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PERFECTIONNEMENTS AUX ROBINETS A CLEF.
L'invention a trait à un appareil à travers lequel s'écoulent des fluides qui comprend une clef et des organes associés tournant avec une assez faible amplitude, jusqu'à 90 par exemple et a pour but d'assurer l'étanchéité' des parties tournantes. L'invention s'applique tout particulièrement aux ro- binets et soupapes à clef et réalise la fermeture étanche pour la noix elle- même aussi bien que pour la clef.
En ce qui concerne la fermeture étanche pour la noix, on emploie une noix dont la surface de travail est sphérique, maintenue entre des bagues de calage séparées qui sont portées dans le corps ou enveloppe de la soupape.
Conformément à la présente invention, les bagues de calage faites de caoutchouc vulcanisé ou d'une autre matière d'élasticité analogue, comprennent chacune une partie ayant une section sensiblement triangulaire et présentant une sur- face conique qui est en contact avec la surface de la noix : à l'angle oppo- sé à cette surface de contact, la section se prolonge par une couronne (ou dia- phragme) étroite qui est assujettie dans l'enveloppe de la soupape. Le côté de la bague le plus voisin de l'intérieur peut être prolongé vers cet intérieur par une partie étroite en forme de rebord au dos de laquelle la pression du fluide peut s'appliquer, appuyant ainsi cette partie contre la noix.
Dans les petits modèles, on peut réaliser un joint satisfaisant sans utiliser la pres- sion du fluide, mais dans les grands modèles de soupapes, le joint est amélio- ré par l'emploi de ce dispositif. Cette arrivée de la pression du fluide paît être obtenue en évidant la bague de calage ou l'enveloppe de la soupape ou les deux pièces. Il est bon que le diamètre intérieur de cette partie en forme de rebord, c'est-à-dire le diamètre du trou dans la bague, soit égal à celui du trou dans la noix. Enfin, l'extérieur de la partie dé la bague dont la sec- tion est triangulaire peut recevoir une forme cylindrique et coaxiale avec le trou dans la noix et peut, quand elle est libre, s'ajuster sans serrage dans l'enveloppe.
La couronne (ou diaphragme) étroite peut être assujettie entre deux surfaces convenables sur l'enveloppe elle-même et sur les éléments bou- lonnés qui portent les moyens de fixation des tuyaux.
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En ce qui concerne l'étanchéité de la clef, comme celle-ci tourne d'un angle relativement faible (90 ) ,cette clef dans certains cas peut être reliée de façon étanche à l'enveloppe de la soupape par un tube élastique de caoutchouc dont une extrémité est solidement fixée à l'enveloppe, par exemple au moyen d'une collerette, et l'autre à la clef; la rotation de la clef impo- se une torsion à ce manchon et pour que cette torsion reste peu élevée, il est nécessaire d'employer un long manchon.
Une réalisation particulière de ce mo- dèle a été exposée dans le brevet britannique N 577.699. Une autre forme bien connue pour une garniture employée dans un appareil hydraulique pour les joints d'une tige ou piston tournant ou ayant un mouvement alternatif est le cuir en U, mais dans ce cas les extrémités n'en sont pas fixées : elles se terminent chacune d'une façon très effilée et la fermeture étanche est obtenue par la pression hydraulique elle-même qui tend à dilater l'U et applique ainsi les branches du cuir contre les éléments qu'il faut joindre de façon hermétique.
Conformément à la présente invention, le joint pour la clef est constitué par un manchon double ayant une section longitudinale sensiblement en forme de U, ou analogue, qui est fixé à son extrémité extérieure à la pa- roi de l'enveloppe (ou analogue) et à son extrémité intérieure à la clef. Un premier avantage est que pour une longueur efficace donnée du manchon, la longueur totale est réduite à peu près de moitié ou, en d'autres termes, que pour une longueur totale donnée., on obtient une réduction de la torsion. De plus, la torsion du manchon a pour effet d'enrouler plus fortement celui-ci autour de la clef et augmente ainsi si l'efficacité du joint.
Les dessins qui sont joints représentent une réalisation de l'in- vention et différentes variantes.
La Fig. 1 est une coupe longitudinale d'une soupape complète, con- forme à l'invention.
La Fig. 2 est une coupe de la Fig. 1.
La Fig.'3 est une vue en plan de la Fig. 1.
La Fig. 4 est une coupe détaillée axiale du manchon employé dans la soupape des Figs. 1 à 3, ce manchon étant présenté avant d'être mis en pla- ce.
La Fig. 5 est une variante détaillée en coupe.
La Fig. 6 est une coupe détaillée d'une autre variante.
Comme le montrent les Figures 1 à 3, la soupape renferme une noix 1 ayant une surface extérieure sphérique 2 et complètement traversée par un trou cylindrique 3. La noix peut être toute entière en métal, elle peut aus- si être creusée de façon à avoir une enveloppe mince métallique qui sera rem- plie de matière plastique. Enfin, le trou peut avoir une enveloppe métallique assemblée à l'enveloppe. Cette forme de noix en deux parties a été décrite et fait l'objet du brevet britannique N 27.542/47.
La noix est logée dans une enveloppe de soupape 4 percée d'un trou principal cylindrique ayant un diamètre légèrement supérieur à celui de la noix. Cette enveloppe de soupape porte des mortaises ou logements 5 aux extrémités qui sont voisines des faces de fixation 6 des raccords de tuyau boulonnés 7. Les bagues de calage 8 occupent l'espace des deux côtés de la noix entre l'enveloppe de la soupape et les raccords 7. Les bagues doivent être faites d'une matière ayant une élasticité analogue à celle du caoutchouc vulcanisé. Cette matière peut être employée pour la plupart des fluides, mais en cas de nécessité, peut être remplacée par une autre matière telle que le caoutchouc synthétique.
Les bagues de calage présentent une section droite approximativement triangulaire (l'angle aigu étant tronqué) avec une couronne en saillie 9, fixée dans les logements annulaires 5 de l'enveloppe de la sou- pape par la pression des surfaces de fixation 6 des raccords de tuyau 7. Les surfaces extérieures 11 des bagues de calage portent librement dans l'inté- rieur cylindrique de l'enveloppe de la soupape. La surface intérieure de cha- que bague de calage adhère à la surface sphérique de la noix 1. Cette surfa- ce intérieure comprend une partie conique 12 qui procure un contact tangentiel
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plus ou moins étroit avec la noix et fait un angle aigu, 30 par exemple, avec la surface cylindrique extérieure 11.
A son extrémité extérieure, la surface conique rejoint une surface partiellement torique 13 qui se prolonge vers le bas jusqu'à atteindre un diamètre égal à celui du trou qui traverse la noix.
Ainsi se trouve constituée une partie intérieure en rebord 14.
Dans la Fig. 1, la face extérieure de la bague est plate et est entièrement recouverte par la surface de fixation plate 6 du raccord 7, de sor- te que la pression du fluide ne peut s'exercer sur la partie postérieure de la bague.
On trouve que pour des soupapes de petite dimension, dans lesquel- les le trou de la noix est inférieur à 1 inch (25 mm 4), l'élasticité propre de la bague et la pression résultant de la tendance du fluide à déplacer la'noix quand la soupape est fermée suffisent à réaliser un joint satisfaisant.
Pour des tailles plus grandes, il est préférable que la pression du fluide puisse s'exercer sur la bague pour augmènter l'étanchéité, cette dis- position pouvant d'ailleurs être aussi utilisée dans les soupapes de petite taille. Comme le montre la Fig. 5, la partie intérieure de la face terminale de la bague est évidée, comme en 15, pour donner un accès à la pression du fluide. Dans la Fig. 6, la face terminale de la plaque est plate,comme dans la Fig. 1, mais c'est l'extrémité du raccord 7 qui est évidée en 16 pour per- mettre à la pression du fluide d'atteindre la partie intérieure de,la face ter- minale de la bague. Il est évident que la bague et la surface de fixation 6 peuvent toutes deux être évidées pour arriver à ce résultat.
On remarquera que la pression du fluide s'exercera surtout dans la partie en forme de couronne de la bague qui est relativement flexible et qui sera par suite amenée à avoir un bon contact avec la noix de la soupape.
Dans le modèle que représentent les Figso 1 à 3, l'enveloppe de la soupape porte un boisseau ou cap ot boulonné, 17, portant la clef 18 qui traverse l'ouverture 19 de l'enveloppe de la soupape pour venir se fixer dans un logement 20 pratiqué dans la noix. L'extrémité de la clef n'est pas cy- lindrique, mais a, par exemple, la forme d'une languette 21 et le logement dans la noix, 20, a une forme correspondante et la profondeur convenable. On pourrait faire traverser à la clef un presse-étoupe avec chapeau, mais il est préférable de la fixer à l'enveloppe au moyen d'un manchon flexible double 22 fait d'une matière analogue au caoutchouc qui sera choisie en fonction du fluide, ainsi que cela a déjà été fait pour les bagues de calage.
On voit dans les figures que l'extrémité extérieure du manchon comprend une couronne 23 perpendiculaire à l'axe du manchon et qui est fixée à l'enveloppe 4. La partie intérieure 25 du manchon qui se réunit à la partie extérieure par une portion recourbée 26 porte, à son extrémité libre, une nervure intérieure 27 qui, normalement, par son élasticité propres serre suffisamment la clef pour assurer un joint étanche, mais un frettage ou une pince peuvent tout aussi bien être employés si on le désire.
Il est bon, comme le montre la Fig. 4, que le manchon soit moulé de façon que, lorsqu'il est libre, la partie intérieure au-dessus de la ner- vure 27 porte un trou concentrique à l'axe du manchon qui permet exactement le passage de la clef ; lorsque le manchon est monté, l'expansion de la partie nervurée donne à la partie intérieure du manchon une forme légèrement conique, sa partie supérieure et proche de la courbure étant tout près de la clef comme le montre la Fige 1. La partie extérieure du manchon, avant montage, peut éga- lement être conique, comme le montre la Fig. 4. L'expansion de la nervure n'affecte pas cette partie 22 et quand le manchon est mis en place, ses deux parties sont sensiblement parallèles comme le montre la Fig. 1.
La branche intérieure du manchon est un peu plus courte que la branche extérieure, la dif- férence étant telle que lorsque la couronne est fixée, l'extrémité de la par- tie intérieure du manchon ne touchera pas la surface du corps de la soupape : ainsi, si cette face est plate comme le montre la Fig. 1, la partie inférieure du manchon sera,un peu plus courte que la partie extérieure.
A titre d'exemple, pour une clef de 7/16" (11 mml12), le double manchon peut avoir une longueur totale de 17/32" (13 mm 493), l'épaisseur peut
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être environ 1/16" (1 mm 587) et la nervure peut avoir 1/8" de largeur (3 mm 175), ainsi qu'un trou de 5/16"' (7 mm 937), un chanfrein réunissant son bord supérieur au manchon.
Il est avantageux que la couronne 23 du manchon soit fixée à l'ai- de d'une couronne 24 que porte le boisseau 17 qui constitue le support de la clef en dehors du manchon. Un logement dans ce boisseau recevra le manchon et a de préférence une forme qui laisse un peu de jeu autour de celui-ci lors- qu'il a été mis en place et sans presser sur lui. La base du logement est de préférence une partie courte 28 qui réunit la partie de la clef se trouvant à l'intérieur du manchon à la partie, de plus grand diamètre, de cette clef qui se trouve au-dessus : on laissera de même un peu de jeu tout autour de la partie courbe 26 du manchon. Quand la pression du fluide vient s'exercer sur le manchon, les différentes parties seront ainsi bien soutenues après avoir d'abord un peu cédé à la pression.
Le robinet ou tout autre dispositif dans lequel on peut employer le manchon est de préférence monté de la façon connue pour que le manchon ne soit pas tordu quand la tige est au milieu de ses deux positions extrêmes, ce qui limite la torsion à son minimum, soit la moitié de l'angle total de rota- tion. La torsion du manchon a une tendance à enrouler celui-ci autour de la clef et constitue ainsi un joint supplémentaire voisin de la partie courbe 28 et, avec le montage qui vient d'être décrit, ce joint additionnel se produit lorsque la soupape est complètement fermée ou complètement ouverte, c'est-à- dire pour ses deux positions les plus habituelles.
Etant donné que la clef ne fait pas corps avec la noix, la séparation des deux pièces est empêchée et la rotation de la clef est limitée dans l'exemple qui est donné par la clavet- te radiale 29 fixée à la clef et qui se déplace dans une rainure d'ouverture angulaire suffisante pratiquée dans la partie supérieure du boisseau 17.