FR3097291A1

FR3097291A1 - Appareil de garniture de soupape pour utilisation avec des soupapes

Info

Publication number: FR3097291A1
Application number: FR2006040A
Authority: FR
Inventors: Timothy Arthur McMahon
Original assignee: Fisher Controls International LLC
Current assignee: Fisher Controls International LLC
Priority date: 2019-06-13
Filing date: 2020-06-10
Publication date: 2020-12-18
Also published as: GB2585494A; CN112081992A; US20200393057A1; RU2020119051A; US11242942B2; GB202008504D0; DE102020115410A1

Abstract

Procédés, appareil et systèmes pour appareil de garniture de soupape à utiliser avec des soupapes de commande. Un appareil illustratif inclut un corps de soupape incluant un chemin d’écoulement de fluide entre une entrée et une sortie. L’appareil illustratif inclut également une garniture de soupape positionnée dans le chemin d’écoulement de fluide, la garniture de soupape incluant des premiers passages qui s’étendent depuis l’entrée jusqu’à une première cavité d’expansion et des deuxièmes passages qui s’étendent depuis la première cavité d’expansion jusqu’à la sortie.

Description

APPAREIL DE GARNITURE DE SOUPAPE POUR UTILISATION AVEC DES SOUPAPES

DOMAINE DE LA DESCRIPTION

La présente invention se rapporte de manière générale à des systèmes de commande de traitement et, plus particulièrement, à un appareil de garniture de soupape à utiliser avec des soupapes.

CONTEXTE

Les unités et/ou systèmes de traitement tels que ceux utilisés dans l’industrie de production de pétrole et de gaz, les raffineries, les usines pétrochimiques et autres usines de fabrication incluent habituellement d’importants équipements, tels que des dispositifs de commande de traitement (par exemple, une soupape rotative, une soupape à tige coulissante, etc.) pour commander un traitement industriel. L’état, la santé, l’intégrité et/ou la performance de tels dispositifs de commande de traitement sont essentiels à l’efficacité et/ou à la sécurité d’installations de traitement.

RÉSUMÉ

Un appareil illustratif inclut un corps de soupape incluant un chemin d’écoulement de fluide entre une entrée et une sortie. L’appareil illustratif inclut également une garniture de soupape positionnée dans le chemin d’écoulement de fluide, la garniture de soupape incluant des premiers passages qui s’étendent depuis l’entrée jusqu’à une première cavité d’expansion et des deuxièmes passages qui s’étendent depuis la première cavité d’expansion jusqu’à la sortie.

Un appareil illustratif inclut des premiers passages s’étendant depuis une première surface de la garniture de soupape jusqu’à une première zone d’expansion, la première zone d’expansion présentant un premier diamètre ; des deuxièmes passages s’étendant depuis la première zone d’expansion jusqu’à une deuxième zone d’expansion, la deuxième zone d’expansion présentant un deuxième diamètre différent du premier diamètre ; et des troisièmes passages s’étendant depuis la deuxième zone d’expansion jusqu’à une deuxième surface de la garniture de soupape, la deuxième surface présentant un troisième diamètre différent du deuxième diamètre.

Un appareil illustratif inclut un corps de soupape incluant un chemin d’écoulement de fluide entre une entrée et une sortie. L’appareil illustratif inclut un moyen pour réduire le bruit aérodynamique positionné dans le chemin d’écoulement de fluide, le moyen pour réduire le bruit aérodynamique incluant des passages et une cavité d’expansion.

La est une vue en coupe transversale d’une soupape rotative illustrative connue qui peut être utilisée pour mettre en œuvre des exemples décrits ici.

est une garniture de soupape illustrative construite conformément aux enseignements de cette description.

est une structure de passage de fluide illustrative construite conformément aux enseignements de cette description.

Certains exemples sont illustrés sur les figures identifiées ci-dessus et décrits en détail ci-dessous. Lors de la description de ces exemples, des numéros de référence identiques ou similaires sont utilisés pour identifier les éléments identiques ou similaires. Les figures ne sont pas nécessairement à l’échelle et certaines caractéristiques et certaines vues des figures peuvent être illustrées à une échelle exagérée ou de façon schématique pour des raisons de clarté et/ou de concision.

Les descripteurs « premier », « deuxième », « troisième », etc. sont utilisés ici lors de l’identification de multiples éléments ou composants auxquels on peut se référer de manière séparée. Sauf spécification contraire ou compréhension sur la base de leur contexte d’utilisation, de tels descripteurs ne sont pas destinés à imputer une signification de priorité ou un ordre dans le temps mais servent simplement d’étiquettes pour se référer à de multiples éléments ou composants séparément pour faciliter la compréhension des exemples décrits. Dans certains exemples, le descripteur « premier » peut être utilisé pour se référer à un élément dans la description détaillée, alors que dans une revendication on peut se référer au même élément par un descripteur différent tel que « deuxième » ou « troisième ». Dans de tels cas, il doit être entendu que de tels descripteurs servent simplement à faciliter le référencement à de multiples éléments ou composants.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE

La cavitation est l’une des causes principales d’une défaillance dans les composants de soupape de commande. La cavitation se produit dans des soupapes de commande lorsqu’il y a une pression insuffisante dans un système de soupape de commande pour maintenir un fluide dans un état liquide et/ou lorsqu’un liquide est soumis à de rapides changements de pression qui entraînent la formation de cavités dans le liquide où la pression est relativement faible. Lorsque le fluide dans le système de soupape de commande est incapable de maintenir un état liquide, des poches de vapeurs et/ou de petits corps de gaz contenus dans le liquide (par exemples, des bulles) se forment dans la soupape de commande. Les poches de vapeur peuvent imploser et générer une onde de choc intense lorsqu’elles sont soumises à des pressions élevées, ce qui peut éventuellement endommager les composants de la soupape de commande. Par exemple, la cavitation peut éroder la matière d’un obturateur de soupape, user/éroder le(s) joint(s) de soupape, et/ou endommager la tuyauterie en aval. Un tel endommagement des composants du système de soupape de commande peut résulter dans une dégradation des performances ou une défaillance de la soupape de commande. Par exemple, la cavitation peut diminuer la capacité d’écoulement à travers la soupape de commande, causer un endommagement de matière sur la garniture de soupape, un corps de soupape, et/ou une canalisation, et/ou peut provoquer du bruit et/ou une vibration excessifs. Ainsi, de telles soupapes de commande sont seulement efficaces pour des applications à faible chute de pression (par exemple, chutes de pression de moins de 50 psi).

Certaines soupapes de commande illustratives produisent une baisse substantielle de pression ou de débit d’un fluide qui, à son tour, crée une quantité importante de bruit aérodynamique. Par exemple, des baisses de pression élevées et/ou des débits relativement élevés peuvent produire des niveaux de bruit inacceptables (par exemple, bruit aérodynamique d’approximativement 85 décibels pondérés A (dBA)).

Une garniture de soupape illustrative décrite ici inclut des dispositifs de réduction de bruit (par exemple, des atténuateurs de bruit) pour réduire un volume de bruit audible créé par le fluide s’écoulant à travers une soupape. Une garniture de soupape illustrative décrite ici inclut des atténuateurs de bruit (par exemples, des buses) formés sur des passages de fluide d’une garniture de soupape. Des exemples décrits ici réduisent les niveaux de bruit élevés inacceptables (par exemple, supérieurs à environ 85 décibels) produits par des soupapes de commande (par exemple, des régulateurs de pression) en communication fluidique avec l’appareil illustratif à des niveaux de bruit faibles plus acceptables (par exemple, inférieurs à environ 85 décibels).

Une garniture de soupape illustrative décrite ici fournit certaines caractéristiques d’écoulement de fluide et/ou caractéristiques de baisse de pression pour réduire le bruit et la cavitation dans une soupape de commande. Des soupapes de commande de fluide illustratives mises en œuvre avec un appareil de garniture de soupape illustratif décrit ici peuvent être employées dans des applications à baisse de pression relativement élevée (par exemple, des baisses de pression de 1000 psi). De telles caractéristiques de baisse de pression élevée peuvent être fournies par des atténuateurs de bruit et des cavités d’expansion de l’appareil de garniture de soupape décrit ici. Ainsi, des soupapes de commande de fluide illustratives mises en œuvre avec un appareil de garniture de soupape illustratif décrit ici peuvent réduite un potentiel de cavitation de liquide dans des applications à baisse de pression élevée.

De plus, une garniture de soupape illustrative décrite ici peut inclure un ou plusieurs atténuateurs de bruit et cavités d’expansion pour fournir des caractéristiques d’écoulement de fluide souhaitées telles que, par exemple, une récupération de pression améliorée, une capacité d’écoulement améliorée, une réduction ou élimination de bruit et/ou cavitation, etc. Par exemple, la récupération de pression est une caractéristique d’écoulement d’un passage de fluide qui indique une quantité et/ou un pourcentage d’augmentation de pression de fluide après une baisse précédente de pression de fluide. Dans des exemples dans lesquels une garniture de soupape peut produire une récupération de pression faible, une pression de fluide en aval d’un passage peut être considérablement inférieure à une pression de fluide en amont du passage. Les récupérations de pression faibles et/ou une pression de fluide réduite peuvent résulter dans des caractéristiques d’écoulement de fluide non souhaitées telles que, par exemple, la cavitation et/ou une atténuation de bruit réduite.

Une garniture de soupape illustrative décrite ici peut inclure des atténuateurs de bruit et/ou des cavités d’expansion (par exemple, des chambres de récupération) pour fournir en outre des caractéristiques d’écoulement de fluide souhaitées telles que, par exemple, une récupération de pression améliorée, une capacité d’écoulement améliorée, une vitesse de fluide améliorée/réduite, une réduction ou élimination de bruit et/ou cavitation, etc. Par exemple, les atténuateurs de bruit et/ou cavités d’expansion décrits ici peuvent faire varier la vitesse d’un fluide pour fournir certaines caractéristiques de baisse de pression pour s’adapter aux besoins d’une application de commande particulière.

La représente une vue en coupe transversale d’une soupape rotative 100 connue qui peut être utilisée pour mettre en œuvre les exemples décrits ici. La soupape rotative 100 est une soupape à bille (par exemple, soupape Fisher® Vee-Ball™). Cependant, toute autre soupape rotative (par exemple, une soupape à bille pleine, une soupape à bille segmentée, une soupape papillon, une soupape à obturateur, une soupape à obturateur excentré, etc.) peut être utilisée pour mettre en œuvre les exemples décrits ici. La soupape rotative 100 inclut un corps 102 de soupape définissant un chemin d’écoulement de fluide 104 entre une entrée 106 et une sortie 108. Un organe de commande d’écoulement 110 est disposé dans le chemin d’écoulement de fluide 104. Dans l’exemple illustré, l’organe de commande d’écoulement 110 est une bille segmentée. D’autres exemples incluent différents organes de commande d’écoulement (par exemple, un disque, un obturateur, etc.). Dans l’exemple illustré, l’organe de commande d’écoulement 110 est dans la première position fermée. L’organe de commande d’écoulement 110 est fonctionnellement accouplé à un arbre suiveur 112 et à un arbre d’entraînement 114. L’arbre d’entraînement 114 peut être accouplé à un actionneur pneumatique (non illustré) tel que, par exemple un actionneur rotatif à diaphragme Fisher® 2052. L’actionneur peut être un actionneur à simple action ou un actionneur à double action. D’autres actionneurs rotatifs illustratifs peuvent être utilisés pour mettre en œuvre les exemples décrits ici tels que, par exemple, un actionneur hydraulique ou un actionneur électrique.

L’organe de commande d’écoulement 110 de l’exemple illustré inclut une surface convexe 116 pour entrer en prise étanche avec un siège 118 de soupape pour empêcher un écoulement de fluide entre l’entrée 106 et la sortie 108. Dans l’exemple illustré, l’organe de commande d’écoulement 110 inclut une surface concave 120 pour permettre un écoulement de fluide entre l’entrée 106 et la sortie 108 lorsque l’organe de commande d’écoulement 110 est dans une position ouverte. La soupape rotative illustrative 100 inclut une garniture de soupape 122 positionnée dans le chemin d’écoulement de fluide 104 adjacente à une première surface 124. La garniture de soupape 122 inclut des passages d’écoulement de fluide 126 pour réduite la cavitation lorsque des écoulements de fluide entre l’entrée 106 et la sortie 108.

Les FIGS. 2A-2D illustrent une garniture de soupape illustrative construite conformément aux enseignements de cette description. Dans l’exemple illustré de la , une garniture de soupape 200 peut être positionnée à l’intérieur du dôme d’une soupape à bille segmentée et/ou du corps 102 de soupape pour remplacer la garniture de soupape 122. Dans certains exemples, la garniture de soupape 200 peut être positionnée entre des tuyaux. Dans des exemples décrits ici, la garniture de soupape 200 est positionnée dans le chemin d’écoulement de fluide 104. Pour positionner la garniture de soupape 200 dans le chemin d’écoulement de fluide 104, la garniture de soupape 200 inclut une bague annulaire 202 présentant un premier diamètre sensiblement similaire à un diamètre du corps 102 de soupape et/ou un tuyau qui doit être accouplé au corps 102 de soupape. Tel qu’utilisé ici, le terme « sensiblement » veut dire approximativement plutôt que parfaitement. Pour accoupler la garniture de soupape 200 au corps 102 de soupape, la bague annulaire 202 inclut des ouvertures 204 qui peuvent recevoir des éléments de fixation tels que des vis ou des boulons pour relier deux tuyaux l’un à l’autre ou relier un tuyau au corps 102 de soupape.

La illustre une garniture de soupape illustrative 206 qui peut être positionnée à l’intérieur du dôme d’une soupape à bille segmentée et/ou du corps 102 de soupape pour remplacer la garniture de soupape 122 et/ou la garniture de soupape 200. Dans certains exemples, la garniture de soupape 206 peut être positionnée entre des tuyaux, positionnée entre le corps 102 de soupape et un tuyau, et/ou positionnée dans le corps 102 de soupape (par exemple, une surface intérieure de la garniture de soupape 214 est contiguë à la première surface 124 du corps 102 de soupape). Dans des exemples illustrés ici, la garniture de soupape 206 est positionnée dans le chemin d’écoulement de fluide 104. Pour positionner la garniture de soupape 206 dans le chemin d’écoulement de fluide 104, la garniture de soupape 206 inclut une bague annulaire 208 présentant un premier diamètre qui est inférieur à un diamètre du corps 102 de soupape et/ou un tuyau qui doit être accouplé au corps 102 de soupape. Pour accoupler la garniture de soupape 206 au corps 102 de soupape, la bague annulaire 208 inclut des ouvertures 210 qui peuvent recevoir des éléments de fixation tels que des vis ou des boulons à bride pour accoupler la garniture de soupape 206 directement au corps 102 de soupape. Dans certains exemples, la bague annulaire 208 peut être dentelée pour former un joint lorsqu’elle est positionnée (par exemple, comprimée) entre un tuyau et le corps 102 de soupape.

En se référant à la , une coupe transversale de la garniture de soupape illustrative 200 de la est illustrée. La bague annulaire 202 de l’exemple illustré comporte une première surface 212 et une deuxième surface 214. La première surface 212 doit être contiguë à une surface d’un tuyau et la deuxième surface 214 doit être contiguë à une face du corps 102 de soupape. La bague annulaire 202 présente une épaisseur 216 qui est dimensionnée pour maintenir l’intégrité structurale de la garniture de soupape 200 lorsque la garniture de soupape 200 est positionnée dans le chemin d’écoulement de fluide 104.

Dans l’exemple illustré de la , la garniture de soupape 200 inclut des premiers passages 218 qui s’étendent depuis l’entrée 106 jusqu’à une première cavité d’expansion 220, des deuxièmes passages 222 qui s’étendent depuis la première cavité d’expansion 220 jusqu’à une deuxième cavité d’expansion 224, et des troisièmes passages 226 qui s’étendent depuis la deuxième cavité d’expansion 224 jusqu’à la sortie 108. Les premiers passages 218, les deuxièmes passages 222 et les troisièmes passages 226 de l’exemple illustré s’étendent le long d’un axe longitudinal 228 de la garniture de soupape 200 (par exemple, le corps 102 de soupape).

Dans des exemples décrits ici, les premiers passages 218, les deuxièmes passages 222 et les troisièmes passages 226 présentent des coupes transversales de forme hexagonale pour augmenter la capacité d’écoulement quand le fluide s’écoule depuis l’entrée 106 jusqu’à la sortie 108. Cependant, les premiers passages 218, les deuxièmes passages 222 et les troisièmes passages 226 peuvent être de toute forme ou taille afin d’augmenter la capacité d’écoulement produite par la garniture de soupape 200 quand le fluide s’écoule à travers les premiers passages 218, les deuxièmes passages 222 et les troisièmes passages 226. Les premiers passages 218, les deuxièmes passages 222 et les troisièmes passages 226 peuvent présenter le même diamètre ou des diamètres différents. C’est-à-dire, les premiers passages 218 peuvent présenter un premier diamètre, les deuxièmes passages 222 peuvent présenter un deuxième diamètre différent du premier diamètre et les troisièmes passages 226 peuvent présenter un troisième diamètre différent des premier et deuxième diamètres. De plus, la pluralité de passages qui comprennent les premiers passages 218 peuvent présenter divers diamètres (par exemple, une première pluralité de passages des premiers passages 218 présentent un premier diamètre sur un premier côté de l’axe longitudinal 228, et une deuxième pluralité de passages des premiers passages 218 présentent un deuxième diamètre sur un deuxième côté de l’axe longitudinal 228). Les premiers passages 218, les deuxièmes passages 222 et les troisièmes passages 226 peuvent présenter des coupes transversales qui sont de forme hexagonale, en forme de losange, circulaires, ovulaires, polygonales et/ou tout autre forme ou profil de coupe transversale et/ou une combinaison de celles-ci, comme expliqué plus en détail ci-dessous en liaison avec les FIGS. 3A-3E. De plus, la garniture de soupape 200 peut être formée via une fabrication additive (par exemple, impression métallique 3D, impression à la cire 3D, impression par moule en sable à éjection de liant 3D, etc.) pour former une structure unitaire (par exemple, une garniture de soupape unitaire 200) incluant les premiers passages 218, les deuxièmes passages 222 et les troisièmes passages 226.

Dans l’exemple illustré de la , les premiers passages 218 incluent des entrées 230 au niveau d’une première extrémité 232 de la garniture de soupape 200 et des sorties 234 au niveau d’une première extrémité 236 de la première cavité d’expansion 220. Les deuxièmes passages 222 de l’exemple illustré incluent des entrées 238 au niveau d’une seconde extrémité 240 de la première cavité d’expansion 220 opposée à la première extrémité 236 de la première cavité d’expansion 220.

Afin de réduire le bruit aérodynamique lorsque le fluide s’écoule à travers la garniture de soupape 200, les premiers passages 218 incluent un premier passage 242 et un deuxième passage 244. Le premier passage 244 de l’exemple illustré inclut une première extrémité 246 adjacente à l’entrée 230 et une deuxième extrémité 248 adjacente à la première cavité d’expansion 220. Dans l’exemple illustré, le premier passage 242 inclut une buse 250 formée sur la deuxième extrémité 248 afin de modifier l’écoulement de fluide quand le fluide sort du premier passage 242. Dans l’exemple illustré, le deuxième passage 244 inclut une troisième extrémité 252 adjacente à l’entrée 230 et une quatrième extrémité 254 adjacente à la première cavité d’expansion 220. Le deuxième passage 244 de l’exemple illustré inclut une buse 256 formée sur la quatrième extrémité 254 pour modifier l’écoulement de fluide quand le fluide sort du deuxième passage 244. Dans l’exemple illustré, la buse 250 formée sur la deuxième extrémité 248 inclut un premier type de buse, et la buse 256 formée sur la quatrième extrémité 254 inclut un deuxième type de buse. Par exemple, les buses 250, 256 peuvent être de forme hexagonale, en forme de losange, circulaires, ovulaires, polygonales et/ou de tout autre forme ou profil e/ou de toute forme, taille et/ou espacement pour commander l’écoulement de fluide et/ou réduire ou éliminer la cavitation, et/ou le bruit à travers la soupape rotative 100, comme décrit plus en détail en liaison avec les FIGS. 3A-3E.

Dans certains exemples, les premiers passages 218 s’étendent depuis une première surface 258 de la garniture de soupape 200 jusqu’à la première cavité d’expansion 220 (par exemple, une première zone d’expansion). Dans l’exemple illustré de la , la première zone d’expansion 220 présente un premier diamètre 260, et la deuxième zone d’expansion 224 présente un deuxième diamètre 262 différent du premier diamètre 260. Dans certains exemples, les troisièmes passages 226 s’étendent depuis la deuxième zone d’expansion 224 jusqu’à une deuxième surface 264 de la garniture de soupape 200, la deuxième surface 264 présentant un troisième diamètre 266 différent du deuxième diamètre 262. Dans certains modes de réalisation, la première extrémité 236 et la deuxième extrémité 240 de la première zone d’expansion 220 sont séparées d’une première distance 268. Dans certains exemples, la deuxième zone d’expansion 224 inclut une troisième extrémité 270 et une quatrième extrémité 272 séparées d’une deuxième distance 274 différente de la première distance 268. Dans l’exemple illustré, les premiers passages 218 incluent une pluralité de chemins d’écoulement (par exemple, des entrées 230), les chemins d’écoulement 230 incluent des buses (par exemple, une buse 250) formées sur des extrémités respectives des chemins d’écoulement 230. Les deuxièmes passages 222 de l’exemple illustré incluent une pluralité de chemins d’écoulement 276 avec des buses 278 formées sur des extrémités respectives des premiers chemins d’écoulement 276. Dans certains exemples, les deuxièmes passages 222 et la deuxième cavité d’expansion 224 sont un moyen pour réduire le bruit aérodynamique.

Les premiers passages 218, les deuxièmes passages 222 et les troisièmes passages 226 définissent une pluralité de passages (par exemple, des chemins d’écoulement de fluide) qui séparent, divisent ou ségrégent l’écoulement de fluide provenant de l’entrée 106 en de multiples flux de fluide plus petits afin de dissiper l’énergie du fluide quand le fluide s’écoule à travers la garniture de soupape 200 pur réduire le bruit aérodynamique généré par des débits de fluide et/ou des baisses de pression à travers la soupape 100.

En fonctionnement, les buses 250, 256, 278 et les cavités d’expansion 220, 224 dissipent l’énergie de fluide pour réduire le bruit produit par le fluide à énergie élevée s’écoulant à travers la garniture de soupape 200. Par exemple, quand le fluide passe entre l’entrée 106 et la sortie 108 de la soupape 100, le fluide heurte ou s’écoule à travers les premiers passages 218, les deuxièmes passages 222 et les troisièmes passages 226, un volume de la garniture de soupape 200 se dilate progressivement (par exemple, du premier diamètre 260 au deuxième diamètre 262, etc.) depuis les premiers passages 218 jusqu’aux deuxièmes passages 222 jusqu’aux troisièmes passages 226, qui fonctionnent ensemble pour dissiper l’énergie du fluide afin de réduire le bruit aérodynamique. Plus spécifiquement, les buses 250, 256, 278 et cavités d’expansion 220, 224 réduisent successivement la pression et/ou la vitesse de fluide s’écoulant à travers les premiers passages 218 et les deuxièmes passages 222 pour fournir une réduction ou dissipation par étage d’énergie de fluide sortant de la garniture de soupape 200.

En se référant à la , une coupe transversale d’une garniture de soupape illustrative 279 qui peut être positionnée dans le corps 102 de soupape pour remplacer la garniture de soupape 122, 200, et/ou 206 est illustrée. La garniture de soupape 279 de l’exemple illustré fonctionne d’une manière similaire à celle de la garniture de soupape 200 de la . Cependant, contrairement à la garniture de soupape 200 de la , la première cavité d’expansion 220 et la deuxième cavité d’expansion 224 incluent une pluralité de chambres d’expansion 280a-g qui limitent en outre l’expansion du fluide quand le fluide sort des buses 250, 256, 278 pour atténuer le bruit aérodynamique. Dans l’exemple illustré, la garniture de soupape 279 inclut la première cavité d’expansion 220 et la deuxième cavité d’expansion 224. Cependant, la garniture de soupape 279 (et/ou la garniture de soupape 200) peut comporter n’importe quel nombre de cavités d’expansion (par exemple, une cavité d’expansion, trois cavités d’expansion, cinq cavités d’expansion, etc.).

Les FIGS. 3A-3E sont des vues agrandies de passages 300, 302, 304, 306 et 308 qui peuvent être utilisés pour mettre en œuvre les premiers passages 218 de la garniture de soupape illustrative 200 des FIGS. 2A, 2C. Dans l’exemple illustré de la , le passage 300 inclut un passage de fluide 310 et une buse 312. Dans l’exemple illustré, le passage de fluide 310 présente un premier diamètre 314, et la buse 312 présente un deuxième diamètre 316 au niveau d’une première extrémité 318 de la buse 312 qui est sensiblement similaire au premier diamètre 314 et un troisième diamètre 320 au niveau d’une deuxième extrémité 322 de la buse 312 qui est plus petit que les premier et deuxième diamètres 314, 316. En d’autres mots, la buse 312 fait varier (par exemple, augmente) la pression de fluide quand le fluide s’approche de la deuxième extrémité 322 de la buse 312. Dans de tels cas, la vitesse augmente lorsque le fluide sort de la buse 312 (par exemple, une valeur de pression la plus basse) jusqu’à la partie plus large suivante (par exemple, une valeur de pression la plus élevée dans les cavités d’expansion 220, 224).

Pour obtenir les caractéristiques d’écoulement souhaitées (par exemple, capacité d’écoulement améliorée, réduction de bruit et/ou de cavitation, etc.), les passages (par exemple, les premiers passages 218, les deuxièmes passages 222, les troisièmes passages 226) peuvent présenter divers nombres de passages et/ou de géométries. Par exemple, le passage 302 de la comporte une pluralité de passages de fluide 324 qui s’étendent dans une buse 326. En d’autres mots, la buse 326 est formée sur des extrémités respectives des passages de fluide 324. Le passage 304 de l’exemple illustré de la présente un premier type de buse 328 incluant un premier côté 330 et un deuxième côté 332 qui sont dimensionnés pour définir une forme de carré. Dans l’exemple illustré de la , le passage 306 présente un deuxième type de buse 334 qui présente une forme rectangulaire. Le passage 308 de l’exemple illustré de la présente un troisième type de buse 336 qui a une forme hexagonale. Cependant, tout type de buse (par exemple, circulaire, hexagonale, en losange, etc.) peut être formé sur des extrémités respectives des passages (par exemple, les premiers passages 218, les deuxièmes passages 222, et les troisièmes passages 226). Par exemple, les premiers passages 218 peuvent présenter un premier type de buse (par exemple, le type de buse 328) et les deuxièmes passages 222 peuvent présenter un deuxième type de buse (par exemple, le type de buse 334).

D’après les faits précités, on se rendra compte que des appareils illustratifs ont été décrits, lesquels permettent à une garniture de soupape de fournir certain caractéristiques d’écoulement de fluide et/ou caractéristiques de baisse de pression afin de réduire le bruit aérodynamique dans une soupape de commande. De garnitures de soupape illustratives ont été décrites, lesquelles fournissent divers atténuateurs de bruit et cavités d’expansion pour commander les baisses de pression et réduite le bruit aérodynamique. En outre, des garnitures de soupape illustratives ont été décrites, lesquelles incluent des chambres d’expansion positionnées dans chaque cavité d’expansion afin de réduite le bruit aérodynamique.

Les paragraphes suivants fournissent divers exemples des exemples décrits ici.

L’exemple 1 inclut un appareil incluant un corps de soupape incluant un chemin d’écoulement de fluide entre une entrée et une sortie ; une garniture de soupape positionnée dans le chemin d’écoulement de fluide, la garniture de soupape incluant des premiers passages qui s’étendent depuis l’entrée jusqu’à une première cavité d’expansion et des deuxièmes passages qui s’étendent depuis la première cavité d’expansion jusqu’à la sortie.

L’exemple 2 inclut l’appareil de l’exemple 1, dans lequel les premiers passages s’étendent le long d’un axe longitudinal du corps de soupape.

L’exemple 3 inclut l’appareil des exemples 1 ou 2, dans lequel les premiers passages incluent des entrées au niveau d’une première extrémité de la garniture de soupape et des sorties au niveau d’une première extrémité de la cavité d’expansion.

L’exemple 4 inclut l’appareil selon l’un quelconque des exemples 1-3, dans lequel les deuxièmes passages incluent des entrées au niveau d’une deuxième extrémité de cavité d’expansion opposée à la première extrémité de la cavité d’expansion.

L’exemple 5 inclut l’appareil selon l’un quelconque des exemples 1-4, dans lequel les deuxièmes passages s’étendent depuis la première cavité d’expansion jusqu’à une deuxième cavité d’expansion.

L’exemple 6 inclut l’appareil selon l’un quelconque des exemples 1-5, incluant en outre des troisièmes passages qui s’étendent depuis la deuxième cavité d’expansion jusqu’à la sortie.

L’exemple 7 inclut l’appareil selon l’un quelconque des exemples 1-6, dans lequel les premiers passages incluent un premier passage et un deuxième passage.

L’exemple 8 inclut l’appareil selon l’un quelconque des exemples 1-7, dans lequel le premier passage inclut une première extrémité adjacente à l’entrée et une deuxième extrémité adjacente à la première cavité d’expansion.

L’exemple 9 inclut l’appareil selon l’un quelconque des exemples 1-8, dans lequel le premier passage inclut une buse formée sur la deuxième extrémité.

L’exemple 10 inclut l’appareil selon l’un quelconque des exemples 1-9, dans lequel le deuxième passage inclut une troisième extrémité adjacente à l’entrée et une quatrième extrémité adjacente à la première cavité d’expansion.

L’exemple 11 inclut l’appareil selon l’un quelconque des exemples 1-10, dans lequel le deuxième passage inclut une buse formée sur la quatrième extrémité.

L’exemple 12 inclut l’appareil selon l’un quelconque des exemples 1-11, dans lequel la buse formée sur la deuxième extrémité inclut un premier type de buse, et la buse formée sur la quatrième extrémité inclut un deuxième type de buse.

L’exemple 13 inclut un appareil incluant des premiers passages s’étendant depuis une première surface de la garniture de soupape jusqu’à une première zone d’expansion, la première zone d’expansion présentant un premier diamètre ; des deuxièmes passages s’étendant depuis la première zone d’expansion jusqu’à une deuxième zone d’expansion, la deuxième zone d’expansion présentant un deuxième diamètre différent du premier diamètre ; et des troisièmes passages s’étendant depuis la deuxième zone d’expansion jusqu’à une deuxième surface de la garniture de soupape, la deuxième surface présentant un troisième diamètre différent du deuxième diamètre.

L’exemple 14 inclut l’appareil selon l’exemple 13, dans lequel la première zone d’expansion inclut une première extrémité et une deuxième extrémité séparées d’une première distance.

L’exemple 15 inclut l’appareil de l’exemple 13 ou 14, dans lequel la deuxième zone d’expansion inclut une troisième extrémité et une quatrième extrémité séparées d’une deuxième distance différente de la première distance.

L’exemple 16 inclut l’appareil selon l’un quelconque des exemples 13-15, dans lequel les premiers passages incluent une pluralité de chemins d’écoulement, la pluralité de chemins d’écoulement incluant des buses formées sur des extrémités respectives des chemins d’écoulement.

L’exemple 17 inclut l’appareil selon l’un quelconque des exemples 13-16, dans lequel les deuxièmes passages incluent des premiers chemins d’écoulement et des deuxièmes chemins d’écoulement.

L’exemple 18 inclut l’appareil selon l’un quelconque des exemples 13-17, dans lequel les premiers chemins d’écoulement incluent des buses formées sur des extrémités respectives des premiers chemins d’écoulement, et les deuxièmes chemins d’écoulement incluent une buse formée sur des sorties des deuxièmes chemins d’écoulement.

L’exemple 19 inclut un appareil incluant un corps de soupape incluant un chemin d’écoulement de fluide entre une entrée et une sortie ; et un moyen pour réduire le bruit aérodynamique positionné dans le chemin d’écoulement de fluide, le moyen pour réduire le bruit aérodynamique incluant des passages et une cavité d’expansion.

L’exemple 20 inclut l’appareil de l’exemple 19, dans lequel les passages incluent des buses formées sur des extrémités respectives des passages.

Bien que certains procédés, appareils et articles de fabrication illustratifs aient été décrits ici, la portée de couverture du présent brevet ne s’y limite pas. Au contraire, le présent brevet couvre tous les procédés, appareils et articles de fabrication tombant équitablement dans la portée des revendications du présent brevet.

Claims

Appareil comprenant :
- un corps de soupape incluant un chemin d’écoulement de fluide entre une entrée et une sortie ;
- une garniture de soupape positionnée dans le chemin d’écoulement de fluide, la garniture de soupape incluant des premiers passages qui s’étendent depuis l’entrée jusqu’à une première cavité d’expansion et des deuxièmes passages qui s’étendent depuis la première cavité d’expansion jusqu’à la sortie.
Appareil selon la revendication 1, dans lequel les premiers passages s’étendent le long d’un axe longitudinal du corps de soupape.
Appareil selon la revendication 1, dans lequel les premiers passages incluent des entrées au niveau d’une première extrémité de la garniture de soupape et des sorties au niveau d’une première extrémité de la cavité d’expansion.
Appareil selon la revendication 3, dans lequel les deuxièmes passages incluent des entrées au niveau d’une deuxième extrémité de la cavité d’expansion opposée à la première extrémité de la cavité d’expansion.
Appareil selon la revendication 1, dans lequel les deuxièmes passages s’étendent depuis la première cavité d’expansion jusqu’à une deuxième cavité d’expansion.
Appareil selon la revendication 5, incluant en outre des troisièmes passages qui s’étendent depuis la deuxième cavité d’expansion jusqu’à la sortie.
Appareil selon la revendication 1, dans lequel les premiers passages incluent un premier passage et un deuxième passage.
Appareil selon la revendication 7, dans lequel le premier passage inclut une première extrémité adjacente à l’entrée et une deuxième extrémité adjacente à la première cavité d’expansion.
Appareil selon la revendication 8, dans lequel le premier passage inclut une buse formée sur la deuxième extrémité.
Appareil selon la revendication 8, dans lequel le deuxième passage inclut une troisième extrémité adjacente à l’entrée et une quatrième extrémité adjacente à la première cavité d’expansion.
Appareil selon la revendication 10, dans lequel le deuxième passage inclut une buse formée sur la quatrième extrémité.
Appareil selon la revendication 11, dans lequel la buse formée sur la deuxième extrémité inclut un premier type de buse, et la buse formée sur la quatrième extrémité inclut un deuxième type de buse.
Appareil comprenant :
- des premiers passages s’étendant depuis une première surface de la garniture de soupape jusqu’à une première zone d’expansion, la première zone d’expansion présentant un premier diamètre ;
- des deuxièmes passages s’étendant depuis la première zone d’expansion jusqu’à une deuxième zone d’expansion, la deuxième zone d’expansion présentant un deuxième diamètre différent du premier diamètre ; et
- des troisièmes passages s’étendant depuis la deuxième zone d’expansion jusqu’à une deuxième surface de la garniture de soupape, la deuxième surface présentant un troisième diamètre différent du deuxième diamètre.
Appareil selon la revendication 13, dans lequel la première zone d’expansion inclut une première extrémité et une deuxième extrémité séparées d’une première distance.
Appareil selon la revendication 14, dans lequel la deuxième zone d’expansion inclut une troisième extrémité et une quatrième extrémité séparées d’une deuxième distance différente de la première distance.
Appareil selon la revendication 13, dans lequel les premiers passages incluent une pluralité de chemins d’écoulement, la pluralité de chemins d’écoulement incluant des buses formées sur des extrémités respectives des chemins d’écoulement.
Appareil selon la revendication 13, dans lequel les deuxièmes passages incluent des premiers chemins d’écoulement et des deuxièmes chemins d’écoulement.
Appareil selon la revendication 17, dans lequel les premiers chemins d’écoulement incluent des buses formées sur des extrémités respectives des premiers chemins d’écoulement, et les deuxièmes chemins d’écoulement incluent une buse formée sur des sorties des deuxièmes chemins d’écoulement.
Appareil comprenant :
un corps de soupape incluant un chemin d’écoulement de fluide entre une entrée et une sortie ; et
un moyen pour réduire le bruit aérodynamique positionné dans le chemin d’écoulement de fluide, le moyen pour réduire le bruit aérodynamique incluant des passages et une cavité d’expansion.
Appareil selon la revendication 19, dans lequel les passages incluent des buses formées sur des extrémités respectives des passages.