FR3077863A1

FR3077863A1 - Soupape a boisseau sphérique ayant un élément sphérique avec contrôle de rotation

Info

Publication number: FR3077863A1
Application number: FR1901488A
Authority: FR
Inventors: Brandon WYANE BELL
Original assignee: Fisher Controls International LLC
Current assignee: Fisher Controls International LLC
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2019-02-14
Publication date: 2019-08-16
Anticipated expiration: 2039-02-14
Also published as: CN110159782B; RU2019103769A; GB2573369A; CA3033770A1; GB201902037D0; GB2573369B; CN110159782A; US11054044B2; US20190249782A1; FR3077863B1

Abstract

Les modes de réalisation de l'invention fournissent une soupape à boisseau sphérique. La soupape à boisseau sphérique comprend un corps de soupape monobloc ayant une cavité intérieure et un élément de boisseau sphérique positionné à l'intérieur de la cavité intérieure. L'élément de boisseau sphérique comprend un évidement qui entoure un passage de boisseau et s'étend axialement dans un premier côté de l'élément de boisseau sphérique. La soupape à boisseau sphérique comprend en outre un dispositif de garniture ayant un premier siège en contact avec le premier côté de l'élément de boisseau sphérique, un deuxième siège en contact avec un deuxième côté de l'élément de boisseau sphérique, un premier élément de précontrainte fournissant une pression de contact entre le premier siège et le premier côté de l'élément de boisseau sphérique, et un deuxième élément de précontrainte fournissant une pression de contact entre le deuxième siège et le deuxième côté de l'élément de boisseau sphérique.

Description

Titre de l’invention : SOUPAPE A BOISSEAU SPHÉRIQUE AYANT UN ÉLÉMENT SPHÉRIQUE AVEC CONTRÔLE DE ROTATION

Technique antérieure [0001] Les soupapes de régulation de fluide (par exemple, les soupapes à boisseau sphérique) sont largement utilisées dans les applications (par exemple, pétrole et gaz) où il est nécessaire de contrôler ou d'arrêter un flux de fluide dans un passage. Généralement, les soupapes à boisseau sphérique comportent un élément de commande qui est mobile par un mécanisme d'actionnement entre les positions ouverte et fermée. Par exemple, les soupapes à boisseau sphérique peuvent être actionnés à l'aide d'une poignée ou d'un levier fixé sur le dessus d'un arbre ou d'un actionneur monté sur la soupape par un support ou une bride. En position fermée, l'élément de commande arrête le débit de fluide et, en position ouverte, l'élément de commande assure le débit de fluide à travers la soupape.

RÉSUMÉ [0002] [0002] Les réalisations de l'invention se rapportent généralement à des soupapes et, plus précisément, à une soupape à boisseau sphérique ayant un dispositif de garniture ajustable et réparable.

[0003] [0003] Certains modes de réalisation de l'invention fournissent un dispositif de garniture pour une soupape à boisseau sphérique. La soupape à boisseau sphérique comprend un corps de soupape monobloc et un élément de boisseau sphérique dans une cavité intérieure du corps de soupape monobloc. Le dispositif de garniture comprend un premier ensemble de siège comportant un premier siège, un collier fileté et un élément de précontrainte. Le premier siège est en contact avec un premier côté de l'élément de boisseau sphérique. Le collier fileté est accouplé de manière filetée au premier siège et en prise avec l'élément de précontrainte. Le dispositif de garniture comprend en outre un deuxième ensemble de siège ayant un deuxième siège qui est en contact avec un deuxième côté de l'élément de boisseau sphérique. L'élément de précontrainte déplace le premier siège vers le premier côté de l'élément de boisseau sphérique afin de fournir une pression de contact entre le premier siège et le premier côté de l'élément de boisseau sphérique et le deuxième siège et le deuxième côté de l'élément de boisseau sphérique. La pression de contact fournie par l'élément de précontrainte est réglable en tournant le premier siège.

[0004] [0004] D'autres modes de réalisation de l'invention fournissent une soupape à boisseau sphérique qui comprend un corps de soupape monobloc ayant une cavité in térieure avec un alésage de collier, un élément de boisseau sphérique positionné dans la cavité intérieure et un dispositif de garniture dans la cavité intérieure. La garniture comprend un premier siège en contact avec un premier côté de l'élément de boisseau sphérique, un deuxième siège en contact avec un deuxième côté de l'élément de boisseau sphérique, et un collier fileté reçu dans l'alésage de collier et couplé par filetage au premier siège. Le collier fileté est empêché de tourner dans l'alésage de collier et peut se déplacer le long de l'alésage de collier. Le dispositif de garniture comprend en outre un élément de précontrainte engagé entre une surface de précontrainte de l'alésage de collier et le collier fileté pour fournir une pression de contact entre le premier siège et le premier côté de l'élément de boisseau sphérique et le deuxième siège et le deuxième côté de l'élément de boisseau sphérique. La pression de contact fournie par l'élément de précontrainte est réglable en déplaçant le collier fileté le long de l'alésage de collier par rotation du premier siège.

[0005] [0005] D'autres modes de réalisation encore de l'invention fournissent une soupape à boisseau sphérique qui comprend un corps de soupape monobloc ayant une ouverture de capot et une cavité intérieure avec un alésage de collier, et un capot au moins partiellement reçu dans l'ouverture de capot et incluant une surface inférieure dans la cavité intérieure. La soupape à boisseau sphérique comprend en outre un élément de boisseau sphérique dans la cavité intérieure et un dispositif de garniture dans la cavité intérieure. Le dispositif de garniture comprend un premier siège en contact avec un premier côté de l'élément de boisseau sphérique, un deuxième siège en contact avec un deuxième côté de l'élément de boisseau sphérique, un collier fileté reçu dans l'alésage de collier et couplé par filetage au premier siège, et un élément de précontrainte engagé entre une surface de précontrainte de l'alésage de collier et le collier fileté. La rotation du premier siège est empêchée par un premier jeu entre le premier siège et la face inférieure du capot. La rotation du deuxième siège est empêchée par un deuxième jeu entre le premier siège et la face inférieure du capot. Le collier fileté est empêché de tourner dans l'alésage de collier, et lorsque le capot est retiré de l'ouverture du capot, le collier fileté peut se déplacer le long de l'alésage de collier pendant la rotation du premier siège pour ajuster une force de précontrainte exercée par l'élément de précontrainte sur le premier siège.

[0006] [0006] D'autres modes de réalisation encore de l'invention fournissent une soupape à boisseau sphérique qui comprend un corps de soupape monobloc ayant une cavité intérieure. La cavité intérieure comprend un alésage de collier et un deuxième alésage de collier disposés aux extrémités opposées de la cavité intérieure. La soupape à boisseau sphérique comprend en outre un élément de boisseau sphérique positionné dans la cavité intérieure et ayant des premier et second méplats, un passage de boisseau s'étendant à travers l'élément de boisseau sphérique, et un évidement de boisseau entourant le passage de boisseau et s'étendant axialement dans un premier côté de l'élément de boisseau sphérique. La soupape à boisseau sphérique comprend en outre un dispositif de garniture dans la cavité intérieure. Le dispositif de garniture comprend un premier siège en contact avec le premier côté de l'élément de boisseau sphérique, un second siège en contact avec un second côté de l'élément de boisseau sphérique, un élément de précontrainte engagé entre une surface de précontrainte de l'alésage de collier et le premier siège pour fournir une pression de contact entre le premier siège et le premier côté de l'élément de boisseau sphérique, et un second élément de précontrainte engagé entre une seconde surface de précontrainte du second alésage de collier et le second siège pour fournir une pression de contact entre le second siège et le second côté de l'élément de boisseau sphérique.

[0007] [0007] D'autres modes de réalisation encore de l'invention fournissent une soupape à boisseau sphérique qui comprend un corps de soupape monobloc ayant une cavité intérieure. La cavité intérieure comprend un alésage de collier et un deuxième alésage de collier disposés aux extrémités opposées de la cavité intérieure. La soupape à boisseau sphérique comprend en outre un élément de boisseau sphérique positionné dans la cavité intérieure et ayant des premier et deuxième méplats, un passage de boisseau s'étendant à travers l'élément de boisseau sphérique, le passage de boisseau définissant un profil géométrique qui permet un contrôle de rotation de l'élément de boisseau sphérique. La soupape à boisseau sphérique comprend en outre un dispositif de garniture dans la cavité intérieure. Le dispositif de garniture comprend un premier siège en contact avec le premier côté de l'élément de boisseau sphérique, un second siège en contact avec un second côté de l'élément de boisseau sphérique, un élément de précontrainte engagé entre une surface de précontrainte de l'alésage de collier et le premier siège pour fournir une pression de contact entre le premier siège et le premier côté de l'élément de boisseau sphérique, et un second élément de précontrainte engagé entre une seconde surface de précontrainte du second alésage de collier et le second siège pour fournir une pression de contact entre le second siège et le second côté de l'élément de boisseau sphérique.

[0008] [0008] D'autres modes de réalisation encore de l'invention fournissent un procédé de fabrication d'une soupape à boisseau sphérique. La soupape à boisseau sphérique comprend un corps de soupape monobloc ayant une cavité intérieure. Le procédé comprend l'insertion d'un élément de précontrainte dans une première extrémité intérieure de la cavité intérieure, l'installation d'un premier siège dans la première extrémité intérieure de la cavité intérieure et engagé contre l'élément de précontrainte, l'insertion d'un deuxième élément de précontrainte dans une deuxième extrémité intérieure de la cavité intérieure, et l'installation d'un deuxième siège dans la deuxième extrémité intérieure de la cavité intérieure et engagé contre le deuxième élément de précontrainte. Le procédé comprend en outre l'agencement d'un élément de boisseau sphérique entre le premier siège et le deuxième siège de sorte que les premier et deuxième méplats de l'élément de boisseau sphérique font face aux premier et deuxième sièges, l'insertion d'un outil au moins partiellement dans l'élément de boisseau sphérique, la rotation de l'élément de boisseau sphérique, par rotation de l'outil, afin que les côtés sphériques de l'élément de boisseau sphérique s'engagent dans les premier et deuxième sièges, et la rotation de l'élément de boisseau sphérique afin d’aligner la passage de boisseau avec l’axe de flux défini par la soupape à boisseau sphérique. Le procédé comprend en outre l'accouplement d'un arbre à l'élément de boisseau sphérique et l'installation d'un capot sur le corps de soupape monobloc. Brève description des dessins [0009] [fig. 1] La figure 1 est une vue isométrique de dessus, arrière, gauche d'une soupape à boisseau sphérique selon un mode de réalisation de l'invention.

[0010] [fig.2] La figure 2 est une vue partielle en coupe transversale de la soupape à boisseau sphérique de la figure 1 prise le long de la ligne 2-2.

[0011] [fig.3] La figure 3 est une illustration schématique d'un collier fileté et d'un alésage de collier de la soupape à boisseau sphérique de la figure 1, avec un diamètre extérieur du collier fileté et l'alésage du collier comportant chacun une surface plane selon un mode de réalisation de l'invention.

[0012] [fig.4] La figure 4 est une illustration schématique d'un collier fileté et d'un alésage de collier de la soupape à boisseau sphérique de la figure 1, le collier fileté comportant un évidement et l'alésage du collier comportant une saillie selon un autre mode de réalisation de l'invention.

[0013] [fig.5] La figure 5 est une illustration schématique d'un collier fileté et d'un alésage de collier de la soupape à boisseau sphérique de la figure 1, avec un diamètre extérieur du collier fileté et l'alésage du collier définissant une forme ovale selon un autre mode de réalisation de l'invention.

[0014] [fig.6] La figure 6 est une illustration schématique d'un collier fileté et d'un alésage de collier de la soupape à boisseau sphérique de la figure 1, avec un diamètre extérieur du collier fileté et l'alésage du collier définissant une forme rectangulaire selon un autre mode de réalisation de l'invention.

[0015] [fig.7] La figure 7 est une illustration schématique d'un collier fileté et d'un alésage de collier de la soupape à boisseau sphérique de la figure 1, avec un diamètre extérieur du collier fileté et l'alésage du collier définissant une forme hexagonale selon un autre mode de réalisation de l'invention.

[0016] [fig.8] La figure 8 est une illustration schématique d'un siège et d'un capot de la soupape à boisseau sphérique de la figure 1, avec un diamètre extérieur du siège comprenant une surface plane selon un mode de réalisation de l'invention.

[0017] [fig.9] La figure 9 est une illustration schématique d'un siège et d'un capot de la soupape à boisseau sphérique de la figure 1, avec un diamètre extérieur du siège définissant une forme rectangulaire selon un autre mode de réalisation de l'invention.

[0018] [fig.10] La figure 10 est une illustration schématique d'un siège et d'un capot de la soupape à boisseau sphérique de la figure 1, avec un diamètre extérieur du siège définissant une forme hexagonale selon un autre mode de réalisation de l'invention.

[0019] [fig.l 1] La figure 11 est une vue partielle en coupe transversale d'une soupape à boisseau sphérique selon un autre mode de réalisation de l'invention.

[0020] [fig. 12] La figure 12 est une vue partielle en coupe transversale d'une soupape à boisseau sphérique selon un autre mode de réalisation de l'invention.

[0021] [fig.13] La figure 13 est une vue de côté d’un élément de boisseau sphérique de la soupape à boisseau sphérique de la figure 12 selon un mode de réalisation de l'invention.

[0022] [fig. 14] La figure 14 est une vue en coupe transversale de l’élément de boisseau sphérique de la figure 13 prise le long de la ligne 14-14.

[0023] [fig.15] La figure 15 est une vue de côté d’un élément de boisseau sphérique de la soupape à boisseau sphérique de la figure 12 selon un autre mode de réalisation de l'invention.

[0024] [fig.16] La figure 16 est une vue de côté d’un élément de boisseau sphérique de la soupape à boisseau sphérique de la figure 12 selon un autre mode de réalisation de l'invention.

[0025] [0025] Les caractères de référence correspondants indiquent les parties correspondantes dans les différentes vues. Bien que les dessins représentent des modes de réalisation de la présente invention, ils ne sont pas nécessairement à l'échelle et certaines caractéristiques peuvent être exagérées afin de mieux illustrer et expliquer les modes de réalisation de la présente description.

Description des modes de réalisation [0026] [0026] Avant d'expliquer en détail tout mode de réalisation de l'invention, il faut comprendre que l'application de l'invention ne se limite pas aux détails de construction et à la disposition des composants énoncés dans la description qui suit ou illustrés dans les dessins qui suivent. L'invention peut adopter d'autres modes de réalisation, et être pratiquée ou mise en œuvre de diverses manières. De plus, il faut comprendre que la phraséologie et la terminologie utilisées ici le sont à des fins de description et ne doivent pas être considérées comme limitatives. L'utilisation de y compris, comprenant, comprenant ou ayant et leurs variantes dans les présentes vise à englober les articles énumérés ci-après et leurs équivalents, ainsi que des articles sup plémentaires. Sauf indication ou limitation contraire, les termes monté, connecté, supporté et couplé et leurs variantes sont largement utilisés et englobent à la fois les montages, connexions, supports et accouplements directs et indirects. En outre, les termes connecté et couplé ne se limitent pas aux connexions ou couplages physiques ou mécaniques.

[0027] [0027] La discussion qui suit vise à permettre à un spécialiste de la technique de réaliser et d'utiliser les modes de réalisation de l'invention. Diverses modifications aux modes de réalisation illustrés seront évidentes pour le spécialiste de la technique, et les principes génériques qui y sont énoncés peuvent être appliqués à d'autres modes de réalisation et applications sans s'écarter des modes de réalisation de l'invention. Ainsi, les modes de réalisation de l'invention ne sont pas destinées à être limités aux modes de réalisation montrés, mais doivent avoir la portée la plus large possible, conformément aux principes et aux caractéristiques décrits dans le présent document. La description détaillée suivante doit être lue en se référant aux figures, parmi lesquelles des éléments similaires dans différentes figures ont des chiffres de référence similaires. Les figures, qui ne sont pas nécessairement à l'échelle, illustrent des modes de réalisation choisis et ne visent pas à limiter la portée des modes de réalisation de l'invention. Les spécialistes de la technique reconnaîtront que les exemples fournis ici ont de nombreuses alternatives utiles et s'inscrivent dans le cadre des modes de réalisation de l'invention.

[0028] Les figures 1 et 2 illustrent une soupape à boisseau sphérique 100 selon un mode de réalisation de l'invention. La soupape à boisseau sphérique 100 comprend généralement un corps de soupape 102 ayant une entrée 104, une sortie 106 et un arbre 108 s'étendant dans le corps de soupape 102. Dans certains modes de réalisation, le corps de soupape 102 peut être un corps de soupape monobloc (c'est-à-dire fabriqué d'une seule pièce de matériau). Dans d'autres modes de réalisation, le corps de soupape 102 peut être un corps de soupape en deux parties qui est formé en couplant deux moitiés de corps de soupape. Dans le mode de réalisation illustré, l'entrée 104 et la sortie 106 sont formées aux extrémités opposées du corps de soupape 102.

[0029] [0029] Dans certaines applications, la soupape à boisseau sphérique 100 peut être intégrée dans un pipeline ou dans un autre circuit de fluide pour permettre et arrêter sélectivement le flux de fluide. En d’autres termes, l'arbre 108 de la soupape à boisseau sphérique 100 peut être tourné sélectivement, par exemple, via un levier ou un actionneur (non représenté), pour assurer l'écoulement du fluide entre l'entrée 104 et la sortie 106 et pour empêcher l'écoulement du fluide entre l'entrée 104 et la sortie 106.

[0030] Comme le montre la figure 2, le corps de soupape 102 définit une cavité intérieure 110 à l'intérieur de laquelle une garniture 112 peut être disposée. L'utilisation des termes dispositif de garniture, garniture de soupape et garniture sont des termes qui se rapportent généralement aux composants internes d'une soupape. Dans certains modes de réalisation, par exemple, un dispositif de garniture peut inclure des composants amovibles et/ou réglables disposés à l'intérieur d'une soupape. Dans certains modes de réalisation, par exemple, un dispositif de garniture peut inclure des composants internes d'une soupape disposée le long d'un trajet d'écoulement défini à l'intérieur de la soupape.

[0031] [0031] Le corps de soupape 102 peut définir un axe d'écoulement 114 s'étendant depuis l'entrée 104 jusqu’à la sortie 106 et traversant la cavité intérieure 110 le long du dispositif de garniture 112. Les termes axial, radial et circonférentiel désignent les directions par rapport à l'axe du flux 114. La cavité intérieure 110 peut définir des alésages axialement séparés et radialement étagés, à une première extrémité intérieure 107 et une seconde extrémité intérieure 109 de la cavité intérieure 110. Dans le mode de réalisation illustré, la première extrémité intérieure 107 de la cavité intérieure 110 comprend un premier alésage de joint de siège 116 disposé en aval de l'entrée 104 et un alésage de collet 118 disposé en aval du premier alésage de joint de siège 116. La deuxième extrémité intérieure 109 peut comporter un deuxième alésage d'étanchéité de siège 120 disposé en amont de la sortie 106. Le premier alésage du joint de siège 116, l'alésage de collier 118 et le deuxième alésage du joint de siège 120 définissent chacun un évidement radial dans la cavité intérieure 110 qui s'étend dans une direction axiale le long de l'axe d'écoulement 114. Les termes en aval et en amont sont des termes qui indiquent la direction relative à l'écoulement d'un fluide. Le terme en aval correspond au sens d'écoulement du fluide, tandis que le terme en amont désigne la direction opposée au sens d'écoulement du fluide.

[0032] [0032] Le corps de soupape 102 peut comporter une ouverture de capot 122 qui s'étend à travers le corps de soupape 102 et dans la cavité intérieure 110. Dans le mode de réalisation illustré, l'ouverture de capot 122 s'étend d'une surface supérieure 124 du corps de soupape 102, le long d'une première surface supérieure 125 de la première extrémité intérieure 107 et d'une seconde surface supérieure 127 de la seconde extrémité intérieure 109, et dans la cavité intérieure 110. Lors du montage de la soupape à boisseau sphérique 100, il est possible de recevoir un capot 128 à l'intérieur de l'ouverture de capot 122. Dans certains modes de réalisation, au moins une partie du capot 128 peut être encastrée dans l'ouverture de capot 122 lors du montage. Le capot 128 peut comporter une rainure de capot 130 qui peut recevoir un joint de capot 134. Dans le mode de réalisation illustré, le joint de capot 134 peut prendre la forme d'un joint torique. Le joint de capot 134 peut assurer l'étanchéité entre le capot 128 et l'ouverture de capot 122 sur le corps de soupape 102 pour empêcher les contaminants atmosphériques de pénétrer dans la cavité intérieure 110.

[0033] [0033] Le capot 128 peut également comporter une ouverture d'arbre 132 s'étendant dans une direction perpendiculaire à l'axe d'écoulement 114. L'arbre 108 peut s'étendre à travers l'ouverture de l'arbre 132 et dans la cavité intérieure 110. L'arbre 108 peut être logé de manière rotative dans l'ouverture de l'arbre 132 de sorte que l'arbre 108 peut être tourné sélectivement pour faire passer la soupape à boisseau sphérique 100 de la position ouverte à la position fermée. Dans la mode de réalisation illustré, une rondelle de butée 135 peut être disposée à une interface entre l'arbre 108 et le capot 128 dans la cavité intérieure 110. La rondelle de butée 135 peut absorber la poussée provenant d'une pression différente entre la cavité interne 110 et l'extérieur du corps de soupape 102 (c'est-à-dire les conditions ambiantes). Alors que la rondelle de butée 135 est positionnée entre les surfaces de l'arbre 108 et du capot 128 parallèles à l'axe d'écoulement 114, la rondelle de butée 135 peut également ou alternativement être positionnée entre les surfaces de l'arbre 108 et les parois formant l'ouverture d'arbre 132 qui sont perpendiculaires à l'axe d'écoulement 114.

[0034] [0034 Toujours en référence à la figure 2, le dispositif de garniture 112 peut comprendre un premier ensemble de siège 136 et un deuxième ensemble de siège 138. Le premier siège 136 et le deuxième siège 138 assurent l'étanchéité d'un premier côté 137 et d'un deuxième côté 139 d'un élément de boisseau sphérique 140, respectivement. Les joints prévus sur les premier et deuxième côtés 137 et 139 de l'élément de boisseau sphérique 140 peuvent permettre à l'élément de boisseau sphérique 140 de tourner entre le premier ensemble de siège 136 et le deuxième ensemble de siège 138, tout en empêchant le liquide de s'échapper par les joints. En d'autres termes, une pression de contact fournie sur les premier et deuxième côtés 137 et 139 de l'élément de boisseau sphérique 140 par le premier ensemble de siège 136 et le deuxième ensemble de siège 138 peut permettre à l'élément de boisseau sphérique 140 de tourner et empêcher le fluide de passer par la sortie 106 lorsque la soupape à boisseau sphérique 100 est dans la position fermée.

[0035] [0035] Le premier ensemble de siège 136 peut comprendre un premier siège 142, un collier fileté 144, un élément de précontrainte 146 et un premier joint de siège 148. Le premier siège 142 peut comprendre une première partie d'étanchéité 150, une partie filetée 152, une première partie de siège 154 et un premier passage de siège 155. Le premier passage de siège 155 peut s'étendre axialement à travers le premier siège 142 pour permettre au fluide de s'écouler à travers le premier siège 142. Le premier siège 142 peut définir une forme généralement annulaire, la première partie de joint 150 et la partie filetée 152 s'étendant axialement à partir de la première partie de siège 154. Dans le mode de réalisation illustré, la partie filetée 152 est positionnée entre la première partie de siège 154 et la première partie de joint 150, et le diamètre du premier siège 142 augmente à une jonction entre la partie filetée 152 et la première partie de siège 154. C'est-à-dire qu'une première surface de butée 157 peut s'étendre ra dialement vers l'extérieur du diamètre extérieur de la partie filetée 152 au diamètre extérieur de la première partie de siège 154 à une jonction entre la partie filetée 152 et la première partie de siège 154.

[0036] [0036] La première partie de joint 150 peut être dimensionnée pour être logée de manière coulissante dans le premier alésage de joint de siège 116 du corps de soupape 102. La première partie de joint 150 peut comporter une encoche en retrait radial 156 pour recevoir le premier joint de siège 148. Dans le mode de réalisation illustré, le premier joint de siège 148 peut être un joint torique. Dans certains modes de réalisation, le premier joint de siège 148 peut coulisser axialement (c'est-à-dire coulisser dans une direction le long de l'axe d'écoulement 114) dans l'encoche 156 le long du premier alésage du joint de siège 116. De cette façon, le mouvement axial du premier siège 142 n'affecte pas la compression du joint entre la première partie de joint 150 et le premier alésage du joint de siège 116 fourni par le premier joint de siège 148.

[0037] [0037] Lorsque la soupape à boisseau sphérique 100 est assemblé, le collier fileté

144 peut être vissé sur la partie filetée 152 du premier siège 142 et reçu dans l'alésage de collier 118 du corps de soupape 102. L'élément de précontrainte 146 peut être disposé entre une surface de précontrainte 159 et le collier fileté 144. La surface de précontrainte 159 s'étend radialement vers l'extérieur entre le premier alésage du joint de siège 116 et l'alésage de collier 118 à une jonction entre le premier alésage du joint de siège 116 et l'alésage du collier 118. L'élément de précontrainte 146 exerce une force de précontrainte sur le collier fileté 144 dans une direction axiale vers l'élément de boisseau sphérique 140. Comme décrit ci-dessous, la force de précontrainte fournie par l'élément de précontrainte 146 peut être ajustée par le collier fileté 144 qui peut se déplacer axialement le long de l'alésage du collier 118 en réponse à la rotation du premier siège 142. Dans certains modes de réalisation, l'élément de précontrainte 146 peut prendre la forme d'un ressort. Dans d'autres modes de réalisation, l'élément de précontrainte 146 peut prendre la forme d'une rondelle Belleville, d'un ressort hélicoïdal ou de tout autre élément de précontrainte approprié.

[0038] [0038] Puisque le collier fileté 144 est accouplé de façon filetée à la partie filetée 152 du premier siège 142, l'élément de précontrainte 146 sollicite le premier siège 142 en engagement avec l'élément de boisseau sphérique 140 et détermine une pression de contact appliquée sur le premier côté 137 de l'élément de boisseau sphérique 140. En particulier, la première partie de siège 154 du premier siège 142 comprend une première surface de siège 158 qui définit un profil généralement incurvé pour se conformer au premier côté 137 de l'élément de boisseau sphérique 140. La pression de contact entre la première surface de siège 158 du premier siège 142 et le premier côté 137 de l'élément de boisseau sphérique 140 peut assurer qu'un joint est formé entre la première surface de siège 158 et le premier côté 137 de l'élément de boisseau sphérique

140 pour empêcher le fluide de fuir par la sortie 106 lorsque la soupape à boisseau sphérique 100 est en position fermée. De plus, la pression de contact peut toujours permettre à l'élément de boisseau sphérique 140 de tourner tout en engageant le premier siège 142.

[0039] [0039] Le deuxième ensemble de siège 138 peut comprendre un deuxième siège 160 et un deuxième joint de siège 162. Le deuxième siège 160 peut comprendre une deuxième partie de joint 164, une deuxième partie de siège 166 et un deuxième passage de siège 167. Le deuxième passage de siège 167 peut s'étendre axialement à travers le deuxième siège 160 pour permettre au fluide de s'écouler à travers le deuxième siège 160. Le deuxième siège 160 peut définir une forme généralement annulaire, la deuxième partie de joint 164 s'étendant axialement à partir de la deuxième partie de siège 166. Dans le mode de réalisation illustré, le diamètre du deuxième siège 160 augmente à une jonction entre la deuxième partie de joint 164 et la deuxième partie de siège 166. C'est-à-dire qu'une deuxième surface de butée 169 peut s'étendre radialement vers l'extérieur du diamètre extérieur de la deuxième partie de joint 164 au diamètre extérieur de la deuxième partie de siège 166 à une jonction entre la deuxième partie de joint 164 et la deuxième partie de siège 166.

[0040] [0040] La deuxième partie de joint 164 peut être dimensionnée pour être logée de manière coulissante dans le deuxième alésage de joint de siège 120 du corps de soupape 102. La deuxième partie de joint 164 peut comporter une deuxième encoche en retrait radial 168 pour recevoir le deuxième joint de siège 162. Dans le mode de réalisation illustré, le deuxième joint de siège 162 peut prendre la forme d'un joint torique. Dans certains modes de réalisation, le deuxième joint de siège 162 peut coulisser axialement (c.-à-d. coulisser dans une direction le long de l'axe d'écoulement 114) dans l'encoche 168 le long du deuxième alésage du joint de siège 120. De cette façon, le mouvement axial du deuxième siège 160 n'affecte pas la compression du joint entre la deuxième partie du joint 164 et le deuxième alésage du joint de siège 120 fourni par le deuxième joint de siège 162.

[0041] [0041] La deuxième partie de siège 166 du deuxième siège 160 comprend une deuxième surface de siège 170 qui définit un profil généralement incurvé pour se conformer au deuxième côté 139 de l'élément de boisseau sphérique 140. La pression de contact entre la deuxième surface de siège 170 du deuxième siège 160 et le deuxième côté 139 de l'élément de boisseau sphérique 140 (par exemple, déterminée par l'élément de précontrainte 146) peut assurer une étanchéité entre la deuxième surface de siège 170 et le deuxième côté 139 de l'élément de boisseau sphérique 140 pour empêcher le passage du fluide par la sortie 106 lorsque la soupape à boisseau sphérique 100 est en position fermée. De plus, une amplitude de la pression de contact peut permettre à l'élément de boisseau sphérique 140 de tourner tout en engageant le deuxième siège 160.

[0042] [0042] Dans certains modes de réalisation, la conception du collier fileté 144 et de l'alésage du collier 118 peut empêcher la rotation du collier fileté 144 lorsque la soupape à boisseau sphérique 100 est assemblé. C'est-à-dire qu'une fois que le collier fileté 144 est inséré dans l'alésage de collier 118, le collier fileté 144 peut être empêché de tourner par rapport au corps de soupape 102, mais peut toujours se déplacer axialement le long de l'alésage de collier 118. Ce mouvement axial du collier fileté 144 peut déterminer une pression de contact exercée sur l'élément de boisseau sphérique 140 par les premier et deuxième sièges 142 et 160 par l'élément de précontrainte 146.

[0043] Dans certains modes de réalisation, illustrés sur la figure 3, l'alésage du collier 118 peut inclure une surface d'alésage 172 qui interagit avec une surface de collier 174 sur le collier fileté 144 pour empêcher la rotation du collier fileté 144 dans l'alésage du collier 118. La surface du collier 174 peut définir une surface généralement plane qui interrompt un profil circonférentiel du diamètre extérieur du collier fileté 144. La surface d'alésage 172 peut définir une surface généralement plane qui correspond à la forme de la surface du collier 174 et interrompt un profil circonférentiel de l'alésage du collier 118. Dans ces modes de réalisation, un jeu entre la surface du collier 174 et la surface de l'alésage 172 peut assurer que la surface du collier 174 est en contact avec la surface de l'alésage 172 pour empêcher la rotation du collier fileté 144.

[0044] Dans d’autres modes de réalisation, illustrés sur la figure 4, une saillie 176 peut s'étendre radialement vers l'intérieur à partir d'une paroi formant l'alésage du collier 118 et s'étendre dans une fente évidée radialement 178 dans le collier fileté 144. Ainsi, lorsque le collier fileté 144 est au moins partiellement insérée dans l'alésage de collier 118, le collier fileté 144 peut être clavetée sur la paroi formant l'alésage du collier 118 pour empêcher la rotation du collier fileté 144 par rapport à l'alésage du collier 118. Dans certains modes de réalisation, la saillie 176 peut s'étendre radialement vers l'extérieur à partir du diamètre extérieur du collier fileté 144, et l'alésage du collier 118 peut inclure la fente radialement évidée 178.

[0045] [0045] Dans d'autres modes de réalisation encore, un profil géométrique défini par l'alésage du collier 118 et un profil géométrique complémentaire défini par un diamètre extérieur du collier fileté 144 peuvent empêcher la rotation du collier fileté 144 dans l'alésage du collier 118. Par exemple, comme illustré sur les figures 5-7, l'alésage du collier 118 et le diamètre extérieur du collier fileté 144 peuvent définir une forme ovale (figure 5), rectangulaire (figure 6), ou polygonale (p. ex., hexagonale) (figure 7). Ces formes géométriques définies par l'alésage du collier 118 et le diamètre extérieur du collier fileté 144 et illustrées dans les figures 5-7 peuvent empêcher la rotation du collier fileté 144 dans l'alésage du collier 118. C'est-à-dire que les formes géométriques peuvent assurer qu'au moins une partie du diamètre extérieur de la collerette filetée 144 est en contact avec les parois formant l'alésage du collier 118, lors de la tentative de rotation du collier fileté 144, pour empêcher la rotation du collier fileté 144 dans l'alésage du collier 118.

[0046] Dans certains modes de réalisation, illustrés sur la figure 2, le premier siège 142 peut être empêché de tourner lorsque la soupape à boisseau sphérique 100 est monté.

C'est-à-dire qu'une géométrie définie par un diamètre extérieur de la première partie de siège 154 peut interagir avec une surface inférieure 180 du capot 128 pour empêcher le premier siège 142 de tourner lorsque le capot 128 est installé sur le corps de soupape 102. Dans certains modes de réalisation, illustrés sur la figure 8, le diamètre extérieur de la première partie de siège 154 peut inclure une première surface de siège extérieure 182 qui est généralement plate et interrompt le profil circonférentiel du diamètre extérieur de la première partie de siège 154. Dans ces modes de réalisation, un premier jeu entre la première surface de siège extérieure 182 de la première partie de siège 154 et la surface inférieure 180 du capot 128 peut empêcher le premier siège 142 de tourner une fois la soupape à boisseau sphérique 100 assemblée. En d'autres termes, le premier jeu entre la première surface de siège extérieure 182 et la surface inférieure 180 peut être suffisamment petit assurer pour que la première surface de siège extérieure 182 soit en contact avec la surface inférieure 180, lors de la tentative de rotation du premier siège 142, pour empêcher la rotation du premier siège 142.

[0047] [0047 Comme pour le premier siège 142, le deuxième siège 160 peut être empêché de tourner lorsque la soupape à boisseau sphérique 100 est assemblée. En d'autres termes, une géométrie définie par un diamètre extérieur de la seconde partie de siège 166 peut interagir avec la surface inférieure 180 du capot 128 pour empêcher la rotation du second siège 160 lorsque le capot 128 est installé sur le corps de soupape 102. Dans certains modes de réalisation, le diamètre extérieur de la deuxième partie de siège 166 peut inclure une deuxième surface de siège extérieure 184, et un deuxième jeu entre la deuxième surface de siège extérieure 184 et la surface inférieure 180 du capot 128 peut empêcher le deuxième siège 160 de tourner une fois la soupape à boisseau sphérique 100 montée. En d'autres termes, le deuxième jeu entre la deuxième surface de siège extérieure 184 et la surface inférieure 180 peut être suffisamment petit pour que la deuxième surface de siège extérieure 184 soit en contact avec la surface inférieure 180, lors de la tentative de rotation du deuxième siège 160, pour empêcher la rotation du deuxième siège 160.

[0048] [0048] Dans d'autres modes de réalisation, le diamètre extérieur de la première partie de siège 154 et/ou de la deuxième partie de siège 166 peuvent définir une forme géométrique qui comprend une ou plusieurs surfaces planes qui peuvent interagir avec la surface inférieure 180 du capot 128 pour empêcher la rotation de la première partie de siège 154 et/ou de la deuxième partie de siège 166. Par exemple, comme illustré sur les figures 9 et 10, le diamètre extérieur de la première partie de siège 154 et/ou de la seconde partie de siège 166 peuvent définir une forme rectangulaire (figure 9) ou hexagonale (figure 10). Dans d'autres modes de réalisation encore, le diamètre extérieur de la première partie de siège 154 et/ou de la deuxième partie de siège 166 peuvent définir une forme géométrique avec plus ou moins de six côtés pour permettre un ajustement plus granulaire de la pression de contact réglée par rotation du premier siège 142.

[0049] [0049] Le montage et le fonctionnement de la soupape à boisseau sphérique 100 seront décrits en référence aux figures 1 et 2. La description suivante de l'ordre dans lequel les composants de la soupape à boisseau sphérique 100 sont assemblés n'est en aucun cas limitative, et d'autres séquences sont incluses dans la portée de l'invention. Pour installer le dispositif de garniture 112 dans le corps de soupape 102, le deuxième ensemble de siège 138 peut d'abord être inséré à travers l'ouverture du capot 122 du corps de soupape 102 et la deuxième partie de joint 164 peut être insérée axialement dans le deuxième alésage du joint de siège 120. Lorsque la deuxième partie de joint 164 est insérée dans le deuxième alésage de joint de siège 120, le deuxième joint de siège 162 peut s'engager et coulisser axialement le long du deuxième alésage de joint de siège 120. Dans certains modes de réalisation, la deuxième partie de joint 164 peut être insérée axialement dans le deuxième alésage de joint de siège 120 jusqu'à ce que la deuxième surface de butée 169 engage la deuxième surface supérieure 127 de la deuxième extrémité intérieure 109. Lorsque le deuxième ensemble de siège 138 est installé dans la cavité intérieure 110 du corps de soupape 102, l'engagement entre le deuxième joint de siège 162 et le deuxième alésage du joint de siège 120 peut fournir une étanchéité pour empêcher le fluide de fuir par la sortie 106 lorsque la soupape à boisseau sphérique 100 est en position fermée.

[0050] [0050] Ensuite, le premier siège 136 peut être installé dans la cavité intérieure 110 du corps de soupape 102. Dans un premier temps, l'élément de précontrainte 146 peut être installé dans l'alésage du collier 118 pour s'engager dans la surface de précontrainte 159. Le collier fileté 144 étant vissé sur la partie filetée 152 du premier siège 142, le premier siège 142 peut être inséré à travers l'ouverture du capot 122 du corps de soupape 102 et la première partie de joint 150 peut être insérée axialement dans le premier alésage du joint de siège 116. Comme la première partie de joint 150 est insérée axialement dans le premier alésage de joint de siège 116, le premier joint de siège 148 peut s'engager et glisser axialement le long du premier alésage de joint de siège 116 et le collier fileté 144 peut s'engager dans l'élément de précontrainte 146. Une fois que le collier fileté 144 est au moins partiellement disposé à l'intérieur de l'alésage de collier 118, le collier fileté 144 peut être empêchée de tourner mais peut toujours se déplacer axialement le long de l'alésage de collier 118, comme expliqué en détail ci-dessus.

[0051] [0051] Lorsque le premier ensemble de siège 136 et le deuxième ensemble de siège

138 sont installés dans la cavité intérieure 110 du corps de soupape 102, l'élément de boisseau sphérique 140 peut alors être installé entre la première surface de siège 158 et la deuxième surface de siège 170. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, l'élément de boisseau sphérique 140 comprend des première et deuxième surfaces planes 190 et 192 disposées sur les côtés opposés de l'élément de boisseau sphérique 140. Dans ces modes de réalisation, une dimension réduite de la largeur du boisseau sphérique entre les première et deuxième surfaces planes 190 et 192 permet d'installer l'élément de boisseau sphérique 140 dans une ouverture minimale entre les première et deuxième surfaces de siège 158 et 170. En d'autres termes, la dimension réduite de la largeur du boisseau sphérique entre les première et deuxième surfaces planes 190 et 192 permet de placer les première et deuxième surfaces de siège 158 et 170 arrondies à proximité l'une de l'autre dans un état libre (par exemple, un état sans élément de boisseau sphérique 140 disposé au milieu), et les jeux qui déterminent la distance entre les première et deuxième surfaces de siège 158 et 170 peuvent être réduits à un minimum. Dans certains modes de réalisation, le fait de réduire au minimum le jeu entre les première et deuxième surfaces de siège 158 et 170 à l'état libre permet de construire le corps de soupape 102 avec une taille plus petite, ce qui, à son tour, peut produire une plus petite zone de balourd du capot 128. La zone de balourd du capot 128 peut être la zone sur laquelle s’exerce la pression à l'intérieur de la cavité interne 110. La réduction de la zone de balourd permet de réduire proportionnellement la force exercée sur le capot 128, ce qui permet d'utiliser des fixations plus petites pour fixer le capot 128 sur le corps de soupape 102. L'utilisation d'attaches plus petites et d'un corps de soupape plus petit 102 réduit le coût de fabrication associé à la soupape à boisseau sphérique 100.

[0052] [0052] Une fois que l'élément de boisseau sphérique 140 est installé entre les première et deuxième surfaces de siège 158 et 170, les première et deuxième surfaces planes 190 et 192 étant disposées verticalement (du point de vue de la figure 2), l'élément de boisseau sphérique 140 peut être tourné d'environ 90 degrés pour aligner axialement un passage de boisseau sphérique 200 avec le premier passage de siège 155 du premier siège 142 et le second passage de siège 167 du second siège 160. Une fois assemblé, le passage du boisseau sphérique 200 peut s'étendre axialement le long de l'axe d'écoulement 114 pour permettre au fluide de s'écouler à travers l'élément de boisseau sphérique 140. Le premier passage de siège 155, le passage de boisseau sphérique 200 et le deuxième passage de siège 167 peuvent se combiner pour former un passage de fluide qui s'étend le long de l'axe de flux 114 entre l'entrée 104 et la sortie 106.

[0053] [0053] Une fois que l'élément de boisseau sphérique 140 est installé entre les première et deuxième surfaces de siège 158 et 170, l'arbre 108 peut être couplé à l'élément de boisseau sphérique 140 de sorte que l'élément de boisseau sphérique 140 tourne avec l'arbre 108. La pression de contact entre les première et deuxième surfaces de siège 158 et 170 et l'élément de boisseau sphérique 140 peut être ajustée ou réajustée pour composer une pression de contact souhaitée en tournant le premier siège 142. En d'autres termes, si le collier fileté 144 ne peut pas tourner à l'intérieur de l'alésage du collier 118, la rotation du premier siège 142 dans une direction souhaitée peut soit comprimer ou décomprimer davantage l'élément de précontrainte 146, ce qui augmente ou diminue la pression de contact. La pression de contact peut être ajustée pour assurer qu'une étanchéité appropriée soit assurée entre les première et deuxième surfaces de siège 158 et 170 et les premier et deuxième côtés 137 et 139 de l'élément de boisseau sphérique 140, et que l'élément de boisseau sphérique 140 puisse toujours tourner en réponse à la rotation de l'arbre 108. Le réglage du premier siège 142 permet également à la soupape à boisseau sphérique 100 de s'adapter à des éléments de boisseau sphériques de formes et de dimensions différentes. De plus, la possibilité de régler la pression de contact fournie par la conception du premier siège 136 facilite l'entretien efficace du dispositif de garniture 112, par exemple pour réajuster la pression de contact ou pour remplacer une pièce usée.

[0054] [0054] Une fois la pression de contact réglée à une valeur souhaitée ou prédéterminée, le capot 128 peut être installé avec l'arbre 108 traversant l'ouverture d'arbre 132 et le capot 128 reçu au moins partiellement dans l'ouverture de capot 122 du corps de soupape 102. Lorsque le capot 128 est installé dans l'ouverture du capot 122, le joint de capot 134 peut assurer l'étanchéité entre le capot 128 et l'ouverture de capot 122, et la surface inférieure 180 du capot 128 peut empêcher la rotation des premier et second sièges 142 et 160. L'installation du capot 128 peut bloquer le sens de rotation des premier et deuxième sièges 142 et 160, ce qui permet de maintenir la pression de contact souhaitée qui a été réglée avant l'installation du capot 128. Cependant, la conception de la soupape à boisseau sphérique 100 et, en particulier, du dispositif de garniture 112 permettent un réglage aisé de la pression de contact. En d'autres termes, le capot 128 peut être retiré et le premier siège 142 peut être tourné dans la direction souhaitée pour augmenter ou diminuer la pression de contact, et le capot 128 peut être réinstallé pour bloquer à nouveau la pression de contact.

[0055] [0055] Le réglage de la pression de contact fourme par le dispositif de garniture 112 et, en particulier, par le premier ensemble de siège 136 améliore la facilité de fabrication de la soupape à boisseau sphérique 100. Une profondeur axiale de l'alésage de collet 118 permet de définir de grandes tolérances de fabrication grâce à la possibilité de régler la pression de contact. Par exemple, si la pression de contact n'était pas réglable, la profondeur axiale de l'alésage de collier 118 pourrait déterminer la compression de l'élément de précontrainte 146 et donc la pression de contact sur l'élément de boisseau sphérique 140. Dans ce cas, la profondeur axiale de l'alésage de collier 118 peut définir des tolérances de fabrication strictes pour obtenir une pression de contact prédéterminée. La possibilité de régler la pression de contact fournie par le dispositif de garniture 112 peut atténuer la criticité de la profondeur axiale de l'alésage de collier 118, ce qui améliore la facilité de fabrication du corps de soupape 102. Dans certains modes de réalisation, l'amélioration de la facilité de fabrication du corps de soupape 102 permet au corps de soupape 102 d'être une pièce moulée, ce qui réduit les coûts de fabrication associés à la soupape à boisseau sphérique 100.

[0056] [0056] La conception du dispositif de précontrainte 112 permet rutilisation d'un élément pleinement sphérique dans la soupape à boisseau sphérique 100. Dans certains modes de réalisation, l'élément de boisseau sphérique 140 peut prendre la forme d'une bille entièrement sphérique sans les premier et deuxième méplats 190 et 192. Dans ces modes de réalisation, lors du montage, la compression de l'élément de précontrainte 146 peut être enlevée en tournant le premier siège 142 dans une direction souhaitée et un élément pleinement sphérique peut être installé entre les premier et second sièges 142 et 160.

[0057] [0057] Lorsque l'élément de boisseau sphérique 140 est en position fermée et que la soupape à boisseau sphérique 100 arrête le flux de fluide entre l'entrée 104 et la sortie 106, le fluide sous pression peut agir sur le premier côté 137 de l'élément de boisseau sphérique 140 dans une direction axiale vers la sortie 106 (c'est-à-dire la réalisation unidirectionnelle de l'arrêt). Comme le deuxième siège 160 peut être en contact direct avec la deuxième extrémité intérieure 109 de la cavité intérieure 110, le deuxième siège 160 peut empêcher l'élément de boisseau sphérique 140 de dériver vers l'aval en raison de la pression agissant sur le premier côté 137 de l'élément de boisseau sphérique 140. Ceci peut empêcher l'arbre 108 de basculer et maintenir l'alignement avec l'élément de boisseau sphérique 140 pour un fonctionnement optimisé.

[0058] [0058] La soupape à boisseau sphérique 100 et le dispositif de garniture 112 peuvent également fournir une performance d'arrêt bidirectionnelle, par exemple, si la contrepression de la sortie 106 agit sur le deuxième côté 139 de l'élément de boisseau sphérique 140, tandis que la pression du fluide agit sur le premier côté 137 de l'élément de boisseau sphérique 140. Avec la soupape à boisseau sphérique 100 sous pression bidirectionnelle, l'élément de boisseau sphérique 140 peut dériver (c'est-à-dire se déplacer dans une direction axiale) en raison de la différence de pression entre le premier côté 137 et le second côté 139 de l'élément de boisseau sphérique 140. Toutefois, la conception du dispositif de garniture 112 permet de maintenir les joints fournis par le dispositif de garniture 112 et de contrôler la dérive de l'élément de boisseau sphérique 140. Comme décrit ci-dessus, le mouvement axial du premier siège 142 n'affecte pas la compression du joint entre la première partie de joint 150 et le premier alésage de joint de siège 116 fourni par le premier joint de siège 148, et le mouvement axial du second siège 160 n'affecte pas la compression du joint entre la seconde partie de joint 164 et le second alésage de joint de siège 120 fourni par le second joint de siège 162. Par conséquent, les premier et second sièges 142 et 160 peuvent maintenir l’étanchéité fournie contre le corps de soupape 102 pendant la dérive de l'élément de boisseau sphérique 140.

[0059] [0059] Pendant la dérive amont de l'élément de boisseau sphérique 140 dans une direction vers l'entrée 104, l'élément de précontrainte 146 peut être comprimé davantage pour assurer que les joints entre les première et deuxième surfaces de siège 158 et 170 et les premier et deuxième côtés 137 et 139 de l'élément de boisseau sphérique 140 soient maintenus. En outre, le jeu axial entre la première surface de butée 157 et la première surface supérieure 125, et/ou le jeu axial entre l'extrémité amont 196 de la première partie de joint 150 et la surface d'entrée 198 peut contrôler jusqu'à quel point l’élément de boisseau sphérique 140 peut dériver vers l’amont. En d'autres termes, l'élément de boisseau sphérique 140 peut dériver vers l’amont, pendant la pressurisation bidirectionnelle, jusqu'à ce que la première surface de butée 157 entre en contact avec la première surface supérieure 125 et/ou l'extrémité amont 196 entre en contact avec la surface d'entrée 198. Dans certains modes de réalisation, le corps de soupape 102 et le dispositif de garniture 112 peuvent être fabriqués pour fournir un jeu prédéterminé entre la première surface de butée 157 et la première surface supérieure 125, et/ou entre l'extrémité amont 196 de la première partie de joint 150, ce qui détermine une distance maximale sur laquelle l'élément de boisseau sphérique 140 peut dériver vers l’amont. Le jeu prédéterminé peut garantir que l'arbre 108 ne s'incline pas hors alignement, par exemple, avec un actionneur couplé à l'arbre 108 pendant la dérive amont de l'élément de boisseau sphérique 140.

[0060] La figure 11 illustre une soupape à boisseau sphérique 300 selon un autre mode de réalisation de l'invention. La soupape à boisseau sphérique 300 peut comprendre des composants similaires à ceux de la soupape à boisseau sphérique 100, qui sont identifiés par des chiffres de référence identiques. Dans le mode de réalisation illustré, la deuxième extrémité intérieure 109 de la cavité intérieure 110 peut comprendre le deuxième alésage de joint de siège 120 disposé en amont de la sortie 106 et un deuxième alésage de collier 302 disposé en amont du deuxième alésage de joint de siège 120. Le deuxième alésage de collier 302 définit un évidement radial dans la cavité intérieure 110 qui s'étend dans le sens axial le long de l'axe d'écoulement 114. Dans le mode de réalisation illustré, le deuxième alésage de collier 302 s'étend axialement d'une deuxième surface de précontrainte 304 à la deuxième surface su périeure 127. La deuxième surface de précontrainte 304 s'étend radialement vers l'extérieur entre le deuxième alésage de joint de siège 120 et le deuxième alésage de collier 302 à une jonction entre le premier alésage de joint de siège 120 et le deuxième alésage de collier 304.

[0061] [0061] Dans le mode de réalisation illustré, semblablement au premier ensemble de siège 136, le deuxième ensemble de siège 138 peut comprendre un collier fileté 306 et un deuxième élément de précontrainte 308, et le deuxième siège 160 peut également comprendre une deuxième partie filetée 310 placée entre la deuxième partie de siège 166 et la deuxième partie de joint 164. Lors du montage de la soupape à boisseau sphérique 300, le deuxième collier fileté 306 peut être vissée sur la deuxième partie filetée 310 du deuxième siège 160 et reçue dans le deuxième alésage de collier 302 du corps de soupape 102. Le deuxième élément de précontrainte 308 peut être disposé entre la deuxième surface de précontrainte 304 et le deuxième collier fileté 306. Le deuxième élément de précontrainte 308 fournit une force de précontrainte sur le deuxième collier fileté 306 dans la direction axiale vers l'élément de boisseau sphérique 140. Dans certains modes de réalisation, la force de précontrainte fournie par le deuxième élément de précontrainte 308 peut être ajustée par le fait que le deuxième collier fileté 306 peut se déplacer axialement le long du deuxième alésage de collier 302 en réponse à la rotation du deuxième siège 160. Dans certains modes de réalisation, le deuxième élément de précontrainte 308 peut prendre la forme d'un ressort. Dans d'autres modes de réalisation, le deuxième élément de précontrainte 308 peut prendre la forme d'une rondelle Belleville, d'un ressort hélicoïdal ou de tout autre élément de précontrainte approprié.

[0062] [0062] Puisque le deuxième collier fileté 306 est couplé par filet à la deuxième partie filetée 310 du deuxième siège 160, le deuxième élément de précontrainte 308 force le deuxième siège 160 à s’engager avec l'élément de boisseau sphérique 140 et peut appliquer une pression de contact sur la deuxième côté 139 de l'élément de boisseau sphérique 140. La pression de contact entre la deuxième surface de siège 170 du deuxième siège 160 et le deuxième côté 139 de l'élément de boisseau sphérique 140 peut assurer qu'un joint est formé entre la deuxième surface de siège 160 et le deuxième côté 139 de l'élément de boisseau sphérique 140 pour empêcher le fluide de fuir par la sortie 106 lorsque la soupape à boisseau sphérique 100 est en position fermée. De plus, la pression de contact peut toujours permettre à l'élément de boisseau sphérique 140 de tourner tout en engageant le deuxième siège 160. Dans certaines modes de réalisation, le deuxième collier fileté 306 peut présenter des capacités antirotation similaires, une fois reçu à l'intérieur du deuxième alésage de collier 302 comme le collier fileté 144 décrit ci-dessus.

[0063] [0063] La soupape à boisseau sphérique 300 peut être assemblée de la même façon que la soupape à boisseau sphérique 100, décrite ci-dessus, sauf que le deuxième ensemble de siège 138 peut être installé de la même façon que le premier ensemble de siège 136, le deuxième collier fileté 306 étant reçu dans le deuxième alésage de collier 302. Une fois assemblé, avant l'installation du capot 128, le deuxième ensemble de siège 138 peut fournir une pression de contact réglable sur le deuxième côté 139 de l'élément de boisseau sphérique 140 par rotation du deuxième siège 160 dans une direction souhaitée. Ainsi, le dispositif de garniture 112 peut fournir une pression de contact réglable sur le premier côté 137 et le deuxième côté 139 de l'élément de boisseau sphérique 140. En raison de cette possibilité de réglage des deux côtés de l'élément de boisseau sphérique 140, on peut souhaiter régler la pression de contact de manière à ce qu'elle soit sensiblement égale des deux côtés de l'élément de boisseau sphérique 140 pour assurer un alignement correct entre l'élément de boisseau sphérique 140 et l'arbre 108. En d'autres termes, le premier siège 142 et le second siège 160 peuvent être réglés de telle sorte que la force exercée sur le collier fileté 144 fournie par l'élément de précontrainte 146 puisse être sensiblement égale à la force exercée sur le second collier fileté 306 fournie par le second élément de précontrainte 308, avant le montage du chapeau 128. Ceci peut empêcher l'arbre 108 de basculer et maintenir l'alignement avec l'élément de boisseau sphérique 140.

[0064] La figure 12 illustre une soupape à boisseau sphérique 400 selon un autre mode de réalisation de l'invention. La soupape à boisseau sphérique 400 peut comprendre des composants similaires à ceux de la soupape à boisseau sphérique 100, qui sont identifiés par des chiffres de référence identiques. Dans le mode de réalisation illustré, le corps de soupape 102 est un corps de soupape monobloc (c'est-à-dire fabriqué d'une seule pièce de matériau). Dans le mode de réalisation illustré, la deuxième extrémité intérieure 109 de la cavité intérieure 110 peut comprendre le deuxième alésage de joint de siège 120 disposé en amont de la sortie 106, et un deuxième alésage de collier 402 disposé en amont du deuxième alésage de joint de siège 120. Le deuxième alésage de collier 402 définit un évidement radial dans la cavité intérieure 110 qui s'étend dans le sens axial le long de l'axe d'écoulement 114. Dans le mode de réalisation illustré, le deuxième alésage de collier 402 s'étend axialement d'une deuxième surface de précontrainte 404 à la deuxième surface supérieure 127. La deuxième surface de précontrainte 404 s'étend radialement vers l'extérieur entre le deuxième alésage de joint de siège 120 et le deuxième alésage de collier 402 à une jonction entre le premier alésage de joint de siège 120 et le deuxième alésage de collier 404.

[0065] [0065] Dans le mode de réalisation illustré, l'élément de précontrainte 146 s'étend depuis la première surface de précontrainte 159 et engage directement la première surface de butée 157 du premier siège 142. Le deuxième ensemble de siège 138 comprend un deuxième élément de précontrainte 406 qui est engagé entre la deuxième surface de précontrainte 404 et la deuxième surface de butée 169 du deuxième siège 160. La rigidité de l'élément de précontrainte 146 peut contrôler une pression de contact appliquée par le premier siège 142 sur le premier côté 137 de l'élément de boisseau sphérique 140. La rigidité du deuxième élément de précontrainte 406 peut contrôler une pression de contact appliquée par le deuxième siège 160 sur le deuxième côté 139 de l'élément de boisseau sphérique 140. La rigidité de l'élément de précontrainte 146 peut être sensiblement égale à la rigidité du deuxième élément de précontrainte 406 pour éviter le basculement de l'arbre 108 et pour maintenir l'alignement avec l'élément de boisseau sphérique 140.

[0066] [0066] Lors de l'assemblage, comme nous le verrons plus loin, l'élément de précontrainte 146 et le second élément de précontrainte 406 peuvent forcer le premier siège 142 et le second siège 160 l'un vers l'autre. Pour faciliter l'installation de l'élément de boisseau sphérique 140 entre le premier siège 142 et le deuxième siège 160, l'élément de boisseau sphérique 140 peut définir une géométrie qui permet de contrôler sa rotation. Les figures 13 et 14 illustrent un mode de réalisation de l'élément de boisseau sphérique 140 qui peut être utilisé dans la soupape à boisseau sphérique 400. L'élément de boisseau sphérique 140 comprend les premier et deuxième méplats 190 et 192 disposés sur les côtés opposés de l'élément de boisseau sphérique 140. Comme nous le verrons plus loin, les premier et deuxième méplats 190 et 192 définissent une dimension de largeur réduite du boisseau sphérique (c'est-à-dire qu'une distance entre les premier et deuxième méplats 190 et 192 peut être inférieure à une distance entre les premier et deuxième côtés 137 et 139 de l'élément de boisseau sphérique 140), ce qui permet d'installer l'élément de boisseau sphérique 140 dans un espace plus petit entre la première surface de siège 158 et la deuxième surface de siège 170.

[0067] [0067] Dans le mode de réalisation illustré, l'élément de boisseau sphérique 140 comprend un évidement de boisseau 412 qui s'étend axialement dans le premier côté 137 de l'élément de boisseau sphérique 140. L'évidement de boisseau 412 peut s'étendre sur une profondeur prédéfinie axialement dans le premier côté 137. Dans certains modes de réalisation, l'évidement de boisseau 412 peut s'étendre axialement dans le premier côté 137, de sorte qu'un outil peut être inséré au moins partiellement dans l'évidement de boisseau 412. Dans certains cas, l'élément de boisseau sphérique 140 peut inclure un évidement de boisseau 412 sur le premier côté 137 et le deuxième côté 139.

[0068] Dans le mode de réalisation représenté sur les figures 13 et 14, l'évidement de boisseau 412 peut entourer le passage du boisseau 200 et définir un profil géométrique qui permet de contrôler la rotation de l'élément de boisseau sphérique 140. En particulier, l'évidement de boisseau 412 peut définir un profil géométrique qui permet d'insérer un outil de forme complémentaire dans l'évidement de boisseau 412 et de contrôler le sens de rotation de l'élément de boisseau sphérique 140. Dans le mode de réalisation illustré, l'évidement de boisseau 412 définit une forme rectangulaire. Dans d'autres modes de réalisation, l'évidement de boisseau 412 peut définir une forme ovale, polygonale (triangulaire, polygonale, hexagonale, etc.), ou une autre forme qui peut assurer la rotation de l'élément de boisseau sphérique 140 lors de la rotation d'un outil de forme similaire inséré dans l'évidement de boisseau 412.

[0069] La figure 15 illustre un autre mode de réalisation de l'élément de boisseau sphérique 140 qui peut être utilisé dans la soupape à boisseau sphérique 400. Dans le mode de réalisation illustré, l'évidement de boisseau 412 peut définir une encoche 414 qui est formée sur un côté du passage de boisseau 200 et qui est alignée axialement avec l'axe d'écoulement 114. Comme l'évidement de boisseau 412 dans les figures 13 et 14, l'encoche 414 permet de contrôler la rotation de l'élément de boisseau sphérique 140, lors de l'insertion d'un outil de forme similaire à celle du passage de boisseau 200 avec l'encoche 414.

[0070] [0070] Dans le mode de réalisation illustré, l'encoche 414 peut être formée sur un côté avant du passage de boisseau 200 et s'étendre radialement vers l'extérieur à partir du passage de boisseau 200. Le côté avant du passage de boisseau 200 peut être le premier côté exposé à l'écoulement de fluide car l'élément de boisseau sphérique 140 est tourné de la position fermée à la position ouverte. En d'autres termes, lorsque l'élément de boisseau sphérique 140 (par exemple, via l'arbre 108) passe de la position fermée à la position ouverte, le côté avant du passage de boisseau 200 est le premier côté qui chevauche le premier passage de siège 155 (voir figure 12) et permet l'écoulement du fluide le long de l'axe d'écoulement 114.

[0071] [0071] L'encoche 414 définie par l'évidement de boisseau 412 peut fournir une surface d'écoulement variable lorsque l'élément de boisseau sphérique 140 passe de la position fermée à la position ouverte. Dans le mode de réalisation illustré, l'encoche 414 définit une épaisseur latérale (c'est-à-dire une distance entre le haut de l'encoche 414 et le bas de l'encoche 414 du point de vue de la figure 15) qui diminue progressivement à mesure que l'encoche 414 s'étend radialement vers l'extérieur à partir du côté avant du passage de boisseau 200. De cette façon, l'encoche 414 peut fournir une plus grande plage de débits de fluide dans le passage de boisseau 200 et, par conséquent, entre l'entrée 104 et la sortie 106. Par exemple, l'encoche 414 peut permettre à la soupape à boisseau sphérique 400 de fournir un débit de fluide minimum plus faible qu'un passage de boisseau standard (c'est-à-dire sans l'encoche 414).

[0072] La figure 16 illustre un autre mode de réalisation de l'élément de boisseau sphérique 140 qui peut être utilisé dans la soupape à boisseau sphérique 400. L'élément de boisseau sphérique 140 comprend un passage de boisseau 200 qui définit un profil géo métrique permettant de contrôler la rotation de l'élément de boisseau sphérique 140. Concrètement, le passage de boisseau 200 peut définir un profil géométrique qui permet d'insérer un outil de forme complémentaire dans le passage de boisseau 200 et de contrôler le sens de rotation de l'élément de boisseau sphérique 140. Dans le mode de réalisation illustré, le passage de boisseau 200 définit une forme octogonale. Dans d'autres modes de réalisation, le passage de boisseau 200 peut définir une forme ovale, une forme polygonale (triangulaire, rectangulaire, hexagonale, etc.), ou une autre forme qui peut assurer la rotation de l'élément de boisseau sphérique 140 lors de la rotation d'un outil de forme similaire inséré dans le passage de boisseau 200.

[0073] [0073] Le montage et le fonctionnement de la soupape à boisseau sphérique 400 seront décrits en référence à la figure 12. La description suivante de l'ordre dans lequel les composants de la soupape à boisseau sphérique 400 sont assemblés n'est en aucun cas limitative, et d'autres séquences sont incluses dans la portée de l'invention. Pour installer le dispositif de garniture 112 de la soupape à boisseau sphérique 400, le premier ensemble de siège 136 peut être installé en disposant l'élément de précontrainte 146 dans l'alésage de collier 118 de manière à ce que l'élément de précontrainte 146 engage la surface de précontrainte 159. Le premier siège 142 peut ensuite être inséré à travers l'ouverture de capot 122 et la première partie de joint de siège 150 peut être insérée axialement dans le premier alésage de joint de siège 116. Comme la première partie de joint de siège 150 est insérée axialement dans le premier alésage de joint de siège 116, le premier joint de siège 148 peut s'engager et glisser axialement le long du premier alésage de joint de siège 116 et la première surface de butée 157 du premier siège 142 peut s'engager dans l'élément de précontrainte 146.

[0074] [0074] Le deuxième ensemble de siège 138 peut être installé dans la cavité intérieure

110, d'abord en installant le deuxième élément de précontrainte 406 dans le deuxième alésage de collier 402 pour engager la deuxième surface de précontrainte 404. Le deuxième siège 160 peut ensuite être inséré à travers l'ouverture de capot 122 du corps de soupape 102 et la deuxième partie de joint 164 peut être introduite axialement dans le deuxième alésage de joint de siège 120. Lorsque la deuxième partie de joint 164 est insérée axialement dans le deuxième alésage de joint de siège 120, le deuxième joint de siège 162 peut s'engager et glisser axialement le long du deuxième alésage de joint de siège 120 et la deuxième surface de butée 169 du deuxième siège 160 peut s'engager dans le deuxième élément de précontrainte 308.

[0075] [0075] Lorsque le premier ensemble de siège 136 et le deuxième ensemble de siège

138 sont installés dans la cavité intérieure 110 du corps de soupape 102, l'élément de boisseau sphérique 140 peut alors être installé entre la première surface de siège 158 et la deuxième surface de siège 170. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 12, l'élément de boisseau sphérique 140 comprend les premier et deuxième méplats 190 et

192 disposés sur les côtés opposés de l'élément de boisseau sphérique 140. La dimension réduite de la largeur du boisseau définie entre les premier et deuxième méplats 190 et 192 permet d'installer l'élément de boisseau sphérique 140 dans une ouverture minimale entre les première et deuxième surfaces de siège 158 et 170. En d'autres termes, la dimension réduite de la largeur du boisseau entre les premier et deuxième méplats 190 et 192 permet de positionner les première et deuxième surfaces de siège arrondies 158 et 170 aussi près que possible l'une de l'autre dans un état libre (c'est-à-dire un état sans l'élément de boisseau sphérique 140 disposé entre elles). [0076] [0076] L'élément de boisseau sphérique 140 peut être inséré à travers l'ouverture de capot 122, les premier et deuxième méplats 190 et 192 faisant face aux première et deuxième surfaces de siège 158 et 170 et le passage de boisseau 200 étant accessible à travers l'ouverture de capot 122 (c'est-à-dire orienté dans une direction verticale dans la perspective de la figure 12). L'élément de boisseau sphérique 140 étant disposé à l'intérieur de la cavité intérieure 110 et les premier et deuxième méplats 190 et 192 faisant face aux première et deuxième surfaces de siège 158 et 170, l'élément de boisseau sphérique 140 peut nécessiter une rotation de 90 degrés pour engager les côtés sphériques de l'élément de boisseau sphérique 140 avec les première et deuxième surfaces de siège 158 et 170. Pour réaliser cette rotation, les première et deuxième surfaces de siège 158 et 170 doivent s'écarter axialement contre la force de l'élément de précontrainte 146 et du deuxième élément de précontrainte 406, ce qui peut nécessiter un couple important en fonction de la rigidité des éléments de précontrainte 146 et 406. Le contrôle de rotation fourni par l'élément de boisseau sphérique 140 permet d'insérer un outil à travers l'ouverture de capot 122 et au moins partiellement dans l'élément de boisseau sphérique 140 pour assurer la rotation nécessaire. Alors que le passage de boisseau 200 est maintenu sensiblement perpendiculaire aux premier et deuxième passages de siège 155 et 167, ou en position verticale (du point de vue de la figure 12), un outil de forme similaire à l'évidement de boisseau 412 peut être inséré dans l'évidement de boisseau 412 et faire tourner l'élément de boisseau sphérique 140. La géométrie antirotation définie par l'évidement de boisseau 412 permet de garantir que la rotation de l'outil entraîne la rotation de l’élément de boisseau sphérique 140 (voir les figures 13 et 14). Dans d'autres modes de réalisation, un outil de forme similaire au passage de boisseau 200 et à l'encoche 414 peut être inséré dans la géométrie combinée (c'est-à-dire le passage de boisseau 200 et l'encoche 314) et faire tourner l'élément de boisseau sphérique 140 (voir figure 15). Dans d'autres modes de réalisation encore, un outil peut être inséré dans le passage de boisseau 200 et le passage de boisseau 200 peut définir un profil géométrique qui assure la rotation, lors de la rotation de l'outil (voir la figure 16).

[0077] [0077] Dans tous les cas, les propriétés de contrôle de rotation de l'élément de boisseau sphérique 140 peuvent permettre à l'élément de boisseau sphérique 140 de tourner à l'intérieur du jeu réduit entre les première et deuxième surfaces de siège 158 et 170. Une fois que l'élément de boisseau sphérique 140 est tourné de 90 degrés par l'outil inséré au moins partiellement dans l'élément de boisseau sphérique 140, les côtés sphériques de l'élément de boisseau sphérique 140 peuvent être en contact avec les première et deuxième surfaces de siège 158 et 170. L'élément de boisseau sphérique 140 peut ensuite être tourné de 90 degrés supplémentaires pour aligner axialement le passage de boisseau 200 avec les premier et deuxième passages de siège 155 et 167 le long de l'axe d'écoulement 114. Avec l'élément de boisseau sphérique 140 monté, l'arbre 108 et le capot 128 peuvent être montés comme décrit ci-dessus en référence à la soupape à boisseau sphérique 100.

[0078] [0078] Pendant l'installation, la dimension réduite de la largeur du boisseau fournie par les premier et deuxième méplats 190 et 192 de l'élément de boisseau sphérique 140 peut minimiser le déplacement entre les première et deuxième surfaces de siège 158 et 170 (c.à.d. le mouvement axial à l'écart l'une de l'autre) pour positionner correctement l'élément de boisseau sphérique 140 pour le fonctionnement. Dans certains modes de réalisation, cet écartement de siège réduit au minimum peut permettre de construire le corps de soupape 102 avec une ouverture de capot 122 plus petite par laquelle on peut accéder au dispositif de garniture 112. Une ouverture de capot plus petite 122 réduit également la zone de balourd du capot 128. La réduction de la zone de balourd du capot 128 peut entraîner une réduction du nombre ou de la taille des fixations de maintien de pression utilisées pour fixer le capot 128 sur le corps de soupape 102. Moins ou des éléments de fixation sous pression plus petits permettent de réduire la taille totale du corps de soupape 102, ce qui est en corrélation directe avec la réduction des coûts de fabrication.

[0079] [0079] La minimisation du déplacement entre les première et deuxième surfaces de siège 158 et 170 pour l'installation de l'élément de boisseau sphérique 140 peut également permettre au dispositif de garniture 112 d'utiliser des jeux prédéterminés et minimisés entre la garniture et le corps. C'est-à-dire qu'un jeu axial entre la première surface de butée 157 et la première surface supérieure 125 et un jeu axial entre la deuxième surface de butée 169 et la deuxième surface supérieure 127 peuvent être conçus à une valeur minimale prédéterminée. Les dégagements prédéfinis et minimisés entre la garniture et le corps favorisent une fermeture unidirectionnelle et bidirectionnelle optimisée si le premier siège 142 et/ou le deuxième siège 160 sont destinés à se décaler vers l'avant. Par exemple, dans les applications d'arrêt haute pression, l'élément de boisseau sphérique 140 peut se décaler en aval ou en amont en raison des différences de pression entre l'entrée 104 et la sortie 106. Les dégagements prédéfinis et minimisés entre la garniture et le corps peuvent assurer que la première surface de butée 157 entre en contact avec la première surface supérieure 125 ou que la deuxième surface de butée 169 entre en contact avec la deuxième surface supérieure 127 à des pressions d'arrêt élevées. En s'assurant que la première surface d'arrêt 157 entre en contact avec la première surface supérieure 125 ou que la deuxième surface d'arrêt 169 entre en contact avec la deuxième surface supérieure 127 à des pressions d'arrêt élevées (c.à.d. dérive solide), le dispositif de garniture 112 peut maintenir la pression de contact sur l'élément de boisseau sphérique 140 à des pressions d'arrêt élevées. De plus, les dégagements prédéterminés et minimisés entre la garniture et le corps peuvent limiter la dérive de l'élément de boisseau sphérique 140, ce qui peut empêcher l'arbre 108 de basculer et maintenir l'alignement avec l'élément de boisseau sphérique 140 pour un fonctionnement optimal.

[0080] [0080] Les spécialistes de la technique apprécieront le fait que, bien que l'invention ait été décrite ci-dessus en relation avec des modes de réalisation et des exemples particuliers, elle n'y est pas nécessairement limitée et de nombreux autres modes de réalisation, exemples, utilisations, modifications et dérogations aux modes de réalisation, exemples et utilisations sont destinés à être englobés par les revendications jointes. La description complète de chaque brevet et de chaque publication cités dans les présentes est intégrée par référence, comme si chacun de ces brevets ou publications était individuellement intégré par référence dans les présentes. Diverses caractéristiques et avantages de l'invention sont énoncés dans les revendications qui suivent.

Claims

Soupape à boisseau sphérique comprenant :

un corps de soupape monobloc comprenant une cavité intérieure, la cavité intérieure comprenant un alésage de collier et un second alésage de collier disposés à des extrémités opposées de la cavité intérieure ; un élément de boisseau sphérique positionné dans la cavité intérieure et comprenant un premier et un deuxième méplats, un passage de boisseau s'étendant à travers l'élément de boisseau sphérique, et un évidement de boisseau entourant le passage de boisseau et s'étendant axialement dans un premier côté de l'élément de boisseau sphérique ;

un dispositif de garniture dans la cavité intérieure et comprenant : un premier siège en contact avec le premier côté de l'élément de boisseau sphérique ; un second siège en contact avec un second côté de l'élément de boisseau sphérique ;

un premier élément de précontrainte engagé entre une première surface de précontrainte de l'alésage de collier et le premier siège pour fournir une pression de contact entre le premier siège et le premier côté de l'élément de boisseau sphérique ;

un deuxième élément de précontrainte engagé entre une deuxième surface de précontrainte du deuxième alésage de collier et le deuxième siège pour fournir une pression de contact entre le deuxième siège et le deuxième côté de l'élément de boisseau sphérique.

Soupape à boisseau sphérique selon la revendication 1, dans laquelle le premier siège comprend une première partie de siège et une première partie d'étanchéité, la première partie de siège comprend une première surface de siège qui est conformée au premier côté de l'élément de boisseau sphérique et en contact avec le premier côté de l'élément de boisseau sphérique.

Soupape à boisseau sphérique selon la revendication 2, dans laquelle la première partie d'étanchéité comprend une encoche évidée pour recevoir un premier joint, la première partie d'étanchéité étant reçue dans un premier alésage de joint de siège de la cavité intérieure, le premier alésage de joint de siège étant en amont de l'alésage de collier.

Soupape à boisseau sphérique selon la revendication 3, dans laquelle le premier joint assure une étanchéité entre le premier siège et le premier alésage de joint du siège, le premier joint pouvant coulisser le long du premier alésage de joint du siège.

[Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] [Revendication 11]

Soupape à boisseau sphérique selon la revendication 1, dans laquelle le second siège comprend une seconde partie de siège et une seconde partie d'étanchéité, la seconde partie de siège comprenant une seconde surface de siège étant conformée au second côté de l'élément de boisseau sphérique et en contact avec le second côté de celui-ci. Soupape à boisseau sphérique selon la revendication 5, dans laquelle la seconde partie d'étanchéité comprend une encoche en retrait pour recevoir un second joint, la seconde partie d'étanchéité étant reçue dans un second alésage de joint de siège de la cavité intérieure, le second alésage de joint de siège étant en aval du second alésage de collier. Soupape à boisseau sphérique selon la revendication 6, dans laquelle le second joint d'étanchéité assure une étanchéité entre le second siège et le second alésage de joint de siège, le second joint d'étanchéité pouvant coulisser le long du second alésage de joint de siège.

Soupape à boisseau sphérique selon la revendication 1, dans laquelle l'évidement de boisseau sphérique définit un profil géométrique qui permet un contrôle de rotation de l'élément de boisseau sphérique. Soupape à boisseau sphérique selon la revendication 1, dans laquelle l'élément de boisseau sphérique comprend une encoche formée dans un côté avant du passage de boisseau, l'encoche s'étendant radialement vers l'extérieur depuis le passage de boisseau.

Élément de boisseau sphérique selon la revendication 9, dans lequel l'encoche fournit une surface d'écoulement progressivement croissante lorsque l'élément de boisseau sphérique est tourné d'une position fermée à une position ouverte.

Soupape à boisseau sphérique comprenant : un corps de soupape monobloc comprenant une cavité intérieure, la cavité intérieure comprenant un alésage de collier et un second alésage de collier disposés à des extrémités opposées de la cavité intérieure ; un élément de boisseau sphérique positionné dans la cavité intérieure et comprenant des premier et second méplats, un passage de boisseau s'étendant à travers l'élément de boisseau sphérique, le passage de boisseau définissant un profil géométrique qui permet un contrôle de rotation de l'élément de boisseau sphérique ;

un dispositif de garniture dans la cavité intérieure et comprenant : un premier siège en contact avec le premier côté de l'élément de boisseau sphérique ; un second siège en contact avec un second côté de l'élément de boisseau sphérique ;

[Revendication 12] [Revendication 13] [Revendication 14] [Revendication 15] [Revendication 16] [Revendication 17] [Revendication 18] un premier élément de précontrainte engagé entre une première surface de précontrainte de l'alésage de collier et le premier siège pour fournir une pression de contact entre le premier siège et le premier côté de l'élément de boisseau sphérique ;

un deuxième élément de précontrainte engagé entre une deuxième surface de précontrainte du deuxième alésage de collier et le deuxième siège pour fournir une pression de contact entre le deuxième siège et le deuxième côté de l'élément de boisseau sphérique.

Soupape à boisseau sphérique selon la revendication 11, dans laquelle le premier siège comprend une première partie de siège et une première partie de joint, la première partie de siège comprend une première surface de siège qui est conformée au premier côté de l'élément de boisseau sphérique et en contact avec le premier côté de celui-ci.

Soupape à boisseau sphérique selon la revendication 12, dans laquelle la première partie de joint comprend une encoche évidée pour recevoir un premier joint, la première partie de joint étant reçue dans un premier alésage de joint de siège de la cavité intérieure, le premier alésage de joint de siège étant en amont de l'alésage de collier.

Soupape à boisseau sphérique selon la revendication 13, dans laquelle le premier joint assure une étanchéité entre le premier siège et le premier alésage de joint du siège, le premier joint pouvant coulisser le long du premier alésage de joint du siège.

Soupape à boisseau sphérique selon la revendication 11, dans laquelle le second siège comprend une seconde partie de siège et une seconde partie d'étanchéité, la seconde partie de siège comprenant une seconde surface de siège étant conformée au second côté de l'élément de boisseau sphérique et en contact avec le second côté de l'élément de boisseau sphérique.

Soupape à boisseau sphérique selon la revendication 15, dans laquelle la seconde partie d'étanchéité comprend une encoche en retrait pour recevoir un second joint, la seconde partie d'étanchéité étant reçue dans un second alésage de joint de siège de la cavité intérieure, le second alésage de joint de siège étant en aval du second alésage de collier.

Soupape à boisseau sphérique selon la revendication 16, dans laquelle le second joint d'étanchéité assure une étanchéité entre le second siège et le second alésage de joint de siège, le second joint d'étanchéité pouvant coulisser le long du second alésage de joint de siège.

Soupape à boisseau sphérique selon la revendication 11, dans laquelle [Revendication 19] [Revendication 20] l'élément de boisseau sphérique comprend une encoche formée dans un côté avant du passage de boisseau, l'encoche s'étendant radialement vers l'extérieur depuis le passage de boisseau.

Élément de boisseau sphérique selon la revendication 18, dans lequel l'encoche fournit une surface d'écoulement progressivement croissante lorsque l'élément de boisseau sphérique est tourné d'une position fermée à une position ouverte.

Procédé de fabrication d'une soupape à boisseau sphérique, la soupape à boisseau sphérique comprenant un corps de soupape monobloc ayant une cavité intérieure, le procédé comprenant :

l'insertion d'un premier élément de précontrainte dans une première extrémité intérieure de la cavité intérieure ;

Γinstallation d’un premier siège dans la première extrémité intérieure de la cavité intérieure et son engagement contre le premier élément de précontrainte ;

l'insertion d'un deuxième élément de précontrainte dans une deuxième extrémité intérieure de la cavité intérieure ; l'installation d'un deuxième siège dans la deuxième extrémité intérieure de la cavité intérieure et son engagement contre le deuxième élément de précontrainte ; l'agencement d'un élément de boisseau sphérique entre le premier et le deuxième siège de telle sorte que les premier et deuxième méplats de l'élément de boisseau sphérique font face aux premier et deuxième sièges ;

l'insertion d'un outil au moins partiellement dans l'élément de boisseau sphérique ;

la rotation de l'élément de boisseau sphérique, par rotation de l'outil, de sorte que les côtés sphériques de l'élément de boisseau sphérique s'engagent dans les premier et deuxième sièges ;

la rotation de l'élément de boisseau sphérique pour ouvrir un passage de boisseau le long d'un axe d'écoulement défini par la soupape à boisseau sphérique ;

l'accouplement d'un arbre à l'élément de boisseau sphérique ; et l'installation d'un capot sur le corps de soupape monobloc.