et 252 (sur l'élément de guidage 230 et la pièce de blocage 250) Il peut être utile de se servir d'une rondelle Belleville 263 comme adaptateur entre le ressort 262 et le piston 222. Le ressort 262 est comprimé axialement entre l'adaptateur 263 sur le collet 226 disposé à l'arrière de la tête de piston 222 et l'épaulement 254 à l'intérieur de la pièce de blocage 250. Il est évident que la grandeur de la force de poussée agissant dans le sens de la flèche 264 sur la tête

de piston 222 peut être modifiée par introduction d'un ressort héli-

coldalcapable d'exercer la force de poussée désirée. L'extrémité axiale de la pièce de blocage 250 est recouverte par un capuchon 270 fixé à la pièce de blocage 250 par une rangée de boulons 272. Un élément central d'évacuation 274 est prévu pour assurer qu'aucune pression ne se produit sur la partie arrière du piston. Cela sert à assurer qu'aucune pression supérieure à la pression atmosphérique ne s'exerce sur l'arrière du piston. L'évacuation 274 peut être munie diun capuchon approprié pour empêcher l'introduction de la

pluie ou des corps étrangers dans l'amortisseur.

Comme on l'a indiqué ci-dessus, le stator 119 est

muni d'un canal transversal 118. Celui-ci fournit un chemin de déri-

vation reliant le second volume 104-II placé dans la première cavité 104 avec le premier volume 106-I disposé dans la seconde cavité 106

(figure 3). Le degré de communication permis entre ces volumes men-

247 1540

tionnés en dernier est régulé par un piston creux 282 en forme de

pot qui est mobile axialement dans un trou 283 réalisé dans le sta-

tor, et il est capable de rendre étanche le canal 118. L'extrémité

ouverte du piston 282 est reliée à l'extrémité d'une tige de pis-

ton 284 s'étendant axialement à l'aide d'un dispositif 286 (figure 2) à rondelle d'arrêt en E et rondelle plate. La tige de piston 284 comporte un pas de vis sur environ la moitié de sa longueur, avec des filets 288. Les filets 288 coopèrent avec les filets 290 réalisés le long d'une ouverture dans une seconde pièce de blocage 292. Une portion de la surface extérieure de la pièce de-blocage 292 est filetée en 294 et elle pénètre dans un taraudage correspondant 296 réalisé dans l'ouverture 98 du couvercle 88. La seconde pièce de blocage 292 est fixée par un pas de vis dans l'ouverture excentrée 98,

jusqu'à ce qu'une bride 292F bute contre la surface supérieure du cou-

vercle 88. Le mouvement du piston 282 est command4é de l'extérieur de l'amortisseur par manipulation de la tige de piston 284 qui fait glisser vers l'avant ou vers l'arrière le piston pour rendre étanche le canal de dérivation 118. L'extrémité de la tige de piston 284 est

fixée par un écrou de blocage 298.

- Après avoir décrit la structure de l'invention, on va

en expliquer le fonctionnement.

On suppose que le clapet 22 est initialement en posi-

tion fermée quand une force est appliquée à l'arbre 30. En réponse à la force de manoeuvre, les ailettes 182 et 184 du rotor 130 se déplacent dans les cavités 104 et 106 dans le sens des flèches 192. Suivant le degré de communication entre les volumes 104-II et 106-I permis par le canal de dérivation 118, le mouvement des ailettes dans le sens 192 tend à mettre le fluide sous pression dans les volumes 104-II et 106-II, ces volumes étant juste à l'avant dans le sens de rotation (flèche 192) des ailettes 182 et 184. L'augmentation de pression dans ces volumes tend à empêcher le mouvement des ailettes, ce qui amortit le mouvement du clapet 22. Si la vitesse d'ouverture du clapet 22 est suffisamment

lente, la fuite entre le volume sous pression (c'est-à-dire les vo-

lumes 104-II et 106-l1) vers l'autre volume dans cette cavité (res-

pectivement 104-I et 106-I) au travers des jeux 188 entre les ailettes 182 et 184 et l'intérieur 102 du carter 80 et les jeux 189 entre les

stators et le rotor tea d à égaliser les pressions.

Toutefois, si la mise sous pression du fluide dans

les volumes 104-II et 106-II est trop rapide, l'augmentation de pres-

* sion est relâchée au travers du dispositf de sécurité de pression.

L'augmentation de la pression dans le passage 206 est ressentie sur la surface circulaire 224-I de la face de piston 224 qui est exposée au fluide dans le passage 206 au travers du canal 216. La force du fluide agit en opposition par rapport à la force du ressort de poussée pour ouvrir la soupape 220 et relâcher la pression dans les seconds volumes 104-II et 106-II par évacuation du fluide vers les premiers

volumes 104-I et 106-I.

Evidemment, quand le clapet est déplacé vers la posi-

tion fermée dans le sens de la flèche 194, toute augmentation rapide de la pression dans les volumes 104-I et 106-I est compensée par la décharge du passage 202 vers le passage 206 par la force du fluide agissant sur la portion annulaire 224E de la tête à l'extérieur du périmètre du siège de soupapge 214S. La pression du fluide dans les premiers volumes 104-I et 106-I et dans le passage 202 est relâchée dans le passage 204, ce qui abaisse la pression dans les seconds volumes 104-II et 106-II. La grandeur de la pression pour laquelle la soupape 224 s'ouvre (pour relâcher soit le premier, soit le second

volume) reste constante pour un ressort de poussée donnée. L'ouver-

ture du piston de dérivation 282 n'altère pas cette pression, mgis nécessite que le rotor tourne à une vitesse plus grande pour atteindre la pression de relachement. L'ouverture du piston 282 sert à diminuer la résistance à la rotation. Si le piston 282 est complètement ouvert,

c'est-à-dire que le canal 118 n'est pas obstrué, le fluide sort libre-

ment des volumes et le rotor peut tourner avec une faible résistance.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être appor-

tées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatfis, sans sortir

du cadre de l'invention.

Claims (12)

R E V E N D I C A T I O N S

1. Vanne (10) comportant une enveloppe (14) déterminant un trajet d'écoulement au travers de la vanne, un clapet (22) monté sur un arbre (30) pour un mouvement d'ouverture et de fermeture du trajet d'écoulement, et un dispositif amortisseur h) pour amortir à la fois le mouvement d'ouverture et le mouvement de fermeture du clapet 22), caractérisée en ce que le dispositif amortisseur (12) comprend: un carter étanche au fluide (80) déterminant une cavité (104, 106) pour recevoir un fluide amortisseur; un rotor (130) placé dans le carter (80) et relié a l'arbre (30) pour se déplacer avec lui, le rotor (130) ayant une ailette (182, 184) partant de celui-ci pour subdiviser la cavité (104, 106) en un premier et en un second volume de fluide (104-I, 104-II, 106-I, 106-II), l'ailette (182, 184) étant mobile dans la cavité (104, 106) au travers du fluide amortisseur dans la cavité dans le premier

et le second sens (192, 194) en accord avec les mouvements d'ouver-

ture et de fermeture du clapet (22), le mouvement de celui-ci étant conçu pour être retardé par le mouvement de l'ailette (182, 184) au

travers du fluide amortisseur dans la cavité en augmentant la pres-

sion du fluide placé dans le volume de fluide à l'avant de l'ailette (182, 184) dans le sens du mouvement de celle-ci; et un dispositif de sécurité ou de détente de pression placé dans le rotor (130) et communiquant avec le premier et le

second volume (104-I, 104-II3 106-1, 106-II) pour relâcher la pres-

sion engendrée dans le fluide amortisseur dans le volume à l'avant de l'ailette (182, 184) dans le sens du mouvement quand cette pression de fluide dépasse une valeur de pression prédéterminée, en détendant le volume (104-1, 104-II, 106-1> 106-Il) vers l'autre volume de

fluide (104-II, 104-I, 106-Il, 106-I).

2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de détente de pression comprend un premier passage (202) disposé dans le rotor (130), en communication avec le premier volume de fluide (104-I, 106-I); un second passage (206) placé dans le rotor (130) en communication avec le second volume de fluide (104-II, 106-II); et une soupape (220) placée entre le premier et le second

passage (202 et 206), la soupape (220) étant poussée vers une posi-

tion normalement fermée, cette soupape (220) répondant à une force qui lui est imposée quand la pression du fluide amortisseur dans l'un ou l'autre volume de fluide (104-I, 1041-II, 106-I, 106-II) dépasse la valeur de pression prédéterminée pour ouvrir la soupape (220) et

faire communiquer le premier passage (202) avec le second passage (206).

3. Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que le premier et le second passage (202, 206) communiquent l'un avec l'autre au travers d'un trou axial (216), celui-ci étant fermé par la soupape (220) de façon que des surfaces égales de la soupape (220) soient

exposées au premier et au second passage (202 et 206).

4. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3,

caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un canal de dérivation

(118) placé entre le premier et le second volume (104, 106).

5. Vanne selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus un moyen (282) pour faire-varier la section

droite du canal de dérivation (118).

6. Vanne selon la revendication 5, caractérisée en ce que le moyen pour faire varier la surface de section droite du canal de dêrivation(118) comprend un piston (282) mobile dans un trou 283 réalisé dans le carter, le piston 282 étant mobile axialement au

travers du canal de dérivation (118).

7. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6,

caractérisée en ce que l'ailette (182 et 184) est un élément qui pré-

sente une section droite sensiblement en forme de T quand elle est

regardée à partir d'une position axiale le long du rotor (130).

8. Vanne selon la revendication 7, caractérisée en ce que les ailettes 82 et 184) comprennent en outre une premièreet une seconde plaque en forme de coins 0182A et 184A) disposées à chaque extrémité axiale, une portion de la surface axialement intérieure de chaque plaque (182A, 184A) coopérant avec un côté du corps du T et une surface inférieure de chaque barre du T pour déterminer une région.évidée sur chaque côté d'un axe s'étendant au travers de

l'ailette.

9. Dispositif d'amortissement 2" pour une vanne de retenue (10) ayant une enveloppe (14) déterminant un trajet d'écoulement au travers de la vanne (10) et ayant un élément de vanne (22) monté sur un arbre (30) pour un mouvement d'ouverture et de fermeture du trajet d'écoulement, caractérisé en ce que le dispositif amortisseur (12) comprend: un carter (80) étanche au fluide pour monter sur une telle enveloppe (14) de vanne, le carter (80) déterminant une cavité (104, 106) pour recevoir un fluide amortisseur; un rotor (130) placé dans le carter (80) pour être relié à cet arbre (30) en vue de se déplacer avec lui, le rotor (130) ayant une ailette 082, 184) partant de lui-même pour subdiviser la cavité (104, 106) en un premier et un second volume de fluide (104-I, 104-II, 106-I, 106II), l'ailette 182, 184) étant mobile dans la cavité (104, 106) au travers du fluide amortisseur dans la cavité (104, 106) dans un premier et un second sens en accord avec les mouvements d'ouverture

et de fermeture de l'arbre(30)auquel le rotor.30)est fixé, le mouve-

ment de cet arbre O30)étant conçu pour être retardé par le mouvement de l'ailette (182, 184) au travers du fluide amortisseur dans la cavité (104, 106) en faisant monter la pression du fluide amortisseur disposé dans le volume (104-I, 104-II, 106-I, 106-II) a l'avant de l'ailette (182, 184) dans le sens du mouvement de celle-ci; un dispositif de détente de pression placé dans le rotor (130) et communiquant avec le premier et le second volume de

fluide (104-I, 104-II, 106-1, 106-II) pour relâcher la pression en-

gendrée dans le fluide amortisseur dans le volume a l'avant de l'ailette (182, 184) dans le sens du mouvement quand cette pression de fluide dépasse une valeur prédéterminée, en déchargeant le volume (104-I, 104-II, 106-1, 106-II) vers l'autre volume de fluide (104-II, 104-I,

106-II, 106-I).

10. Dispositif amortisseur selon la revendication 9, carac-

térisé en ce que le dispositif de détente de pression comprend: un premier passage (202) placé dans le rotor (130) en communication avec le premier volume de fluide (104-I, 106-I); un second passage (206) placé dans le rotor (130) en communication avec le second volume de fluide (104- II, 106-II); et une soupape (220) placée entre lepremier et le second passage (202 et 206), la soupape 220)étant poussée vers une position normalement fermée et répondant à une force agissant sur elle quand la pression du fluide amortisseur dans l'un ou l'autre volume de fluide (104- I, 104-II, 106-I, 106-II) dépasse la pression prédéter-

minée pour ouvrir la soupape (220) et pour faire communiquer le pre-

mier passage (202) avec le second passage (206).

11. Dispositif amortisseur selon la revendication 10, caractérisé en ce que le carter (80) délimite des première et seconde cavités (104, 106); en ce que le rotor (130) a des première et seconde ailettes (182, 184) qui s'étendent respectivement dans ces première et seconde cavités pour les diviser en des premier et second volumes de fluide (104-I et 104-II, 106-I et 106-II), en ce que le premier passage (202) communique avec les deux premiers volumes (104-I, 106-1) des deux cavités pour équilibrer la pression de fluide dans ces deux premiers volumes, et en ce que le second passage (206) communique avec les deux seconds volumes (104-II, 106-II) des deux cavités pour équilibrer la pression de fluide entre ces deux seconds volumes.

12. Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que le carter (80) délimite des première et seconde cavités (104, 106), en ce que le rotor (130) a des première et seconde ailettes (182, 184) s'étendant respectivement dans ces première et seconde cavités, pour les diviser en des premier et second volumes de fluide (104-I et

104-Il, 106-I et 106-II), en ce que le premier passage (202)commu-

nique avec les deux premiers volumes (104-I, 106-1) pour équilibrer la pression de fluide entre ces premiers volumes, et en ce que le second passage (206) communique avec les deux seconds volumes (104-II, 106-II) pour équilibrer la pression de fluide entre ces deux seconds

volumes.