WO2011098680A1 - Robinet a double papillons - Google Patents

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WO2011098680A1
WO2011098680A1 PCT/FR2011/000030 FR2011000030W WO2011098680A1 WO 2011098680 A1 WO2011098680 A1 WO 2011098680A1 FR 2011000030 W FR2011000030 W FR 2011000030W WO 2011098680 A1 WO2011098680 A1 WO 2011098680A1
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valve
main
main valve
operating
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Dominique Duboy
Lucien Larrieu
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Ksb S.A.S.
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    • F16K1/16—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members
    • F16K1/18—Lift valves or globe valves, i.e. cut-off apparatus with closure members having at least a component of their opening and closing motion perpendicular to the closing faces with pivoted closure-members with pivoted discs or flaps
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    • F16K39/02—Devices for relieving the pressure on the sealing faces for lift valves
    • F16K39/028—Devices for relieving the pressure on the sealing faces for lift valves with pivoted closure members, e.g. butterfly valves

Definitions

  • the second advantage is to limit the opening efforts of the main valve.
  • This valve device works perfectly well and gives full satisfaction. However, it has the disadvantage of having to install additional piping external to the main pipe. Due to the short distance between the upstream and downstream quilting, the bypass piping is very rigid. The welding of the connection flanges on this piping must have a very good positioning geometry with a low tolerance of concentricity, angular indexing and parallelism of the flange faces.
  • connection flanges In order to ensure the tightness of the valve body to obtain a good seal to the connection flanges, the flanges must be able to move relatively relative to one another. For this, we usually install a mounting joint that allows this latitude.
  • the invention radically overcomes these disadvantages by suppressing. the bypass with its piping, valve and disassembly seal. It makes it possible to balance the pressure before opening at full flow, to obtain an anti-water hammering effect and, in particular, to limit the hydrodynamic torques in the case of high flow speeds or in the case of flow. disturbed by the configuration of the fluid vein and suppressing the phenomenon of beats without using a complementary arrangement, when the butterfly is in equilibrium at full opening in a balanced fluid vein. Finally, the invention makes it possible to obtain linearization of the tap flow in regulation applications.
  • the valve device according to the invention comprises a first main butterfly valve rotating in an annular body. It is characterized by a secondary butterfly valve mounted rotating 360 ° in the annular butterfly of the main valve,. the main throttle valve having a collinear operating shaft and pivot pin and the secondary throttle valve having a drive shaft and a pivot axis collinear with and distinct from those of the main valve.
  • a butterfly unlike a flap, rotates in both directions and 360 ° around an axis passing through the body along a diameter of the body and forming axis of symmetry of the butterfly.
  • the actuator and any other mechanism for controlling the rotation of the throttle, with the exception of the shaft, are outside the interior space delimited by the valve body.
  • the secondary throttle valve is mounted in a centered manner in the central hole of the throttle main valve, the secondary valve ⁇ fully occupying the hole.
  • the outer diameter of the secondary valve throttle may preferably be from 1/2 to 1/6 times the diameter of the main throttle valve.
  • the secondary valve throttle shaft is oriented toward the pivot axis of the main throttle valve and the secondary valve throttle pivot axis is oriented toward the main throttle valve shaft. .
  • the pivot axis of the main valve spigot is provided with a central recess in which the throttle shaft of the secondary valve passes sealingly.
  • the body of the main valve with two diametrically opposite extensions, one at the output of the operating shaft of the main valve, the other at the outlet of the operating shaft of the secondary valve, each of the extensions being provided with a plate on which is fixed the actuator which actuates the respective operating shaft.
  • the secondary valve is only partially open with an opening angle of preferably between 75 and 85 °. This can be achieved by adjusting the actuator of the operating shaft of the secondary valve accordingly.
  • the device according to the invention is best controlled by two actuating devices independent of each other of the butterfly valve operating shafts preferably controlled by angular position sensors of the butterflies and by a torque sensor. on the operating shaft of the main throttle valve.
  • the invention also relates to a method for operating the valve device according to the invention, wherein, during the opening of the main valve, while it turned a positive angular value, the secondary valve is left in a negative angular position, for example at an angular position between 0 and 45 degrees, the secondary valve butterfly can in particular make an angle of 15 to 90 degrees with the main valve butterfly while the main valve is at a single opening angle between 30 and 75 degrees.
  • the accompanying drawings given solely by way of example:
  • Figure 1 is a perspective view of a valve device according to the invention.
  • Figure 2 is a sectional view.
  • the device according to the invention comprises a main butterfly valve 2 annular A, mounted in a main pipe. It is intended to allow or interrupt the passage of a fluid that can be liquid, gaseous or powdery.
  • the main valve A carries a secondary butterfly valve B 12 of smaller diameter than the outer diameter of the butterfly 2, installed in the central hole of the main butterfly 2.
  • the main butterfly 2 ring is maintained in the median axis of the pipe, through the body 1 of the valve A, by a maneuvering shaft 3 and a pivot axis 4.
  • This shaft 3 and this axis 4 are collinear and placed in a diametral position of the main butterfly 2 and the pipe 5 and they are perpendicular to the fluid flow and allow 360 ° rotation of the main throttle valve 2 relative to the body 1.
  • the secondary butterfly valve B 12 is rotatably mounted 360 ° in the main throttle valve 2 in a position where:
  • the trees 3 and 13 as well as the axes 4 and 14 are collinear
  • the maneuvering axis 13 is oriented towards the pivot axis 4 of the main throttle valve 2
  • the pivot axis 14 is oriented towards the maneuvering shaft 3 of the main throttle valve 2
  • the plane of the body of the secondary valve B is in the main plane of the butterfly 2, the main valve A.
  • the body of the secondary valve is integral in 360 ° rotation of the main throttle valve.
  • the pivot pin 4 of the main throttle valve 2 is provided with a central recess, through which the operating shaft 13 of the secondary valve B can pass in a sealed manner, and becomes accessible from outside the body of the main valve A to ensure the operation of the secondary butterfly valve B.
  • the body 1 of the main valve A butterfly is equipped with two extensions 6 and 6 'diametrically opposite and located one at the outlet of the shaft 3 of the main valve and the other, diametrically opposite, at the exit of operating shaft 13 of the secondary valve B.
  • Each of the extensions 6 and 6 'of the body of the main valve A is provided with two plates 7 and 7', on which are fixed the actuators which control each of the respective shafts 3 and 13 which perform the rotation movements quarter turn Ml and M2.
  • the assembly is thus simplified by the use of a double butterfly valve since one can save all the bypass piping as well as its disassembly seal and the tap. This saves material, implementation time, but also allows a great simplification of the pipe since all organs are found in line with the main pipe.
  • This type of valve can be used for different purposes and modes of operation. Indeed, because of its particular design, this type of valve can provide different functions:
  • the butterflies are controlled, each independently, by a rotary actuator. This implies that, when the main butterfly 2 maneuver, it carries with it the body of the second valve B. If the butterfly 12 does not rotate simultaneously at the same speed and in the same direction, the relative position between body and butterfly small tap B changes.
  • the two butterflies 2 and 12 can take any angular position relative to each other and relative to the body 1 of the main valve A.

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Abstract

Dispositif de robinetterie, comprenant un robinet principal à papillon (2) et un robinet (B) secondaire à papillon (12) monté dans le papillon (2) du robinet (A) principal.

Description

ROBINET A DOUBLE PAPILLONS
Dans l'utilisation des robinets à papillon de grand diamètre, le papillon tournant dans un corps annulaire de montage dans une tuyauterie, il est communément utilisé des tuyauteries et robinets de by-pass qui permettent d'équilibrer la pression du fluide véhiculé entre l'amont et l'aval du robinet avant d'ouvrir pleinement le robinet principal pour obtenir le débit nominal de l'installation.
Cela à pour but d'équilibrer les pressions et de diminuer les vitesses du fluide en tout début d'ouverture pour préserver le joint d'étanchéité de l'érosion et de la cavitation .
Le deuxième avantage est de limiter les efforts d'ouverture du robinet principal.
Pour réaliser cette fonction, il est commun de réaliser une dérivation de la tuyauterie par un piquage amont et un piquage aval reliés par une tuyauterie de plus petit diamètre, sur laquelle est installé un robinet d'équilibrage. Ce système est aussi appelé by-pass.
Ce dispositif de robinetterie fonctionne parfaitement bien et donne toute satisfaction. Il présente cependant 1 ' inconvénient de devoir installer une tuyauterie complémentaire externe à la tuyauterie principale. raison de la faible distance entre le piquage amont et piquage aval, la tuyauterie de by-pass est très rigide. La soudure des brides de raccordement sur cette tuyauterie doit présenter une très bonne géométrie de positionnement avec une faible tolérance de concentricité , d'indexation angulaire et de parallélisme des faces de brides.
Afin d'assurer le serrage du corps de robinet pour obtenir une bonne étanchéité aux brides de raccordement, les brides doivent pouvoir se déplacer, relativement, l'une par rapport à l'autre. Pour cela, on installe généralement un joint de montage qui permet cette latitude .
Un autre inconvénient de la solution by-pass externe est que les piquages amont et aval perturbent partiellement l'écoulement du fluide dans la conduite principale, au droit de l'obturateur du robinet principal.
L'invention pallie radicalement ces inconvénients, en supprimant. le by-pass avec sa tuyauterie, son robinet et son joint de démontage. Elle permet d'équilibrer la pression avant l'ouverture à plein débit, d'obtenir un effet anti-coup de bélier et tout particulièrement, de limiter les couples hydrodynamiques dans les cas de grandes vitesses d'écoulement ou dans les cas d'écoulement perturbé par la configuration de la veine fluide et de supprimer le phénomène de battements sans faire appel à un agencement complémentaire, lorsque le papillon est en équilibre à pleine ouverture dans une veine fluide équilibrée. L'invention permet enfin d'obtenir une linéarisation du débit du robinet dans des applications de régulation. Le dispositif de robinetterie, selon l'invention, comprend un premier robinet principal à papillon tournant dans un corps annulaire. Il se caractérise par un robinet secondaire à papillon monté en tournant de 360° dans le papillon annulaire du robinet principal, . le papillon du robinet principal ayant un arbre de manœuvre et un axe de pivotement colinéaires et le papillon du robinet secondaire ayant un arbre de manœuvre et un axe de pivotement colinéaires à ceux du robinet principal et distincts de ceux-ci.
Un papillon, à la différence d'un volet, tourne dans les deux sens et de 360° autour d'un axe traversant le corps suivant un diamètre du corps et formant axe de symétrie du papillon. L'actionneur et tout autre mécanisme de commande de la rotation du papillon, à l'exception de l'arbre, sont en-dehors de l'espace intérieur délimité par le corps du robinet.
De préférence, le papillon du robinet secondaire est monté de façon centrée dans le trou central du papillon du robinet principal, le robinet secondaire■ occupant entièrement le trou. Le diamètre extérieur du papillon du robinet secondaire peut, de préférence, représenter de 1/2,5 à 1/6 fois le diamètre du papillon du robinet principal. De préférence, l'arbre de manœuvre du papillon du robinet secondaire est orienté vers l'axe de pivotement du papillon du robinet principal et l'axe de pivotement du papillon du robinet secondaire est orienté vers l'arbre de manœuvre du papillon du robinet principal .
Suivant un mode de réalisation, l'axe de pivotement du papillon du robinet principal est pourvu d'un évidement central dans lequel l'arbre de manœuvre du papillon du robinet secondaire passe avec étanchéité. Suivant un mode de réalisation prenant peu de place, le corps du robinet principal à deux extensions diamétralement opposées, l'une à la sortie de l'arbre de manœuvre du robinet principal, l'autre à la sortie de l'arbre de manœuvre du robinet secondaire, chacune des extensions étant pourvue d'une platine sur laquelle est fixé l'actionneur qui actionne l'arbre de manœuvre respectif .
Pour éviter les battements, en position ouverte du robinet principal, le robinet secondaire n'est ouvert que partiellement d'un angle d'ouverture compris de préférence entre 75 et 85°. On peut parvenir à cela en réglant en conséquence l'actionneur de l'arbre de manœuvre du robinet secondaire. On commande au mieux le dispositif suivant l'invention, par deux dispositifs d' actionnement indépendants l'un de l'autre des arbres de manœuvre des papillons des robinets contrôlés de préférence par des capteurs de position angulaire des papillons et par un capteur du couple sur l'arbre de manœuvre du papillon du robinet principal.
L'invention a aussi pour objet un procédé pour faire fonctionner le dispositif de robinetterie suivant l'invention, dans lequel, pendant l'ouverture du robinet principal, alors qu'il a tourné d'une valeur angulaire positive, on laisse le robinet secondaire en une position angulaire négative, par exemple à une position angulaire comprise entre 0 et 45 degrés, le papillon du robinet secondaire pouvant notamment faire un angle de 15 à 90 degrés avec le papillon du robinet principal alors que le papillon du robinet principal est à un angle d'ouverture compris entre 30 et 75 degrés. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple :
La Figure 1. est une vue en perspective d'un dispositif de robinetterie suivant l'invention.
La Figure 2 en est une vue en coupe.
Le dispositif suivant l'invention comporte un robinet principal à papillon 2 annulaire A, monté dans une conduite principale. Il est destiné à autoriser ou à interrompre le passage d'un fluide qui peut être liquide, gazeux ou pulvérulent.
I
Le robinet principal A porte un robinet secondaire B à papillon 12 de diamètre inférieur au diamètre extérieur du papillon 2, installé dans le trou central du papillon principal 2. Le papillon principal 2 annulaire est maintenu dans l'axe médian de la tuyauterie, à travers le corps 1 du robinet A, par un arbre de manœuvre 3 et un axe de pivotement 4. Cet arbre 3 et cet axe 4 sont colinéaires et placés suivant une position diamétrale du papillon principal 2 et de la tuyauterie 5 et ils sont perpendiculaires au sens d'écoulement du fluide et ils permettent une rotation à 360° du papillon principal 2 par rapport au corps 1.
Le robinet B à papillon secondaire 12, est monté tournant sur 360° dans le papillon principal 2 suivant une position où :
• premièrement, les arbres 3 et 13 ainsi que les axes 4 et 14 sont colinéaires, • deuxièmement, l'axe de manœuvre 13 se trouve orienté vers l'axe de pivotement 4 du papillon principal 2, tandis que l'axe de pivotement 14 se trouve orienté vers l'arbre de manœuvre 3 du papillon principal 2, · troisièmement, le plan du corps du robinet secondaire B se trouve dans le plan principal du papillon 2, du robinet principal A. De ce fait, lorsque les deux papillons 2 et 12 sont en position fermée, ils sont coplanaires. Le corps du robinet secondaire est solidaire en rotation sur 360° du papillon principal.
L'axe de pivotement 4 du papillon principal 2 est pourvu d'un évidement central, par lequel l'arbre de manœuvre 13 du robinet secondaire B peut passer de manière étanche, et devient accessible depuis l'extérieur du corps du robinet principal A pour assurer la manœuvre du papillon du robinet secondaire B.
Le corps 1 du robinet A principal à papillon est équipé de deux extensions 6 et 6' diamétralement opposées et situées l'une à la sortie de l'arbre de manœuvre 3 du robinet principal et l'autre, diamétralement opposée, à la sortie d'arbre de manœuvre 13 du robinet secondaire B.
Chacune des extensions 6 et 6' du corps du robinet principal A est pourvue de deux platines 7 et 7 ' , sur lesquelles sont fixés les actionneurs qui commandent chacun des arbres respectifs 3 et 13 qui réalisent les mouvements de rotation à quart de tour Ml et M2.
Le montage se trouve donc simplifié par l'utilisation d'un robinet à double papillon puisqu'on peut économiser toute la tuyauterie de by-pass ainsi que son joint de démontage et le robinet. Cela permet d'économiser du matériel, du temps de mise en œuvre, mais permet aussi d'avoir une grande simplification du tuyautage puisque tous les organes se retrouvent en ligne avec la tuyauterie principale. Ce type de robinet peut être utilisé suivant des buts et des modes de fonctionnement différents. En effet, en raison de sa conception particulière, ce type de robinet peut assurer différentes fonctions :
Fonctions dites "tout ou rien", les papillons sont manœuvrés sans arrêt -entre la position ouverte et fermée et inversement :
• Suppression du phénomène de "battements" lorsque le papillon se trouve en équilibre instable du fait de la pleine ouverture dans une veine fluide parfaitement équilibrée.
• Limitation des couples hydrodynamiques dans les cas de vitesses d'écoulement élevées ou dans les cas d'écoulements perturbés par la configuration de la veine fluide.
· Antichoc hydraulique appelé anti-coup de bélier.
• Equilibrage des pressions amont et aval à l'ouverture et à la fermeture. .
Fonction de régulation, les papillons peuvent prendre n'importe quelle position entre position ouverte et fermée et inversement.
• Linéarisation du débit du robinet -dans des applications de régulation.
Dans la solution proposée, les papillons sont commandés, chacun indépendamment, par un actionneur rotatif. Ceci sous-entend que, lorsque le papillon principal 2 manœuvre, il entraîne avec lui le corps du second robinet B. Si le papillon 12 ne tourne pas simultanément à la même vitesse et dans le même sens, la position relative entre corps et papillon du petit robinet B change .
En fonction de l'application souhaitée, les deux papillons 2 et 12 peuvent donc prendre n'importe quelle position angulaire l'un par rapport à l'autre ainsi que par rapport au corps 1 du robinet principal A.

Claims

REVENDICATIONS
Dispositif de robinetterie à monter dans une tuyauterie, comprenant un robinet (A) principal à papillon (2) tournant de 360° dans un corps annulaire de montage dans une tuyauterie, caractérisé par un robinet (B) secondaire à papillon (12) monté en tournant de 360° dans le papillon (2) annulaire du robinet (A) principal, le papillon (2) du robinet principal ayant un arbre (3) de manœuvre et un axe de pivotement colinéaires et le papillon (12) du robinet (B) secondaire ayant un arbre (13) de manœuvre et un axe (14) de pivotement colinéaires à ceux du robinet (A) principal et distincts de ceux-ci.
Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre (13) de manœuvre du papillon (12) du robinet secondaire est orienté vers l'axe (4) de pivotement du papillon (2) du robinet principal et l'axe (14) de pivotement du papillon
(2) du robinet secondaire est orienté vers l'arbre
(3) de manœuvre du papillon (12) du robinet principal.
Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'axe (4) de pivotement du papillon du robinet principal est pourvu d'un évidement central dans lequel l'arbre (13) de manœuvre du papillon du robinet secondaire passe avec étanchéité .
4. Dispositif suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps du robinet principal a deux extensions (6, 6') diamétralement opposées, l'une à la sortie de l'arbre de manœuvre du robinet principal, l'autre à la sortie de l'arbre de manœuvre du robinet secondaire, chacune des extensions (6, 6') étant pourvue d'une platine (7, 7') sur laquelle est fixé un actionneur qui actionne l'arbre de manœuvre respectif.
5. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le diamètre extérieur du papillon (2) du robinet secondaire représente de 1/2,5 à 1/6 fois le diamètre du papillon (12) du robinet principal .
6. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par des dispositifs d' actionnement indépendants des arbres (3, 13) de manœuvre des papillons (2, 12) des robinets (A, B) .
7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par des capteurs de position angulaire des papillons (2, 12) et par un capteur du couple sur l'arbre (3) de manœuvre du papillon (2) du robinet . (7A) principal, et le dispositif de commande du papillon (12) du robinet (B) secondaire manœuvre ce papillon (12) si ledit couple dépasse une valeur prescrite.
8. Procédé pour faire fonctionner un dispositif de robinetterie suivant l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que pendant l'ouverture du robinet principal, alors qu'il a tourné d'une valeur angulaire positive, on laisse le robinet secondaire en une position angulaire négative, par exemple à une position angulaire comprise entre 0 et 45 degrés, le papillon du robinet secondaire pouvant notamment faire un angle de 15 à 90 degrés avec le papillon du robinet principal alors que le papillon du robinet principal est à un angle d'ouverture compris entre 30 et 75 degrés.
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