WO1991008409A1 - Vanne a membrane deformable - Google Patents

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Claude Noe
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    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D90/00—Component parts, details or accessories for large containers
    • B65D90/54—Gates or closures
    • B65D90/56—Gates or closures operating by deformation of flexible walls
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K7/00—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves
    • F16K7/02—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with tubular diaphragm
    • F16K7/04—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with tubular diaphragm constrictable by external radial force
    • F16K7/07—Diaphragm valves or cut-off apparatus, e.g. with a member deformed, but not moved bodily, to close the passage ; Pinch valves with tubular diaphragm constrictable by external radial force by means of fluid pressure

Definitions

  • the invention relates to a valve of the deformable membrane type.
  • Valves are already known, the active element of which for sealing is a tubular membrane surrounded by the valve body so as to delimit with it an inflatable annular cavity.
  • the membrane By blowing air into the cavity, the membrane is deformed inwardly until its opposite surfaces join on the axis of the valve which is then completely closed. The evacuation of the cavity brings the membrane back to its original position by elasticity.
  • valve The disadvantage of such a valve is that the pipe or the external medium downstream of the valve can be soiled by fragments of the product flowing in the pipe after the valve has closed.
  • the valve proposed here is characterized by an external membrane which delimits the annular cavity externally and which is connected to the internal membrane, already used in the prior art to internally delimit the annular cavity, by a connection zone located downstream of the valve. Furthermore, the valve is equipped with a means for pulling up the internal membrane during inflation of the cavity or i mmar ate ⁇ ent after this inflation.
  • This means for pulling the internal membrane upstream may consist, in a main embodiment of the invention, in a means for stiffening the external membrane, such as a rigid sleeve linked to the valve and surrounding the external membrane or a reinforcement of the outer membrane relative to the inner membrane.
  • a means for stiffening the external membrane such as a rigid sleeve linked to the valve and surrounding the external membrane or a reinforcement of the outer membrane relative to the inner membrane.
  • an axial sliding drawer is used in the valve under the action of a means for moving the drawer. It is then possible to simultaneously control the inflation of the cavity and the displacement of the drawer using a pneumatic or hydraulic cold or hot circuit of air, neutral gas, water or oil for example and comprising a common supply duct branched into a wide orifice towards the cavity and a narrow device towards a chamber in which the drawer is moved. We thus arrive at completing the movement of the drawer after the total inflation of the cavity.
  • FIG. 1 is a first embodiment of L 'i nventi on; - Figures 2a to 2e i llustrate the main steps of the operation of the valve of Figure 1;
  • Figure 3 is a variant of Figure 1;
  • FIG. 4 is a view of another embodiment of the invention.
  • the valve of Figure 1 first comprises a body 1 in which slides a drawer 2 formed of a pipe 3 provided on the outside with a flange 4.
  • the drawer 2 slides in the body 1 in a direc ⁇ tion along the axis of the valve:
  • the flange 4 moves in a chamber 5 between an upstream abutment face 6 and a downstream abutment face 7 and separates the chamber 5 in two parts in a sealed manner.
  • the line 3 communicates at its downstream end with the outside and its upstream end, which protrudes outside the body 1 beyond a sealed bearing 8, is connected to a flexible pipe 9 in which circulates towards the downstream a material which may be liquid, pasty, more or less sticky or formed of particles or granules depending on the use: it may in particular be concrete.
  • the active sealing element of the valve is a membrane 10 which can be broken down into an internal membrane 11, the end 12 of which is a bourre ⁇ let flanged in a groove at the downstream end of the pipe 3 and d an external membrane 13, the end of which forms a bead engaged and clamped in a groove of a part 16 bolted to the body 1.
  • a cylindrical sleeve 17 is also bolted to the body 1 and surrounding the external membrane 13 who relies on him.
  • the two internal 11 and external 13 membranes are joined downstream of the valve, in a continuous and sealed manner, by a connection zone 14.
  • An annular cavity 18 is delimited by the internal membrane 11, the external membrane 13, the connection zone 14 and, upstream, by surfaces of the valve body 1 and of the pipe 3 or of parts which are integral with them. Gasket seals are provided so that the annular cavity 18 is completely sealed with the exception of an inflation orifice 19 which opens onto a supply duct 20 connected to a pneumatic or hydraulic device. power supply not shown.
  • a drawer displacement orifice 21 extends between the supply orifice 20 and the downstream part of the chamber 5, located between the flange 4 and the downstream abutment face 7.
  • An opening orifice 22 opens onto the other part of room 5.
  • the phenomenon exploited to prevent the fall of material adhering to the internal membrane 11 and more precisely to a downstream area thereof therefore consists in carrying out a winding or folding of the internal membrane 11 to place this downstream area in the contraction area maximum where the material is trapped.
  • this action is mainly carried out by raising the drawer 2 upstream.
  • the simple act of inflating the annular cavity 18 produces a deformation of the internal membrane 11 which also results in such wrinkling. This is why, at least with certain forms of membranes, a drawer 2 is not systematically necessary. It then suffices to provide a means on the valve for stiffening the external membrane 13 in order to avoid swelling of the annular cavity 18 towards the outside.
  • the sleeve 17 can play this role, but the same effect can be obtained with the embodiment of FIG. 4.
  • the valve body 28 is here in one piece with the pipe 29, and the external membrane 30 is substantially thicker than the membrane internal 11.
  • the valve in the deflated state is represented on the left half of the figure.
  • the outer membrane 30 In the inflated state shown on the right half, the outer membrane 30 remains substantially cylindrical, with, in the connection zone 32 with the lower membrane 11, a bending made possible by a gradual reduction in thickness. This bending allows the desired winding.
  • the external membrane 30 can then have the same thickness as the internal membrane 30 provided that it is reinforced by a stiff coating 32 such as a stabilizer.

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Abstract

Vanne à membrane gonflable qui est composée d'une membrane interne (11) assurant l'étanchéité et d'une membrane externe (13) entourant la précédente et ne pouvant se gonfler vers l'extérieur. Le gonflage, joint éventuellement à un mouvement ascendant, tire la membrane interne (11) de manière à réaliser un enroulement ou un plissement coinçant la matière pouvant adhérer en aval de la membrane interne (11) et se détacher par la suite. Application en particulier aux conduites transportant du béton.

Description

VANNE A MEMBRANE DEFORMABLE
DESCRIPTION
L'invention concerne une vanne du type à membrane déformable.
On connaît déjà des vannes dont l'élément actif servant à assurer l'étanchéité est une membrane tubulaire entourée par le corps de vanne de manière à délimiter avec lui une cavité annulaire gonflable. En insufflant de l'air dans la cavité, la membrane est déformée vers l'intérieur jusqu'à ce que ses sur¬ faces opposées se rejoignent sur l'axe de la vanne qui est alors complètement fermée. L'évacuation de la cavité ramène la membrane à sa position primitive par élasticité.
L'inconvénient d'une telle vanne est que la conduite ou le milieu extérieur en aval de la vanne peuvent être salis par des fragments du produit coulant dans la canalisation après la fermeture de La vanne.
En effet, avec une vanne tubulaire, Le contact entre points diamétralement opposés de la vanne ne s'effectue que dans une zone moyenne de la membrane, et les extré- mités amont et aval de la membrane prennent une forme conique de raccordement aux brides où les bords de la membrane sont encastrés. Dans le cas très fréquent où la matière véhiculée est gluante ou adhérente, des gouttelettes et particules subsistent sur la partie conique de raccordement du côté aval et finissent par se détacher.
La vanne ici proposée, grâce à laquelle on cherche à éviter de telles pollutions, est caracté¬ risée par une membrane externe qui délimite extérieure- ment la cavité annulaire et qui est raccordée à la membrane interne, déjà utilisée dans l'art antérieur pour délimiter intérieurement la cavité annulaire, par une zone de raccordement située en aval de la vanne. Par ailleurs, la vanne est équipée d'un moyen pour tirer vers l'amont la membrane interne lors du gonflage de la cavité ou i mmédi ateβent après ce gonflage.
Les modifications de la forme de la membrane au gonflage qui apparaissent dans une telle vanne sont en effet telles que les gouttelettes ou particules adhérentes sont retirées de la surface de la membrane donnant sur L'aval de la vanne par un effet de plisse¬ ment .
Ce moyen pour tirer vers l'amont la membrane interne peut consister, dans une réalisation principale de l'invention, en un moyen pour rigidifier la membrane externe, tel qu'un manchon rigide lié à la vanne et entourant la membrane externe ou un renforcement de la membrane externe par rapport à la membrane interne. On uti lise, dans une autre réalisation principale, un tiroir coulissant axiale ent dans La vanne sous L'action d'un moyen de déplacement du tiroir. On peut alors commander simultanément le gonflage de la cavité et Le déplacement du tiroir à l'aide d'un circuit pneumatique ou hydraulique froid ou chaud d'air, de gaz neutre, d'eau ou d'hui le par exemple et comprenant un conduit d'alimentation commun ramifié en un orifice large vers la cavité et un dispositif étroit vers une chambre dans laquelle le tiroir est déplacé. On arrive ainsi à achever le mouvement du tiroir après le gonflage total de la cavité.
On va maintenant décrire l' invention plus en détai l à l'aide des figures suivantes annexées à titre i llustrât if et non limitatif :
- la figure 1 est une première réalisation de L ' i nventi on ; - Les figures 2a à 2e i llustrent les étapes principales du fonctionnement de la vanne de la figure 1 ;
- la figure 3 est une variante de la figure 1 ; et
- la figure 4 est une vue d'une autre réali¬ sation de l'invention.
La vanne de La figure 1 comprend tout d'abord un corps 1 dans lequel coulisse un tiroir 2 formé d'une conduite 3 munie à l'extérieur d'une collerette 4. Le tiroir 2 coulisse dans Le corps 1 dans une direc¬ tion suivant L'axe de la vanne : La collerette 4 se déplace dans une chambre 5 entre une face de butée amont 6 et une face de butée aval 7 et sépare la chambre 5 en deux parties de manière étanche. La con¬ duite 3 communique à son extrémité aval avec l'exté¬ rieur et son extrémité amont, qui dépasse hors du corps 1 au-delà d'un palier étanche 8, est raccordée à un tuyau souple 9 dans Lequel circule vers L'aval une matière qui peut être liquide, pâteuse, plus ou moins gluante ou formée de particules ou de granulés selon l'uti lisation : i l peut notamment s'agir de béton.
L'élément actif d'étanchéité de la vanne est une membrane 10 que L'on peut décomposer en une membrane interne 11 dont l'extrémité 12 est un bourre¬ let bridé dans une gorge à l'extrémité aval de la conduite 3 et d'une membrane externe 13 dont l'extré¬ mité 15 forme un bourrelet engagé et serré dans une gorge d'une pièce 16 boulonnée sur le corps 1. On a également boulonné sur le corps 1 un manchon 17 cylindrique et entourant la membrane externe 13 qui s'appuie sur lui. Les deux membranes interne 11 et externe 13 sont réunies en aval de la vanne, de manière continue et étanche, par une zone de raccordement 14. Une cavité annulaire 18 est délimitée par la membrane interne 11, la membrane externe 13, la zone de raccordement 14 et, vers l'amont, par des surfaces du corps de vanne 1 et de la conduite 3 ou de pièces qui leur sont solidaires. Des joints d'étan¬ chéité sont prévus de sorte que la cavité annulaire 18 est entièrement étanche à L'exception d'un orifice de gonflage 19 qui débouche sur un conduit d'alimenta¬ tion 20 relié à un dispositif pneumatique ou hydrau- lique d'alimentation non représenté. Un orifice de déplacement de tiroir 21 s'étend entre L'orifice d'ali¬ mentation 20 et la partie aval de La chambre 5, située entre La collerette 4 et la face de butée aval 7. Un orifice d'ouverture 22 débouche sur l'autre partie de la chambre 5.
La position représentée, où la collerette 4 bute contre la face de butée aval 7 et où la membrane interne 11 est tubulaire et proche de La membrane externe 13, correspond à une position d'ouverture de La vanne où L'écoulement de la matière à transporter s'effectue sans obstacle.
On se reporte maintenant aux figures 2a à 2e. Pour commander la fermeture de la vanne à partir de la figure 2a semblable à la figure 1, du fluide est introduit par le conduit d'alimentation 20 et de Là dans la cavité annulaire 18 et La partie aval de la chambre 5. Comme l'orifice de gonflage 19 a une section de beaucoup plus importante, la cavité annulaire 18 est gonflée d'abord et on arrive à l'état de la figure 2b : la membrane interne 11 s'est contrac¬ tée vers l'intérieur et refermée en une zone médiane 23, obstruant ainsi la vanne. Il existe également une zone amont 24 s'évasant de manière sensiblement conique vers l'extrémité 12 et une zone aval 25 d'éten- due beaucoup plus faible s'évasant en direction de la membrane externe 13. C'est cette zone aval 25 qui est salie par la matière transportée précédemment. La membrane externe 13 reste appuyée contre le manchon externe 17 et ne subit pas de déformations, sauf au raccordement à la membrane interne 11.
L'air continue à circuler ensuite à travers l'orifice de déplacement de tiroir 21 pour déplacer le tiroir 2 vers le haut jusqu'à ce que La collerette 4 bute contre la face de butée amont 6. On arrive à l'état de la figure 2c : la membrane interne 11 a été tirée vers le haut et l'ensemble de la membrane a subi un plissement, de sorte que la zone aval 25 précédemment définie est désormais contractée sur elle-même et fait partie de la zone de fermeture de La membrane. IL en résulte que La matière qui pouvait La salir est maintenant fermement coincée et ne peut plus tomber.
Il est possible si nécessaire de rincer l'intérieur de la conduite 3 et La membrane interne 11 en cas de changement de produit transporté. La cavité annulaire 18 est pour cela dégonflée et Le tiroir 2 est maintenu un moment en position amont grâce à la faiblesse du débit de fluide d'air passant par l'orifice de déplacement de tiroir 21 (figure 2d) . On peut d'ai lleurs maintenir le tiroir 2 dans cette position en reliant l'orifice d'ouverture 22 à une dépression. Toutes les parties soui llées de La membrane interne 11 sont ainsi Lavées. L'entrée de fluide dans la chambre 5 par l'orifice d'ouverture 22 permet enfin de ramener La vanne à La position d'ouverture représentée sur la figure 2e.
Il est clair que dans cette réalisation où i l existe un conduit d'alimentation 20 commun, l'orifice de gonflage 19 et l'orifice de déplacement du tiroir 21 sont normalement large pour le premier et étroit pour l-e second, mais ces adjectifs ne doivent cependant pas être interprétés littéralement car les sections de ces deux orifices dépendent également des volumes de la cavité 18 annulaire à l'état gonflé et de la chambre 5. Il faut simplement pouvoir effec¬ tuer les opérations de commande dans l'ordre indiqué. On peut encore remplacer le conduit d'alimentation commun 20 par un conduit de gonflage de la cavité 26 et un conduit de déplacement de tiroir 27 séparés. C'est ce que représente la figure 3. L'indépendance et la succession des mouvements de la vanne sont alors assurées .
Le phénomène exploité pour empêcher La chute de matière adhérant à La membrane interne 11 et plus précisément à une zone aval de celle-ci consiste donc à réaliser un enroulement ou un plissement de la membrane interne 11 pour placer cette zone aval dans La zone de contraction maximale où la matière est coincée. Dans la réalisation déjà décrite, cette action est effectuée principalement par la remontée du tiroir 2 vers l'amont. Toutefois, le simple fait de gonfler la cavité annulaire 18 produit une déformation de la membrane interne 11 qui résulte également en un tel plissement. C'est pourquoi, au moins avec certaines formes de membranes, un tiroir 2 n'est pas systémati¬ quement nécessaire. Il suffit alors de prévoir sur la vanne un moyen pour rigidifier la membrane externe 13 afin d'éviter un gonflement de la cavité annulaire 18 vers l'extérieur. Le manchon 17 peut jouer- ce rôle, mais on peut obtenir Le même effet avec La réalisation de la figure 4. Le corps de vanne 28 est ici d'une pièce avec la conduite 29, et La membrane externe 30 est sensiblement plus épaisse que la membrane interne 11. La vanne à l'état dégonflé est représentée sur la moitié gauche de La figure. A l'état gonflé représenté sur la moitié droite, la membrane externe 30 reste sensiblement cylindrique, avec, dans la zone de raccordement 32 avec la membrane inférieure 11, une flexion rendue possible par une diminution progres¬ sive de l'épaisseur. Cette flexion permet l'enroulement souhaité.
La membrane externe 30 peut alors avoir la même épaisseur que La membrane interne 30 à condi¬ tion d'être renforcée par un revêtement raide 32 tel qu'un entoilage.

Claims

REVENDICATIONS
1. Vanne munie d'une membrane interne (11) délimitant intérieurement une cavité annulaire (18) gonflable de manière à déformer la membrane interne (11) vers l'intérieur et refermer la vanne, ainsi que d'un moyen de gonflage (19) de la cavité (18), caractérisée par une membrane externe (13, 30) délimi¬ tant extérieurement la cavité annulaire et raccordée à la membrane interne (11) par une zone de raccor¬ dement (14) située en aval de La vanne, ainsi que par un moyen (2, 31) pour tirer vers L'amont de La vanne la membrane interne (11) au gonflage de la cavi té (18) .
2. Vanne suivant la revendication 1, caracté¬ risée en ce que le moyen pour tirer vers l'amont la membrane interne consiste en un moyen pour rigidifier La membrane externe.
3. Vanne suivant la revendication 2, caracté¬ risée en ce que le moyen pour rigidifier la membrane externe consiste en un manchon rigide (17) lié à la vanne et entourant la membrane externe (30) .
4. Vanne suivant la revendication 2, caracté¬ risée en ce que Le moyen pour rigidifier La membrane externe (30) consiste en un renforcement (31) de La membrane externe (30) par rapport à La membrane interne (11) .
5. Vanne suivant la revendication 1, caracté¬ risée en ce que le moyen pour tirer vers l'amont la membrane interne (11) consiste en un tiroir (2) coulissant axialement dans La vanne sous l'action d'un moyen de déplacement (21) du tiroir.
6. Vanne suivant la revendication 5, caracté¬ risée en ce que les moyens de gonflage de la cavité et de déplacement du tiroir sont des moyens pneuma- tiques ou hydrauliques comprenant un conduit d'alimen¬ tation commun (20) ramifié en un orifice Large (19) vers la cavité et un orifice étroit (21) vers une chambre (5) dans laquelle le tiroir (2) est déplacé.
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