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La présente invention a trait à un robinet à eau compor- tant un siège de vanne et un corps de vanne appelé aussi c8ne de vanne, et une garniture d'étanchéité interposée entre le siège de vanne et le corps de vanne. L'invention a trait à la solution du problème consistant à produire un robinet à eau qui présente les avantages suivants sur les robinets ordinaires.
1. La durée de vie du robinet est plus grande que celle des robinets ordinaires, bien que la pression appliquée sur la garniture soit bien supérieure.
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2. La durée de vie de la garniture (qui ne doit jamais être renouvelée) ne dépend pratiquement pas de la for ce avec la- quelle on ferme le robinet si cette force ne dépasse pas la force que peut produire un homme fort sans employer d'outil.
3. Même vers la fin de sa vie, le robinet ne fuit pas, que le robinet soit fermé avec une force normale ou grande ou avec la faible force d'un petit enfant. a été
Ce qui/ @@@@@ dit ci-dessus concerne le cas où la pression de l'eau est normale, c'est-à-dire de quelques atmos- phères, et pour le cas où les matériaux du robinet sont chimique- ment résistants.
Le robinet peut ne coûter qu'un peu plus qu'un ro -et ordinaire. Il est pratiquement insensible aux impuretés ordinaires de l'eau, par exemple à un peu de sable. La longueur de vie d'.un tel robinet est principalement déterminée par la résistance à l'usure du filet de vis de la tige du robinet, non de la garniture.
La garniture est supposée faite de caoutchouc résistant à l'eau et à l'usure, par exemple de quelque sorte de néoprène, bien. que d'autres matériaux puissent convenir. Sa dureté peut être avan- tageusement la même que celle d'un pneumatique d'automobile, bien que l'on puisse employer des caoutchoucs plus durs. 60 à 80 uni- tés Shore conviennent. La garniture est en contact avec deux nervu- étroites qui, entre autres, ont trois utilités res/importantes. Elles ont trait au principe de l'invention et vont être décrites plus loin.
Les détails d'un robinet ordinaire sont si bien connus, qu'ils ne doivent pas être exposés ici.
La figure 1 est une section axiale d'un robinet selon l'invention, comportant la bague de caoutchouc, placée dans le c8ne de vanne.
La figure 2 est une vue inférieure le long de la ligne II-II de la figure 1.
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La figure 3 est un agrandissement d'un détail, principale- ment de la bague de caoutchouc, de la figure 1.
La figure 4 est une section d'une partie du robinet, cou- pant son axe, la bague de caoutchouc étant placée dans le siège de vanne.
La figure 5 est un agrandissement d'un détail, principale- ment de la bague de caoutchouc, de la figure 4.
La figure 6 est une section d'une partie d'un mélangeur d'eau chaude et froide.
La figure 7 est-un agrandissement d'un détail, principa- lement de la bague de caoutchouc,de la figure 60
La figure 8 montre la manière dont le siège et le cône peuvent être construits.
La figure 9 représente un détail de la figure 8.
La figure 10 représente pareillement la manière dont le siège et le cône peuvent être construits.
La figure 11 est une autre réalisation de l'invention.
La figure 12 est une section de la précédente.
La figure 13 ne diffère que peu de la figure 11.
Les mêmes références indiquent les mômes objets dans les diverses figures.
Figure 1, la référence 1 indique le boîtier du robinet, 2 le canal d'eau, 16 le bec du/robinet, 3 la manette ordinaire et 4 la tige du robinet, qui, à son sommet, est serrée dans le corps 5.
La tige est vissée dans ce corps au moyen du filet 6. Le cône de vanne ou le corps de vanne 45 est attaché de manière mobile à la tige 4 par le rebord 50 et le bouton 51. La bague de caoutchouc 11 est attachée dans le cône 45 par des brides 7 et 8. La bride 8 fait partie de la bague 9. Cette bague est passée sur le cône 45 après que la bague de caoutchouc 11 a été mise en place. Ensuite, la bride 10 est rabattue de manière qu'elle embrasse le cône 45.
La bague 9 comporte une mince nervure 47 et le cône a une nervure semblable 46, montrée plus clairement figure 3. Les parties 9 et 45 sont pressées, à l'endroit (le la surface plane annulaire 12,
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l'une contre l'autre, ce qui assure que les surfaces supérieures des nervures 46 et 47 se trouvent dans le même plan. La section axiale des nervures peut être avantageusement approximativement triangulaire. La base du triangle peut avoir 0,3 mm et sa hauteur, 0,5 mm. Cette forme est fort appropriée, du point de vue de la du- rée, pour permettre aux nervures de résister mieux à la forte pression du caoutchouc.
Une section rectangulaire est moins appropriée, mais néan- moins aussi utile. Il est alors nécessaire de diminuer la pression maximum du caoutchouc.
La bague de caoutchouc 11 se trouve dans une rainure.-La profondeur de cette rainure est un peu inférieure à la hauteur de la bague de caoutchouc. La différence est marquée x, figure 3. Si les pièces 9 et 45 sont de laiton, les surfaces en contact avec le caoutchouc doivent être étamées ou couvertes d'une matière conve- nable. Le siège de vanne consiste ici en une bague plane 14, par exemple d'acier inoxydable. Il est placé sur la garniture 15.
Ensuite, la bride 18 est rabattue pour garder la bague pressée contre la garniture.
Le robinet ou la vanne fonctionne comme suit : c'est une erreur que d'augmenter la distance x au-delà d'une certaine va- leur xmax. Toutefois, pour faire durer le robinet aussi longtemps que possible, on a tendance à exagérer la distance x et cette erreur arrive plus souvent que les erreurs concernant les autres dimensions de la¯bague de caoutchouc. Supposons que x soit plus grand que xmam: serrons le robinet avec une grande force, de ma- nière que les nervures 46 et 47 viennent en contact avec la bague 14. De ce fait, le caoutchouc excédentaire est refoulé sur le pourtour, par les fentes séparant les nervures et la bague,et est rogné lorsque les fentes approchent de zéro, c'est-à-dire lorsque le contact susdit se produit.
Si alors on ouvre le robinet et qu'on
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le serre de nouveau, avec une force telle que le contact se produit entre lee nervures et la bague, le caoutchouc n'est pas refoulé par les fentes et n'est donc pas rogné. Ainsi, le premier serrage du robinet et le rognage, qui en résulte, du ca9utchouc excédentai- re réduit, en fait, la distance x à une valeur convenant à un ro- binet neuf, à savoir xmax.Il est vrai qu'en général, dans 'la pra- tique, ce rognage ne se produit pas par une seule fermeture vi- goureuse'.. Il se produit généralement en fermant le robinet souvent,; avec une force modérée. La fonction décrite donne toutefois une bonne représentation de,ce qui arrive réellement.
Des expériences ont prouvé que lteffet de rognage obtenu en donnant aux bords des nervures qui viennent en contact avec la bague 14 uns largeur trop grande ou en donnant à une nervure une hauteur inférieure de deux dixièmes-de millimètre à celle de l'autre, on provoque la destruction très rapide de la bague de caoutchouc 11. On peut dire alors que les "ciseaux" ne sont pas assez tranchants. Une largeur convenable des bords serait de 0,1 mm.
Ainsi, unedes trois fonctions importantes des nervures 46 et 47 a été décrite. Une seconde va être maintenant exposée.
Lorsque, dans un nouveau robinet, le contact est établi entre les nervures 46 et 47 et la bague d'acier 14, la pression P régnant dans la bague de caoutchouc 11 est maximum, Pmax. Cette pression est fonction de la compressibilité et de la dureté du caoutchouc et des dimensions et des proportions de la bague de caoutchouc 11. Il convient de laisser la pression monter à quel- ques centaines ou à un millier d'atmosphères. Si la pression est supérieure à cette valeur, la bague 9 doit principalement être faite d'un autre matériau que le laiton, matériau qui s'est avéré le plus convenable. La pression ne peut dépasser Pmax du fait que les nervures arrêtent. mécaniquement une compression plus poussée
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de la bague de caoutchouc 11.
Cela constitue la seconde fonction des nervures. Leur troisième fonction est la suivante.
Chaque fois qu'on ferme le robinet, la rotation du cône de vanne 45 est freinée. Le cône tourne avec l'axe 4 car l'eau le presse contre le bouton 51 et, ensuite, il progresse par le frottement. Lorsque le robinet est nouveau, la rotation est seu- lement freinée par le frottement entre la bague'14 et la bague de caoutchouc 11. Toutefois, graduellement, la bague de caoutchouc s'use, par suite de quoi le contact s'établit entre les nervures 46 et 47 et la bague'14, tandis que le cône 45 tourne toujours.
Les nervures ont alors commencé à prendre part au freinage.de la rotation du cône 45. Par suite de cela, elles s'usent et leur hau- teur diminue graduellement. La pression supérieure de la bague de caoutchouc 11 diminue. Cette diminution de la pression devient inférieure et la pression du dessus augmente d'autant plus que l'usure des nervures est facile. La vitesse de l'usure est toute- fois fonction des qualités de la matière et de la forme des nervu- res. De ce fait, il est évidemment important que les nervures soient faites d'une matière ne présentant pas une trop : grande résistance et soient aussi minces que possible, sans compromettre leur durabilité mécanique.
Puisque les nervures ont, de préférence, pour des raisons de durabilité,. une épaisseur supérieure à la base qu'au bord, la pression la plus grande possible -de la bague de ca- outchouc 11 diminue lorsque le robinet devient vieux et que les, nervures deviennent basses et larges.
Ainsi, les trois fonctions importantes des nervures 46 et 47. ont été décrites. Pour illustrer leur importance, les demande= nt expose ce qui suit :
On enlève une des nervures, par exemple du côté externe, de manière à rendre la surface inférieure de la bague 9 toute pla- une. La nervure 46 subsiste. Sa section ne doit pas être triangu- laire, car la pression du caoutchouc est basse. La section doit
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être, au contraire, rectangulaire. La bague de caoutchouc 11 ne doit pas, dans ce cas, être trop élevée si le robinet doit fonc- tionner, car l'effet de rognage susdit ne se produit pas ici. Cela constitue un désavantage causé par la suppression de la nervure 47. Deux désavantages supplémentaires vont maintenant être décrits.
Le second et le plus important est que la pression maximum de la bague de caoutchouc 11 est bien inférieure, car la.fente par la- quelle le caoutchouc peut maintenant être refoulé vers l'extérieur est à présent bien des fois plus/large, ou encore aussi large que la hauteur de la nervure 47. Cette largeur de fente constitue certainement un minimum pour un robinet à une seule nervure et elle est si grande que, par rapport à un robinet à deux nervures, la pression de dessus tombe d'un millier ou de quelques centaines d'atmosphères à dix ou à une vingtaine d'atmosphères. Le robinet devient de ce fait plus susceptible aux particules solides et aux altérations de la forme plus ou moins durables ou permanentes que ces impuretés peuvent donner au caoutchouc.
Il peut fuir par exemple à cause d'un simple grain de sable, du fait que la faible pression est inapte à amener le caoutchouc à enfermer le grain de sable. Il n'est pas capable d'éliminer les altérations de forme.
Dans un robinet selon l'invention, à deux nervures, toutes les possibilités de fuite sont supprimées du fait de la grande pres- sion du caoutchouc.
Le troisième désavantage est que la vie moyenne du robinet est plus courte dans ces circonstances. Du fait de la largeur de la fente, l'augmentation de la pression de la bague de caoutchouc 11 (fonction de l'angle de torsion de la tige 4) diminue considé- rablement. La distance dont la bague de caoutchouc 11 glisse sur la bague d'acier 14 est de ce fait plus longue et l'usure s'en trouve agmentée .De ce fait, on comprend l'avantage d'utiliser deux nervures en contact avec la bague de caoutchouc au lieu d'une seule, ainsi qu'il est ici décrit. Si l'on utilise une seule ner- @
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vure, elle ne doit pas être en contact avec la bague de caoutchouc mais peut être disposée de diverses manières.
Pour revenir à la réalisation selon l'invention,les deman- deurs représentent, figure 4, la manière dont la bague de caout- chouc peut être montée dans le siège. Elle se trouve dans une pièce 19 qui est attachée par le filet 20 dans le boîtier 1. La référence 21 indique une bague d'étanchéité. La bague de caoutchout 11 a, à l'intérieur, une surface conique 22 que représente la figure 5. Lorsque la bague de caoutchouc a été placée dans son logement, la bride 24 est rabattue de manière qu'elle s'applique contre la surface interne 22.. Cela fixe la bague. Une tôle/54 d'acier inoxydable couvre la surface lane du c8ne 45. Les nervu- res 46 et 47 sont évidemment prévues sur le cops 19, comme le montrent les figures 4 et 5.
La figure 6 représente un mélangeur dont la bague de caout- couc 11 est pareillement placée dans le siège de vanne. Elle est fixée par une bride 25 (voir figure 7) et le corps 27, qui est vis- sé par le filet 30 dans le boîtier 1 du robinet. Une tôle 54 d'a- cier inoxydable couvre ici aussi la surface plane du cône de vanne. La figure 8 représente la manière dont la bride 32 maintient la bague d'acier 14 dans le boîtier de robinet.
La bague repose sur la garniture 36 qui est faite par exemple de fibre et est pressée lorsque la bride 32, qui a, dès le début, la forme représentée figure 9, flue dans l'encoche 33 de la bague 14 (voir figure 9). Le corps 34, qui comporte la nervure interne 46, est attaché de manière semblable, par la bride 35, dans le cône 45, mais seulement après que la bague de caoutchouc 11 a été mise en place.
Figure 10, la rondelle 14, pressée dans une tôle d'acier inoxydable, est attachée dans le boîtier 1 et repose sur une gar- niture 38, par exemple de fibre, de la même manière qu figure 8.
Après que la bague de caoutchouc 11 et la bague métallique 40 ont
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été mises en place, la bride 41 est rabattue, par quoi la bague métallique est fixée sur le cône 45. Entre le cône 45 et le bouton
51 se trouve une feuille ou une plaque 55 de caoutchouc et une tôle 56 d'acier inoxydable ou d'un autre matériau convenable.
Entre cette tôle 56 et le bouton 51 se trouve une très mince cou- che de graphite ou de sulfure de molybdène. La plaque de caoutchouc
45
55 permet au cône/de basculer un peu sur le bouton.51* Lorsque le cône 45 tourne sur le bouton 51 ou par rapport à la tige 4, le frottement est diminué par la tôle 56, car le coefficient de frot- tement métal sur métal est bien moindre que celui de métal sur caoutchouc. Le sulfure de molybdène, le graphite ou une autre @ matière semblable diminue encore le coefficient de frottement.
Figure 11, la garniture de caoutchouc est moulée dans le corps annulaire 61 (voir aussi figure 12). Les brides 46a et 47a sont quelque peu convergentes. L'intérieur 46a et l'extérieur 47a sont joints par une bague 62 (voir ausi figure 12). Cette bague est perforée de quelques trous 63. Sur le dessin (figure 12), ' seuls quatre de ces trous sont représentés. La garniture de caout- chouc 11 et le corps 61 forment ensemble un corps 112. Ce corps 112 doit être d'abord constitué, après quoi, on le met en place dans le cône 45. Ensuite, les brides 64 et 65 sont rabattues de ma- nière à fixer le corps 112 sur le corps 45, et ce du fait que les brides 46 et 47 sont convergentes.
Si le corps 61 est fait de lai- ton ou d'une autre matière peu résistante à l'usure, les nervures ou les brides 46a et 47a s'usent de la même manière que les nervu- res 46 et 47 dans les figures précédentes. Grosso modo, cette réa- fonctionne lisation/de la même manière que celle qui a été précédemment décrite 10tSi, par contre, le corps 61 est fait d'acier inoxydable ou d'une autre matière résistante à l'usure, l'effet est différent. Lorsque la vanne est serrée, un très petit volume de caoutchouc est apte - à fluer par les trous 63, dans la direction du siège 14, sans une
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trop grande perte de pression.
Cela est nécessaire, partiellement à cause du fait que le caoutchouc, qui s'use par le contact avec le siège, doit être remplacé, et partiellement du fait que, lors- que la vanne est serrée, le caoutchouc peut, dans le voisinage du siège, être soumis à la pression. La perte de pression n'est pas trop grande si le diamètre des trous est de l'ordre de '1 mm.
Evidemment, le diamètre approprié est fonction de la longueur des trous et de la dureté du caoutchouc.
La figure 13 représente une réalisation qui est, pour l'es- sentiel, la même que celle qui a été décrite ci-avant. Les pièces
46a, 47a, 61, 62, 63, 64 et 112 correspondent ici aux pièces 46b,
47b, 61b, 62b, 63b, 64b, et 112b. Le corps 112b est seulement pour- vu, de préférence, d'une seule bride, à savoir 64b.
Bien d'autres variantes de construction des détails sont possibles en conservant l'essentiel de l'invention.
Ainsi, les surfaces planes faisant face aux nervures 46,47, c'est -à-dire celle de la bague 14 et celle de la tôle 54, peuvent être sphériques au lieu d'être planes. Dans ce cas, les lignes de bordure ou les bords, (c'est-à-dire les parties des nervures qui rencontrent les surfaces sphériques, qui viennent d'être nommées, des corps 14 et 54) doivent se disposer sur une sphère,de même rayon que les surfaces sphériques. Le point principal est que la réalisation soit telle que les deux fentes, qui sont formées par les deux nervures, lorsque le robinet se ferme, soient toujours pratiquement pareilles, quelle que soit la forme des surfaces des corps 14 et 54 en face des nervures.
On peut évidemment employer le robinet pour des liquides autres 'que l'eau ; en outre, il peut être- employé pour des gaz.
Toutefois, son application principale concerner.'eau et, de ce fait, l'invention a été décrite, pour plus de commodité, à propos d'un néanmoins 'robinet à eau. Il doit/être entendu que la portée de l'invention
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ne se' limite pas à un robinet à eau, mais s'étend à tout fluide, gazeux ou liquide.
REVENDICATIONS
1. Robinet à eau ou robinet comportant un corps de vanne, un siège de vanne et une garniture interposée.entre le corps de van- ne et le siège de vanne, garniture qui est serrée, par la fermetu- re de la vanne, entre les surfaces de conact du corps de vanne et du siège de vanne, caractérisé en ce que les surfaces de con- tact du corps de vanne ou du siège de vanne ont la forme d'un lo- gement entourant partiellement la garniture, logement dont les bords ont la forme de nervures saillissant de la matière environ- nante dans la direction du mouvement d'ouverture ou de fermeture.