FR2992395A1 - Vanne a papillon résistant a la contamination - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un ensemble de vanne à papillon (100) à utiliser dans un écoulement de fluide contenant des particules de débris, qui comprend un élément de vanne (104). L'élément de vanne comporte une rainure d'étanchéité (126) qui s'étend autour d'une périphérie et définit un côté amont (129) et un côté aval (131) de l'élément de vanne (104). Un joint (130) est disposé à l'intérieur de la rainure d'étanchéité. Un débattement (128) existe entre le joint et un bord de la rainure d'étanchéité. En outre, un relief (132) est formé soit dans l'élément de vanne, soit dans le joint. Les particules de débris s'accumulent dans le relief (132) et pas dans le débattement (128).

Description

Vanne à papillon résistant à la contamination Contexte de l'invention Des exemples de modes de réalisation de l'invention concernent généralement une vanne à papillon à utiliser a l'intérieur d'une voie de passage d'écoulement de fluide et, plus particulièrement, une configuration de vanne à papillon qui réduit la quantité de contamination piégée entre un joint et une rainure de la vanne à papillon. Les vannes à papillon classiques comprennent habituellement un élément de vanne pouvant être mis en rotation, tel qu'un disque par exemple, qui comprend un joint. 'L'élément de vanne est monté à l'intérieur d'un écoulement de fluide à l'intérieur, par exemple, d'un conduit. Le joint est censé fournir une étanchéité efficace autour de la périphérie de l'élément de vanne tout en permettant toujours à l'élément de vanne de tourner facilement entre des positions ouverte et fermée. En fonctionnement, le fluide s'écoulant à travers la vanne à papillon peut être contaminé par des débris. Par exemple, si l'ensemble de vanne est disposé sur un aéronef, le conduit peut conduire de l'air chaud (par exemple à plus de 538°C à 649°C - 1 000 à 1 200 degrés Fahrenheit) qui transporte des saletés, du sable et/ou d'autres débris granulés. Ces débris s'accumulent progressivement autour de la périphérie de l'élément de vanne à l'intérieur de la rainure logeant le joint. Si un nombre trop important de particules s'amassent à l'intérieur de la rainure, cela empêche le joint de fonctionner correctement.
Brève description de l'invention Selon un mode de réalisation de l'invention, un ensemble de vanne à papillon à utiliser dans un écoulement de fluide contenant des particules de débris est fourni et comprend un élément de vanne. L'élément de vanne comporte une rainure d'étanchéité qui s'étend autour d'une périphérie et définit un côté amont et un côté aval de l'élément de vanne. Un joint est disposé à 10 l'intérieur de la rainure d'étanchéité. Un débattement existe entre le joint et un bord de la rainure d'étanchéité. En outre, un relief est formé soit dans l'élément de vanne, soit dans le joint. Les particules de débris s'accumulent dans le relief et pas dans le 15 débattement. Le relief peut être formé dans l'élément de vanne adjacent à un bord de la rainure d'étanchéité. Le relief peut être généralement de forme triangulaire. 20 Le relief peut s'étendre autour de la périphérie de l'élément de vanne, à l'intérieur de la rainure d'étanchéité. Un second relief peut être disposé adjacent à un bord opposé de la rainure d'étanchéité. 25 Le relief peut être formé dans le joint, adjacent au côté amont de l'élément de vanne. Le relief peut être formé sur une hauteur entière du joint. Le relief peut être formé sur une portion d'une hauteur du joint.
Le relief peut s'étendre autour d'une circonférence joint. Une pluralité de reliefs peuvent être disposés à des intervalles autour d'une circonférence du joint.
Le relief peut être formé dans l'élément de vanne adjacent à la périphérie. Le relief peut être formé dans le côté amont de l'élément de vanne. Le relief peut être formé dans le côté aval de 10 l'élément de vanne. Le relief peut n'être qu'une portion d'une hauteur du joint. Une pluralité de reliefs peuvent être disposés à des intervalles autour de la périphérie externe de 15 l'élément de vanne. Le relief peut être formé en retirant une portion soit de l'élément de vanne, soit du joint. Brève description des dessins 20 Le sujet, qui est considéré comme l'invention, est particulièrement mis en valeur et distinctement revendiqué dans les revendications à la fin de cette description. Les caractéristiques précédentes et d'autres, et des avantages de l'invention ressortent de 25 la description détaillée suivante prise conjointement avec les dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe d'un exemple d'ensemble de vanne à papillon ; la figure 2 est une vue en coupe d'un exemple 30 d'ensemble de vanne à papillon ; la figure 3 est une vue en coupe d'un ensemble de vanne à papillon selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 4 est une vue en coupe détaillée d'une 5 portion d'un ensemble de vanne à papillon selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 5 est une vue en coupe d'une portion d'un ensemble de vanne à papillon selon un mode de réalisation de l'invention ; 10 la figure 6 est une vue en coupe détaillée d'une portion d'un ensemble de vanne à papillon selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 7 est une vue en coupe détaillée d'une portion d'un ensemble de vanne à papillon selon un mode 15 de réalisation de l'invention ; la figure 8 est une vue en coupe d'une portion d'un ensemble de vanne à papillon selon un mode de réalisation de l'invention ; la figure 9 est une vue en coupe détaillée d'une 20 portion d'un ensemble de vanne à papillon selon un mode de réalisation de l'invention ; et la figure 10 est une vue en coupe d'une portion d'un ensemble de vanne à papillon selon un mode de réalisation de l'invention. 25 La description détaillée explique les modes de réalisation de l'invention, ainsi que des avantages et caractéristiques, à titre d'exemple en référence aux dessins.
Description détaillée de l'invention En se référant désormais à la figure 1, un exemple d'ensemble de vanne à papillon 100 est illustré. L'ensemble de vanne à papillon 100 comprend un corps de vanne tubulaire 102 et un élément de vanne 104. Le corps de vanne 102 comprend un orifice d'admission 108 et un orifice de refoulement 112 et une surface interne 114 qui définit un canal d'écoulement 116. Lorsque l'ensemble de vanne à papillon 100 est installé dans un système de fluide (non montré), le fluide s'écoule sélectivement dans la direction indiquée par la flèche F, dans l'orifice d'admission 108, à travers le canal d'écoulement 116 et sort par l'orifice de refoulement 112. La capacité du fluide à s'écouler dans et à travers le corps de vanne 102 dépendra, comme on peut l'apprécier, de la position de l'élément de vanne 104. L'élément de vanne 104 est généralement en forme de « disque » .et comprend un premier côté 120, un second côté 122 et une périphérie externe 124. Une rainure d'étanchéité 126 est formée autour de la périphérie externe 124 de l'élément de vanne 104. La rainure d'étanchéité 126 définit un côté amont 129 et un côté aval 131 de l'élément de vanne 104. Un joint 130 s'étend autour de la périphérie externe 124 de l'élément de vanne 104 à l'intérieur de la rainure d'étanchéité 126. Le joint 130 peut être formé de l'un quelconque de nombreux types de matériaux. Dans un mode de réalisation, le joint 130 a une section rectangulaire.
L'élément de vanne 104 est disposé à l'intérieur du canal d'écoulement 116 et est -couplé à un arbre 118 (montré au moins dans la figure 2). L'arbre 118 est monté de façon rotative sur le corps de vanne 102 via, par exemple, au moins un palier (non montré) et s'étend à travers le canal d'écoulement 116. L'arbre 118 s'étend a travers une ouverture d'arbre (non montrée) dans l'élément de vanne 104 et à travers le canal d'écoulement 116 dans une direction sensiblement perpendiculaire à un axe central 106 (figure 2). L'élément de vanne 104 est ainsi couplé à l'arbre 118 10 afin de tourner entre une position fermée (voir les figures 1 et 2) et une position ouverte. Lorsqu'il est en position fermée, l'écoulement de fluide à travers le canal d'écoulement 116 est au moins sensiblement évité. Au contraire, lorsque l'élément de vanne 104 est mis en 15 rotation d'approximativement 90 degrés en position totalement ouverte, l'écoulement de fluide à travers le canal d'écoulement 116 est sensiblement non restreint. Le débit de fluide à travers le corps de vanne 102 peut être régulé en mettant en rotation l'élément de 20 vanne 104 afin d'ajuster la position de l'élément de vanne 104 par rapport au canal d'écoulement 116. Un débattement 128 (que l'on voit le mieux dans la figure 4) existe entre le joint 130 et au moins l'un du côté amont 129 ou du côté aval 131 de l'élément de 25 vanne 104 à l'intérieur de la rainure d'étanchéité 126 de sorte que le joint 130 peut se dilater et se contracter en fonction de la température. Le joint 130 et l'élément de vanne 104 étant constitués de différents matériaux, et ayant des coefficients de dilatation 30 thermique différents, le joint 130 se dilate et se contracte à une vitesse différente de l'élément de vanne 104. De petites particules de débris (non montrées) peuvent s'incruster dans ce débattement 128 et peuvent empêcher le fonctionnement de l'ensemble de vanne à papillon 100. En augmentant la taille d'une portion du débattement 128, ou d'une zone adjacente au débattement 128, les particules de débris seront piégées dans la plus grande portion du débattement 128, plutôt que dans la plus petite portion. Dans un mode de réalisation, illustré dans les figures 3 et 4, la rainure d'étanchéité 126 comprend au moins un relief 132 qui est formé en retirant une portion de l'élément de vanne 104 le long d'un axe radial de l'élément -de vanne 104. La rainure d'étanchéité 126 peut comprendre un relief 132 positionné adjacent à la fois au côté amont 129 et au côté aval 131 de l'élément de vanne 104. Dans un mode de réalisation, le relief 132 est généralement de forme triangulaire et est situé à proximité du bord inférieur 127 de la rainure d'étanchéité 126. En outre, le relief 132 peut s'étendre autour de la périphérie 124 de l'élément de vanne 104 à l'intérieur de la rainure d'étanchéité 126. Touteà particules de débris piégées dans le débattement 128 se déplaceront dans l'espace créé par le relief 132, et ne pourront plus gêner le fonctionnement de l'ensemble de vanne à papillon 100.
Les figures 5 et 6 montrent d'autres exemples d'un ensemble de vanne à papillon 100 ayant un débattement augmenté 128. Dans un mode de réalisation, un relief 132 est formé dans le joint 130 en retirant une portion 134 du joint 130 adjacent au côté amont 129 de l'élément de vanne 104. Dans le mode de réalisation illustré dans la figure 5, le relief 132 s'étend sur la hautéur totale du joint 130. Dans un autre mode de réalisation, montré dans la figure 6, la portion retirée 134 s'étend sur uniquement une portion de la hauteur du joint 130, par exemple la moitié de la hauteur. Dans les modes de réalisation où le relief 132 s'étend uniquement sur une partie de la hauteur du joint 130, la portion 134 est retirée d'un emplacement adjacent à la périphérie 124 de l'élément de vanne 104. Le relief 132, adjacent au côté amont 131 de l'élément de vanne 104, peut s'étendre autour de la totalité de la circonférence du joint 130. En variante, une pluralité de reliefs 132 peuvent être formés à des intervalles disposés autour de la circonférence du joint 130. En formant un relief 132 dans le joint 130 adjacent au côté amont 129, la zone de contact où les particules de débris peuvent être piégées est minimisée. Dans encore un autre mode de réalisation, une portion 140 de l'élément de vanne 104 adjacente à la périphérie externe 124 peut être retirée pour former un relief 132. Le-.relief 132 peut être situé sur le côté amont 129 de l'élément de vanne 104, comme montré -dans les figures 7 et 8, ou en variante, peut être formé dans le côté aval 131 de l'élément de'vanne 104, comme montré dans les figures 9 et 10. Un relief 132 dans le côté amont 129 de l'élément de vanne 104 peut s'étendre de la rainure d'étanchéité 126 jusqu'au premier côté 120 de l'élément de vanne 104. De façon similaire, un relief 132 formé dans le côté aval 131 de l'élément de vanne 104 peut s'étendre d'un emplacement adjacent à la rainure d'étanchéité 126 jusqu'à la seconde extrémité 122. La hauteur du relief sur lé côté amont 129 peut être une portion de la hauteur du joint 130, ou en -variante, peut s'étendre sur la totalité de la longueur du joint 130. La hauteur d'un relief 132 formé sur le côté aval 131 peut n'être qu'une portion de la hauteur du joint 130. Dans un mode de réalisation, de multiples reliefs 132 sont disposés à des intervalles autour de la périphérie 124 de l'élément de vanne 104. Lorsque l'ensemble de vanne à papillon 100 est fermé, la pression provenant du fluide dans le canal d'écoulement 116 applique une force au joint 130, positionnant le joint adjacent au côté aval 131 de l'élément de vanne 104 à l'intérieur de la rainure d'étanchéité 126. En créant un relief 132 trop grand dans le côté aval 131, l'efficacité du joint 130 peut être compromise. La formation d'un relief 132 dans l'élément de vanne à papillon 104 empêche des particules de débris de s'accumuler dans le petit débattement 128 entre le joint 130 et soit le côté amont 129, soit le côté aval 131 à l'intérieur de la rainure d'étanchéité 126. Les reliefs ajoutés 132 empêchent les particules de débris d'entrer dans le débattement 128 et permettent aux particules de débris de se déplacer librement hors du débattement 128. Comme le contact du joint 130 à l'intérieur de la surface interne 114 varie lorsque l'élément de vanne 104 est tourné a l'intérieur de l'ensemble de vanne à papillon 100, le joint 130 se déplace circonférentiellement par rapport à la rainure d'étanchéité 126. La rotation de l'ensemble de vanne à papillon 100 entre des positions ouverte et fermée fournit le mouvement nécessaire pour que les particules de débris se déplacent hors du débattement 128. En limitant la quantité des particules de débris à l'intérieur du débattement 128, le coincement et le blocage du joint 130 et de l'élément de vanne 104 sont réduits, ce qui augmente la durée de vie utile et la durabilité de l'ensemble de vanne à papillon 100. Bien que l'invention ait été décrite en détail en lien avec seulement un nombre limité de modes de réalisation, il faut comprendre volontiers que l'invention n'est pas limitée à de tels modes de réalisation divulgués. Au contraire, l'invention peut être modifiée pour inclure tout nombre de variations, changements, remplacements ou agencements équivalents qui ne sont pas décrits ici, mais qui correspondent à l'esprit et la portée de l'invention. En outre, bien que divers modes de réalisation de l'invention aient été décrits, il faut comprendre que des aspects de l'invention peuvent n'inclure que certains des modes de réalisation décrits. Ainsi, l'invention ne doit pas être considérée comme limitée par la description précédente, mais n'est limitée que par la portée des revendications annexées.

Claims (16)

  1. REVENDICATIONS1.- Ensemble de vanne à papillon (100) à utiliser dans un écoulement de fluide contenant des particules de débris comprenant : un élément de vanne (104) comprenant une rainure d'étanchéité (126) qui s'étend autour d'une périphérie et définit un côté amont (129) et un côté aval (131) de l'élément de vanne ; un joint (130) disposé à l'intérieur de la rainure 10 d'étanchéité (126) de sorte qu'un débattement (128) existe entre le joint et un bord de la rainure d'étanchéité ; et un relief (132) formé soit dans l'élément de vanne, soit dans le joint, de sorte que les particules de 15 débris s'accumulent dans le relief (132) et pas dans le débattement (128).
  2. 2.- Ensemble de vanne à papillon selon la revendication 1, dans lequel le relief (132) est formé 20 dans l'élément de vanne (104) adjacent à un bord de la rainure d'étanchéité (126).
  3. 3.- Ensemble de vanne à papillon selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le relief (132) est 25 généralement de forme triangulaire.
  4. 4.- Ensemble de vanne à papillon selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le relief s'étend autour de la périphérie de l'élément de vanne (104), 30 l'intérieur de la rainure d'étanchéité (126).
  5. 5.- Ensemble de vanne à papillon selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, où un second relief (132) est disposé adjacent à un bord opposé de la rainure d'étanchéité (126).
  6. 6.- Ensemble de vanne à papillon selon la revendication 1, dans lequel le relief est formé dans le joint (130), adjacent au côté amont (129) de l'élément 10 de vanne.
  7. 7.- Ensemble de vanne à papillon selon la revendication 6, dans lequel le relief (132) est formé sur une hauteur entière du joint (130). 15
  8. 8.- Ensemble de vanne à papillon selon la revendication 6, dans lequel le relief (132) est formé sur une portion d'une hauteur du joint (130). 20
  9. 9.- Ensemble de vanne à papillon selon la revendication 6, dans lequel le relief (132) s'étend autour d'une circonférence du joint (130).
  10. 10.- Ensemble de vanne à papillon selon la 25 revendication 6, dans lequel une pluralité de reliefs (132) sont disposés a des intervalles autour d'une circonférence du joint (130).
  11. 11.- Ensemble de vanne à papillon selon la 30 revendication 1, dans lequel le relief (132) est formé dans l'élément de vanne (104) adjacent à- la périphérie.
  12. 12.- Ensemble de vanne à papillon selon la revendication 11, dans lequel le relief (132) est formé dans le côté amont (129) de l'élément de vanne (104).
  13. 13.- Ensemble de vanne à papillon selon la revendication 11, dans lequel le relief (132) est formé dans le côté aval (131) de l'élément de vanne (104).
  14. 14.- Ensemble de vanne à papillon selon la revendication 11, dans lequel le relief (132) n'est qu'une portion d'une hauteur du joint (130).
  15. 15.- Ensemble de vanne à papillon selon l'une 15 quelconque des revendications 11 à 14, dans lequel une pluralité de reliefs (132) sont disposés à des intervalles autour de la périphérie externe de l'élément de vanne (104). 20
  16. 16.- Ensemble de vanne à papillon selon la revendication 1, dans lequel le relief (132) est formé en retirant une portion soit de l'élément de vanne (104), soit du joint (130).
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