ROBINET A DEMI BOISSEAU SPHERIQUE.
La présente invention concerne un robinet à demi boisseau sphérique équipé d'un seul siège à sections différentielles mis en oeuvre par la pression de la ligne, quelle que soit sa direction ou par toute source de pression externe, et pour tous diamètres nominaux de conduites ou pipe unes.
Les robinets à boisseaux sphériques, à mouvement quart de tour traditionnellement fabriqués et utilisés, comportent des sphères totales munies en amont et aval, de deux sièges en contact permanent avec celles-ci pouvant créer entre ces derniers et dans le corps du robinet des surpressions dangereuses pour les utilisateurs ou 1 ' environnement . Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ce danger possible.
Le robinet à demi boisseau sphérique selon l' invention se caractérise essentiellement par une demi-sphère comportant une piste annulaire usinée de contact avec le siège annulaire de la vanne, le reste de la demi-sphère étant laissé à l'état brut ; le siège annulaire, à sections différentielles, bi-directionnel n'est en contact avec le demi boisseau qu'en position de fermeture.
Le siège annulaire est hors contact avec le demi boisseau sphérique lors des manoeuvres d ' ouverture et de fermeture de ce dernier et peut être sélectivement mis en contact sur une surface pré-déterminée du demi boisseau sphérique, cette
mise en contact étant assurée par la pression de l'effluent circulant dans la conduite, par l'intermédiaire de robinets manuels quart de tour ou commandés par électrovannes, ou bien encore, selon le cas, par une source extérieure de pression de quelque nature qu'elle soit.
La piste annulaire peut être usinée en creux ou en relief.
Cette conception permet, quelles soient les conditions de pressions dans la ligne, la nature des effluents transportés, fluides ou gazeux, d'éviter totalement tous phénomènes de surpression dans le corps du robinet.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description illustrée par les dessins joints :
- la figure 1 est un plan d'ensemble du robinet à demi boisseau ;
- la figure 2 est une demie coupe du robinet côté boisseau ;
- la figure 3 est un demi boisseau en coupe ;
- la figure 4 est un demi boisseau en plan ;
- la figure 5 est une coupe siège annulaire ;
- la figure 6 est un siège et étancheîté métal/métal ;
- la figure 7 est un siège et étancheîté métal/métal par emboitement ;
- la figure 8 est un siège et étancheîté élastomère/emboi- tement ;
- la figure 9 est un siège et étancheîté par joint intégré dans un demi boisseau avec emboitement.
Tel que représenté en figure 1 , le robinet selon
l'invention est constitué de deux demi-corps creux 1 et 2 soudés avec embouts 3 de raccordement à souder ou avec bride dans le logement desquels est monté mobile rotation un demi- boisseau sphérique 4 (représenté en figure 2). Sur la figure 1, les repères 5, 6 et 7 indiquent les vannes de commande reliées, soit à la ligne, soit à un circuit extérieur.
Le demi boisseau 4 a la forme d'une demi-sphère montée sur tige et pivot suivant son plan de section et rotative sur la valeur d'un quart de tour en sorte d'obturer ou libérer la ligne.
Le dos du demi boisseau 4 présente un passage 8 en demi-cercle.
Sur la face externe du demi-boisseau est réalisé une piste 9 de contact entre le boisseau et le siège annulaire 10 doté de joints d' étancheîté redondants (fig. 5) monté dans un logement annulaire du corps 2.
Dans l'exemple de réalisation, le demi-corps 2 est constitué de deux pièces l'une dans l'autre ménageant le logement du siège ; cependant, il peut être réalisé de toute manière connue.
En figures 3/4 est représenté le boisseau 4 en demi-sphère avec la piste de contact 9 usinée, le reste de la demi-sphère étant laissé à l'état brut.
La piste 9 peut selon les besoins être usinée en creux ou relief ou être une zone surfacee avec traitements appropriés.
Le boisseau peut venir de fonderie ou forge, être
usiné ou être constitué de tôle forgée et matricée, ce qui peut générer une réduction de poids.
Il convient de préciser que la piste 9 et le siège sont annulaires. La figure représente une vue en coupe partielle du siège annulaire.
Le siège annulaire est bidirectionnel en fonction du point de prise de pression.
Le siège annulaire de la figure 5 présente à titre d'exemple un joint principal 11 élastomère venant en appui sur la piste et des joints redondants 12.
En figure 6 est représentée une étancheîté métal sur métal entre siège et piste.
Les figures 7, 8 et 9 représentent des formes de réalisation de la piste 9 en creux avec différents types d' étancheîté métal sur métal par emboitement ( fig. 7), métal-élastomère par emboitement ( fig . 8), joint d' étancheîté moulé dans la piste du demi boisseau.
L'inverse est également possible et réalisable. II faut simplement observer qu'un tel robinet à demi boisseau et à siège unique répondrait dans tous les cas aux normes : ANSI - ASME - ASTM - API - NACE - MSS - AFNOR -
DIN - BRITISH STANDARDS - NORSKE VERITAS, tant pour ce qui concernerait ses pressions d'essais et de service que ses cotes d'encombrement, de température ou de la sélection de ses composants en fonction des natures d'effluents à transporter.
La construction particulière de ce robinet qui
offre la particularité unique de n'avoir qu'un seul siège qui ne se trouve jamais en contact avec la demi-sphère, sauf en cas de fermeture, permet de procéder à des opérations de laminage sans qu'il y ait risque d ' endommagement ou sifflage du joint principal de siège ou de son étancheîté. Compte tenu de sa conception, différents types d' étancheîté (siège sur boisseau) peuent être sélectionnés selon les nécessités, y inclus étancheîtés par emboitement mâle, femelle, ce qui est absolument impossible dans les fabrications conventionnelles.
Comme le siège n'est jamais en contact avec le demi boisseau en phases ouverture/fermeture, il ne devient plus nécessaire d'usiner, rectifier, traiter, chromer, etc.. cette pièce. Seule une piste de contact demi boisseau/siège est usinée et traitée. Ce demi boisseau peut être fabriqué en tôle forgée emboutie.
Le siège annulaire peut être sélectivement mis en contact sur une surface pré-déterminée constituée par la piste 9 du demi boisseau sphérique, cette mise en contact étant assurée par la pression de 1 ' effluent circulant dans la conduite, par l'intermédiaire de robinets manuels quart de tour ou commandés par électro-vannes, ou bien encore, selon le cas, par une source extérieure de pression de quelque nature qu'elle soit.
Il faut également observer que le fait de ne pas mettre en contact permanent le siège avec le demi boisseau, entraîne : - une réduction très significative du couple de manoeuvre du
robinet puisque, dans toutes circonstances, les pressions amont/aval sont égalisées et que le seul couple de manoeuvre à vaincre est celui de l'inertie propre du demi boisseau. Ce couple réduit entraine également une puissance moindre dans les motorisations choisies ;
- par ailleurs, cette conception permet l'emploi d'une grande variété de dispositif d' étancheîté boisseau/siège selon exemples donnés sur figures 6 à 9. Cette conception garantit l'intégrité des joints puisqu'ils sont hors de l'effluent en position d'ouverture du robinet.
Le robinet est livré sur le site en position ouverte. Les vannes 5, 6 et 7 sont fermées. Le robinet est monté sur la conduite ou pipe une.
La fermeture du robinet se fait en deux manoeuvres : 1° - Le boisseau est manoeuvré d'un quart de tour à l'aide de la commande en place (levier, volant, motorisation électrique, hydraulique ou autre) ; 2 ° - la vanne 7 est ouverte (les vannes 5 et 6 restent fermées ) . Dés cet instant, la pression de la ligne agit sur l'arrière du siège annulaire et, en raison de la pression différentielle existante alors, ce siège est poussé contre la demie sphère. L' étancheîté est assurée. Celle-ci sera d'autant plus importante qu'il y aura de pression dans la ligne. Cette remarque est également valable pour les faibles pressions dans la ligne puisque la force d ' étancheîté exercée contre la demie sphère sera fonction des différences de section entre l'avant du siège et l'arrière de ce dernier.
L'ouverture du robinet se déroule de la façon suivante :
- la vanne 7 est fermée. Les vannes 5 et 6 sont ouvertes.
En raison du déséquilibre des pressions, le siège est repoussé à l'arrière de son logement. Le contact siège- demi-sphère est rompu. Les pressions amont et aval s'égalisent ;
- le boisseau est manoeuvré en quart de tour en position d ' ouverture. Ces différentes manoeuvres sont faites, soit sur place par un opérateur, soit par commande à distance contrôlant des électrovannes n° 5, 6, 7 et 1 ' actuateur du demi boisseau.
Le champ d'application industrielle notamment se situe au niveau de l'équipement des conduites ou pipe une destinés aux hydrocarbures liquides ou gazeux et plus particulièrement dans les zones à risques et les diamètres nominaux importants ; d'autres applications industrielles sont possibles dans le champ du brevet.