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6,9 x 106 Pa
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4,1 x 107 Pa
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2510222A1
Family ID 1992640
Probable Assignee Baj Vickers Ltd
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title VALVE, NOTAMMENT POUR FLUIDES A HAUTE PRESSION ET A FAIBLES
DEBITS
EN Title LOW LEAKAGE VALVE FOR HIGH PRESSURE FLUIDS - HAS CLOSURE
MEMBER URGED AGAINST PROTECTED O=RING BY SPRING AND FLUID PRESSURE
Abstract
_________________________________________________________________
L'INVENTION CONCERNE UNE VALVE POUR FLUIDES A HAUTE PRESSION ET A
FAIBLES DEBITS.
CETTE VALVE COMPORTE UNE CAVITE 12 SITUEE DANS UN BOITIER 11 CONTENANT
UN ORGANE DE FERMETURE 23 QUI, DANS LA POSITION FERMEE, EST REPOUSSE
CONTRE UN JOINT TORIQUE ELASTIQUE 19 AU MOYEN D'UN RESSORT 28 ET PAR
LA PRESSION D'UN FLUIDE DE MANIERE A ETABLIR L'ETANCHEITE. POUR
L'OUVERTURE DE LA VALVE, L'ORGANE DE FERMETURE 23 EST ECARTE DU JOINT
TORIQUE 19 PAR UNE BROCHE DE MANOEUVRE 29 PERMETTANT AU FLUIDE DE
CIRCULER LE LONG DE L'ORGANE DE FERMETURE 23 ET A TRAVERS UN CANAL 31
MENAGE DANS LA BROCHE 29.
APPLICATION NOTAMMENT AUX VALVES A BILLE PRESENTANT UNE ETANCHEITE
PARFAITE.
The valve is for high pressure fluids at low flow rates. It comprises
a cavity (12) in a housing (11) containing a closure member (23) which
in the closed position is urged against a resilient O-ring (19) by a
spring (28) and by fluid pressure to form a seal. To open the valve,
the closure member is moved away from the O-ring by a hollow actuating
pin (29), allowing fluid to travel past the closure member and down a
channel (31) in the pin. Thus the O-ring is protected against dirt
entering from outside. Since it is pref. elastomeric, the ring is also
relatively insensitive to contamination by particulate impurities in
the fluid stream to valves with metallic seats. Since the actuator
contacts the closure member at a position which does not constitute a
sealing surface, damage to the surface is minimised.
Description
_________________________________________________________________
La presente invention concerne une valve destinee a regler 11
ecoulement d'un fluide, par exemple une valve destinee a etre utilisee
avec des fluides d haute pression et a faibles debits. Dans de telles
applications,-il peut etre extremement important d'obtenir une fuite
nulle dans la position fermee.
Anterieurement, de telles valves etaient en gene- ral des valves ou
clapets a bille a ressort. Cependant les valves a bille utilisant une
bille et un siege metalliques ont tendance a necessiter un rodage
soigneux de maniere a garantir une etancheite appropriee et sont
sujettes a une ingression de saletes au niveau de la surface du siege,
provoquant une fuite et une usure par frottement.
Souvent on ne peut pas roder de facon appropriee les valves a bille
utilisant un siege ou une bille elasti- que etw dans le cas de tres
petites valves, il est diff i- cile de realiser des profils de siege
precis. De meme les sieges elastiques peuvent eclater lors de la
liberation de fluides a treshaute pression a moins qu'ils soient
soigneusement concus, ce qui a nouveau peut etre difficile dans le cas
de valves tres petites.
L'utilisation de joints toriques en tant que materiau d'etancheite
pour de telles valves est interessante, mais il est difficile de
resoudre le probleme visant a empecher l'eclatement du joint torique
lors de l'ouverture de la valve pour laisser passer le gaz.
Un inconvenient supplementaire dans le cas de valves a bille reside
dans le fait que l'organe ou la broche de manoeuvre frappe directement
la bille. Ceci tend a provoquer la formation d'une empreinte sur la
surface de la bille, ce qui peut entrainer une fuite, si la bille
tourne.
Un but de la presente invention est de fournir une valve destinee a
etre utilisee avec un fluide a haute pression, dans le cas de debits
faibles, et dans laquelle il n'exis t essentiellement aucune fuite,
lorsque la valve est dans la position fermee.
Un autre but de l'invention est de fournir une telle valve qui soit
soumise a une usure minimale et qui puisse etre fabriquee avec des
dimensions faibles.
Ce probleme est resolu conformement a l'invention a liaide d'une valve
qui comporte un bottier definissant une cavite, un organe de fermeture
situe avec possibilite de deplacement a 1 t interieur de la cavite, et
des moyens situes dans la cavite et qui, avec l'organe de fermeturne,
definissent une paroi annulaire allongee pour le verrouillage et un
espace annulaire allonge, contenant un organe elastique d'etancheite,
et dans laquelle l'organe de fermeture est repousse par des moyens de
chargede sorte que la paroi annulaire s'etend a l'interieur de
l'espace annulaire et tend a agir de maniere que l'organe d'etant
cavite tabli-sse l'etancheite, la valve comportant en outre un trou
menage dans le bottier, s'etendant a l'interieur de la cavite et apte
a recevoir, avec possibilite de glissement, un organe de commande de
valve agence de maniere a deplacer l'organe de fermeture a l'encontre
des moyens de charge, de maniere interrompreisde ce fait l'etanchei-
te etablie avec l'organe d'etancheite de maniere a definir unevoie
d'ecoulement du fluide le long de l'organe de fermeture et a travers
ou le long de l'organe de commande de valve en direction de
l'exterieur de la cavite.
De preference l'espace annulaire est menage dans la cavite et la paroi
annulaire est menagee sur l'organe de fermeture.
La valve peut comporter un insert possedant une partie annulaire et
une collerette exterieure, sur lune de ses extremites, la collerette
etant situee dans la cavite contre epaulement, tandis que la partie
annulaire s'etend a l'interieur de la cavite de maniere a definir
l'espace annulaire entre ladite partie annulaire et le boitier.
De preference l'organe de commande de valve comporte un passage en
liaison avec l'exterieur et avec.l'in- terieur de la cavite, et il
peut etre prevu, a l'interieur de cette derniere, des moyens de butee
agences de maniere a limiter le deplacement de l'organe de
fermeture.sous 1' influence des moyens de charge.
De preference les moyens de charge sont constitues par la pression du
fluide, bien que l'organe de fermeture puisse etre egalement repousse
dans la position etanche au moyen d'un ressort.
Ainsi, on peut-voir que l'organe elastique d'etancheite peut etre
parfaitement bien protege contre la penetration de saletes en
provenance de l'exterieur et que, etant donne qu'il est constitue de
preference par un elastomere, cet organe peut etre relativement
insensible a une pollution due a des impuretes sous forme de
particules dans l'ecoulement de fluide, par rapport aux valves
comportant des sieges metalliques.
En outre, etant donne que dans une forme de realisation preferee,
l'organe de commande contacte en realite l'organe de fermeture dans
une position qui ne constitue pas une surface d'etancheite,
l'endommagement subi par la surface d'etancheite peut etre reduit au
minimum.
D'autres caracteristiques et avantages de la presente invention
ressortiront de la description donnee ciapres prise en reference aux
dessins annexes, sur lesquels:
La figure 1 est une vue en coupe schematique d' une premiere. forme de
realisation d'une -valve dans la position fermee; la figure 2 est une
vue similaire a celle de. la figure 1, dans laquelle la valve est dans
la position ouverte; la figure 3 est une vue a plus grande echelle d'
une partie de la figure 1, montrant l'action d'etancheite de l'un des
joints; les figures 4 et 5 sont des vues en coupe simplifiees de deux
autres formes de realisation agencees de maniere a permettre un
ecoulement plus important de fluide, dans la position ouverte; et la
figure 6, est une vue, similaire a celle de la figure 1, d'une autre
forme de realisation.
Comme cela est represente sur les figures 1 et 2, un boitier 11
possede une cavite 12 qui s'ouvre vers l'exterieur du boitier au moyen
d'un trou 13, dont la section en coupe transversale est inferieure a
celle de la cavite 12. Entre le trou 13 et la cavite 12 existe une
partie intermediaire 14 dont la section en coupe transversale est
superieure a celle du trou 13, mais inferieure a celle dela cavite 12.
Cette partie forme un epaulement annulaire ulterieur 15 et un
epaulement annulaire exterieur 16.
Un joint torique elastique 17 est loge contre 1' epaulement exterieur
16 et une douille 18 a collerette est situee a l'interieur de la
cavite 12,-la collerette etant en aboutement contre l'epaulement
interieur 15. Un second joint torique elastique 19 est dispose contre
la face arriere 21 de la collerette de la douille 18 et par conse
quent est dispose a la base d'un canal annulaire 22 forme entre le
boitier 11 et la douille 18,
Un organe de fermeture 23 est situe dans la cavite 12. Cet organe de
fermeture 23 est realise sous la forme d'une paroi cylindrique 24
fermee, a une extremite, par une base relativement epaisse 25. Une
partie centrale saillante 26 s'etend a partir de la base 2-5 dans la
meme direction que la paroi 24 de maniere a definir un canal annulaire
27. L'organe de fermeture 23 est dispose de telle maniere que la paroi
24 s'etend a l'interieur du canal annulaire 22, tandis que la
douille-18 s'etend a l'interieur du canal annulaire 27. L'organe de
fermeture 23 est repousse en position par un ressort faible 28.
Une broche 29 est montee de facon a pouvoir glis ser, dans le trou 13
et constitue un joint coulissant avec le joint torique 17. La broche
29possede un passage axial 31 se terminant par des ouvertures 32 a
proxim- te de sa pointe.
Dans la position fermee representee sur la figure 1, l'organe de
fermeture 23 est repousse vers la gauche par le ressort 28 et par la
pression du fluide agissant contre la base 25. L'extremite de la paroi
24 est repoussee contre le joint torique 9 etablissant 1' etancheite.
Avant que le joint torique 19 soit comprime d'une maniere trop
importante, l'extremite de la douille 18 vient en contact avec la base
du canal 27, ce qui empeche une surcharge du joint torique
Comme cela est represente sur la figure 2, on ouvre la valve en
faisant coulisser la broche 29 vers la droite de maniere que la pointe
contacte la partie saillante 26 de l'organe de fermeture 23.Un
deplacement supplementaire de la broche 29 vers la droiX deplace
l'organe de fermeture 23 a l'encontre de la force du ressort 28 et de
la pression du fluide, jusqu'a ce que l'etancheite avec le joint
torique 19 soit interrompue. Le fluide peut alors s'ecouler le long de
la paroi 24 et par derriere la douille 18 dans le canal 22, en
penetrant dans et en sortant du canal 27 et en sortant de la cavite 12
par l'intermediaire de l'ouverture 32 et du passage 31 de la broche
29. Sinon le fluide peut circuler en circulant autour et derriere le
joint torique 19 et la collerette de la douille 18, puis dans l'espace
situe entre la douille 18 et la broche 29 en direction des ouvertures
32. Le deplacement de l'organe de fermeture vers la droite est limite
par une butee 33.
Comme cela est represente sur la figure 3, toutes les voies
d'ecoulement sont fermees de facon etanche dans la position fermee
etant donne que le joint torique est repousse a force dans les espaces
34 et 35. On voitpar con sequent que le joint torique 19 reste
essentiellement statique, l'organe de fermeture 23 etant la piece
mobile, et que par consequent les forces de frottement sont reduites
au minimum, ce qui entraine de faibles forces d'actionnement.
La demanderesse a teste une telle valve sous une pression de 5,9 x 107
Pa et l'afait fonctionner a des pres- sions comprises entre 6,9 x 106
Pa et 4,1 x 107 Pa, sans detecter aucune fuite.
Dans les formes -de realisation representees sur les figures 4 et 5,
un debit plus important du fluide est possible. Sur la figure 4, ceci
est obtenu en realisant une partie decoupee ou un evidement 41 dans le
bottier et une partie decoupee ou un evidement 42 correspondant dans
la douille 18. Ainsi, lorsque la valve est ouverte, la paroi 24 de
l'organe de fermeture 23 penetre dans la region des deux evidements
41, 42, ce qui laisse un passage moins tortueux pour le fluide.
Dans la forme de realisation de la figure 5, on obtient le meme effet
en realisant une partie decoupee ou un evidement similaire 41 dans le
boitier Il et un ou plusieurs trous 43 dans la douille 18.
Dans la forme de realisation representee sur la figure 6, le logement
11 possede une cavite 12 et un trou 13. Une broche (non representee)
s'engage dans le trou 13, quiest menage dans une partie avant 51 du
corps de valve, s'etendant a l'interieur de la davite. Un joint
torique 52 etablit une etancheite autour de la broche.lorsque cette
est en position, et la partie avant du-corps de valve estmaitenue en
position dans le boitier 11 au moyen d'un filet de vis 53. Cette
position peut etre obtenue au moyen de cales (non representees)
situees entre la face arriere 54 de la partie avant 51 du corps de
valve et une face correspondante du boitier 11.
L'arriere de la partie 51 du corps de valve s'etend a l'interieur de
la cavite 12 et est obture de facon etanche au moyen d'un joint
torique 55 dispose entre un epaulement 56 et une collerette annulaire
57 sur la partie avant 51 du corps de valve. Sur l'arriere de la
collerette 57, la partie avant 51 du corps de valve s'etend a
l'interieur d'une douille cylindrique 58. Le percage 13 se retrecit en
59- dans la region du joint torique 55 et s'elargit legerement en 61
dans la region de la douille 58. La partie avant 51 du corps de valve
se termine par une face d' extremite annulaire 62.
A l'interieur de la cavite 12 et sur l'arriere de la partie 51 du
corps de valve se trouve disposee la par- tie arriere 63 dudit corps
de valve, qui, sur son extremite avant, possede un collet cylindrique
64 possedant une face d'extremite 65 correspondant a la face
d'extremite 62. Les faces d'extremite 62 et 65 sont separees par un
jointtorique 66. Le joint 66 est maintenu en position par un manchon
interne 67, qui est monte de facon lache a l'interieur des collets 68,
64, et par un manchon exterieur 68 qui est monte de facon lache a
l'exterieur des collets 58, 64.
Un piston 69 est situe sur l'avant --du corps de valve arriere 63 et
s'etend a travers le manchon interieur 67 et a travers la partie
etroite 69 de la cavite 13. Un ressort 71 agit-entre un epaulement 72
situe sur la partie arriere 63 du corps de valve et un epaulement 73
situe sur l'arriere du boitier 11, de maniere a repousser la partie
arriere 63 du corps de valve vers la partie avant 51 dudit corps de
valve.
Lors du fonctionnement, la valve est fermee par la pression du fluide
et par le ressort 71 repoussant les deux corps de valve 51, 63 l'un
contre l'autre, ce qui comprime le joint torique 66 et etablit ainsi
une etancheite entre lesdeux faces d'extremite 62, 65 et entre les
manchons interieur et exterieur 67, 68. Pour ouvrir la valve, on de
place la broche (non representee) de la gauche vers la- droite, comme
cela est represente sur la figure, dans le trou 13 jusqu'a ce que le
piston 69 soit deplace vers 1' arriere et comprime'le ressort 71. Ceci
libere le joint torique 66, ce qui supprime les etancheites etablies
entre les deux faces d'extremite 62 et 65 et les manchons 67, 68. Le
fluidepeut alors circuler le long de la partie arriere 63 du corps de
valve dans la-region reperee en 74 et autour du manchon exterieur 68 a
la fois entre le manchon 68 et les deux collets 68, 64 et entre le
manchon 68 et le boitier 11. Le fluide circule alors devant le joint
torique~66, autour du manchon interieur 67, d'une maniere similaire,
le long du piston 69 dans la partie retrecie 59 et finalement sort de
la valve par l'intermediaire de la broche.
Bien que dans les formes de realisationdecrites l'ecoulement du fluide
s'effectue de l'interieur du boitier 11 vers l'exterieur, avec une
pression elevee presente dans la cavite 12, les valves representees
pourraient fonctionner dans le sens inverse avec une pression elevee a
l'exterieur du boitier 11 et un fluide penetrant depuis l'exterieur
dans la cavite 12.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Valve comportant un boitier (11) definissant une cavite (12), un
organe de fermeture (23) situe avec possibilite de deplacement a
l'interieur de la cavite des moyens de charge (28) tendant a repousser
l'organe de fermeture (23) contre un organe elastique d'etancheite
(19) de maniere a etablir une etancheite et un trou (13) menage dans
le boitier et s'etendant a l'interieur de la cavite (12) et apte a
recevoir, avec possibilite de glissement, un organe de commande de
valve (29) agence de maniere a deplacer l'organe de fermeture (23) a
l'encontre des moyens de charge (28), en supprimant ainsi l'etancheite
etablie avec l'organe d'etancheite (19) de maniere a definir une voie
d'ecoulement du fluide le long de l'organe de fermeture (23) et a
travers ou le long d l'organe de commande de valve (29) vers
l'exterieur de la cavite, caracterisee par des moyens (11,18) situes a
l'interieur de la cavite (12) et qui definissent, en association avec
l'organe de fermeture (23), une paroi annulaire allongee de
verrouillage (24) et un espace annulaire allonge (22), qui contient
l'organe elastique d'etancheite (19), l'organe de fermeture (23) etant
repousse par les moyens de charge (28) de telle maniere que la paroi
annulaire (28) s'etend a l'interieur de l'espace annulaire- (22) en
tendant de ce fait a ce que l'organe d'etancheite (19) etablisse
lwetancheite.
2. Valve selon la revendication 1, caracterisee en ce que l'espace
annulaire (22) est menage dans la ca vite (12) et que la paroi
annulaire (23) est menacees sur l'organe de fermeture (23).
3. Valve selon la revendication 2, caracterisee en ce qu'elle comporte
un insert (18) comportant, sur 1' une de ses extremites, une partie
annulaire et une collerette externe, qui est situee dans la cavite
112) contre un epaulement (15), tandis que la partie annulaire s'etend
a l'interieur de la cavite de maniere a definir l'espace annulaire
(22) entre la partie annulaire (18) et le boitier (11).
4. Valve selon la revendication 2, caracterisee en ce que l'espace
annulaire est forme entre deux manchons cylindriques (67,68).
5. Valve selon l'une quelconque des revendications 1 a 4, caracterisee
en ce que l'organe de commande de valve (29) comporte un passage (31)
en liaison avec l'exterieur de la cavite (12) et avec l'interieur de
cette derniere.
6. Valve selon'une quelconque des revendications 1 a 5, caracterisee
en ce qu'elle comporte des moyens de butee (33) situes a l'interieur
de la cavite (12) et agences de maniere a limiter le deplacement de
l'organe de fermeture (23) sous l'influence de l'organe de commande
(29).
7. Valve selon l'une quelconque des revendications 1 a 6, caracterisee
en ce que les moyens de charge sont constitues par la pression du
fluide et que l'organe de fermeture est egalement repousse dans la
position d'etancheite a l'aide d'un ressort (28).
8. Valve selon l'une quelconque des revendications 1 a 7, caracterisee
en ce qu'il existe deux trajets de fuite le long de l'organe elastique
d'etancheite (19,66), lorsque la valve est dans sa position ouverte.
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