FR2609319A1

FR2609319A1 - Vanne papillon

Info

Publication number: FR2609319A1
Application number: FR8718486A
Authority: FR
Inventors: Folke Hubertson
Original assignee: Somas Ventiler AB
Current assignee: Somas Ventiler AB
Priority date: 1987-01-02
Filing date: 1987-12-31
Publication date: 1988-07-08
Anticipated expiration: 2007-12-31
Also published as: FI89407B; GB8730070D0; JPS63235773A; FI875796A0; NO177614B; NL193733C; NO177614C; SE8700003D0; SE456112B; NL8703162A; CA1292462C; NO875492L; DE8717109U1; FR2609319B1; DE3744548B4; GB2199641B; AU8317387A; NO875492D0; US4770393A; DE3744548A1

Abstract

CETTE VANNE PAPILLON COMPORTE UN CORPS DE VANNE 1 COMPORTANT UN PASSAGE AXIAL 4 POUR UN ELEMENT DU TYPE FLUIDE; UN SIEGE DE VANNE SOUS LA FORME D'UN SIEGE ANNULAIRE 8 DEPLACABLE A L'INTERIEUR D'UNE GORGE 7 A L'INTERIEUR DU CORPS DE VANNE DANS UNE DIRECTION RADIALE PAR RAPPORT AU PASSAGE AXIAL, LE SIEGE ANNULAIRE ETANT DE FORME ELASTIQUEMENT DEFORMABLE DANS LA DIRECTION RADIALE; UNE SOUPAPE 5 AGENCEE POUR PIVOTER PAR RAPPORT A UN AXE DE ROTATION 23 ENTRE UNE POSITION D'OUVERTURE ET UNE POSITION DE FERMETURE, LA SOUPAPE AYANT UNE FACE D'OBTURATION 21 A SA PERIPHERIE 18 QUI EST PRESSEE CONTRE LA BAGUE ANNULAIRE QUAND LA SOUPAPE EST DANS LA POSITION DE FERMETURE, LA FORME DE LA FACE D'OBTURATION ETANT DEFINIE PAR DES LIGNES D'INTERSECTION ENTRE LA FACE D'OBTURATION ET DES PLANS D'INTERSECTION COINCIDANT AVEC UNE LIGNE MEDIANE 22 DE LA SOUPAPE, DES LIGNES D'INTERSECTION ENTRE LA FACE D'OBTURATION ET UN PREMIER PLAN, COINCIDANT AVEC L'AXE DE ROTATION DE LA SOUPAPE ET PERPENDICULAIRE A UN PLAN DE SYMETRIE DE LA SOUPAPE, ETANT CONSTITUE D'ARCS CIRCULAIRES AYANT UN PREMIER RAYON R MUNI D'UN POINT D'ARTICULATION SUR L'AXE DE ROTATION, DE LIGNES D'INTERSECTION ENTRE LA FACE D'OBTURATION ET TOUS LES AUTRES PLANS D'INTERSECTION COMPORTANT UNE COURBURE AUTRE QUE CELLE DU PREMIER RAYON R. L'INVENTION S'APPLIQUE, PAR EXEMPLE, DANS TOUT MILIEU TRANSPORTANT UN ELEMENT DU TYPE FLUIDE.

Description

Cette invention concerne une vanne papillon comprenant un corps de vanne

pourvu d'un passage axial pour un élément du type fluide; un siège de vanne sous la forme d'un siège annulaire en métal ou autre matériau d'une rigidité comparable, le siège annulaire étant déplaçable dans la direction radiale dans une gorge dans le corps de vanne et est, de même, de forme élastiquement déformable dans la direction radiale, une soupape agencée de sorte d'être pivotée par rapport à un axe de rotation par l'intermédiaire d'une tige entre une position d'ouverture et une position de fermeture, une face d'obturation périphérique de la soupape étant pressée contre le siège annulaire dans ladite position de fermeture, et des moyens prévus pour retenir le siège annulaire dans sa position dans la gorge quand la soupape est tournée de la position de fermeture vers la position d'ouverture et pour maintenir la forme que le siège annulaire a adopté, adaptée à la face d'obturation de la soupape. Une soupape du type mentionné ci-dessus, est décrite par exemple, dans le brevet américain No. 4 284 264. Cette soupape peut coopérer avec des sièges annulaires de vannes qui peuvent avoir des formes différentes. Par exemple, le siège annulaire peut avoir

la forme qui est montrée dans la description dudit brevet

américain ou avoir la forme décrite, par exemple, dans le brevet suédois No. 445 382. D'autres formes sont concevables si des moyens sont prévus pour retenir le siège annulaire dans la position qu'il a adopté quand la soupape a été tournée de la position d'ouverture vers la position de fermeture, quand la vanne vient d'être assemblée, c'est-à-dire, lors du mouvement ainsi appelé "de fermeture primaire". Une caractéristique commune de ces sièges annulaires et qu'ils ont une surface

d'obturation courbe tournée vers le passage du fluide.

Le contact d'obturation entre les deux surfaces d'obturation dans la position d'obturation se produira par conséquent le long d'une zone étroite et avec un contact pratiquement linéaire. Afin d'obtenir une étanchéité simultanée entre la soupape et le siège sur toute la circonférence, la soupape connue comporte une ovalité dans un plan parallèle aux surfaces latérales de la soupape, référée ci-après comme plan zéro ou plan d'origine, le grand axe ou axe principal étant perpendiculaire à l'axe de rotation de la soupape, et permettant ainsi d'éviter à la soupape de toucher le siège lors d'une phase initiale de mouvement de fermeture, de même qu'un glissement substantiel entre les surfaces. Pour le même but, la périphérie de la soupape a été munie d'une forme doublement curviligne complexe, caractérisée en ce que les lignes d'intersection entre la

périphérie de la soupape et un premier plan d'inter-

section passant par la soupape, coïncidant avec l'axe de rotation et perpendiculaire à un plan de symétrie passant par la soupape, consistent en des arcs de cercles ayant leur centre essentiellement sur l'axe de rotation, tandis que les lignes d'intersection entre la périphérie de la soupape et un second plan d'intersection défini par ledit plan de symétrie passant par la soupape, perpendiculaire à l'axe de rotation, consistent en des lignes droites, dont les prolongements se rencontreront, la courbure de la face d'obturation de la soupape se transformant successivement du premier cercle mentionné dans ledit premier plan d'intersection en grand cercles indéfinis,

c'est-à-dire, en lignes droites dans le plan de symétrie.

Cette vanne papillon connue a, par rapport à des conceptions préalables, apporter des résultats techniques considérables et est aujourd'hui la vanne papillon dominante en Scandinavie, au moins dans l'industrie du

papier et des pâtes à papier.

Quoi qu'il en soit, la vanne mentionnée ci-dessus présente quelques inconvénients. En effet, la géométrie de la surface de la soupape est difficile à réaliser avec une forme mathématique correcte à cause du fait que cette forme est difficile à programmer en production automatisée ou informatisée. Quelques approximations doivent être faites dans le programme informatique ce qui signifie qu'on ne peut réaliser une forme mathématiquement exacte. En réalité, ceci signifie que la surface d'obturation de la périphérie de la soupape comportera quelques bossages qui empêchent un contact d'obturation simultané entre le siège et la soupape autour de la périphérie totale. En théorie, ces problèmes pourraient être éliminés si l'on pouvait garantir que le contact d'obturation entre la soupape et

le siège se produise exactement dans le plan zéro.

Cependant, en pratique il n'existe pas de telles garanties à cause des tolérances de fabrication, de l'usure provoquée par l'élément transporté au travers de la vanne, des variations de température et du couple, etc... . En conséquence, la face d'obturation sur la périphérie de la soupape doit avoir une largeur plus grande que la largeur de la zone de contact dans une certaine position d'obturation, de telle sorte que le plan coïncidant avec la ligne de contact ou la zone de contact dans une certaine position d'obturation puisse former un angle avec le plan zéro. Initialement, cet angle est négatif, ce qui signifie que la position de fermeture se produit sensiblement avant le plan zéro quand la soupape est fermée pour la première fois. De même, dans cette position, une étanchéité absolue devrait être obtenue sans soumettre la tige de la soupape à des couples importants. Une bonne obturation peut être réalisée dans ces positions si l'on a un rapport important entre, d'une part, la pression de surface entre la soupape et le siège et, d'autre part, le couple appliqué à la tige, en même temps que la soupape a une forme elliptique mathématiquement parfaite ou presque parfaite dans le plan coïncidant avec la ligne ou zone de contact dans chaque position d'obturation. Ces conditions idéales n'existent pas dans la vanne connue mentionnée ci-dessus, qui se caractérise en ce que les lignes d'intersection entre le plan de symétrie et la périphérie de la soupape sont définies par des lignes droites. La ligne droite dans ladite coupe entraînera un rapport pression de surface/couple plus petit que celui désiré et la forme de la ligne ou zone de contact dans ledit plan qui forme un angle avec le plan zéro sera plus ou moins

déformée, ressemblant à la forme d'une coupe longitu-

dinale faite au travers d'un oeuf.

Un objet de la présente invention est d'améliorer la vanne papillon connue mentionnée ci-dessus. Le but de l'invention est ainsi de fournir une vanne par l'intermédiaire de laquelle un contact d'obturation simultané est obtenu autour de la périphérie en même temps qu'une grande pression d'obturation est obtenue à un certain couple, ainsi que de fournir une vanne dans laquelle un bon contact d'obturation entre le siège et la soupape dans la ligne ou zone de contact est réalisé, quand le plan défini par la ligne de contact forme un angle avec le plan zéro. Ce dernier objectif signifie que la géométrie de la périphérie de la soupape sera telle, qu'elle sera facilement programmable pour une production automatisée ou informatisée, c'est-à-dire que de telles approximations n'aient pas besoin d'être introduites dans le programme du système de calcul ce qui causerait des bossages ou autres déviations de la forme géométrique désirée, lors de la production. Plus particulièrement, ce dernier objectif signifie que la face d'obturation de la soupape dans un plan coincidant avec n'importe quelle ligne ou zone de contact concevable à l'intérieur de la zone de la face d'obturation de la vanne, aura une forme elliptique voulue presque parfaite, ou une forme dans laquelle les déviations de la forme elliptique mathématique puissent être négligées. D'autres buts et avantages de l'invention

seront mieux compris à la lecture de la description

détaillée qui suit, donnée à titre d'exemple, et des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en plan d'une vanne fermée, vue du c8té de la soupape fermé par la tige de la vanne; - la figure 2 montre à une plus grande échelle une coupe faite suivant la ligne II-II de la figure 1, perpendiculaire à l'axe de rotation de la soupape dans un plan coïncidant avec le plan de symétrie de la soupape, les dimensions dans la direction d'écoulement du fluide au travers de la vanne ayant été quelque peu exagérées; - la figure 3 est une coupe faite suivant la ligne III-III de la figure 1 dans un plan coïncidant, dans la région du corps de vanne, avec l'axe de rotation de la vanne et coïncidant, dans la région de la vanne, avec la ligne médiane de la vanne qui est référée par la suite comme étant le plan longitudinal de la vanne; - la figure 4 montre de façon schématique une vanne en vue de dessus dans la même direction que la figure 1;

- les figures 5 à 9 montrent de façon schéma-

tique les coupes faites suivant les lignes V-V... IX-IX de la figure 4, selon un premier mode de réalisation préféré de l'invention; - la figure 10 illustre de façon schématique, dans une vue en perspective, la géométrie de la vanne selon ce premier mode de réalisation; - les figure 11 à 15 montrent de façon schématique des coupes de la vanne suivant les lignes XI-XI... XV-XV comme dans les figures 5 à 9 mais selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; et - la figure 16 illustre de façon schématique une vue en perspective de la géométrie de la vanne selon

ce second mode de réalisation.

En se référant premièrement aux figures 1 à 3, un corps de vanne a été généralement désigné par la référence numérique 1. Le corps de vanne est constitué

d'une partie principale 2 et d'un couvercle annulaire 3.

Un passage au travers de la vanne a été désigné par la référence numérique 4. Une soupape 5 peut être tournée d'une position d'obturation ou de fermeture, comme montré à la figure 2, vers une position d'ouverture et vice versa, par l'intermédiaire d'une tige 6 qui est tourillonée dans la partie principale 2 du corps de vanne 1. Pour la rotation de la tige 6, il est prévu des moyens

d'actionnement, non représentés.

Un siège annulaire 8 est prévu dans une gorge annulaire 7 dans le corps de vanne 1, entre la partie principale 2 et le couvercle annulaire 3. Le couvercle annulaire est généralement constitué en acier inoxydable, résistant aux acides ou en un matériau plastique très rigide et, est d'autre part, conçu selon ledit brevet

suédois No. 445 382, dont la description a été ici

incorporée. Le siège annulaire 8 peut être, de même, constitué en un matériau compositeou peut être constitué de différents matériaux. Le siège annulaire 8 a une section qui a une configuration ressemblant "à une créature" avec un corps allongé 8. Les deux c8tés 10 sont complètement plats et parallèles. A l'extrémité du siège annulaire 8, qui est dirigée vers la soupape 5, le corps 8 a une "tête" comportant une surface arrondie émoussée 12, qui constitue la surface d'obturation du siège de vanne, contre laquelle la soupape 5 peut être pressée. De la "croupe" 13 du corps 8, par exemple, de la partie périphérique extérieure du siège annulaire 8, s'étendent deux flasques annulaires 14 radialement, vers l'extérieur de façon symétrique. Dans la coupe représentée, les flasques 14 forment les jambes de l'élément ressemblant "à une créature". Sur chacun des flasques 14 s'étend une veine d'étanchéité dirigée vers l'extérieur. Les deux veines 16 sont comprimées de façon élastique, par une action de ressort, dans la direction axiale contre les parois de la gorge 7. La configuration du siège annulaire 8 ainsi que le c-?ix d'un matériau approprié pour le siège annulaire 8, assurent la combinaison voulue entre la rigidité radiale, la flexibilité axiale et la capacité d'obturation contre les faces de la gorge 7 dans la direction axiale. Afin de réaliser une action d'obturation, le siège annulaire 8, en conséquence, n'a pas besoin d'être comprimé dans la direction radiale contre la base de la gorge 7. Au contraire, la gorge 7 est tellement profonde que le siège annulaire 8 peut être déplacé de façon radiale, c'est-à-dire, le diamètre de la gorge 7 est essentiellement plus grand que le diamètre extérieur maximum du siège annulaire 8. La position et la forme du siège annulaire 8 sont ainsi adaptables à la soupape 5 quand la vanne est premièrement fermée, lors de l'action ainsi appelée "de fermeture primaire ou initiale". En même temps, les flasques 14 sont si raides ou si rigides, en d'autres termes, leur action de ressort est tellement importante, qu'ils assurent que le siège annulaire 8 conservera sa position et maintiendra essentiellement le changement de forme qu'il a obtenu lors de l'action de fermeture primaire. Plus particulièrement, le siège annulaire 8 a obtenu une forme elliptique lors de l'action de fermeture primaire, ce qui sera expliqué de façon plus détaillée par la suite. Un certain rappel élastique de cette forme elliptique du siège annulaire vers la forme circulaire originale se produira quand la vanne sera réouverte, mais la partie principale de la déformation élastique qui a été obtenue par le siège annulaire lors de la fermeture primaire sera conservée. La périphérie de la vanne 5 a été désignée par la référence numérique 18. Une ligne centrale circonférentielle, sur la périphérie 18, a été désignée par la référence numérique 19. Un plan coïncidant avec cette ligne centrale 19 définit le plan zéro mentionné préalablement, qui a été désigné par la référence numérique 20. Dans le cas idéal, la ligne centrale 19 est la ligne de contact entre la soupape et le siège annulaire quand la soupape 5 est portée en contact

d'obturation ou de fermeture avec le siège annulaire 8.

Cependant, on comprendra que le contact entre la soupape et la bague annulaire ne se produit pas le long d'une ligne au sens mathématique, mais le long d'une zone étroite. On comprendra de même que la ligne ou zone de contact se produit rarement sur la ligne centrale 19 (le plan zéro 20) à cause des tolérances de fabrication, de l'usure, des variations de température et des

déformations causées par de telles variations, etc...

Pour ces raisons, on doit réaliser une soupape à périphérie 18 de plus grande surface. Cette surface qui peut être utilisée pour l'obturation ou fermeture, a été délimitée sur la figure 2 et sera, par la suite, référencée en tant que face d'obturation 21 de la soupape. La largeur de cette face d'obturation 21 peut varier suivant les cas. Suivant une régle pratique, la largeur de la face d'obturation 21 est de deux tiers la largeur de la périphérie 18 de la soupape. Une raison pour laquelle la périphérie 18 de la soupape est un peu plus large que la face d'obturation 21, est que les surfaces extérieures de la périphérie, sur chaque côté de la face d'obturation 21, constituent une zone de sécurité contre une "rotation supplémentaire" de la soupape, c'est-à-dire une rotation de la soupape dépassant-le siège annulaire lors de la fermeture, qui, si elle se

produisait, rendrait la vanne inefficace.

La forme de la périphérie 18 de la soupape 5, selon le premier mode de réalisation, sera maintenant décrite de façon plus précise en référence aux dessins 4 à 10. Comme il a été mentionné dans la partie

introductive de cette description, l'invention a pour

objet de fournir une vanne comportant un grand rapport entre la pression exercée par la soupape sur le siège annulaire et le couple appliqué à la tige; une forme elliptique de la ligne ou zone de contact dans chaque position de contact de la face d'obturation 21 de la soupape; un contact d'obturation simultané sur toute la périphérie; et une possibilité de transférer la géométrie à un programme informatique pour la production automatisée de la périphérie de la soupape, ces objectifs pouvant être réalisés par l'intermédiaire de la nouvelle

forme géométrique de la soupape.

La figure 9 montre le plan de symétrie de la soupape 5 suivant une coupe IX-IX de la figure 4. La figure 5 montre la soupape suivant une coupe longitudinale faite suivant la ligne V-V de la figure 4, dans une position angulaire B = 90 , 2700, l'angle B étant mesuré, dans le sens des aiguilles d'une montre, depuis une ligne verticale débutant d'une ligne médiane 22, perpendiculairement au plan zéro 20. Les figures 6, 7 et 8 montrent les coupes dans les positions angulaires B = 67,5 ; 247,50, B = 45 ; 225 , et B = 22,50; 202,5 , respectivement. Les autres parties du disque de soupape constituent des images inversées des premières

parties mentionnées.

Dans la coupe longitudinale, figure 5, la soupape a un profil périphérique défini par un rayon R ayant son point d'articulation sur la ligne médiane 22 de la soupape. Les points x1 et x sont des points d'intersection entre la ligne centrale 19 et la coupe longitudinale. Les points correspondants dans la coupe de la figure 6 ont été désignés par les repères cI; c2 et f1; f2, respectivement; dans la figure 7 par les repères b1; b2, et g1; g2, respectivement; dans la figure 8 par les repères a1; a2, et h1; h2, respectivement, et dans la figure 9 par les repères z et y, respectivement. Dans la coupe de la figure 6, la périphérie de la soupape, ou plus exactement sa génératrice, à un rayon de courbure égale à 1,5xR; dans la coupe de la figure 7, elle a un rayon de courbure égal à 2xR, dans la coupe de la figure 8 celui-ci a été amené à 2,5xR et dans le plan de symétrie, la périphérie 18 de la soupape a un rayon de courbure égal à 3xR. Entre les coupes mentionnées, le rayon de courbure augmente de façon continue de R, dans la coupe longitudinale (B = ; 270 ) au rayon de courbure égal à 3xR dans le plan de symétrie o B = 0; 1800, dans la figure 9. Pour n'importe quelle position angulaire choisie Bn entre 0 et , on applique l'expression suivante pour obtenir la

longueur du rayon correspondant Rn.

R = R. (2 - cos2B) -- (1) Le rayon R est déterminé par l'excentricité axiale m, c'est-à-dire, la distance entre l'axe de rotation 23 et le plan zéro 20 de telle sorte que l1 D12 () +m 2 ----_- (2) 2à2 Dans l'expression ci-dessus, D1 est le diamètre, ou plus exactement la longueur du second axe ou axe secondaire de la ligne centrale 19. L'angle d'inclinaison è1 entre le rayon R et le plan zéro 20 est déterminé par l'expression tan 1 = m/D -___ (3) Dans le plan de symétrie, figure 9, la soupape a le diamète ou plus exactement la longueur du grand axe ou axe principal désigné par le repère D5, dans le plan

zéro 20. La différence entre le grand axe ou axe prin-

cipal D5 et le second axe ou axe secondaire D1 dépend de la taille de la valve. Dans le cas des valves les plus petites, c'est-à-dire des valves ayant un diamètre de mm approximativement, l'ovalité est de 0,5 à 0,6 mm, ce qui signifie que le grand axe D5 est de 0,5 à 0,6 mm plus grand que le second axe D1. Dans le cas des vannes les plus grandes, c'est-à-dire comportant des diamètres de soupapes de l'ordre de 1200 mm, l'ovalité est de 1,5 à 1,6 mm. Pour des dimensions intermédiaires, l'ovalité croit de façon continue de 0,5 à 0,6 mm et de 1,5 à

1,6 mm.

Dans le plan de symétrie, figure 9, le rayon de courbure 3xR vers le point y est incliné d'un angle a5 par rapport au plan zéro 20, lequel angle 0<5 ne fait pas moins de 8 et ne fait pas plus de 16 par rapport à l'angle "1, tandis que le rayon 3xR vers le point Z est incliné par rapport au plan zéro 20 d'un angle d'inclinaison "9, qui ne fait pas moins de 8 et qui ne fait pas plus de 160 de moins que l'angleO<. Entre les points z et y (0 -1800 et 180 -3600, respectivement) la formule (4) s'applique en ce qui concerne l'angle d'inclinaison du rayon de courbure par rapport au plan zéro 20. L'angle Bn' comme précédemment, est l'angle de la coupe du plan de symétrie, en partant du point z. " = 9 + 1 - cosBn ( "5 - 9)

2 ------ (4)

L'autre moitié du disque de soupape (180 -360 )

est une image inverse de la première moitié.

L'excentricité latérale s de la soupape, représentée sur la figure 10, est de 0,5 mm maximum pour les plus petits diamètres de soupape et de 3 mm au maximum pour les vannes les plus grandes. Cependant, il est possible pour toutes ces dimensions d'éliminer complètement l'excentricité latérale s, mais cependant, il est préférable d'avoir une certaine excentricité latérale, non supérieure à celle mentionné ci- dessus, afin de mieux garantir que le contact entre la soupape et le siège se produira simplement par l'intermédiaire d'un contact simultané de la soupape contre le siège de façon circonférentielle lors de la fermeture de la vanne, et de même que le contact soit simultanément interrompu quand la vanne est réouverte, une fois que le siège annulaire 8 s'est adapté lui-même à la géométrie de la surface d'obturation 21 audit mouvement "de fermeture primaire ou initiale". Tous les plans passant par la soupape, d'après la géométrie de la soupape, décrite selon les figures 1 à 10, parallèles avec le plan zéro, sont elliptiques. De même, tous les autres plans traversant la soupape dans la région de la face d'obturation 21 de la soupape, inclinés par rapport au plan zéro 20, ont un contour s'approchant

étroitement d'une élipse au sens mathématique du terme.

Même si la soupape lors de l'action de fermeture est tournée au-delà du plan zéro 20 d'un certain angle -figure 2- on obtiendra ainsi une ligne ou zone de contact comportant une forme elliptique désirée. Grâce à la courbure dans le plan de symétrie, figure 9, il y a en même temps que ladite rotation correspondante à l'angler un rapport avantageux entre la pression de contact et le

couple appliqué à la tige.

Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 5 à 10, le rayon de courbure de la soupape coupe toujours la ligne médiane 22 de la soupape, excepté dans la coupe longitudinale, figure 5. Dans le plan longitudinal, figure 5, le rayon a son point

d'articulation sur la ligne médiane 22.

La soupape selon le mode de réalisation montré sur les figures 11-16 diffère du mode de réalisation précédent en ce que les rayons R1-R9 dans toutes les coupes montrées et dans toutes les coupes disposées entreelles, ont leur point d'articulation suivant la ligne médiane 22. Le rayon R1 dans le plan longitudinal, figure 11, est égal au rayon R dans le plan longitudinal, figure 5, du mode de réalisation précédent. Le rayon de courbure de la périphérie de la soupape dans toutes les autres coupes colncidant avec la ligne médiane 22 est plus petit que les rayons de courbure dans les coupes correspondantes du mode de réalisation précédent. Pour n'importe quelle coupe choisie, dans laquelle le diamètre dans le plan zéro 20 est Dn et la distance du point d'articulation du rayon Rn sur la ligne médiane par rapport au plan zéro 20 est mn, la longueur du rayon Rn est déterminé par Pythagore selon la formule suivante: Dn 2 Rn = + mn ------(5) D'autre part, la soupape a les mêmes dimensions, les mêmes angles e1- r 9 la même excentricité axiale mn, la même excentricité latérale s que dans le mode de réalisation précédent. De même, l'ovalité du disque de soupape est la même que dans le mode de réalisation précédent. Par ailleurs, pour n'importe quelle ligne ou zone de contact, concevable, dans la région de la face d'obturation 21 de la soupape, on obtient une forme ovale qui est une élipse définie mathématiquement avec une grande exactitude. Un avantage du mode de réalisation représenté sur les figures 11 à 16 est que la géométrie de la périphérie de la soupape est plus simple, c'est-à-dire, mathématiquement plus exacte que le mode de réalisation représenté sur les figures 5 à , et peut être programmé pour une production automatisée ou informatisée de la surface périphérique de la soupape. Un autre avantage est qu'on obtient un rapport encore plus avantageux entre la pression de

contact et le couple appliqué à la tige.

Les modes de réalisation décrits ci-dessus illustrent simplement deux exemples de mise en pratique des principes de base de l'invention. Cependant, on peut concevoir que beaucoup d'autres variantes utilisant des courbures circulaires dans tous les plans peuvent être mis en oeuvre. Cependant, des courbures non circulaires de la surface périphérique de la soupape dans les plans d'intersection colncidant avec la ligne médiane 22 peuvent être utilisés. Par exemple, les lignes de courbure dans le plan de symétrie peuvent être définies par des courbes développantes, des parties de spirales logarithmique ou d'Archimède, des parties de parabole ou d'hyperbole, ou d'autres courbes non circulaires. Si n'importe laquelle de ces courbes est choisie dans le plan de symétrie, la courbure diminuera dans la direction du déplacement de la soupape dans le plan de symétrie dès que la vanne se refermera. En d'autres termes, le siège dans le plan de symétrie, rencontrera une courbure nivelée de façon croissante sur la surface périphérique de la soupape lorsque la soupape se refermera. Cependant, dans le plan longitudinal, la courbure, dans ces modes de réalisation, est circulaire, le rayon ayant son point d'articulation sur la ligne médiane comme dans les modes de réalisation précédents. Entre la coupe longitudinale et la section symétrique, il existe des formes de transition continues entre la courbure circulaire et la forme développante, la forme en spirale ou d'autres formes de courbe correspondantes. Les possibilités de choix de ces géométries extrêmement complexes de soupape, dans le cadre de l'invention, ont été mentionnées afin d'illustrer les variantes possibles de l'invention, et ne

représentent aucune limitation de celle-ci.

Claims

R E V E N D I C A T I 0 N S

1. Vanne papillon comportant un corps de vanne (1) muni d'un passage (4) pour un élément de type fluide, ledit passage ayant un premier axe; un siège de vanne sous la forme d'un siège annulaire (8), ledit siège annulaire étant déplaçable dans une direction radiale, par rapport audit premier axe, dans une gorge (7) dans ledit corps de vanne et étant de forme élastiquement déformable dans ladite direction radiale; une soupape (5) ayant des côtés parallèles, agencée de sorte d'être pivotable par rapport à un axe de rotation (23) par l'intermédiaire d'une tige (6) entre une position d'ouverture et une position de fermeture, ladite soupape comportant une face d'obturation (21) sur sa périphérie (18), pressée contre ledit siège annulaire (8) quand ladite soupape est dans ladite position de fermeture, et des moyens (14) pour maintenir ledit siège annulaire en position dans ladite gorge quand ladite soupape est tournée de ladite position de fermeture vers ladite position d'ouverture et pour maintenir en même temps, la forme adaptée à ladite face d'obturation de ladite soupape quand ladite soupape est dans la position de fermeture, caractérisée par des lignes d'intersection entre ladite face d'obturation (21) et un premier plan d'intersection traversant ladite soupape, consistant en des arcs circulaires comportant un premier rayon (R), munis d'un point d'articulation sur ledit axe de rotation (23), ledit premier plan d'intersection coïncidant avec ledit axe de rotation et étant perpendiculaire a un plan de symétrie passant par ladite soupape; et des lignes d'intersection entre ladite face d'obturation (21) et les autres plan d'intersection coïncidant avec la ligne médiane (22) de ladite soupape qui est perpendiculaire auxdits c8tés parallèles de ladite soupape, consistant en des lignes courbes ayant une courbure autre que ledit

rayon (R), dans ledit premier plan d'intersection.

2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'une ligne ou zone de contact d'obturation entre ledit siège annulaire et ladite soupape, dans la région de ladite face d'obturation (21) de la soupape, consiste en une ovale ayant une forme essentiellement elliptique et comportant un grand axe ou axe principal de ladite forme elliptique coïncidant avec ledit plan de symétrie

traversant la soupape.

3. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites lignes courbes comportant une courbure autre que ledit premier rayon (R), dans ledit premier plan d'intersection, sont choisies parmi le groupe comprenant des arcs de cercles ayant une courbure autre que ledit premier rayon (R), des courbes développantes, des parties de spirales d'Archimède, des parties de spirales logarithmiques, des parties de parabole et d'hyperbole, et des formes intermédiaires entre des arcs circulaires et des courbes non circulaires, et dans laquelle ladite face d'obturation sur ladite périphérie de ladite soupape a une plus grande largeur que la largeur de la zone de contact, dans n'importe quelle position d'obturation, de telle sorte qu'un plan qui coincide avec la ligne ou zone de contact puisse former un angle avec le plan zéro (20), qui est un plan parallèle auxdits c8tés parallèles de ladite soupape, et dans laquelle la liaison d'obturation entre ladite

soupape et ledit siège est atteinte audit angle.

4. Vanne selon la revendication 2, caractérisée

en ce que ladite soupape a une ovalité de 0,5 à 1,6 mm.

5. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un rayon dirigé vers un premier (y) des deux points (z, y) d'intersection entre une ligne centrale circonférentielle (19) de ladite périphérie et ladite ligne d'intersection entre ladite périphérie et ledit plan de symétrie, forme un premier angle (X 5) par rapport à un plan zéro (20), qui est un plan parallèle auxdits côtés parallèles de ladite soupape, ledit angle (y 5) comportant au moins 8 de plus, sans dépasser 16 , qu'un angle (" 1), entre ledit rayon et un des points

d'intersection correspondant dans une section.

longitudinale perpendiculaire au plan de sym&trie; et dans laquelle un rayon dirigé vers le second (z) des deux points (z, y) d'intersection forme un deuxième angle (<9) par rapport audit plan zéro, ledit second angle (09) comportant au moins 8 de moins, sans dépasser 16 ,

que ledit angle (01).

6. Vanne selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'un angle d'inclinaison d'un rayon de courbure dirigé vers le plan zéro, (e<n), croît de façon continue sur une moitié de ladite soupape d'un angle ( c1) dirigé vers ledit premier angle (( 5); tandis que sur une autre moitié correspondante de ladite soupape, ledit angle (0 n) décroît dudit angle ( < 1) vers ledit deuxième angle (09).

7. Vanne selon la revendication 6, caractérisée en ce que la formule suivante s'applique audit angle d'inclinaison dudit rayon de courbure vers ledit plan zéro, (< n), entre lesdits deux points d'intersection: 1 - cosB < gn + (5 9) dans laquelle Bn est un angle entre une coupe choisie et n ledit plan de symétrie débutant dudit second point d'intersection.

8. Vanne selon l'une des revendications

précédentes, caractérisée en ce que ladite courbure desdites lignes d'intersection entre ladite face d'obturation et lesdits autres plans d'intersection, décroît de façon continue dudit premier plan

d'intersection vers ledit plan de symétrie.

9. Vanne selon la revendication 8, caractérisée en ce que lesdites lignes d'intersection entre ladite face d'obturation et ledit plan de symétrie ont des rayons de courbure qui sont au moins deux fois aussi

grand que ledit premier rayon mais inférieurs à l'infini.

10. Vanne selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits rayons de courbure dans lesdits plans de symétrie sont entre deux à quatre fois

ledit premier rayon.

11. Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'un rayon de courbure (R9), vers un second (z) des deux points (z, y) d'intersection entre une ligne centrale circonférentielle (19) de ladite périphérie et lesdites lignes d'intersection entre ladite périphérie et ledit plan de symétrie, est inférieur audit premier rayon (R), et dans laquelle un rayon de courbure (R5) vers un premier (y) desdits deux points (z, y) d'intersection est plus grand que ledit premier rayon (R)

mais moins que deux fois ledit premier rayon (R).

12. Vanne selon la revendication 11, caractérisée en ce que la courbure desdites lignes d'intersection croit de façon continue dudit premier plan d'intersection vers ledit plan de symétrie sur une moitié de ladite périphérie de la dite soupape o ledit second desdits deux points d'intersection est situé; tandis que la courbure desdites lignes d'intersection décroît de façon continue dudit premier plan d'intersection vers ledit plan de symétrie sur une autre moitié de ladite soupape o ledit premier desdits deux points

d'intersection est situé.

13. Vanne selon la revendication 11, caractérisée en ce que lesdits rayons de courbure des- dites lignes d'intersection dans lesdits autres plans d'intersection ont leur point d'articulation sur ladite ligne médiane de ladite soupape et en ce que la longueur du rayon de courbure (Rn) est déterminée par la formule: n Rn =) + mn dans laquelle (Dn) est le diamètre dans le plan zéro et (mn) est la distance du point d'articulation du rayon n

(Rn) audit plan zéro sur ladite ligne médiane.

14. Vanne selon l'une des revendications

précédentes, caractérisée en ce que lesdites lignes d'intersection entre ladite face d'obturation et lesdits autres plans d'intersection sont constituées d'arcs de

cercle.

15. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que lesdites lignes d'intersection entre ladite face d'obturation dudit plan de symétrie sont constituées de courbes non circulaires choisies parmi le groupe comprenant des courbes développantes, des parties de spirales d'archimède, des parties de spirales logarithmiques, des parties de parabole et des parties d'hyperbole, la courbure desdites lignes d'intersection diminuant dans la direction dans laquelle ledit siège se déplace par rapport à ladite soupape lors du mouvement de fermeture desdits autres plans comprenant des formes de transition entre des arcs circulaires et des courbes non circulaires.