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La présente invention se rapporte aux valves pour fluide sous pres- sion, plus spécialement pour le débit d'oxygène gazeux comprimé employé pour aider la respiration en altitude en aviation et alpinisme ainsi qu'en chirurgie, et elle a pour but de procurer une valve dont le fonctionnement soit plus aisé, le poids réduit, qui ne requière pas de lubrifiant addition- nel, ait une longue durée et une meilleure résistance à l'usure et dont l'étanchéité soit parfaite dans les deux positions ouverte et fermée et dans toutes les positions intermédiaires, en particulier quand l'entrée et la sortie de la valve sont raccordées à un système dont la pression est plus élevée que la pression atmosphérique.
Suivant la présente invention, une valve comprend un corps de valve comportant un alésage et percé d'une entrée et d'une sortie, une sou- pape de valve comportant une tige de commande et un pointeau hémisphérique venant reposer dans un siège conique dans l'alésage pour obturer la sortie, un bourrage tel qu'un manchon que la tige traverse et qui coopère avec un second siège conique formé dans une butée, telle qu'un collier de butée, dans le corps de valve, pour assurer l'étanchéité entre la tige de valve et le corps de valve.
Le manchon terminé en bas par une partie conique est de préféren- ce taraudé et reçoit une partie filetée de la tige de valve et la partie conique du manchon dont la paroi va en s'amincissant forme un joint élasti- que concentrique entourant a tige.
Le manchon est préférablement maintenu continuellement en contact étroit avec la tige par un ressort poussant sur le collier de butée, qui est foré en cône de manière à être en contact linéaire avec le manchon conique et à comprimer ce dernier vers l'intérieur pour le serrer sur la tige de val- ve sous la pression du ressort. Pour faciliter ceci, la partie inférieure du manchon est terminée par un bourrelet arrondi.
Le manchon peut, de préférence, être introduit librement dans le corps de valve, et il comporte à sa partie supérieure une bride qui t'empêche de tourner et forme joint étanche avec le corps de valve, du fait qu'elle est serrée sur un épaulement du corps de valve par un écrou de serrage con- centrique à la tige.
Le corps de valve est de préférence en métal léger ou alliage de métaux légers, par exemple de l'aluminium ou un alliage d'aluminium, tandis que le manchon de bourrage est en une matière synthétique légèrement élasti- que telle que du nylon, qui ne nécessite pas de lubrifiant pour le pas de vis de la tige de valve et assure un joint étanche autour de la tige sans trop augmenter l'effort nécessaire pour ouvrir et fermer la valve.
Le collier de butée est de préférence e une matière plus résis- tante que le manchon, par exemple, un alliage d'aluminium, et il est relati- vement non-élastique.
Pour réduire au minimum l'usure entre le siège de la valve et son pointeau, l'un des deux est fait en une matière légèrement plus élastique que l'autre, par exemple le pointeau de la valve peut être fait en une rési- ne acrylique, non plastifiée et avoir une forme hémisphérique tandis que le siège de valve peut être fait du même métal que le métal du corps et avoir la forme d'un tronc de cône renversé.
La tige de valve est de préférence en acier inoxydable pour qu'elle soit résistante à la corrosion et à l'usure.
Le collier de butée est poussé élastiquement contre le bourrelet arrondi du manchon entourant la tige de valve, par un ressort de compression logé dans un creux de corps de valve, concentriquement à la tige de valve.
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Une forme de réalisation de la valve suivant la présente invention, convenant pour commander le débit d'oxygène gazeux comprimé, est représentée en coupe verticale, au dessin annexé. pans cet exemple un corps de valve 1 en aluminium ou alliage d'aluminium est percé d'un alésage central 2 et de deux autres forages formant des passages perpendiculaires à l'alésage princi- pal 2, un des forages formant un orifice ou passage d'entrée 3 et l'autre un orifice ou -passage de sortie 4 Au point de rencontre du passage d'entrée 3 et de l'alésage 2, le corps 1 forme un siège conique 5 pour la soupape de la valve.
Cette soupape comprend une tige de valve 6 en acier inoxydable se ter- minant par un pointeau hémisphérique 7,de préférence en résine acrylique non plastifiée et polie, qui porte sur le siège conique pour former joint étanche entre la soupape de la valve et son siège.
La tige de valve 6 porte un pas de vis 3 se vissant dans la tarau- dage d'un manchon de bourrage 9 qui est de préférence en nylon. Le manchon 9 est glissé librement dans l'alésage 2 du corps de valve ; sa partie supé- rieure comporte une bride 10 qui est serrée par un écrou de serrage 11 con- tre un épaulement de la face supérieure du corps de valve, pour former un joint étanche avec celui-ci. L'écrou de serrage 11 peut être en alliage lé- ger, il se visse sur un filetage extérieur 12 du corps de valve et est blo- qué par un contre-écrou 13.
Le manchon en nylon 9 est foré et taraudé pour recevoir le pas de vis 8 de la tige de valve 6, ;tandis que l'extrémité inférieure du manchon 9 est amincie en cône comme c'est montré en 14 et se termine par un bourrelet arrondi 15, la partie amincie 14, le bourrelet 15 le forage taraudé et la bride 10 du manchon étant d'une seule pièce.
La partie supérieure du filet de la tige de valve 6 est protégée par une rondelle 16 en acier inoxydable formant arrêt pour la tige de valve contre la face inférieure de 1'écrou de serrage 11, en position de complète ouverture.
Un collier de butée 17, en aluminium ou alliage d'aluminium, d'un diamètre inférieure au diamètre de l'alésage 2 est foré en cône pour rece- voir librement le bourrelet arrondi 15 du manchon de'nylon 9 qui est en con- tact avec lui suivant uneligne, ce qui assure une pression uniforme sur la tige de valve tout autour du manchon à la fermeture de la valve. Le diamètre inférieur du forage conique est supérieur à celui de la tige de valve qui traverse donc librement le collier de butée.
Le collier de butée 17 est maintenu constamment en contact avec le bourrelet 15 du manchon de nylon 9 par un ressort 18 qui pousse le collier vers le haut et tend ainsi à serrer les lèvres du bourrelet du manchon vers l'intérieur sur la tige de valve.
La partie supérieure de la tige de valve 6 est munie d'un bouton de manoeuvre 19 maintenu par une rondelle 20 et un écrou 21 vissé sur l'ex- trémité de la tige de valve.
La valve fonctionne comme suit :
Pour obtenir un débit d'oxygène par la valve, on tourne le bouton de manoeuvre 19 en sens inverse des aiguilles, d'une montre, levant ainsi le pointeau hémisphérique 7 de son siège conique 5 et laissant passer l'oxygè- ne par l'orifice d'admission, le passage d'entrée 3 et sous le pointeau 7 de la tige de valve, pour sortir par le passage de sortie et l'orifice 4.
Une rotation du bouton en sens inverse ramènera le pointeau sur son siège et fermera l'admission.
Dans toutes les positions de la tige de valve, depuis la position fermée (représentée) dans laquelle le pointeau 7 de la tige est serré par
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vissage sur son siège 5, jusqu'à la position complètement ouverte dans la- quelle la rondelle 16 vient buter contre la face inférieure de l'écrou de serrage 11 ce qui empêche de tourner davantage le bouton et la tige de val- ve, toute fuite entre la tige de valve et le manchon de nylon est empêchée par la partie conique de celui-ci, qui est serrée autour de la tige par la pression du ressort 18 sur le collier 17.
Quand le pointeau 7 est vissé sur son siège 5, la réaction entre le cas de vis 8 de la tige de valve 6 et le filet taraudé dans le manchon de nylon 9 tend normalement à soulever la partie inférieure du manchon de nylon 9 hors de contact avec le collier 17. Cette tendance est combattue par le ressort 18 qui compense la réaction en maintenant le contact entre le collier et le bourrelet arrondi 15 du manchon de nylon 9.
Dans la posi- tion de compète ouverture, quand la rondelle 16 appuie sur la face inférieure de l'écrou de serrage 11 et que la réaction entre les pas de vis de la tige de valve 6 et du manchon de nylon se fait en sens inverse, létanchéité de la tige de valve est assurée par une légère compression additionnelle du ressort due au déplacement de la partie inférieure du manchon de nylon vers le bas dans le collier de butée 17.
Dans les valves à pointeau connues, l'extrémité de la tige de val- ve et son siège sont normalment en métal, l'un des deux ayant tendance à entamer l'autre à mesure qu'on exerce une plus forte pression en vissant la tige pour essayer de fermer la valve, ce qui augmente la déformation du siè- ge ou du pointeau, provoquant des fuites et empêchant l'étanchéité. Dans les valves suivant la présente invention, l'emploi d'une matière synthétique légèrement élastique telle que la résine acrylique non plastifiée pour le pointeau portant sur un siège métallique conique, permet d'obtenir une étan- ohéité sans déformation permanente ni usure des deux pièces, et dans devoir forcer sur la tige de valve.
Dans les valves à pointeau de types connus, et en particulier les valves utilisées pour le débit d'oxygène gazeux comprimé, le corps de valve taraudé pour recevoir la tige de valve filetée est généralement en laiton ou en bronze afin que le fonctionnement soit possible sans grippage, car un lubrifiant normal ne peut être mis en contact avec l'oxygène comprimé à cau- se du risque d'incendie ou d'explosion ; l'emploi dans les valves suivant l'invention d'un manchon en nylon taraudé pour recevoir le pas de vis de la tige de valve permet non seulement une rotation aisée de la tige de valve sans lubrifiant mais aussi de faire le corps de valve en aluminium ou allia- ge d'aluminium, réalisant ainsi une sérieuse économie de poids ce qui est essentiel pour l'aviation ou les dispositifs portatifs.
Dans les valves à pointeau de types connus, l'étanchéité de la ti- ge de valve est souvent réalisée par la compression d'une matière organique, tel que du cuir, ou d'une matière inorganique telle que l'amiante, entou- rant la tige de valve et comprimée autour de celle-ci par un écrou presse-. étoupe à hauteur de la sortie de la tige du corps de la valve, c'est-à-dire à l'extrémité opposée au siège de valve.
Non seulement ceci amène des fuites autour de la tige à la sortie du corps de valve, spécialement quand la pres- sion aux deux orifices de la valve est plus élevée que la pression atmosphé- rique, mais encore il faut resserrer l'écrou presse-étoupe graduellement pour essayer de maintenir un joint étanche quand le bourrage se tasse et perd son élasticité,
Dans les valves suivant la présente invention, l'étanchéité de la tige de valve est assurée à proximité de l'extrémité inférieure de la tige, près du pointeau- et du siège de valve, par la combinaison du bourrelet ar- rondi formé à la partie inférieure amincie du manchon de nylon, du collier de butée et du ressort,
et la fonction de l'écrou de serrage est de serrer
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la bride élastique du manchon de nylon entre l'écrou et la partie supérieure du corps de la valve et de servir d'arrêt quand la valve est complètement ouverte. L'étanchéité de la tige ainsi obtenue n'oblige pas à exercer un ef- fort excessif sur la tige pour la faire tourner, grâce au faible coefficient de friction ente la tige et le nylon, et elle résiste à l'usure, les petites variations d'épaisseur étant compensées par la pression du ressort transmi- se par l'intermédiaire du collier.
Le fait que l'étanchéité est réalisée à la partie inférieure de la tige de valve aide à éviter les fuites quand la pression dans le raccord de sortie dépasse la pression atmosphérique, même lorsque la valve est fermée, et la force nécessaire pour actionner la tige de valve est réduite en comparaison de celle requise pour les valves de ty- pes semblabes où le joint étanche de la tige est formé à l'extrémité éloi- gnée du siège, du fait que la section transversale de la tige exposée à la poussée exercée de bas en haut par le fluide sous pression, est réduite, ef- fectivement, à celle du bout de la tige de valve qui est petite par rapport à celle de la partie filetée ; la poussée sur le filet de la tige de valve est par conséquent réduite au minimum.
Enfin les valves suivant l'invention fonctionnent avec la même efficacité à haute ou à basse température, par exemple 60 c et 40 c c'est-à-dire des températures tropicales ou arctiques, car elles sont conçues pour compenser automatiquement toute dilatation ou contraction se produisant à ces températures.
REVENDICATIONS.
1 Valve de commande caractérisée en ce qu'elle comprend un corps de valve percé d'un alésage ainsi que d'un orifice d'arrivée et d'un orifi- ce de sortie, une soupape de valve comportant une tige de commande et un pointeau hémisphérique venant porter sur un siège conique dans l'alésage pour obturer l'orifice de sortie, et un organe de bourrage tel qu'un manchon al- lant en s'amincissant et entourant la tige, pour coopérer avec un second siège conique formé dans un organe de butée, dans le corps de valve, en vue d'assurer un joint étanche entre la tige de valve et le corps de valve.
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The present invention relates to valves for pressurized fluid, more especially for the flow of compressed gaseous oxygen employed to aid breathing at altitude in aviation and mountaineering as well as in surgery, and it is intended to provide a valve. whose operation is easier, the reduced weight, which does not require additional lubricant, has a long life and better resistance to wear and whose sealing is perfect in both open and closed positions and in all intermediate positions, in particular when the inlet and outlet of the valve are connected to a system whose pressure is higher than atmospheric pressure.
According to the present invention, a valve comprises a valve body having a bore and pierced with an inlet and an outlet, a valve valve comprising a control rod and a hemispherical needle coming to rest in a conical seat in the valve. 'bore to close the outlet, a stuffing such as a sleeve through which the rod passes and which cooperates with a second conical seat formed in a stop, such as a stop collar, in the valve body, to ensure the seal between the valve stem and the valve body.
The sleeve terminated at the bottom by a conical part is preferably threaded and receives a threaded part of the valve stem and the conical part of the sleeve, the wall of which tapers off, forms a concentric elastic seal surrounding the stem.
The sleeve is preferably kept continuously in close contact with the rod by a spring pushing on the stop collar, which is tapered so as to be in linear contact with the tapered sleeve and compress the latter inwardly to tighten it. on the valve stem under spring pressure. To facilitate this, the lower part of the sleeve is terminated with a rounded bead.
The sleeve can preferably be introduced freely into the valve body, and it has at its upper part a flange which prevents you from rotating and forms a tight seal with the valve body, because it is tightened on a shoulder of the valve body by a tightening nut concentric to the stem.
The valve body is preferably made of light metal or an alloy of light metals, for example aluminum or an aluminum alloy, while the stuffing sleeve is of a slightly elastic synthetic material such as nylon, which does not require lubricant for the valve stem thread and provides a tight seal around the stem without excessively increasing the effort required to open and close the valve.
The stop collar is preferably of a stronger material than the sleeve, eg, an aluminum alloy, and it is relatively inelastic.
To minimize the wear between the valve seat and its needle, one of the two is made of a material slightly more elastic than the other, for example the valve needle can be made of a resin. acrylic, unplasticized and have a hemispherical shape while the valve seat may be made of the same metal as the metal of the body and have the shape of an inverted truncated cone.
The valve stem is preferably made of stainless steel so that it is resistant to corrosion and wear.
The stop collar is elastically pushed against the rounded bead of the sleeve surrounding the valve stem, by a compression spring housed in a hollow in the valve body, concentrically with the valve stem.
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An embodiment of the valve according to the present invention, suitable for controlling the flow of compressed gaseous oxygen, is shown in vertical section, in the accompanying drawing. In this example, a valve body 1 made of aluminum or aluminum alloy is pierced with a central bore 2 and two other bores forming passages perpendicular to the main bore 2, one of the bores forming an orifice or passage d 'inlet 3 and the other an orifice or outlet -pass 4 At the point where the inlet passage 3 and the bore 2 meet, the body 1 forms a conical seat 5 for the valve of the valve.
This valve comprises a valve stem 6 in stainless steel terminating in a hemispherical needle 7, preferably in unplasticized and polished acrylic resin, which bears on the conical seat to form a tight seal between the valve of the valve and its seat. .
The valve stem 6 has a thread 3 which screws into the thread of a stuffing sleeve 9 which is preferably made of nylon. The sleeve 9 is slid freely in the bore 2 of the valve body; its upper part comprises a flange 10 which is clamped by a clamping nut 11 against a shoulder of the upper face of the valve body, to form a tight seal therewith. The tightening nut 11 can be made of a light alloy, it is screwed onto an external thread 12 of the valve body and is locked by a lock nut 13.
The nylon sleeve 9 is drilled and tapped to receive the thread 8 of the valve stem 6, while the lower end of the sleeve 9 is tapered into a cone as shown in 14 and ends in a bead rounded 15, the thinned part 14, the bead 15 the threaded borehole and the flange 10 of the sleeve being in one piece.
The upper part of the thread of the valve stem 6 is protected by a stainless steel washer 16 forming a stop for the valve stem against the underside of the clamping nut 11, in the fully open position.
A stop collar 17, of aluminum or aluminum alloy, of a diameter less than the diameter of the bore 2 is drilled in a cone to freely receive the rounded bead 15 of the nylon sleeve 9 which is in contact. tact with it following a line, which ensures even pressure on the valve stem all around the sleeve when the valve is closed. The lower diameter of the conical borehole is greater than that of the valve stem which therefore freely passes through the stop collar.
The stop collar 17 is kept in constant contact with the bead 15 of the nylon sleeve 9 by a spring 18 which pushes the collar upwards and thus tends to clamp the lips of the bead of the sleeve inwardly on the valve stem .
The upper part of the valve stem 6 is provided with an operating button 19 held by a washer 20 and a nut 21 screwed onto the end of the valve stem.
The valve works as follows:
To obtain a flow of oxygen through the valve, the operating knob 19 is turned anti-clockwise, thus lifting the hemispherical needle 7 from its conical seat 5 and allowing the oxygen to pass through it. 'inlet port, the inlet passage 3 and under the needle 7 of the valve stem, to exit through the outlet passage and the port 4.
Turning the button in the opposite direction will return the needle to its seat and close the intake.
In all positions of the valve stem, from the closed position (shown) in which the needle 7 of the stem is clamped by
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screwing on its seat 5, until the fully open position in which the washer 16 abuts against the underside of the tightening nut 11, which prevents further turning of the knob and the valve stem, any leakage between the valve stem and the nylon sleeve is prevented by the tapered portion thereof, which is clamped around the stem by the pressure of the spring 18 on the collar 17.
When the needle 7 is screwed into its seat 5, the reaction between the screw case 8 of the valve stem 6 and the tapped thread in the nylon sleeve 9 normally tends to lift the lower part of the nylon sleeve 9 out of contact. with the collar 17. This tendency is countered by the spring 18 which compensates for the reaction by maintaining contact between the collar and the rounded bead 15 of the nylon sleeve 9.
In the fully open position, when the washer 16 presses on the underside of the tightening nut 11 and the reaction between the threads of the valve stem 6 and the nylon sleeve is reversed. , the sealing of the valve stem is ensured by a slight additional compression of the spring due to the displacement of the lower part of the nylon sleeve downwards in the stop collar 17.
In known needle valves, the end of the valve stem and its seat are normally made of metal, one of the two having a tendency to cut into the other as more pressure is exerted by screwing on the valve. stem to try to close the valve, which increases the deformation of the seat or needle, causing leaks and preventing sealing. In the valves according to the present invention, the use of a slightly elastic synthetic material such as unplasticized acrylic resin for the needle bearing on a conical metal seat, makes it possible to obtain a seal without permanent deformation or wear of the two. parts, and without having to force the valve stem.
In needle valves of known types, and in particular valves used for the flow of compressed gaseous oxygen, the threaded valve body to receive the threaded valve stem is generally made of brass or bronze so that operation is possible without seizure, because normal lubricant cannot come into contact with compressed oxygen due to the risk of fire or explosion; the use in the valves according to the invention of a threaded nylon sleeve to receive the thread of the valve stem not only allows easy rotation of the valve stem without lubricant but also to make the valve body in aluminum or aluminum alloy, thus realizing a serious saving in weight which is essential for aviation or portable devices.
In needle valves of known types, the sealing of the valve stem is often achieved by compressing an organic material, such as leather, or an inorganic material such as asbestos, surrounded by it. rant the valve stem and compressed around it by a press nut. packing at the level of the outlet of the stem of the valve body, that is to say at the end opposite the valve seat.
Not only does this cause leaks around the stem as it exits the valve body, especially when the pressure at both valve ports is higher than atmospheric pressure, but also the press nut must be tightened. gradually packing to try to maintain a tight seal when the stuffing settles and loses its elasticity,
In the valves according to the present invention, the sealing of the valve stem is ensured near the lower end of the stem, near the needle and the valve seat, by the combination of the rounded bead formed at the bottom. thinned lower part of the nylon sleeve, the stop collar and the spring,
and the function of the clamp nut is to tighten
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the elastic flange of the nylon sleeve between the nut and the top of the valve body and to act as a stop when the valve is fully open. The tightness of the rod thus obtained does not require exerting an excessive force on the rod to rotate it, thanks to the low coefficient of friction between the rod and the nylon, and it resists wear, small variations in thickness being compensated by the pressure of the spring transmitted through the collar.
The sealing at the bottom of the valve stem helps prevent leakage when the pressure in the outlet fitting exceeds atmospheric pressure, even when the valve is closed, and the force required to actuate the stem valve size is reduced compared to that required for valves of similar types where the stem seal is formed at the far end of the seat, since the cross section of the stem exposed to the thrust exerted from bottom to top by the pressurized fluid, is reduced, indeed, to that of the end of the valve stem which is small compared to that of the threaded part; the thrust on the valve stem thread is therefore reduced to a minimum.
Finally, the valves according to the invention operate with the same efficiency at high or low temperature, for example 60 c and 40 c, that is to say tropical or arctic temperatures, because they are designed to automatically compensate for any expansion or contraction. occurring at these temperatures.
CLAIMS.
1 control valve characterized in that it comprises a valve body pierced with a bore as well as an inlet orifice and an outlet orifice, a valve valve comprising a control rod and a hemispherical needle coming to bear on a conical seat in the bore to close off the outlet orifice, and a stuffing member such as a sleeve which tapers off and surrounds the rod, to cooperate with a second conical seat formed in a stop member, in the valve body, in order to ensure a tight seal between the valve stem and the valve body.