<Desc/Clms Page number 1>
On connait déjà des dispositifs d'étanchéité élastiques appli-, qués aux armatures, et dans lesquels des organes élastiques sous tension créent la pression d'étanchéité nécessaire, entre les organes intéressés.
Comme organes élastiques, on utilise surtout des bagues ou couronnes en caoutchouc, ou bien des rondelles métalliques coniques, du type rondelle
Belleville.
Les bagues de caoutchouc utilisées comme organes élastiques présentent l'inconvénient qu'en cas de charge trop élevée elles subissent une déformation permanente, réduisant de façon correspondante leur effica- cité. Elles ne sont par conséquent utilisables seulement que pour des pressions spécifiques-' relativement faibles. Un autre inconvénient consis- te dans ce cas, dans la possibilité d'une modification de la structure du matériau, susceptible d'affecter son élasticité, selon les conditions de température et celles du service.
En ce qui concerne les rondelles Belleville, leur élasticité n'est pas seulement déterminée par-les propriétés de la matière qui les constitue mais aussi par-leur forme. même. Plus leur diamètre sera ,rand, et par conséquent, aussi pour des considérations de résistance, l'épais- seur de ces rondelles métalliques sera forte, et moins elles présenteront d'élasticité, pour une même pression. Or, il arrive@que par exemple dans le cas des vannes à opercule, on ait à considérer souvent des diamètres de joint et des pressions d'étanchéité très élevés.
Dans de tels cas, une élasticité appropriée ne peut seulement être obtenue qu'en disposant un nombre convenable de rondelles, lesquelles toutefois deviennent difficiles à établir en raison de leurs fortes dimensions, D'autre part, l'obtention et la conservation des valeurs exactes des forces de rappel désirées dans chaque cas appliquées aux sièges annulaires des vannes à opercule de section importante, présentent en pratique certaines difficultés.
Afin d'écarter les inconvénients des formes de réalisation cidessus rappelées, et conformément à l'invention dans laquelle on utilise des rondelles Belleville métalliques pour exercer la pression d'étanchéité désirée, celle-ci s'appuie sur deux moyens dont chacun d'eux est déjà employé en soi dans d'autres branches de la technique.
Il s'agit d'une part de la disposition connue dans la réalisation de joints d'étanchéité sur les arbres, et qui utilise un certain nombre d'éléments élastiques annulaires disposés en parallèle, ces éléments étant de dimensions relativement faibles et de grande élasticité, éléments répartis en plusieurs points de la périphérie d'une bague ou couronne d'étanchéité axialement mobile, et d'autre part, de la réalisation, principalement adoptée dans les tampons, d'un organe élastique constitué par un empilage de plusieurs rondelles Belleville juxtaposées en série.
La présente invention est basée sur la constatation du fait qu'une combinaison nouvelle de ces deux moyens se prêtait particulièrement bien à l'application dans les vannes à opercule et autres armatures à grande section de passage, et supportant des pressions d'étanchéité élevées.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les axes de guidage utilisés de manière connue dans ces empilages de rondelles élastiques, à axes parallèles, sont engagés par une douleurs extrémités dans une couronne commune jouant le rôle de siège pour les organes élastiques alors que, par leur autre, extrémité, ils sont mobiles axialement dans des perçages où ils sont engagés, perçages ménagés dans une bride de la couronne d'étanchéité, constituant la surface d'appui opposée pour les organes élastiques. La couronne formant siège s'appuie par.sa face opposée aux organes élastiques, éventuellement par l'intermédiaire d'une couronne de pression métallique, contre une facee d'une couronne de garniture élastique.
Cette dernière est supportée axialement et radialement dans le corps de l'armature par deux autres de ses côtés, alors que son quatrième c8té prend luimême appui sur un prolongement de guidage tubulaire ou cylindrique de la
<Desc/Clms Page number 2>
couronne d'étanchéité. Dans le cas particulier d'utilisation dans une vanne d'arrét, on peut prévoir deux couronnes d'étanchéité établies et disposées conformément à l'invention, jouant le rôle de siège, de part et d'autre d'un organe d'obturation ou opercule mobile dans le sens longitudinal de la tige ou vis de manoeuvre, et transversalement à l'axe de la canalisation à obturer et à celui des couronnes d'étanchéité.
Le dessin annexé montre l'objet de l'invention, dans une forme d'exécution donnée à titre d'exemple, et représentant une coupe partielle passant par une vanne d'arrêt.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée à l'appui de ce dessin.
Dans le corps 1 de la vanne à opercule, raccordée à une canalisation de gaz ou autres fluides par ses deux tubulures 2, 3 dont seulement l'origine est représentée, se déplace l'organe d'obturation constitué ici par un opercule creux 4 établi en une pièce, et dont les faces latérales orientées perpendiculairement à la direction d'écoulement du fluide, indiquée par la flèche 1, assurent la fonction d'obturation. L'opercule est, de la manière habituelle, relié par son extrémité supérieure non représentée à une tige ou vis fixe ou axialement mobile, au moyen de laquelle l'opercule peut être déplacé vers le haut ou vers le bas, dans le sens de l'ouverture ou de la fermeture. Le sens de déplacement de cet opercule est donc perpendiculaire au plan du dessin.
De part et d'autre de l'opercule creux 4 sont disposés deux sièges 5, 6 assurant le joint contre l'opercule par leurs faces d'extré- mités en regard, dépassant à l'intérieur du corps de la vanne, et formant une bride. Ces sièges comportent des prolongements tubulaires dont le diamètre intérieur correspond à celui des tubulures du corps de la vanne. Les deux sièges sont susceptibles de se mouvoir axialement, avec un faible jeu radial par rapport au corps. La pression d'étanchéité entre les sièges et les parois latérales de l'opercule est fournie par un certain nombre d'éléments élastiques 7 annulaires, se composant de rondelles Belleville disposées par paires et empilées parallèlement l'une à l'autre, chacun de ces empilages étant traversé par un axe de guidage 8.
Tous les axes de guidage situés d'un même côté de l'opercule sont engagés par leur extrémité de diamètre légèrement réduit dans les perçages correspondants d'une couronne commune 9, alors que par leur autre extrémité ils pénètrent avec un léger jeu radial dans des perçage 10 des sièges, de manière à pouvoir s'y déplacer légèrement dans le sens axial, les perçages 10 étant ménagés dans la partie postérieure de la bride qui constitue les sièges 5, 6. Du côté de la couronne 9 opposé aux organes élastiques 7 est prévue une seconde couronne métallique 11, puis une couronne de garniture ou de joint élastique et plastique.
Cette dernière est soutenue dans le corps 1 de la vanne, axialement et radialement vers l'extérieur, et est encore soutenue radialement vers l'intérieur en prenant appui contre la face externe des prolongements tubulaires.. des sièges 5 ou 6 correspgndants.
Le fonctionnement du dispositif tel que décrit et représenté est le suivant. Les organes élastiques 7 mis en place sous tension, ou comprimés, s'appuient d'une part contre la face postérieure de la bride appartenent aux sièges 5, 6 et d'autre part contre la couronne de montage 9 des axes de guidage- 8. Ces couronnes 9 constituent donc elles-mêmes le siège sur lequel s'exerce la pression d'étanchéité fournie par les organes élastiques, et appliquée tant entre les sièges 5, 6 et l'opercule 4 d'une part qu'entre la couronne de garniture ou de joint 12 et les couronnes d'appui 11 ou le corps 1 d'autre part.
Quoique cette pression d'étanchéité doive être éventuellement très élevée, comme c'est la cas ici, où il s'agit de diamètres de joint importants et de pressions de service élevées, elle peut être obtenue grâce à la multiplicité et à la répartition d'un nombre approprié d'organes élastiques, eux-mêmes formés d'un nombre
<Desc/Clms Page number 3>
approprié d'éléments ou rondelles Belleville de dimensions pratiquement aussi petites qu'on le désire, d'autant que celle-ci, comme dans l'exemple de réalisation représenté, peuvent être disposées par paires, également en nombre quelconque.
Ainsi, un important avantage du dispositif suivant l'invention consiste dans la possibilité de choisir la composition des éléments élastiques, et par suite la valeur de la pression totale du joint, selon.les exigences de chaque cas, et ceci entre des limites très étendues, cette pression pouvant d'autre part être répartie très régulièrement, dans la mesure de la répartition uniforme des éléments élastiques individuels. D'autre part, un tel dispositif de joint est insensible à l'action de fluide corrosifs , car on ne fait nulle part emploi du caoutchouc ou d'une autre matière analogue.
Si la pression de joint, après un certain temps, diminue du fait de la déformation permanente de la couronne de garniture, il suffit de compléter chacun des éléments élastiques par une ou deux rondelles elleville supplémentaires pour ré- tablir les conditions d'origine.
Le dispositif d'étanchéité suivant l'invention peut être ap- pliqué, avec les mêmes avantages que dans le cas d'une vanne d'arrêt à opercule, à tous les autres organes d'armature, moyennant les arrange- ments nécessaires.
<Desc / Clms Page number 1>
Resilient sealing devices are already known which are applied to the reinforcements, and in which elastic members under tension create the necessary sealing pressure between the members concerned.
As elastic members, we mainly use rubber rings or rings, or tapered metal washers, of the washer type.
Beautiful city.
The rubber rings used as elastic members have the disadvantage that, if the load is too high, they undergo permanent deformation, correspondingly reducing their effectiveness. They are therefore only usable for relatively low specific pressures. Another drawback consists in this case in the possibility of a modification of the structure of the material, liable to affect its elasticity, depending on the temperature and service conditions.
With regard to Belleville washers, their elasticity is not only determined by the properties of the material which constitutes them but also by their shape. even. The greater their diameter, rand, and consequently also for considerations of resistance, the thickness of these metal washers will be great, and the less elasticity they will exhibit, for the same pressure. Now, it happens that, for example, in the case of gate valves, very high seal diameters and sealing pressures have to be considered.
In such cases, a suitable elasticity can only be obtained by arranging a suitable number of washers, which however become difficult to establish due to their large dimensions. On the other hand, obtaining and maintaining the exact values the return forces desired in each case applied to the annular seats of the gate valves of large section present certain difficulties in practice.
In order to avoid the drawbacks of the embodiments mentioned above, and in accordance with the invention in which metal Belleville washers are used to exert the desired sealing pressure, the latter relies on two means, each of which is is already employed per se in other branches of the art.
This is on the one hand the known arrangement in the production of seals on the shafts, and which uses a certain number of annular elastic elements arranged in parallel, these elements being of relatively small dimensions and of great elasticity. , elements distributed at several points on the periphery of an axially movable sealing ring or crown, and on the other hand, of the embodiment, mainly adopted in buffers, of an elastic member consisting of a stack of several Belleville washers juxtaposed in series.
The present invention is based on the observation that a novel combination of these two means is particularly suitable for application in gate valves and other fittings with a large passage section, and withstanding high sealing pressures.
According to another characteristic of the invention, the guide pins used in a known manner in these stacks of elastic washers, with parallel axes, are engaged by a pain at the ends in a common ring playing the role of seat for the elastic members while, by their other end, they are axially movable in bores in which they are engaged, bores made in a flange of the sealing ring, constituting the opposite bearing surface for the elastic members. The crown forming a seat is supported par.sa face opposite the elastic members, optionally by means of a metal pressure ring, against a face of an elastic packing ring.
The latter is supported axially and radially in the body of the frame by two others on its sides, while its fourth side bears itself on a tubular or cylindrical guiding extension of the
<Desc / Clms Page number 2>
sealing crown. In the particular case of use in a shut-off valve, two sealing rings established and arranged in accordance with the invention can be provided, playing the role of seat, on either side of a closure member. or movable cover in the longitudinal direction of the rod or operating screw, and transversely to the axis of the pipe to be closed and to that of the sealing rings.
The appended drawing shows the object of the invention, in an embodiment given by way of example, and showing a partial section passing through a shut-off valve.
Other features and advantages of the invention will emerge from the description given in support of this drawing.
In the body 1 of the gate valve, connected to a gas or other fluid pipeline by its two pipes 2, 3 of which only the origin is shown, moves the closure member constituted here by a hollow cap 4 established in one piece, and the side faces of which oriented perpendicular to the direction of flow of the fluid, indicated by arrow 1, provide the sealing function. The cover is, in the usual way, connected by its upper end, not shown, to a fixed or axially movable rod or screw, by means of which the cover can be moved up or down, in the direction of 'opening or closing. The direction of movement of this cover is therefore perpendicular to the plane of the drawing.
On either side of the hollow cap 4 are arranged two seats 5, 6 ensuring the seal against the cap by their opposite end faces, projecting inside the body of the valve, and forming a bridle. These seats have tubular extensions, the inside diameter of which corresponds to that of the pipes of the valve body. The two seats are capable of moving axially, with little radial play relative to the body. The sealing pressure between the seats and the side walls of the gate is provided by a number of annular elastic elements 7, consisting of Belleville washers arranged in pairs and stacked parallel to each other, each of them these stacks being crossed by a guide pin 8.
All the guide pins located on the same side of the cap are engaged by their end of slightly reduced diameter in the corresponding holes of a common ring 9, while by their other end they penetrate with a slight radial play in bore 10 of the seats, so as to be able to move there slightly in the axial direction, the bores 10 being made in the rear part of the flange which constitutes the seats 5, 6. On the side of the crown 9 opposite the elastic members 7 a second metal ring 11 is provided, then a ring of gasket or elastic and plastic seal.
The latter is supported in the body 1 of the valve, axially and radially outwards, and is further supported radially inwards, bearing against the outer face of the tubular extensions .. of the corresponding seats 5 or 6.
The operation of the device as described and shown is as follows. The elastic members 7 put in place under tension, or compressed, bear on the one hand against the rear face of the flange belonging to the seats 5, 6 and on the other hand against the mounting ring 9 of the guide pins 8 These rings 9 therefore themselves constitute the seat on which the sealing pressure supplied by the elastic members is exerted, and applied both between the seats 5, 6 and the cap 4 on the one hand and between the ring. seal or seal 12 and the bearing rings 11 or the body 1 on the other hand.
Although this sealing pressure must possibly be very high, as is the case here, where it is a question of large seal diameters and high operating pressures, it can be obtained thanks to the multiplicity and distribution of '' an appropriate number of elastic members, themselves formed of a number
<Desc / Clms Page number 3>
appropriate elements or Belleville washers of dimensions practically as small as desired, especially as the latter, as in the embodiment shown, can be arranged in pairs, also in any number.
Thus, an important advantage of the device according to the invention consists in the possibility of choosing the composition of the elastic elements, and consequently the value of the total pressure of the seal, according to the requirements of each case, and this between very wide limits , it being possible for this pressure on the other hand to be distributed very regularly, to the extent of the uniform distribution of the individual elastic elements. On the other hand, such a seal device is insensitive to the action of corrosive fluids, since no use is made of rubber or another similar material.
If the seal pressure, after a certain time, decreases due to the permanent deformation of the packing ring, it is sufficient to supplement each of the elastic elements with one or two additional washer washers to restore the original conditions.
The sealing device according to the invention can be applied, with the same advantages as in the case of a wedge shut-off valve, to all the other reinforcing members, with the necessary arrangements.