FR2525315A1 - Gas tight ball valve - has sliding spherical plug pre-loaded by axial spring - Google Patents
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Abstract
Description
Robinet d'arrêt de sécurité.Safety shut-off valve.
La présente invention concerne un robinet d'arrêt de sécurité, notamment pour conduits de gaz, comprenant un tournant monté tournant dans un boisseau, qui présente une lumière disposée transversalement à son axe de rotation pour la réalisation de la communication entre l'entrée et la sortie du boisseau lorsque le robinet est ouvert et qui, en la position de fermeture du robinet, obture par une surface d'étanchéite la sortie du robinet par l'intermédiaire d'une garniture d'étanchéité. The present invention relates to a safety shut-off valve, in particular for gas conduits, comprising a turn mounted to turn in a plug, which has a light arranged transversely to its axis of rotation for the realization of the communication between the inlet and the outlet of the valve when the valve is open and which, in the valve closed position, seals the outlet of the valve by a sealing surface by means of a seal.
On monte des robinets d'arrêt surtout dans des conduits tubulaires de petit diamètre nominal, et on les utilise sous des pressions assez basses. Shut-off valves are mainly installed in tubular conduits of small nominal diameter, and they are used under fairly low pressures.
Pour des pressions élevées, on fait appel à des modes de réalisation de robinets particuliers. Ce qui caractérise les robinets est que toute la section droite du conduit peut être laissée libre et peut être obturée par une faible rotation du tournant, le plus souvent de 900. On distingue des robinets droits, des robinets d'équerre et des robinets de commutation.For high pressures, special embodiments of valves are used. What characterizes the valves is that the entire cross section of the duct can be left free and can be closed by a small rotation of the turn, usually 900. There are straight valves, angle valves and switching valves .
Dans le robinet å tournant conique simple,le tournant de forme conique tourne dans un boisseau, l'étaachéité étant réalisée aussi bien entre le raccord d'entrée et de sortie du conduit, que vis-à-vis de l'environnement. Pour éviter que le tournant soit sou levé de son siège, il se termine, par exemple vers le bas, en un tourillon fileté ayant un siège à quatre pans pour un disque qui est maintenu par un écrou. In the tap with simple conical turn, the conical turn turns in a plug, the sealing being carried out as well between the entry and exit connection of the conduit, as vis-à-vis the environment. To prevent the turn from being lifted from its seat, it ends, for example downwards, in a threaded pin having a four-sided seat for a disc which is held by a nut.
Dans le robinet à presse-étoupe, le boisseau est fermé dans le bas et la queue du tournant est rendue étanche par un presse-étoupe agencé de manière à créer en même temps la pression d'étanchéité nécessaire dans la surface d'étanchéité conique du tournant. La surface d'étanchéité du tournant ne réalise l'étancheité qu'entre le côté de l'entrée et celui de la sortie du robinet, l'étanchéité vis-à-vis de l'environnement s'effectuant par le presse-étoupe. In the stuffing box tap, the plug is closed at the bottom and the tail of the turn is sealed by a stuffing box arranged so as to create at the same time the necessary sealing pressure in the conical sealing surface of the turning. The sealing surface of the turn only achieves watertightness between the side of the inlet and that of the valve outlet, the sealing vis-à-vis the environment being effected by the cable gland.
Le robinet à presse-étoupe est utilisé quand on doit exclure d'une manière sûre toute sortie du milieu qui s'écoule hors du conduit, par exemple dans le cas où il existe un danger d'incendie, ou un danger pour le personnel de service par exemple par de la vapeur ou des liquides corrosifs.The stuffing box valve is used when it is necessary to safely exclude any exit from the medium which flows out of the conduit, for example in the case of a fire danger, or a danger for the personnel of service, for example with steam or corrosive liquids.
En outre, on connaît des robinets d'arrêt ayant un tournant cylindrique, qui réalise l'étanchéité entre l'entrée et la sortie du boisseau. In addition, stop valves are known having a cylindrical turning, which provides the seal between the inlet and outlet of the plug.
Dans le robinet à tournant sphérique, le corps d'étanchéité est constitué d'une bille qui rend étanche, soit la lumière d'entrée et de sortie, soit seulement cette dernière lumière du boisseau. In the ball valve, the sealing body consists of a ball which seals either the inlet and outlet lumen, or only this last bushel lumen.
Les avantages des robinets d'arrêt sont ils ont une structure simple et robuste, qu'ils exigent peu de place, qu'ils donnent la possibilité d'une fermeture et d'une commutation rapides, que les pertes d'écoulement sont petites et qu'ils peuvent être agencés en robinets à plusieurs voies ayant plusieurs tubulures de raccordement. The advantages of shut-off valves are that they have a simple and robust structure, that they require little space, that they give the possibility of fast closing and switching, that the flow losses are small and that they can be arranged in multi-way valves having several connecting pipes.
Les inconvénients dans les robinets d'arrêt connus sont les grandes surfaces d'étanchéité glissant l'une sur l'autre, qui entraînent une usure éle vée et provoquent des grandes forces de frottement, qui emportent le danger d'une charge électrostatique du tournant et ainsi un danger d'explosion dans le cas de milieux explosifs , ainsi qu'une difficulté de manoeuvre en raison des grandes forces de manoeuvre à appliquer.En outre, l'étanchéité du robinet n'est pas assurée pour des pressions de fonctionnement basses dans la plage de pression inférieure à 100 mbar.Enfin, dans les robinets d'arrêt connus, il n'y a pas de sécurité contre l'incendie, puisque aux températures élevées, la garniture ou les garnitures d'étanchéité entre le tournant et la surface d'étanchéité à la sortie et, le cas échéant, à l'entrée du boisseau se carbonisent ou bru lent et, qu'en raison de la diminution de la force donnant l'étanchéité, le robinet perd son étanchéité. The drawbacks in known shut-off valves are the large sealing surfaces sliding one on the other, which cause high wear and cause great friction forces, which carry the danger of an electrostatic charge of the turn. and thus a danger of explosion in the case of explosive environments, as well as a difficulty in maneuvering due to the large maneuvering forces to be applied. Furthermore, the valve is not sealed at low operating pressures. in the pressure range below 100 mbar. Finally, in known shut-off valves, there is no fire safety, since at high temperatures, the gasket or seals between the turn and the sealing surface at the outlet and, if necessary, at the inlet of the plug become charred or sluggish and, that due to the reduction in the force giving the seal, the valve loses its seal.
L'invention vise un robinet d'arrêt de sé curité, qui offre la plus grande sécurité possible, pour divers domaines d'utilisation. The invention relates to a safety shut-off valve, which offers the greatest possible safety, for various fields of use.
Le robinet suivant l'invention, est caractérisé en ce que le tournant est agencé en boule à méplats latéraux, qui est montée, avec possibilité de déplacement limitée, transversalement à l'axe de rotation du tournant, à l'extrémité libre d'un pivot et qui, en position de fermeture, est chargée par une force donnant de l'étanchéité et qui, en plus de la force de pression exercée par le milieu qui s'écoule, est fournie par un ressort mécanique de pression mis à la terre du point de vue électrique. The valve according to the invention is characterized in that the turn is arranged in a ball with lateral flats, which is mounted, with the possibility of limited movement, transversely to the axis of rotation of the turn, at the free end of a pivot and which, in the closed position, is loaded by a sealing force and which, in addition to the pressure force exerted by the flowing medium, is supplied by a grounded mechanical pressure spring from the electrical point of view.
De préférence:
- le tournant présente une surface d'étanchéité sphérique ayant au moins une surface limite plane et la surface d'étanchéité obture, en position de fermeture du robinet, un siège, qui est conformé de manière correspondante à l'extrémité intérieure de la lumière de sortie du boisseau et dans lequel est engagée une bague élastique d'étanchéité.Preferably:
- The turn has a spherical sealing surface having at least one planar limit surface and the sealing surface closes, in the valve closed position, a seat, which is correspondingly shaped at the inner end of the light outlet of the plug and in which is engaged an elastic sealing ring.
- le ressort de pression agissant sur le tournant s'appuie sur le boisseau et charge, par l'intermédiaire d'une bague métallique de pression ayant un siège adapté à la surface d'étanchéité sphérique du tournant, le tournant dans la direction de l'axe longitudinal de la lumière de sortie du boisseau. - the pressure spring acting on the turn rests on the plug and loads, via a metal pressure ring having a seat adapted to the spherical sealing surface of the turn, turning it in the direction of the longitudinal axis of the plug exit light.
- le tournant est monté coulissant dans la direction de l'axe lowitMinal de la sortie du boisseau sur l'extrelllite intérieure du pivot. - the turn is slidably mounted in the direction of the lowitMinal axis of the valve outlet on the inner end of the pivot.
- le pivot est rendu étanche dans un coussinet du boisseau et à l'extrémité intérieure de l'alésage du coussinet, le dispositif d'étanchéité mentionné en dernier présentant un disque d'étanchéité interposé entre la paroi intérieu du boisseau et un collet de pression du pivot et la force axiale donnant de l'étanchéité agissant sur ce disque est fournie par un ressort de pression bloqué entre le boisseau et le levier de commande attaquant le pivot. - the pivot is sealed in a bushing bushing and at the inner end of the bushing bore, the sealing device mentioned last having a sealing disc interposed between the inside wall of the bushing and a pressure collar of the pivot and the axial force giving sealing acting on this disc is provided by a pressure spring blocked between the plug and the control lever attacking the pivot.
L'invention est explicitée davantage sur deux exemples de réalisation représentés aux dessins, les pièces constitutives identiques ou semblables des deux modes de réalisation étant repérés par les mêmes signes de référence. The invention is explained further on two embodiments shown in the drawings, the identical or similar constituent parts of the two embodiments being identified by the same reference signs.
Aux dessins annexés:
la figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un premier mode de réalisation d'un robinet d'arrêt de sécurité suivant l'invention à l'état ouvert,
la figure 2 représente le tournant du robi net en vue en plan,
la figure 3 représente le robinet d'arrêt suivant la figure 1 à l'état fermé,
la figure 4 est une vue en coupe longitudinale du robinet d'arrêt en une position intermédiaire du tournant, et
la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'un robinet d'arrêt agencé en robinet tournant d'équerre, ayant la. structure du premier mode de réalisation.In the accompanying drawings:
FIG. 1 is a view in longitudinal section of a first embodiment of a safety stop valve according to the invention in the open state,
FIG. 2 represents the turning of the net robi in plan view,
FIG. 3 represents the stop valve according to FIG. 1 in the closed state,
FIG. 4 is a view in longitudinal section of the stopcock in an intermediate position of the turn, and
Figure 5 is a longitudinal sectional view of a stop valve arranged as a rotating angle valve, having the. structure of the first embodiment.
Le robinet d'arrêt de sécurité 1 sur les figures 1 à 4, destiné à être monté dans des conduits de gaz et de liquide, présente un boisseau 2 ayant un tournant 4, qui est monté tournant et qui peut être manoeuvré par un levier 3 de commande, le tournant 4 ayant une lumière 6, disposée transversalement à son axe 5-5 de rotation, pour la réalisation de la communication entre la lumière d'entrée 7 et la lumière de sortie 8 du boisseau 2 lorsque le robinet 1 est ouvert (figure 1), et qui, en position de fermeture du robinet (figure 3), obture la lumière de sortie 8. The safety shut-off valve 1 in FIGS. 1 to 4, intended to be mounted in gas and liquid conduits, has a plug 2 having a turn 4, which is mounted turn and which can be operated by a lever 3 control, the turn 4 having a light 6, arranged transversely to its axis 5-5 of rotation, for the realization of the communication between the inlet light 7 and the outlet light 8 of the plug 2 when the tap 1 is open (figure 1), and which, in the closed position of the tap (figure 3), blocks the outlet light 8.
Le tournant 4, représenté seul à la figure 2, est agencé en boule ayant quatre surfaces limites planes 9, qui sont reliées les unes aux autres par une surface d'étanchéité sphérique 10. Le levier de commande 3 attaque l'extrémité extérieuredu pivot 12 qui est monté tournant dans l'alésage 14 d'un coussinet 13 du boisseau 2, et qui y est rendu étanche à l'aide d'un joint 15 torique, tandis qu'à l'extrémité intérieure du pivot le tournant 4 est,en position de fermeture, monté coulissant dans la direction de l'axe 16-16 longituainal de la lumière de sortie 8. The turn 4, shown alone in Figure 2, is arranged in a ball having four planar boundary surfaces 9, which are connected to each other by a spherical sealing surface 10. The control lever 3 attacks the outer end of the pivot 12 which is mounted to rotate in the bore 14 of a bushing 13 of the plug 2, and which is sealed there by means of an O-ring 15, while at the inner end of the pivot the turning 4 is, in the closed position, slidably mounted in the direction of the longitudinal axis 16-16 of the exit light 8.
Dans la position de fermeture du robinet d'arrêt 1 suivant la figure 3, le tournant 5 est chargé par une force donnant de l'étanchéité, et qui, en plus de la force donnant de l'étanchéité exercée par le milieu qui s'écoule, est fournie par un ressort mécanique de pression 12, mis à la terre du point de vue électrique, et le tournant 4 obture, par la surface d'étanchéité sphérique 10, un siège 18 agencé de manière correspondante sur l'extrémité intérieure de la lumière de sortie 8, extrémité dans laquelle est introduit un joint torique élastique 19 en caoutchouc ou en matière plastique. In the closed position of the shut-off valve 1 according to FIG. 3, the turn 5 is loaded by a force giving sealing, and which, in addition to the force giving sealing exerted by the medium which s flow, is supplied by a mechanical pressure spring 12, electrically grounded, and the turn 4 closes, by the spherical sealing surface 10, a seat 18 correspondingly arranged on the inner end of the exit lumen 8, the end into which an elastic O-ring 19 made of rubber or plastic is introduced.
Le ressort 17 de pression, agissant sur le tournant 4, est appuyé dans la région de la lumière d'entrée 7 sur la paroi intérieure 20 du boisseau 2, et charge)par l'intermédiaire d'une bague métallique de pression 21 ayant un siège 22 adapté à la surface 10 d'étanchéité sphérique du courant 4, le tournant 4 dans la direction de l'axe longitudinal 16-16 de la lumiè- re de sortie 8 du boisseau 2. The pressure spring 17, acting on the turn 4, is pressed in the region of the inlet lumen 7 on the inner wall 20 of the plug 2, and charges) via a metal pressure ring 21 having a seat 22 adapted to the spherical sealing surface 10 of the current 4, turning it 4 in the direction of the longitudinal axis 16-16 of the outlet lumen 8 of the plug 2.
Le pivot 12 pour la manoeuvre du volant 4 est rendu étanche à l'extrémité intérieure de l'alésage 14 du coussinet par un disque d'étanchéité 24 qui est interposé entre la paroi intérieure 20 du boisseau et un collet de pression 23 du pivot et sur lequel agit une force axiale donnant de l'étan- chéité, qui est fournie par un ressort de pression 25 bloqué entre le boisseau 2 et le levier de commande 3 qui attaque le pivot 12. The pivot 12 for operating the flywheel 4 is sealed at the inner end of the bore 14 of the bearing by a sealing disc 24 which is interposed between the inner wall 20 of the plug and a pressure collar 23 of the pivot and on which an axial force giving watertightness acts, which is supplied by a pressure spring 25 blocked between the plug 2 and the control lever 3 which attacks the pivot 12.
Le robinet d'arrêt 26 suivant la figure S est agencé en robinet tournant d'équerre, et présente la même structure que le robinet suivant les figures 1 à 4. The stop valve 26 according to FIG. S is arranged as a rotating angle valve, and has the same structure as the valve according to FIGS. 1 to 4.
Le tournant 4, qui est mobile dans la direction de l'axe 16-16 longitudinal de la lumière de sortie 7 du boisseau 2 et qui est chargé par le ressort de pression 17 par l'intermédiaire d'une bague métallique de pression 21 qui peut coulisser, sert, quand les pressions de fonctionnement sont basses, à réaliser une obturation étanche du siège 18 par le joint torique élastique 19 à l'extrémité intérieure de la lumière de sortie 8. Pour des pressions plus élevées, le ressort 17 sert simplement à centrer le tournant 4. The turning 4, which is movable in the direction of the longitudinal axis 16-16 of the outlet light 7 of the plug 2 and which is loaded by the pressure spring 17 via a metal pressure ring 21 which can slide, is used, when the operating pressures are low, to achieve a sealed closure of the seat 18 by the elastic O-ring 19 at the inner end of the outlet lumen 8. For higher pressures, the spring 17 simply serves to center the turn 4.
Le ressort de pression 17 sert à régler automatiquement le tournant 4, lorsque le joint torique 19 s'use. The pressure spring 17 is used to automatically adjust the turn 4 when the O-ring 19 wears out.
En cas d'incendie, la fusion ou la carbonisation du joint torique 19 fait que le tournant 4, ayant la surface d'étanchéité sphérique 10, adhère solidement sous l'action de la force d'étanchéité fournie par le ressort de pression 17 et, le cas échéant, par le milieu qui s'écoule au siège 18 de la lumière de sortie 8, et qu'ainsi le robinet de sécurité 1 ferme de manière étanche et que la sécurité contre le feu du robinet est assurée. In the event of a fire, the melting or carbonization of the O-ring 19 causes the turn 4, having the spherical sealing surface 10, to adhere firmly under the action of the sealing force provided by the pressure spring 17 and , if necessary, by the medium which flows at the seat 18 of the outlet light 8, and that thus the safety valve 1 closes tightly and that fire safety of the valve is ensured.
Des charges électrostatiques du tournant 4, qui sont provoquées par le frottement moléculaire en raison de la vitesse d'écoulement du milieu traité, sont évacuées par l'intermédiaire de la bague de pression 21, du ressort de pression 17 et du boisseau 2 raccordé à la masse de manière à exclure toute explosion de milieux très explosifs, en cas d'entrée de très petites quantités d'oxygène dans le boisseau, par une décharge par étincelles du tournant, comme cela peut se produire dans les robinets d'arrêt connus à tournant isolé. Electrostatic charges of the turn 4, which are caused by molecular friction due to the flow speed of the treated medium, are discharged via the pressure ring 21, the pressure spring 17 and the valve 2 connected to the mass so as to exclude any explosion of very explosive environments, in the event of entry of very small quantities of oxygen in the bushel, by a discharge by sparks of the turn, as can occur in the stop valves known to isolated turn.
La figure 4 illustre que, en raison de la forme sphérique à méplats 9, le volant 4, lors de la manoeuvre du robinet, ne sort de la lumière de sortie 8 ou n'entre dans celle-ci par pivotement qu'en frottant sur le joint torique 19 du siège de manière à rendre nettement plus petits que dans les robinets à tournant conclue et sphérique connu.5, le couple de rotation fourni au levier de commande 3, en raison de la résistance de frottement qui est très diminuée, et l'usure de la garniture 19 du robinet. FIG. 4 illustrates that, due to the spherical shape with flats 9, the handwheel 4, during the operation of the tap, does not exit from the outlet light 8 or enter it by pivoting only by rubbing on the O-ring 19 of the seat so as to make it considerably smaller than in known taps and ball valves. 5, the torque supplied to the control lever 3, due to the friction resistance which is greatly reduced, and wear of the valve fitting 19.
Dans la position intermédiaire du volant 4, représentée à la figure 4, le milieu gazeux ou liquide s'écoule suivant trois courants partiels dans le robinet d'arrêt 1, de manière à obtenir, en raison de la forme sphérique à méplats 9 du tournant 4, un lavage intensif de la chambre intérieure 27 du robinet lorsqu'on le manoeuvre.In the intermediate position of the flywheel 4, represented in FIG. 4, the gaseous or liquid medium flows in three partial currents in the stopcock 1, so as to obtain, due to the spherical flat shape 9 of the turn 4, intensive washing of the interior chamber 27 of the tap when it is operated.
Enfin, la forme sphérique à méplats du tournant 4 apporte encore deux autres avantages essentiels:
Des résidus provenant du milieu liquide ou gazeux peuvent se déposer sur les méplats 9 du volant 4 sans porter atteinte à l'aptitude du robinet à fonctionner tant qu'ils se trouvent à l'Intérieur de la chambre sphérique décrite par la surface d'étanchéité sphérique 10 du tournant lors de la manoeuvre de celui-ci, et ainsi toute usure mécanique de la garniture du robinet par des dépôts est évitée. Pour des milieux qui cristallisent, comme on en utilise souvent dans l'industrie chimique, on court le danger, dans les robinets d'arrêt connus, que la lumière de sortie du boisseau soit obturée par une couche de cristal, et qu'en raison de cela, le robinet d'arrêt ne soit plus apte à fonctionner. Ce danger n'existe pas dans le robinet d'arrêt 1 décrit ci-dessus, puisque, lorsque l'on manoeuvre le robinet, toute couche de cristaux déposée éventuellement dans la région du siège 18 de la lumière de sortie 8 du boisseau 2 est détruite par la surface sphérique 10 du tournant 2 venant dans le siège 18 et en sortant par pivotement, comme cela est illustré par la figure 4.Finally, the spherical flat shape of the turn 4 brings two other essential advantages:
Residues from the liquid or gaseous medium can be deposited on the flats 9 of the handwheel 4 without affecting the ability of the valve to operate as long as they are inside the spherical chamber described by the sealing surface spherical 10 of the turn during the operation thereof, and thus any mechanical wear of the valve lining by deposits is avoided. For environments which crystallize, as is often used in the chemical industry, there is a danger, in known stopcocks, that the outlet light of the plug is blocked by a layer of crystal, and that due from this, the stopcock is no longer able to function. This danger does not exist in the stop valve 1 described above, since, when the valve is operated, any layer of crystals possibly deposited in the region of the seat 18 of the outlet light 8 of the plug 2 is destroyed by the spherical surface 10 of the turn 2 coming into the seat 18 and leaving by pivoting, as illustrated in FIG. 4.
Les robinets de sécurité d'arrêt 1, 26 peu vent être équipés, d'une manière particulièrement avantageuse, d'un levier de commande à protection contre le feu, qui ferme ou éventuellement ouvre automatiquement le robinet en cas d'incendie lorsque se produit une température extérieure déterminée à l'avance. The safety shut-off valves 1, 26 can be fitted, in a particularly advantageous manner, with a fire protection control lever, which closes or possibly opens the valve automatically in the event of a fire when it occurs. an outside temperature determined in advance.
Claims (6)
Applications Claiming Priority (2)
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Publications (1)
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Legal Events
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