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La présente invention est relative aux robinets à boisseau rota- tifs, et se rapporte plus particulièrement à un agencement pour le montage et 1 étanchéité de la tige ou tourillon d'un tel robinet.
Dans les robinets à boisseau, comme ceux qui font l'objet du bre- vet des Etats-Unis N 2.204.440, la tige rotative du robinet à boisseau est reliée à la clé de manière séparable à l'intérieur du corps et elle est mon- tée sur le corps au moyen d'une partie filetée disposée dans un alésage a- yant un taraudage correspondante Bien que dans ces robinets à boisseau 1' arc de rotation ne sojt que de 90 entre la position ouverte et la position fermée et que les filets n'aient qu'une faible longueur, le faible dépla- cement axial qui résulte de la rotation de la tige pose souvent des problè- mes d'étanchéité, car ces robinets sont généralement employés dans des com- bustibles à fluide sous haute pression , et les tiges doivent être protégées contre les fuites de fluide.
On a proposé des tiges pour robinets à boisseau non filetés qui font par exemple l'objet du brevet des Etats-Unis ? 2.333.424, mais les ti- ges de robinet à boisseau du type généralement utilisé aujourd'hui sont toutes filetées. Le filetage de ces tiges doit correspondre exactement à l'alésage taraudé, et les opérations d'usinage sont relativement longues et coûteuses, surtout lorsqu'il s'agit de gros robinets.
En outre, le dé- montage de la tige de l'alésage nécessite un travail considérable, et le coinçage dans le filetage peut avoir pour effet de rendre inutilisable un appareil coûteux. En outre, dans les tiges de robinets filetés et d'autres types utilisés généralement à l'heure actuelle, aucun dispositif n'est pré- vu pour changer la garniture de la tige de robinet tout en maintenant une pression élevée dans la conduite, et il est nécessaire de fermer la conduite et souvent de démonter tout le robinet afin d'examiner ou de remplacer le joint de la tige du robinet.
La présente invention a trait à des tiges de robinets à boisseau non filetés, et on va décrire la réalisation préférée, telle qu'elle est montée dans un robinet à boisseau à clé sphérique comme dans le brevet des Etats-Unis N' 2.788,015.
Les différents buts de la présente invention sont les suivants: - réaliser un nouvel agencement pour tige de robinet à boisseau, consistant en une tige non filetée qui est montée de manière à tourner fa- cilement dans le corps du robinet, qui est suffisamment graissée, et entou- rée d'un joint polir empêcher le fluide de la conduite de s'échapper vers 1' extérieur, - réaliser un nouveau joint pour tige de robinet à boisseau qui peut être remplacé lorsqu'il y a une forte pression dans la conduite - réaliser une tige non. fileté de robinet à boisseau, qui comprend un nouvel agencement pour empêcher la tige; d'être chassée de son alésage lorsqu'on remplace ou répare la garniture de le-, tige;
- réaliser une nouvelle tige non filetée et un joint dans un robi- net à boisseau; - réaliser un nouveau système de garniture et d'etanchéité d'une ti- ge non filetée de robinet à boisseau, consistant à introduire un lubrifiant sous pression dans la garniture et autour de la tige du robinet dans son alésage de montage; - réaliser une tige de robinet à boisseau non filetée comportant un nouveau dispositif de retenue grâce auquel la tige continue à empêcher 1' échappement du fluide de la conduite pendant que l'on remplace la garniture
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de la tige sans qu'il soit nécessaire d'interrompre la pression dans la conduite, et grâce auquel on peut remplacer la butée formant portée de la tige sans déragner la garniture;
- Réaliser une nouvelle tige non filetée pour robinet à boisseau équilibré.
D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au fur et à mesure de la description, qui se réfère aux dessins annexés sur lesquels: la fig. 1 est une coupe axiale à travers l'extrémité supérieure d'un corps de robinet à boisseau, montrant en particulier les détails du montage de la tige ainsi que du joint et représentant l'extrémité inférieure de la tige dans le corps du robinet; la fig. 2 est une vue analogue prise à l'angle droit par rapport à la fig, 1; la fig. 3 est une vue en plan de la partie inférieure de la tige de la Fig. 1 ; la Fig. 4 est une vue partielle agrandie en partie en coupe repré- sentant les détails de la garniture de la tige; la Fig. 5 est principalement une coupe en élévation montrant un mode de réalisation de l'invention dans un robinet à boisseau conique;
la Fig. 6 est une coupe partielle montrant un type différent de siège de tige ainsi que d'autres détails selon un autre mode de réalisation de l'invention; la Fig, 7 est une autre coupe partielle montrant un autre mode de réalisation de l'invention; la Fig. 8 est une coupe partielle agrandie montrant un siège de tige de robinet faisant l'objet d'un autre mode de réalisation de l'inven- tion; la Fig. 9 est une coupe partielle agrandie montrant un autre type de tige de robinet à boisseau; la Fig. 10 est une coupe partielle représentant un autre mode de réalisation de l'invention, dans laquelle un piston égalisateur de charge empêche les fuites de fluide de la conduit.
Le corps principal 11, qui contient la clé sphérique 12, est pourvu d'un bossage 13 dirigé vers le haut, pourvu intérieurement d'un alésage cylindrique 14. Une tige de robinet 15 est pourvue à son extrémité inférieure d'une queue 16, qui s'engage dans la rainure 17 de la clé sphérique 12 et elle a, à l'intérieur de l'alésage 14, une partie cylindrique 18 qui peut tourner à l'intérieur de l'alésage 14, de façon à être soutenue latéralement par celui-ci pour pouvoir tourner autour de l'axe de l'alésage. Sur le des- sin de la Fig. 1 on a exagéré le jeu latéral entre la queue 16 et la rainure 17 qui permet dans certaines conditions le déplacement de la clé 12 par la pression de la conduite ou du lubrifiant.
La partie supérieure 19 de la tige 15 qui est au-dessus de celle qui est soutenue latéralement dans l'alésage, a un diamètre quelque peu réduit de façon à constituer "n épaulement 21 dirigé vers le haut. Un col- lier 22, qui comprend une lourde bague de métal, entoure étroitement la tige, et il est pourvu d'un épaulement annulaire 23 tourné vers le bas, qui repose sur l'épaulement 21 de la tige ainsi que d'une courte bordure annulaire 24 qui entoure l'extrémité supérieure de la partie cylindrique 18 de la tige.
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Au-dessus de l'épaulement 21, la tige est pourvue d'une gorge annulaire 25.
Un roulement à billes 26 a sa bague inférieure qui repose sur 1' épaulement 27, tourné vers le haut du collier 22 tandis que sa bague supé- rieure prend appui sur l'épaulement 28 tourné vers le bas d'une plaque de couverture 29, de sorte que lorsque les vis du couvercle 31 sont serrées fortement pour fixer la plaque de couverture 29 au corps du robinet à bois- seau, le roulement 28 est serré entre la plaque 29 et le collier 22 en même temps qu'il est entouré par le rebord 32 du couvercle qui s'insère dans une feuillure 33 de l'extrémité supérieure du bossage 13. Le roulement à billes 26 absorbe la poussée de la tige du robinet à boisseau tout en la soutenant radialement pendant le fonctionnement normal. Un joint antipoussière 30 placé dans le couvercle 29 entoure la tige de robinet au-dessus du roulement 26.
A son extrémité supérieure, l'intérieur du bossage 13 a un diamètre sensiblement plus grand qu'en 14 afin de constituer le logement 34 du rou- lement et entre ce logement et l'alésage 14 il y a une partie d'alésage 35 plus grande que l'alésage 14, où l'on peut placer la garniture d'étanchéité de la tige et qui constitue au fond de l'espace 34 une bordure 36 tournée vers le haut. Une garniture est placée dans l'espace compris entre la partie 35 de l'alésage et la partie 18 de la tige et elle comprend une bague mé- tallique rigide 37 pourvue de gorges périphériques continues 38 et 39 re- liées par une série d'ouvertures radiales 41.
Des bagues d'étanchéité élas- tiques 42 et 43 en forme de V sont disposées au-dessus et au-dessous d'une bague rigide 37 et un anneau d'étanchéité flexible 44 est comprimé entre les bagues élastiques inférieures 43 et le rebord 45 du fond de l'alésage 35.
Une bague de retenue rigide 46 est pourvue d'un prolongement disposé dans la partie 35 de l'alésage et son extrémité tournée vers le bas est pourvue d'une gorge en V destinée à recevoir la bague élastique 42 de sorte que lors- qu'on serre fortement les vis 47 du couvercle, les bagues sont comprimées et soumises à une expansion autour de la tige dans la partie 35 de l'alésa- ge, formant ainsi un joint étanche. La bague 46 peut être vissée dans la partie 35 de l'alésage.
La gorge extérieure 39 de la bague 37 communique avec un conduit radial 48 à clapet de retenue qui se termine par un graisseur 49 placé à l'intérieur du bossage 13. Ainsi, lorsqu'on introduit un lubrifiant sous pression comme le lubrifiant plastique habituel pour robinet à boisseau, dans le clapet de retenue 49 et le conduit 48, les gorges 38 et 39 sont alors remplies de lubrifiant qui constitue alors un joint annulaire plasti- que d'étanchéité dans les gorges 38 et 39, autour de la tige du-robinet et le lubrifiant pénètre également dans la garniture 3t se répand entre cette dernière et la surface de la tige 18, de manière à faciliter la rotation de la tige et mieux la protéger contre une fuite de fluide sous pression le long de la tige.
Au-dessous de la bordure 45, une étroite gorge annulaire 51 est pratiquée dans la surface de la partie 18 de la tige et un conduit radial à clapet de retenue permet d'introduire le lubrifiant plastique sous pres- sion dans la gorge 51, et celui-ci se répand entre la surface de la partie 18 de la tige et celle de l'alésage 14 de manière à mieux librifier et à mieux rendre étanche la partie portante principale de la tige dans le corps du robinet à boisseau. Un graisseur 58 est placé à l'extérieur du conduit 52. Comme il est indiqué sur la Fig. 1, un second passage radial 54 traver- se le bossage 13 à l'extérieur de la rainure 51 et il est obturé par un bouchon de vidange amovible 55 qui permet l'évacuation du fluide qui a pu s'infiltrer lors du montage des bagues élastiques.
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L'extrémité inférieure de l'alésage 14 est élargie sur une courte distance de manière à constituer un siège annulaire lisse 56 tourné vers le bas qui est destiné à recevoir une collerette 57 montée sur l'extrémité inférieure de la tige au-dessus de la queue 16 afin de limiter et réduire au ,'maximum le déplacement axial vers l'extérieur de la tige 15 et empêcher toute fuite de fluide lorsqu'on enlève la plaque de couverture 29 pour rem- placer ou examiner le roulement à billes 26 ou la garniture contenue dans la partie 35 de l'àlésage.
Quand la tige du robinet à boisseau se déplace vers l'extérieur sous l'effet de la pression qui règne dans la conduite, le contact entre le siège annulaire 58 et la partie 56 dont il épouse la forme constitue un élément de retenue qui empêche toute fuite de fluide sous pres- sion et la pellicule de lubrifiant qui est autour de la partie 18 de la tige complète l'étanchéité.
L'invention permet de réaliser un robinet à boisseau dont la tige non filetée ne subit aucun déplacement axial en cours de fonctionnement normal et n'affecte pas l'étanchéité réalisée par les garnitures élastiques disposées dans là partie 35 de l'alésage. La pression exercée par le flui- de de la conduite à l'intérieur du corps du robinet tendant à déplacer vers l'extérieur la tige est absorbée par le roulement à billet 26 en fonctionne- ment normal, de sorte que l'effet de cette pression sur le couple nécessai- re pour tourner la tige est réduit au minimum.
On peut inspecter, réparer ou remplacer les garnitures élastiques de la partie 35 de l'alésage sans couper la conduite ou sans sortir le robinet de la conduite en enlevant le couvercle 29, la butée 26, le collier 22 et la bague 46. On peut ensuite introduire de force le joint supérieur élastique 42 en augmentant la pression du lubrifiant dans le conduit 48. Dans ces conditions, le siège annulaire 56-58 empêche l'échappement vers l'extérieur du fluide sous pression et il est maintenu appuyé par cette pression tandis que le lubrifiant réparti le long et autour de la tige à partir de la gorge 51 constitue un second joint étanche au fluide sous pression pour le cas où il se produirait une fuite à travers les sièges 56-58.
A cet égard, il est particulièrement avantageux que l'on puisse inspecter ou remplacer le rou- lement 26 en enlevant le couvercle 29 sans déranger le joint de la tige.
L'ensemble est facile à assembler et à démonter et son coût de fabrication ainsi que la précision de l'ajustage sont inférieurs à ceux des tiges file- tées utilisées à l'heure actuelle.
Alors que dans la description précédente il a été question d'une tige de robinet non filetée montée sur un robinet à clé sphérique, il est évident que cette tige peut être utilisée dans le cadre de l'invention sur un robinet à clé conique ou cylindrique, etc.. comme ceux qui font l'objet du brevet précité ? 2.204.440.
Sur la Fig. 5, le corps 50 du robinet est pourvu d'un conduit 50' pour le fluide, conduit qui est coupé à un angle droit par un alésage coni- que 59 dans lequel est monté de manière à tourner une clé conique 60 qui est munie d'un orifice 61 qui est destiné lorsqu'on tourne la clé de 90 par rapport à la position représentée, à se mettre en communication avec le con- duit 50' et ouvrir ainsi complètement le robinet.
Une tige de robinet 62 est pourvue à son extrémité inférieure d'une partie 63 non circulaire qui est montée de façon à pouvoir se déplacer li- brement dans le sens axial dans une longue rainure rectiligne 64 d'un élé- ment égalisateur d'accouplement flottant 65 qui est pourvu d'une rainure inférieure 66 faisant un angle droit avec la fente 64, dans laquelle s'enga- ge une nervure 67 de forme correspondante qui est solidaire de la petite extrémité de la clé 60. Ce type de robinet peut être celui qui est décrit
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dans le brevet précité ? 2.204.440. Lorsqu'on fait tourner la tige 62, la clé 60 tourne également dans son siège entre des limites définies par une saillie 68 du corps et par un dispositif de manoeuvre 69 fixé à la tige 62 de manière à ne pas pouvoir tourner, par une languette et rainure 71.
Le corps 50 est pourvu d'un bossage 72 ouvert vers le haut et qui entoure la tige 62 ; bossage est percé d'un alésage 73 qui entoure de près la tige 62.L'extrémité inférieure de l'alésage 73 est élargie en 74 constituant ainsi un siège lisse 75 tourné vers le bas qui est destiné à venir en contact avec le siège annulaire correspondant 76 tourné vers le haut de la colerette 77 de l'extrémité inférieure de la tige 62, au-dessus de la partie 63 qui sert à entraîner la clé.
L'alésage 73 est pourvu d'une partie cylindrique élargie 78 dans laquelle est disposée une garniture d'étanchéité annulaire 79 qui est essen- tiellement la même que celle décrite sur la Figo 4 et un manchon de presse- étoupe 81 vissé dans le bossage 72 en'82 retient axialement la garniture 79. Au-dessus du manchon 81 est disposée une bague de butée 83 qui prend appui sur un épaulement 84 de la tige au-dessous d'un couvercle de retenue 85 qui est vissé dans la partie supérieure du bossage en 86. Quand on visse à fond le bouchon 85, les sièges 75 et 76 sont espacés. Le graissage de la bague de butée 83 se fait au moyen d'un graisseur 87 et d'un conduit 88.
Un graisseur 89 est monté à l'extrémité d'un conduit 91 qui débouche dans la gorge extérieure de la bague métallique de garniture qui correspond à la bague 37 de la Fig. 40
La tige 62 est taraudée intérieurement pour recevoir une vis de graissage 92 qui, lorsqu'on la tourne, envoie le lubrifiant de la chambre 93 par le clapet de retenue 94 dans la chambre 95 à l'extrémité étroite de la clé et de là à des rainures 96 aux portées de la clé pour assurer l'étanchéité et soulever la clé.
Dans la présente réalisation, lorsqu'on enlève le couvercle 85 pour remplacer la bague de butée ou enlever le machon 81 pour remettre la garni- ture 79, le déplacement vers le haut de la tige de robinet du fait de la pression qui pénètre par l'espace 95 appuiera hermétiquement l'un contre l' autre les sièges 75 et 76 et empêchera toute fuite vers l'extérieur de sorte qu'il n'est pas nécessaire de couper la conduite.
La Figo 6 montre une réalisation de l'invention dans laquelle le bossage 97 du corps du robinet à boisseau est pourvu d'un alésage cylindri- que lisse 98 qui entoure de manière à lui permettre de tourner une tige de robinet 99 dont l'extrémité inférieure est élargie en 101 et est pourvue d' une queue 102 qui vient s'engager avec la clé qui est par exemple la sphère de la Fig. 1.
L'extrémité inférieure de l'alésage 98 est élargie de manière à constituer un épaulement 103 dans lequel on engage à la presse une bague 104 en fer doux ayant un siège annulaire 105 qui est destiné à être en contact avec la portée annulaire 106 en acier plus dur de la tige de clé.
L'alésage 98 est élargi vers le haut en 107 afin de ménager un es- pace destiné à recevoir une garniture 79 telle que celle qui a été décrite ci-dessus et dans laquelle la gorge extérieure de la bague métallique est reliée par un conduit 108 à un graisseur 109. Une entretoise annulaire 111 est en contact avec l'anneau supérieur compressible de l'ensemble 79 et elle est maintenue à son tour en place par un manchon 112 vissé dans le bossage en 113.
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Une bague 114 formant portée en bronze ou métal analogue est montée axialement entre la bague 115 prenant appui sur la tige en 116 et un chapeau 117 vissé en 118 sur la partie supérieure du bossage 97 ; lorsqu'onserre le chapeau 117, les faces des sièges 105 et 106 sont espacées axialement.
Un dispositif de manoeuvre 119 est claveté de manière à ne pas tourner sur l'extrémité supérieure de la tige 99.
Au-dessous de la garniture 79, la tige de robinet est pourvue d'une gorge annulaire 121 analogue à celle qui est représentée en 51 sur la fige 1 et un robinet de vidange 122 obture le conduite radial 123 allant à la gorge.
Quand on enlève le bouchon fileté 124 on peut faire tourner l'obu- rateur fileté 122 de manière à le faire sortir de l'extrémité du passage 123 et à laisser le fluide s'échapper à travers l'orifice 125.
Lorsqu'on enlève le chapeau 117, la pression du fluide a tendance à pousser la tige 99 vers l'extérieur et toute fuite devient impossible lors- que les sièges des robinets 105 et 106 sont appuyés l'un contre l'autre.
Les figs. 7 et 8 montrent des variantes de sièges de robinets pou- vant être utilisés avec le mode de réalisation de la Fig. 6 ou tout autre mode de réalisation. Sur la Fig. 7, le corps de robinet 97 est pourvu d'un épaulement forment un siège axial 26 tourné vers le bas et la tige 99' est pourvue d'une face annulaire radiale plate 127 tournée vers le haut qui soutient un anneau élastique 128 en caoutchouc ou toute autre matière ana- logue. Sur la Fig. 8, le corps du robinet 97" est pourvu au fond de l'alé- sage qui entoure la tige du robinet 99' d'un siège annulaire incliné 129 et la tige présente une gorge 131 afin de recevoir un anneau élastique 132 dont la section est circulaire et qui est en caoutchouc ou matière analogue.
Sur les deux Fig. 7 et 8 les tiges de robinet non filetées peuvent comme dans les autres modes de réalisation se déplacer librement dans le sens axial lorsqu'on enlève un dispositif de retenue pour emplacer une butée ou une garniture et le déplacement vers l'extérieur de la tige de robinet fait appuyer un siège élastique qui empêche le fluide de la conduite de s'échapper à-l'extérieur. Si on le désire, on peut cémenter sur la tige de robinet 1' anneau 128 du siège élastique ou encore l'anneau 132, ou bien on peut chan- ger leur position et les mettre sur le corps.
La fig. 9 représente un autre mode de réalisation du robinet à boisseau suivant l'invention dans lequel la tige de robinet à boisseau 133 est entourée de près, de façon à pouvoir tourner, par l'alésage 134 du corps 135 du robinet à boisseau. Une queue 136 placée au bas de la tige de robi- net s'insère dans une rainure 137 de la clé 138 qui doit tourner. De même que dans les autres modes de réalisation, l'alésage 134 est élargi à son extrémité inférieure de façon à constituer un siège 139 annulaire et tourné vers le bas qui est destiné à venir en contact avec le siège annulaire 141 tourné vers le haut de la collerette 142 de la tige. Une garniture 143 d'é- tanchéité entoure la tige du robinet au-dessus de la gorge 51 dans un es- pace pourvu d'un épaulement 144 qui soutient une bague rigide 145 ayant une face 146 inclinée vers la tige de robinet.
La bague rigide 147 de cette gar- niture a ses faces supérieure et inférieure 148 et 149 parallèles à la sur- face 146. Une série d'anneaux compressibles 151 et 152 sont montés au-dessous et au-dessus de la bague 147 tandis qu'une bague rigide supérieure 153 a une face 154 parallèle à la face 146 qui est en contact avec une des séries d'anneaux. Les anneaux métalliques compressibles sont maintenus comprimés dans le sens axial par un manchon 155 formant presse-étoupe maintenu en place sur le corps du robinet, par une série de vis plates 156.
Un roule- ment à billes 157 est prévu dont la bague inférieure prend appui sur un épaulement de la tige en 158 et sa bague supérieure est en contact avec un
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couvercle ou plaque de couverture 159 fixé de manière amovible au corps du robinet par les vis 161 qui traversent librement les ouvertures 162 du man- chon 155.
Lorsqu'on serre les vis 161, les faces 139 et 141 du robinet sont espacées axialemento
Il ressort de ce qui précède, que dans tous les modes de réalisa- tion de l'invention, la pièce de butée formant portée de la tige de robinet non filetée peut être enlevée sans difficulté sans qu'il soit nécessaire de démonter les garnitures et sans qu'il y ait un risque de fuite du fluide du fait de l'étanchéité de la clé, réalisé par exemple en 139 et 141, lors- que la pression dans la conduite pousse la tige axialement vers l'extérieur.
Sur la Fig. 10, le corps de robinet 163 entoure la tige de robinet 164 dont la queue 165 est insérée dans la clé rainurée 160 comme dans les autres modes de réalisation. L'alésage 166 du corps entoure de près la par- tie cylindrique 167 de la tige et le fond de l'alésage est élargi de façon à constituer un siège annulaire 168 tourné vers le bas qui est destiné à recevoir le contact de la portée annulaire 169, tournée vers le haut, de la tige 1640
L'alésage du corps ménage un espace libre 171 destiné à recevoir une bague filetéµ1'?2 qui sert à retenir un anneau d'étanchéité 173 appliqué contre le prolongement 174 d'un piston annulaire 175 qui est pourvu d'une bague d'étanchéité 176 qui est en contact avec la paroi 177 de l'alésage cylindrique, définissant ainsi une chambre de piston 178.
Le piston 175 peut coulisser axialement sur la tige 164. Une bague 172 arrête le piston en bout de course et un conduit annulaire 179 est coupé à sa jonction avec la chambre du piston de façon à communiquer avec un évent radial 181.
Le prolongement 174 sert de butée pour la tige de robinet 164.
L'extrémité supérieure de la chambre 178 est fermée par un couver- cle 182 qui est vissé en 183 dans la partie supérieure de la chambre et qui constitue un joint intérieur et extérieur avec le corps et la tige respec- tivement
Un trou de graissage 184 qui est relié à la source du lubrifiant sous pression qui envoie du lubrifiant destiné à assurer l'étanchéité et à soulever la clé dans les rainures des portées de cette dernière débouche dans un alésage 185 qui communique avec la chambre 178 au-dessus du piston 175 et une soupape 186 est vissée dans l'alésage 185 de manière à pouvoir régler l'admission du lubrifiant dans la chambre du piston.
L'extrémité extérieure de l'alésage 185 est fermée par un bouchon 187
En fonctionnement, toute la pression du lubrifiant venant du réser- voir est transmise dans la chambre 78 où elle abaisse le piston 175 afin d' empêcher que la tige de robinet 164 ne soit déplacée axialement vers le haut et de la sorte, les sièges 168 et 169 sont maintenus espacés axialement et compensent la charge axiale exercée sur la tige par la pression du fluide de la conduite, de sorte que cette construction ne nécessite pas de portée formant butée.
La surface du piston 175 exposée à la chambre 178 doit être égale, et de préférence supérieure, à la section transversale de la tige soumise à la pression du fluide et de toute façon le produit de la pression du lubrifiant et de la surface annulaire du piston doit être égal ou légè- rement supérieur au produit de la pression dans la conduite par la section transversale de la tige en 167,de sorte que le piston fait équilibre à la poussée axiale sur la tige pendant le fonctionnement,
Lorsqu'on enlève le couvercle 182, on commence par tourner l'obtu- rateur 186 de manière à couper la communication entre l'alésage 185 et la chambre 178 et lorsque la tige 164 tend à s'écarter sous l'effet de la pression de la conduite,
les sièges 168 et 169 s'appliquent l'un contre 1'
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autre pour arrêter ce mouvement et empêcher toute fuite de fluide.
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The present invention relates to rotary ball valves, and relates more particularly to an arrangement for mounting and sealing the stem or journal of such a valve.
In plug valves, such as those covered by U.S. Patent No. 2,204,440, the rotary stem of the plug valve is separably connected to the key within the body and is mounted on the body by means of a threaded part arranged in a bore having a corresponding thread Although in these ball valves the arc of rotation is only 90 between the open position and the closed position and that the threads have only a short length, the small axial displacement which results from the rotation of the rod often poses sealing problems, since these valves are generally used in fluid fuels under high pressure. pressure, and the rods must be protected against fluid leakage.
Stems for unthreaded plug valves have been proposed, for example the subject of the United States patent? 2,333,424, but the plug valve stems of the type generally used today are all threaded. The threads of these rods must exactly match the tapped bore, and machining operations are relatively time-consuming and expensive, especially when dealing with large valves.
Further, disassembly of the shank from the bore requires considerable labor, and wedging in the thread can render expensive apparatus unusable. Further, in threaded valve stems and other types generally used today, no device is provided to change the valve stem packing while maintaining high pressure in the line, and it is necessary to shut off the line and often to disassemble the entire valve in order to examine or replace the valve stem seal.
The present invention relates to unthreaded plug valve stems, and the preferred embodiment will be described as mounted in a ball key valve as in United States Patent No. 2,788,015. .
The various aims of the present invention are as follows: - to provide a new arrangement for a plug valve stem, consisting of an unthreaded stem which is mounted so as to rotate easily in the valve body, which is sufficiently greased, and surrounded by a polish seal to prevent line fluid from escaping to the outside, - make a new plug valve stem seal which can be replaced when there is high pressure in the line. - make a rod no. threaded plug valve, which includes a new arrangement to prevent the stem; to be forced out of its bore when replacing or repairing the stem packing;
- make a new non-threaded rod and a seal in a ball valve; - realize a new packing and sealing system for an unthreaded plug valve stem, consisting of introducing a pressurized lubricant into the packing and around the valve stem in its mounting bore; - make a non-threaded plug valve stem with a new retainer whereby the stem continues to prevent the escape of fluid from the line while the packing is replaced
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of the rod without it being necessary to interrupt the pressure in the pipe, and thanks to which it is possible to replace the stop forming the bearing surface of the rod without removing the lining;
- Make a new non-threaded rod for a balanced ball valve.
Other characteristics of the invention will become apparent as the description proceeds, which refers to the appended drawings in which: FIG. 1 is an axial section through the upper end of a plug valve body, showing in particular the assembly details of the stem as well as the gasket and showing the lower end of the stem in the valve body; fig. 2 is a similar view taken at a right angle to FIG. 1; fig. 3 is a plan view of the lower part of the rod of FIG. 1; Fig. 4 is an enlarged partial view partly in section showing details of the stem packing; Fig. 5 is primarily a sectional elevation showing one embodiment of the invention in a conical plug valve;
Fig. 6 is a partial section showing a different type of rod seat as well as other details according to another embodiment of the invention; Fig, 7 is another partial section showing another embodiment of the invention; Fig. 8 is an enlarged partial section showing a valve stem seat embodying another embodiment of the invention; Fig. 9 is an enlarged partial section showing another type of plug valve stem; Fig. 10 is a partial section showing another embodiment of the invention, in which a load equalizer piston prevents fluid leakage from the conduit.
The main body 11, which contains the ball key 12, is provided with a boss 13 directed upwards, provided internally with a cylindrical bore 14. A valve stem 15 is provided at its lower end with a shank 16, which engages in the groove 17 of the spherical key 12 and it has, inside the bore 14, a cylindrical part 18 which can turn inside the bore 14, so as to be supported laterally by this to be able to turn around the axis of the bore. In the drawing of FIG. 1 the lateral play between the shank 16 and the groove 17 has been exaggerated, which allows the key 12 to be moved under certain conditions by the pressure of the pipe or of the lubricant.
The upper part 19 of the rod 15 which is above that which is supported laterally in the bore, has a somewhat reduced diameter so as to constitute an upwardly directed shoulder 21. A collar 22, which comprises a heavy metal ring, tightly surrounds the shank, and it has an annular shoulder 23 facing downwards, which rests on the shoulder 21 of the shank as well as a short annular rim 24 which surrounds the upper end of the cylindrical part 18 of the rod.
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Above the shoulder 21, the rod is provided with an annular groove 25.
A ball bearing 26 has its lower ring which rests on the shoulder 27, facing upwards of the collar 22 while its upper ring bears on the shoulder 28 facing downwards of a cover plate 29, so that when the cover screws 31 are tightened strongly to secure the cover plate 29 to the body of the log valve, the bearing 28 is clamped between the plate 29 and the collar 22 at the same time as it is surrounded by the flange 32 of the cover which fits into a rebate 33 of the upper end of the boss 13. The ball bearing 26 absorbs the thrust of the stem of the plug valve while supporting it radially during normal operation. A dust seal 30 placed in cover 29 surrounds the valve stem above the bearing 26.
At its upper end, the interior of the boss 13 has a substantially larger diameter than at 14 in order to constitute the housing 34 of the bearing and between this housing and the bore 14 there is a larger bore portion 35. larger than the bore 14, where the seal of the rod can be placed and which at the bottom of the space 34 constitutes an edge 36 facing upwards. A gasket is placed in the space between part 35 of the bore and part 18 of the shank and comprises a rigid metal ring 37 provided with continuous peripheral grooves 38 and 39 connected by a series of radial openings 41.
V-shaped elastic sealing rings 42 and 43 are disposed above and below a rigid ring 37 and a flexible sealing ring 44 is compressed between the lower elastic rings 43 and the flange 45. bottom of bore 35.
A rigid retaining ring 46 is provided with an extension disposed in the portion 35 of the bore and its downwardly facing end is provided with a V-shaped groove for receiving the elastic ring 42 so that when the screws 47 of the cover are tightened strongly, the rings are compressed and subjected to expansion around the shank in the part 35 of the bore, thus forming a tight seal. The ring 46 can be screwed into the part 35 of the bore.
The outer groove 39 of the ring 37 communicates with a radial duct 48 with a check valve which terminates in a lubricator 49 placed inside the boss 13. Thus, when a pressurized lubricant such as the usual plastic lubricant is introduced for ball valve, in the check valve 49 and the conduit 48, the grooves 38 and 39 are then filled with lubricant which then constitutes a plastic annular seal in the grooves 38 and 39, around the rod of the- valve and the lubricant also penetrates into the seal 3t spreads between the latter and the surface of the rod 18, so as to facilitate the rotation of the rod and better protect it against leakage of pressurized fluid along the rod.
Below the rim 45, a narrow annular groove 51 is made in the surface of the part 18 of the rod and a radial duct with a check valve allows the plastic lubricant to be introduced under pressure into the groove 51, and the latter spreads between the surface of the part 18 of the rod and that of the bore 14 so as to better free and better seal the main bearing part of the rod in the body of the plug valve. A lubricator 58 is placed outside the duct 52. As shown in FIG. 1, a second radial passage 54 crosses the boss 13 on the outside of the groove 51 and it is closed by a removable drain plug 55 which allows the evacuation of the fluid which may have infiltrated during the fitting of the rings. elastic bands.
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The lower end of the bore 14 is widened a short distance so as to form a smooth annular seat 56 facing downwards which is intended to receive a flange 57 mounted on the lower end of the rod above the shaft. shank 16 in order to limit and minimize the outward axial displacement of rod 15 and prevent fluid leakage when removing cover plate 29 to replace or examine ball bearing 26 or gasket contained in part 35 of the bore.
When the stem of the plug valve moves outwards under the effect of the pressure prevailing in the pipe, the contact between the annular seat 58 and the part 56 of which it follows the shape constitutes a retaining element which prevents any leakage of pressurized fluid and the film of lubricant around part 18 of the rod completes the seal.
The invention allows a ball valve to be produced, the non-threaded rod of which does not undergo any axial displacement during normal operation and does not affect the sealing produced by the elastic seals arranged in the part 35 of the bore. The pressure exerted by the fluid from the line inside the valve body tending to move the stem outward is absorbed by the ticket bearing 26 in normal operation, so that the effect of this pressure on the torque required to turn the rod is reduced to a minimum.
The elastic packings of part 35 of the bore can be inspected, repaired or replaced without cutting the line or removing the valve from the line by removing the cover 29, the stop 26, the collar 22 and the ring 46. You can then forcibly introduce the elastic upper seal 42 by increasing the pressure of the lubricant in the duct 48. Under these conditions, the annular seat 56-58 prevents the escape to the outside of the pressurized fluid and it is kept pressed by this pressure while the lubricant distributed along and around the rod from the groove 51 provides a second pressurized fluid tight seal in the event that a leak occurs through the seats 56-58.
In this regard, it is particularly advantageous that the bearing 26 can be inspected or replaced by removing the cover 29 without disturbing the rod seal.
The assembly is easy to assemble and disassemble, and its cost of manufacture and precision of fit are lower than those of the threaded rods in use today.
While in the previous description it was a question of an unthreaded valve rod mounted on a ball key valve, it is obvious that this rod can be used in the context of the invention on a conical or cylindrical key valve. , etc .. like those which are the subject of the aforementioned patent? 2,204,440.
In Fig. 5, the valve body 50 is provided with a conduit 50 'for the fluid, which conduit is cut at a right angle by a tapered bore 59 in which is rotatably mounted a conical wrench 60 which is provided with an orifice 61 which is intended when the key is turned 90 from the position shown to come into communication with the conduit 50 'and thus fully open the valve.
A valve stem 62 is provided at its lower end with a non-circular portion 63 which is mounted so as to be able to move freely in the axial direction in a long straight groove 64 of a coupling equalizer member. float 65 which is provided with a lower groove 66 forming a right angle with the slot 64, in which engages a rib 67 of corresponding shape which is integral with the small end of the key 60. This type of valve can be used. be the one described
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in the aforementioned patent? 2,204,440. When the rod 62 is rotated, the key 60 also rotates in its seat between limits defined by a projection 68 of the body and by an operating device 69 fixed to the rod 62 so as not to be able to turn, by a tongue and groove 71.
The body 50 is provided with a boss 72 open upwards and which surrounds the rod 62; boss is pierced with a bore 73 which closely surrounds the rod 62. The lower end of the bore 73 is widened to 74 thus constituting a smooth seat 75 facing downwards which is intended to come into contact with the annular seat corresponding 76 facing the top of the collar 77 of the lower end of the rod 62, above the part 63 which is used to drive the key.
The bore 73 is provided with an enlarged cylindrical part 78 in which there is disposed an annular seal 79 which is essentially the same as that depicted in Fig. 4 and a gland sleeve 81 screwed into the boss. 72 en'82 axially retains the gasket 79. Above the sleeve 81 is arranged a stop ring 83 which bears on a shoulder 84 of the rod below a retaining cover 85 which is screwed into the upper part. the boss at 86. When the cap 85 is fully screwed in, the seats 75 and 76 are spaced apart. Lubrication of the stop ring 83 is carried out by means of a lubricator 87 and a duct 88.
A lubricator 89 is mounted at the end of a duct 91 which opens into the outer groove of the metal packing ring which corresponds to the ring 37 of FIG. 40
Rod 62 is internally tapped to receive a grease screw 92 which, when turned, sends lubricant from chamber 93 through check valve 94 into chamber 95 at the narrow end of the wrench and from there to. grooves 96 at the key seats to seal and lift the key.
In the present embodiment, when the cover 85 is removed to replace the stopper ring or the machon 81 is removed to replace the gasket 79, the upward movement of the valve stem due to the pressure entering through it. The space 95 will press the seats 75 and 76 tightly against each other and prevent any outward leakage so that it is not necessary to cut the line.
Figo 6 shows an embodiment of the invention in which the boss 97 of the ball valve body is provided with a smooth cylindrical bore 98 which surrounds so as to enable it to rotate a valve stem 99 whose end lower is widened at 101 and is provided with a shank 102 which engages with the key which is for example the sphere of FIG. 1.
The lower end of the bore 98 is widened so as to constitute a shoulder 103 in which a soft iron ring 104 is press-fitted having an annular seat 105 which is intended to be in contact with the annular seat 106 of steel. harder of the key shank.
The bore 98 is widened upwards at 107 in order to provide a space intended to receive a gasket 79 such as that which has been described above and in which the outer groove of the metal ring is connected by a duct 108. to a lubricator 109. An annular spacer 111 is in contact with the compressible upper ring of the assembly 79 and it is in turn held in place by a sleeve 112 screwed into the boss at 113.
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A ring 114 forming a bronze or similar metal bearing is mounted axially between the ring 115 bearing on the rod 116 and a cap 117 screwed 118 on the upper part of the boss 97; when tightening the cap 117, the faces of the seats 105 and 106 are axially spaced.
An operating device 119 is keyed so as not to turn on the upper end of the rod 99.
Below the gasket 79, the valve stem is provided with an annular groove 121 similar to that shown at 51 on the rod 1 and a drain valve 122 closes the radial pipe 123 going to the groove.
When the threaded plug 124 is removed, the threaded plug 122 can be rotated so as to push it out of the end of the passage 123 and allow the fluid to escape through the orifice 125.
When the cap 117 is removed, the fluid pressure tends to push the rod 99 out and any leakage becomes impossible when the seats of the valves 105 and 106 are pressed against each other.
Figs. 7 and 8 show alternative valve seats which can be used with the embodiment of FIG. 6 or any other embodiment. In Fig. 7, the valve body 97 is provided with a shoulder forming an axial seat 26 facing downwards and the rod 99 'is provided with a flat radial annular face 127 facing upwards which supports an elastic ring 128 of rubber or any other analogous matter. In Fig. 8, the body of the tap 97 "is provided at the bottom of the bore which surrounds the stem of the tap 99 'with an inclined annular seat 129 and the stem has a groove 131 in order to receive an elastic ring 132 whose cross section is circular and which is made of rubber or the like.
In the two Figs. 7 and 8 the unthreaded valve stems can as in the other embodiments move freely in the axial direction when removing a retainer to place a stopper or gasket and outward displacement of the stem. faucet has a resilient seat which prevents fluid in the line from escaping to the outside. If desired, the resilient seat ring 128 or ring 132 can be case-hardened on the valve stem, or their position can be changed and put on the body.
Fig. 9 shows another embodiment of the plug valve according to the invention in which the plug valve stem 133 is closely surrounded, so as to be able to turn, by the bore 134 of the body 135 of the plug valve. A tail 136 placed at the bottom of the valve stem fits into a groove 137 of the key 138 which is to turn. As in the other embodiments, the bore 134 is widened at its lower end so as to constitute an annular and downwardly facing seat 139 which is intended to come into contact with the annular seat 141 facing upwardly. the collar 142 of the rod. A seal 143 surrounds the valve stem above the groove 51 in a space provided with a shoulder 144 which supports a rigid ring 145 having a face 146 inclined towards the valve stem.
The rigid ring 147 of this packing has its upper and lower faces 148 and 149 parallel to the surface 146. A series of compressible rings 151 and 152 are mounted below and above the ring 147 while An upper rigid ring 153 has a face 154 parallel to face 146 which contacts one of the series of rings. The compressible metal rings are held compressed in the axial direction by a sleeve 155 forming a gland held in place on the body of the valve, by a series of flat screws 156.
A ball bearing 157 is provided, the lower ring of which bears on a shoulder of the rod at 158 and its upper ring is in contact with a
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cover or cover plate 159 removably attached to the valve body by screws 161 which freely pass through the openings 162 of the sleeve 155.
When the screws 161 are tightened, the faces 139 and 141 of the valve are spaced axially.
It emerges from the foregoing that in all the embodiments of the invention, the stop piece forming the bearing surface of the unthreaded valve stem can be removed without difficulty without it being necessary to dismantle the gaskets and without there being a risk of fluid leakage due to the tightness of the key, produced for example at 139 and 141, when the pressure in the pipe pushes the rod axially outwards.
In Fig. 10, the valve body 163 surrounds the valve stem 164 whose shank 165 is inserted into the grooved key 160 as in the other embodiments. The bore 166 of the body closely surrounds the cylindrical portion 167 of the rod and the bottom of the bore is widened to form a downwardly facing annular seat 168 which is intended to receive the contact of the annular seat. 169, upturned, rod 1640
The bore of the body leaves a free space 171 intended to receive a threaded ring µ1 '? 2 which serves to retain a sealing ring 173 applied against the extension 174 of an annular piston 175 which is provided with a sealing ring 176 which contacts the wall 177 of the cylindrical bore, thereby defining a piston chamber 178.
The piston 175 can slide axially on the rod 164. A ring 172 stops the piston at the end of its stroke and an annular duct 179 is cut at its junction with the piston chamber so as to communicate with a radial vent 181.
The extension 174 serves as a stop for the valve stem 164.
The upper end of the chamber 178 is closed by a cover 182 which is screwed at 183 into the upper part of the chamber and which forms an internal and external seal with the body and the stem respectively.
A grease hole 184 which is connected to the source of the pressurized lubricant which sends lubricant intended to seal and to lift the wrench in the grooves of the surfaces of the latter opens into a bore 185 which communicates with the chamber 178 to the above the piston 175 and a valve 186 is screwed into the bore 185 so as to be able to adjust the admission of lubricant into the chamber of the piston.
The outer end of the bore 185 is closed by a plug 187
In operation, all of the lubricant pressure from the reservoir is transmitted to chamber 78 where it lowers piston 175 to prevent valve stem 164 from being axially upwardly displaced and thereby seats 168. and 169 are kept axially spaced and compensate for the axial load exerted on the rod by the pressure of the fluid in the line, so that this construction does not require a bearing seat.
The area of the piston 175 exposed to the chamber 178 should be equal to, and preferably greater than, the cross section of the rod subjected to the pressure of the fluid and in any case the product of the pressure of the lubricant and the annular area of the piston. must be equal to or slightly greater than the product of the pressure in the pipe by the cross section of the rod at 167, so that the piston balances the axial thrust on the rod during operation,
When the cover 182 is removed, the stopper 186 is first turned so as to cut off the communication between the bore 185 and the chamber 178 and when the rod 164 tends to move away under the effect of the pressure. driving,
seats 168 and 169 apply one against 1 '
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another to stop this movement and prevent any fluid leakage.