BE519652A

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Publication number: BE519652A
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Description

ROB INET A CLE SPHERIQUE.

La présente invention concerne les obturateurs en général, notamment les robinets à clé sphérique comportant des garnitures d'étanchéité élastiques.

Dans certains robinets à clé sphérique, les sièges du boisseau épousent la forme de la clé sphérique ou de la surface d'étanchéité de la sphère. Il en résulte de grandes surfaces de contact exigeant des jeux très réduits entre la clé et le boisseau. Les essais pour la mise en place de garnitures d'étanchéité destinées à empêcher es fuites au delà des sièges ont exigé des agencements extrêmement compliqués pour le maintien des garnitures. Pour la plupart, les robinets de ce genre sont du reste incapables d'empêcher les fuites dans les d'eux sens, et doivent être intercalés dans les tuyauteries dans une certaine position. Ils ne conviennent donc nullement aux tuyauteries dans lesquelles le sens du fluide ou liquide doit être inversé.

Un but de la présente invention est de créer un robinet à clé sphérique capable d'assurer l'étanchéité dans les deux sens.

Un autre but de l'invention est de créer un robinet à clé sphérique dans lequel les sièges du boisseau sont coniques et coopèrent avec des surfaces d'étanchéité sphériques de la clé pour assurer un contact par ligne annulaire.

Un autre but de l'invention est de créer un robinet à clé sphérique présentant, dans le boisseau et sur la clé, des sièges et surfaces d'étanchéité convergents dans lesquels est encastrée une garniture élastique, qui est sollicitée dans le sens de la convergence des sièges.

Un autre but de l'invention est de créer un robinet à clé sphérique dans lequel les sièges du boisseau et les surfaces d'étanchéité de la clé divergent et sont espaces à proximité des canaux de passage pour empêcher le coincement de la garniture élastique encastrée dans le siège à proximité de ces canaux de passage.

Ces objets et autres de l'Invention ressortiront mioux de la description ci-près en regard du dessin annexé, sur lequel :
La figure 1 est une vue en coupe sensiblement dans le plan de la symétrie passant par l'axe.

La figurer est une vue partielle en bout avec une coupe partielle suivant la ligne II-II de la figure 1.

La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1.

La figure 4 est une vue partielle en coupe à grande échelle montrant la disposition relative des surfaces d'étanchéité de la clé et des sièges du boisseau ainsi que la position de la garniture d'étanchéité élastique.

La figure 5 est une vue en coupe similaire à celle de la figure 4, mais montre une légère modification des sièges du boisseau.

On voit sur le dessin que le boisseau du robinet est fait en deux parties A et B et contient une clé sphérique C montée à rotation et actionnée par la tige D. La partie A du boisseau présente la forme générale d'un godet avec une tubulure de passage 2, filetée intérieurement en 3 pour le raccordement à une tuyauterie ou à d'autres organes de liaison. Bien entendu, on peut remplacer les tubulures filetées par des tubulures à brides ou destinées à la soudure. Le bord du godet opposé à la tubulure présente une bride extérieure 4 dont la face est biseautée en 6. La partie A est également munie d'un bossage 8 dans lequel est pratiqué un alésage pour le passage de la tige D.

On voit que l'extrémité supérieure de cette tige est conformée pour recevoir une clé ou une autre manette de commande, tandis que le renflement intermédiaire est fileté en 10 pour pouvoir être vissé dans un filetage intérieur similaire du bossage 8. Ce dispositif empêche l'éjection de la tige hors du boisseau sous Inaction de la pression régnant dans la tuyauterie. La partie intérieure de la tige D est réduite en grosseur de la manière indiquée en 12, et présente une rainure périph4rique 14 pour recevoir une garniture d'étanchéité élastique, de préférence en forme de segment annulaire. La partie B présente, comme la partie A, une tubulure de passage 2 avec un raccord 3 qui peut être fileté intérieurement, muni d'une bride ou destiné à la soudure.

Cette partie présente également une bride extérieure 16 dont la face extérieure est biseautée en 18, et elle est prolongée vers l'intérieur par un rebord circulaire 20 conformé pour s'emboîter exactement dans l'ouverture du godet A. Dans le pourtour du rebord 20 est pratiquée une rainure périphérique destinée à recevoir un segment d'étanchéité annulaire ou une autre garniture 22, qui assure l'étanchéité sur une ligne de contact entre la partie A du boisseau et le rebord 20 de la partie B. Dans l'exemple représenté, les parties A et B sont serrées et assemblées par deux demi-colliers 24, assemblés en 26 par des boulons, et présentant sur le pourtour antérieur des surfaces coniques correspondant respectivement aux biseaux 6 et 18 des parties A et B.

Pour empêcher la rotation relative entre les parties A et B, les tétons 28 peuvent être encastrés dans des rous de la partie B pour venir en prise avec d'autres trous pratiqués dans la partie A. Naturellement, on peut également assembler les parties A et B à l'aide de boulons, au lieu d'utiliser à cet effet le dispositif de serrage rapide représenté sur le dessin. les parties A et B du boisseau présentent, à proximité des tubulures de passage 2, des sièges coniques 30, dont la surface forme un angle de 45 avec l'axe des tubulures. En d'autres termes, ces sièges font partie d'éléments coniques dont le sommet est situé sur l'axe des tubulures.

Ces cônes ayant une base commune, ils divergent vers l'intérieur ou conver- gent vers l'extérieur par rapport à l'axe transversal du boisseau sur lequel est centrée la tige. Ces cônes ont donc tendance à centrer et à maintenir centrée la clé sphérique. Dans les sièges coniques du boiseau sont pratiquées des rainures 32 qui sont destinées à recevoir une garniture d'étanchéité élas- tique, par exemple un segment annulaire 34. La forme ainsi que la disposi- tion des rainures et de la garniture d9étanchéité élastique seront décrites en détail plus loin.

La clé est de forme sphérique, et elle est percée d'un canal de passage 36 qui peut être aligné axialement avec les alésages des tubulures 2, ou orienté dans une direction sensiblement perpendiculaire par rapport à ces tubulures 2 pour arrêter le passage du fluide ou liquide entre les deux tubulures. Le canal 36,pratiqué comme représenté dans la clé sphérique, supprime deux segments sphériques sur deux côtés opposés de la clé.

Les bords des deux orifices du canal sont de préférence arrondis de la manière indiquée en 38, ce qui supprime les arêtes aiguës qui risquent facilement d'être brisées ou ébréchées pendant la fabrication. Ces bords arrondis et les parties adjacentes de la clé sphérique peuvent être considérés comme les portées pour le montage à rotation du canal de passage 3 6. On voit clairement qu'une rainure 40 est pratiquée dans la clé sphérique pour recevoir 1'extrémité inférieure de la tige D. Cet accouplement à rainure et languette permet de faire tourner la clé à l'intérieur du boisseau.

On voit clairement sur la figure 2 que la surface d'étanchéité 42 de la clé sphérique coopère avec le siège 30 du boisseau en un point de tangence qui est la base d'un côpe dont lesommet coïncide avec le centre de la clé sphérique. Une partie de ce cône est indiquée en 44. Cette ligne est naturellement perpendiculaire au siège 30 du boisseau au point de tangence entre la surface d'étanchéité 42 de la clé et le siège 30 du boisseau. Les parois latérales de la rainure 32 sont parallèles à la ligne 44 et la totalité de la rainure est de préférence placée sur le côté extérieur de la ligne 44, c'est-à-dire entre le cercle de contact de la clé et du boisseau et la tubulure de passage adjacente.

De cette manière, la surface d'étanchéité de la clé et le siège du boisseau divergent-en direction de la tubulure, et le fluide ou liquide ayant tendance à passer entre le boisseau et la clé pousse la garniture d'étanchéité dans l'intervalle et en direction du cercle de contact. On voit donc que, quel que soit le sens de la pression, l'étanchéité du robinet est toujours assurée.

On voit également que, grâce aux surfaces d'étanchéité divergentes, les bords mobiles en rotation des orifices du canal de,la clé n'arrivent pas en contact avec la garniture d9étanchéité et ne peuvent la coincer, ce qui est dû au fait que le cercle de contact est toujours placé à l'intéieur de la garniture élastique, de telle sorte que les bords mobiles en rotation sont toujours espacés de cette garniture et ne peuvent pas la toucher. La largeur de la rainure 32 est de préférence légèrement inférieure à la grosseur de la garniture d'étanchéité élastique ou du segment annulaire 34, de sorte que cet élément est amené en contact très intime avec les parois 46.

Lorsque cette garniture est Insérée à force, elle enferme de l'air dans les angles 48. Il en résulte une dépression qui maintient le segment efficacement dans la rainure. Les robinets construits en partant de ce principe ont été essayés.

Leurs garnitures d'étanchéité ne présentaient aucune usure ni aucune détérioration perceptible même après un nombre de manoeuvres supérieur à 20.000.

Dans certains cas, il peut être indiqué d'utiliser un unique segment annulaire d'étanchéité sur les sièges du boisseau, ou de prévoir deux aires annulaires de contact pour chaque tubulure de passage du boissqau.

Ainsi que le montre la figure 5, on peut obtenir ce dernier mode de réalisation en divisant le siège 30 du boisseau en deux surfaces d'étanchéité, c'est-à-dire en un siège intérieur 50 et un siège extérieur 52, qui convergent de préférence vers le milieu de la rainure d'étanchéité 32, de la manière clairement indiquée sur la figure. En d9autres termes, ces surfaces 50 et 52 sont des troncs de cônes, dont les sommets sont espacés sur l'axe

de la tubulure, le sommet de la surface d'étanchéité 50 étant plus éloigné de la clé C que le sommet de la surface d'étanchéité 52. La surface 50 est perpendiculaire à la ligne 54, tandis que la surface 52 est perpendiculaire à la ligne 56. Ces deux lignes correspondent à la ligne 44 de la figure 4.

On voit donc que des aires annulaires de contact sont ainsi obtenues entre la clé et le boisseau et que les sièges divergent en direction de la garniture d'étanchéité élastique. Toute fuite, quelle que soit sa direction, a donc tendance à solliciter la garniture d'étanchéité vers l'aire de contact.

Quoiquril soit possible de prévoir un seul agencement de ce genre, il est préférable que les deux sièges soient modifiés de cette manière, formant ainsi deux aires annulaires de contact à proximité de chaque tubulaire de passage, avec une garniture annulaire d'étanchéité élastique entre les deux aires de contact métallique. De cette manière, les fuites sent empêchées par un joint élastique double, quelle que soit la direction dans laquelle est exercée la pression.

REVENDICATIONS.

1. Robinet à clé sphérique, comprenant la combinaison d'un boisseau muni de deux tubulures pour le passage d'un fluide ou liquide, un siège conique prévu dans le boisseau autour de l'orifice de chaque tubulure, une clé montée à rotation dans le boisseau et présentant un canal diamétral pour le passage d'un fluide ou liquide, une surface d'étanchéité sensiblement sphérique entourant chaque orifice de ce canal, un dispositif pour faire tourner le clé dans le boisseau pour commander le passage du fluide ou liquide à travers le robinet, les surfaces d'étanchéité sphérique de la clé coopérant avec les sièges coniques du boisseau sur un cercle de contact entourant l'orifice de chaque tubulure du boisseau.

Claims

2. Robinet à clé sphérique suivant la revendication 1, dans lequel, dans chaque siège conique du boisseau, est pratiquée une rainure annulaire entre le cercle de contact et l'orifice de la tubulure correspondan- te, rainure dans laquelle est encastrée une garniture d'étanchéité élastique qui se laisse refouler en direction du cercle de contact, sous 1'action de la pression régnant dans la tubulure adjacente.

3. Robinet à clé sphérique, suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, dans lequel les surfaces d'étanchéité de la clé et du boisseau divergent vers l'intérieur et vers l'extérieur en partant du cercle de contact pour créer un intervalle.

4. Robinet à clé sphérique suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, dans lequel la rainure pratiquée dans chaque siège du boisseau est placée sur un côté du cercle de contact, et dans lequel la garniture d'étanchéité élastique que contient la rainure est sollicitée dans l'intervalle et vers le cercle de contact par la pression régnant dans la tubulure correspondante.

5. Robinet à clé sphérique suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, dans lequel la surface d'étanchéité sphérique de la clé touche le siège correspondant du boisseau sur un cercle de contact espacé entourant l'orifice intérieur de la tubulure du boisseau, et dans lequel les surfaces d'étanchéité du boisseau et de la clé divergent vers l'extérieur en partant de chaque cercle de contact en direction de la tubulure correspondante pour ménager un intervalle entre ces surfaces d'étanchéité à proximité de la tubulure.

6. Robinet à clé sphérique suivant l'une ou l'autre des revendications précédentes, dans lequel le siège entourant l'orifice intérieur de chaque tubulure est formé par deux surfaces coniques dont les sommets sont espacés sur l'axe de la tubulure, et dans lequel la surface d'étanchéité sphérique de la clé touche le siège du boisseau sur deux cercles de contact <Desc/Clms Page number 5> parallèles à proximité de l'orifice Intérieur de chaque tubulure.

7. Robinet à clé sphérique suivant l'une ;ou l'autre des re- vendications précédentes, dans lequel la garniture d'étanchéité élastique encastréq dans chaque siège touche la surface d'étanchéité de la clé sur un cercle-.de contact placé entre les cercles de,.contact de chaque siège.

8. Robinet à clé sphérique suivant 1-'une ou l'autre des re- vendications précédentes, dans lequel les deux surfaces d'étanchéité de cha- que siège du boisseau convergent vers un sommet distinct, la surface d'é- tanchéité sphérique de la clé touchant les surfaces d'étanchéité du siège sur deux cercles de contact espacés et sensiblement parallèles et les sur- faces d'étanchéité du siège divergeant entre les cercles de contact pour mé- nager un intervalle.

9. Robinet à clé sphérique suivant l'une ou l'autre das reven- dications précédentes, dans lequel la garniture d'étanchéité encastrée,dans le siège du boisseau touche la surface d'étanchéité de la clé sur un cercle de contact sensiblement parallèle avec les deux cercles de contact, cette garniture étant refoulée dans l'intervalle et vers le premier cercle de con- tact, par la pression régnant dans la tubulure correspondante, quelle que soit la direction de cette pression.

10. Robinet à clé sphérique suivant l'une ou 1-'autre des re- vendications précédentes, dans lequel'le siège conique du boiseau entourant l'orifice intérieur de chaque tubulure touche la surface d'étanchéité sphérique de la clé sur un cercle de tangence, et dans lequel la rainure prat - quée dans le siège conique est placée de façon que son milieu soit entre le cercle de tangence et l'orifice de la tubulure.

11. Robinet à clé sphérique suivant l'une ou l'autre des re- vendications précédentes, dans lequel les parois latérales de la rainure sont sensiblement perpendiculaires au siège conique et dans lequel cette rainure contient une garniture annulaire élastique de section circulaire dont la grosseur est suffisante pour assurer un coincement entre les deux parois latérales et une légère saillie par rapport au siège conique.

12. Robinet à clé sphérique suivant l'une ou l'autre des re- vendications précédentes, dans lequel, dans lesiège formé par deux surfa- ces coniques à sommets séparés, chaque surface touche la surface d'étanchéi- té sphérique de la clé sur un cercle de tangence, pour l'établissement de deux cercles de tangence sensiblement parallèles, et dans lequel la rainure est placée entre les deux cercles de tangence et contient une garniture élastique suffisamment en saillie pour toucher la surface d'étanchéité sphé- rique de la clé.