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L'invention ici décrite concerne un robinet, en particulier un robi- net à eau, comportant un siège de vanne et une tête de vanne, appelée aussi bloc- rondelle de vanne, tête de vanne ou bloc-rondelle de vanne qui contient une gar- niture d'étanchéité, appelée ici, dans la plupart des cas, bourre. L'invention concerne une solution du problème posé par la production d'un robinet à eau qui présente les avantages suivants sur les robinets à eau ordinaires.
1. L'avantage de la longue vie du robinet par comparaison avec la vie des robinets ordinaires, bien que la pression règnant dans la bourre soit bien plus grande.
2. La longue vie de la bourre, qui ne doit jamais être remplacée, ne . dépend pas dans une mesure notable de la force avec laquelle le robinet est fer- mé, pourvu que cette force ne dépasse pas la force qu'un homme fort peut exercer sans employer d'outil.
3. Même lorsque sa vie tire- à sa fin, le robinet ne fuit pas, indépen- damment du fait qu'il soit fermé avec une force normale ou grande, a@ avec la force re- lativement faible d'un petit enfant.
Ce qui précède vaut à la condition que la pression de l'eau soit nor- male, c'est-à-dire de quelques atmosphères, et que la matière du robinet soit chi- miquement résistante.
Le robinet à eau peut ne coûter qu'un peu plus qu'un robinet à eau ordinaire. Il est pratiquement insensible au moins aux impuretés normales de 1' eau, telles que, par exemple, le sable. La longueur de vie d'un tel robinet est principalement déterminée par la résistance à l'usure du filet de la tige du ro- binet, non de sa bourre.
La description qui sùit est celle des caractéristiques de l'invention:
La tête de vanne, appelée aussi bloc-rondelle de vanne, consiste en quatre éléments composants. Au moins trois d'entre eux sont quelque peu mobiles les uns par rapport aux autres. Les quatre éléments sont : une boîte étanche à la pression, un élément compresseur ou organe de pression, à savoir un piston ou une membrane, un noyau, et une bourre élastique de caoutchouc ou d'une matière analogue.
La boîte, l'organe de pression ou l'élément compresseur, le noyau et @ aussi le siège (lorsque le robinet est fermé) contiennent ou entourent le caout- chouc de manière qu'il ne soit pas exprimé hors de l'espace que délimitent les quatre éléments susdits :la boîte, l'organe de pression, le noyau et le siège, lorsque le caoutchouc est mis sous pression par l'organe de pression.
La bourbe est 'supposée être d'un caoutchouc résistant à l'eau et à l'usure, par exemple quelque sorte de néoprène, bien que d'autres matières puis- sent convenir. Il peut avoir une dureté semblable à celle des pneumatiques d' automobile, bien qu'un caoutchouc plus souple puisse aussi être utiliséo Un ca- : outchouc de 60 à 80 unités Shore convient bien. '
Les détails d'un robinet à eau ordinaire sont si bien connus qu'ils ne demandent pas d'explication ou de dessin. Pour cette raison, seul le dispositif d'obturation lui-même, que concerne l'invention, est représenté par les dessins.
Son montage dans un robinet à eau est évident.
L'invention va maintenant être décrite en se référant aux figures 1 . à 19.
La figure 1 représente une section axiale d'une des réalisations de l'invention, dans laquelle 1 élément de pression est un piston.
La figure 2 est une section suivant la ligne II-II de la figure 1.
La figure 3 représente une section axiale d'une réalisation sembla- ble à celle des figures 1 et 2, mais modifiée dans un détail, à savoir dans le moyen de confiner la bourre de caoutchouc.
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La figure 4 est une section axiale d'une autre réalisation de l'in- vention, dans laquelle l'élément de compression est un piston et le noyau s'étend à travers ledit piston.
La figure 5 est une section axiale d'une autre réalisation de l'inven- tion, dans laquelle l'élément de compression est une membrane.
La figure 6 représente une section axiale d'une autre réalisation encore de 1'invention.
La figure 7 est une section axiale d'une autre réalisation de l'inven- tion, dans laquelle le piston et la tige de vanne, constituent un seul bloc.
La figure 8 représente une section axiale d'une autre réalisation de l'invention dans laquelle le noyau et la boite forment un seul bloc.
La figure 9 est une section suivant la ligne IX-IX de la figure 8.
La figure 10 représente la manière dont la tête de vanne peut être attachée à la tige. '
La figure 11 représente un détail.
La figure 12 est une section suivant la ligne XII-XII de la figure
11.
La figure 13 représente une autre réalisation de l'invention.
La figure 14 est une autre réalisation de l'invention.
La figure 15 est une section axiale d'une autre réalisation de l'in- vention.
La figure 16 représente une section axiale d'une autre réalisation de l'invention.
La figure 17 représente une réalisation de plus de l'invention.
La figure 18 est une section suivant la ligne XVIII-XVIII de la figu- re 17.
La figure 19 ne diffère que légèrement de la figure 17.
Bans les diverses figures, les mêmes références indiquent les mêmes objets. Les objets étroitement apparentés, portent les mêmes numéros, mais se distinguent par des'lettres différentes, inscrites à la suite du numéroo
En se référant aux dessins accompagnant la présente demande de brevet, le sens ascendant est celui du courant d'eau affluant au robinet (par le canal
2) lorsqu'il est ouvert. Le sens des termes "haut", "bas", "supérieur", "infé- rieur", etc s'ensuit logiquement.
Figure 1, le boîtier du robinet est indiqué par 1, le canal d'eau par
2 et la tige du robinet par 4; cette tige comporte un filet ordinaire 6. Le siège de vanne 14 est fait convenablement d'acier inoxydable. Il est attaché par la bri- de 7 au boîtier 1 du robinet et est scellé contre le boîtier par la garniture 15 qui est avantageusement de fibre. La bride 7 s'ajuste dans une rainure correspon- dante du siège 14 par des procédés connus.
La tête de vanne ou bloc-rondelle de vanne porte la référence généra- le 45. Dans cette tête, la boîte étanche à la pression porte la référence 8, 1' élément de compression (dans le présent cas, un piston) porte la référence 9, le noyau 10 et la bourre élastique 11, cette dernière étant de caoutchouc. L'axe géométrique de la tête de vanne correspond à celui de la tige 4, du siège 14 et du canal d'eau 2. Si la boîte 8 et le piston 9 sont de laition, qui est naturel- lement apte à affecter la bourre de caoutchouc, un disque protecteur 12 peut être placé entre le piston et le caoutchouc. Ce disque est avantageusement d'acier inoxydable ou de plastique. Pour la même raison, la boîte 8 et le noyau 10 sont étamés
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s'ils sont de laiton.
Le piston 9 est apte à gratter l'étamage par petites pla- ges de la surface interne de la boîte 8. Le disque 12, qui est épais par compa- raison à l'étamage, protège le caoutchouc du contact de ces petites plages de laiton dénudé. La bride 18 du piston 9 est forméé de manière à enfermer le bouton 19 porté par la tige 4. Ainsi, d'un manière connue, la tête de vanne 45 est quel- que peu reliée de manière mobile à ladite tige 4.
Le noyau est défini comme étant l'élément qui empêche la bourre de caoutchouc d'être exprimée dans le canal d'eau 2.
Le noyau 10 de la figure 1 est suffisamment plus large au sommet qu' à la base, ou est façonné de manière à être maintenu fixe par le caoutchouc 11 1 lorsque 'le robinet est ouvert. Sa surface inférieure (c'est-à-dire la nervure 20) est fermée et dimensionnée de manière à être toujours en contact et à être tou- jours couverte par le siège 14 lorsque le robinet est fermé. A la base de la boî- te 8 se trouve la nervure 21 qui est rétrécie, c'est-à-dire a un diamètre inter- ne inférieur au diamètre du piston 9. Le ;bord supérieur 24 de la boîte est ra- battu en une bordure de retenue, de manière que le piston et la boîte soient quelque peu reliés de façon mobile.
La tête de vanne 45 est assemblée de la manière suivanteo Tout d'a- bord, le noyau 10 est poussé dans la cavité correspondante de la bourre de ca- outchouc 11, qui peut aussi être moulée sur le noyau. Ces pièces sont alors mi- ses dans la boîte 8 dans laquelle elles sont retenues par la paroi rétrécie co- nique 25 de la partie inférieure de la boîte. Ensuite, le disque 12 et le piston 9 sont mis dans la 'boîte 8 et son bord supérieur 24 est rabattu.
Le robinet à eau ou la vanne fonctionne comme suit. Lorsque le robi- net est fermé, les nervures 20 et 21 viennent en contact avec la surface plane supérieure 27 du siège 14. La pression régnant dans la bourre de caoutchouc 11 augmente lorsqu'elle est comprimée par le piston 9. Comme le diamètre interne de la nervure 21 est moindre que le diamètre du piston 9, ou puisque la boite 8 est rétrécie à la base, la boîte est pressée contre la surface plane 27 par la pression du caoutchouc. La nervure 21 s'applique ainsi sur cette surface. Il est clair que le noyau 10 et, donc, la nervure 20 sont aussi poussés par la même pression contre le siège 14, ou sa surface 27. Ainsi, le caoutchouc ne peut être exprimé vers l'extérieur entre la surface 27 et les nervures 20 et 21.
Il ne peut non plus être exprimé entre=la boîte 8 et le piston 9, car il est simple de réaliser un ajutage assez précis entre ces deux pièces pour rendre cela impos- sible. Autrement, il est aisé de disposer une bague d'étanchéité en ce point. Le disque 12 peut, toutefois, servir à cet effet. Entre les nervures,20 et 21, le caoutchouc est pressé contre la surface 27 et forme joint avec elle.
La figure 3 montre la manière dont la bourre de caoutchouc 11 est maintenue par une surface plane annulaire ou gradin 29, plutôt que par une sur- face conique 25, comme figure 1. C'est la seule différence entre les figures 1 et 30
Figure 4, le noyau porte la référence 10a. Il est pourvu d'un arbre lOb qui s'étend dans un trou de la tige 4 qui règle la tête de vanne. Ainsi, il passe par un trou central 32 du piston 9a, trou dans lequel il s'ajuste lâ- ohement de manière appropriée. Le disque mince, fait de plastique, d'acier ou d'une, autre matière convenable et placé entre le piston et le caoutchouc porte la référence 12a. Le puits 30 communique avec l'extérieur par le canal 33. La sur- face supérieure du piston 9a vient en contact avec la surface inférieure de la tige 4.
Lorsque le robinet est fermé, la bourre de caoutchouc lla est sous pres- sion. Ainsi, la bourre lla, la boîte 8a et le noyau 10a sont pressés contre la surface 27, ainsi qu'il est décrit à propos de la figure 1.
Figure 5, le piston des figures précédentes est remplacé par une mem- brane 9b. Cette membrane, la boîte (portant ici la référence 8b), et la colonne 32 sont avantageusement d'une pièce. La colonne 32 s'ajuste dans le trou 30 de la
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tige 4 qui règle la tête de vanne. La surface supérieure de la membrane se dispo- se contre la surface inférieure de la tige 4. Lorsque le robinet est fermé, la membrane est comprimée, ce qui met sous pression la bourre de caoutchouc et l'ap- plique pour étanchéité contre la surface 27. Les nervures 20 et 21 sont aussi pressées contre cette surface, comme il a été exposé ci-avant.
Dans la réalisation représentée figure 6, le noyau 10c est relié par la tringle 34 au piston 9c. Toutefois, la tringle 34 est assez mince pour être aisément comprimée, à moins que la pression régnant dans la bourre de caout- chouc 11c ne l'empêche. Lorsque la bourre de caoutchouc s'use, la pression maxi- mum régnant dans le caoutchouc diminue. Il s'ensuit qu'il devient possible de com- primer la tringle 34 et de faire ainsi augmenter ladite pression maximum. Ainsi, comme la bourre de caoutchouc s'use graduellement, la tringle 34 se raccourcit automatiquement.
Dans la figure 7, le piston 9d est d'une pièce avec la tige 4. Entre le piston et le caoutchouc lld, se trouve un mince disque 12d qui, dans le pré- sent cas, est d'acier inoxydable. Lorsque la tête de vanne, dont le bloc porte ici la référence générale 45d, tourne par rapport à la tige 4, le frottement entre ces deux corps est diminué par le disque 12d, car le coefficient de frot- tement entre le métal et lé métal est moindre qu'entre le métal et le caoutchouc.
Si une mince couche de graphite ou d'autre matière semblable est placée entre le disque 12d et le piston 9d, le coefficient de frottement en est encore réduit.
Dans la réalisation représentée figure 8, la boîte 8f et le noyau lOf sont d'une pièce. Ces deux éléments sont unis par la bride 35 qui est d'une pièce avec la botte. Dans cette bride 35, le noyau lOf est rivé en 36, comme le montre la figure. La bride 35 est perforée, par exemple par quatre ouvertures 38 qui sont toutes remplies de caoutchouc, de plomb ou d'une autre matière élastique ou plastique. Ladite matière peut fluer par ces ouvertures et ainsi, la pres- sion peut être transmise du piston 9f au caoutchouc sous-jacent la bride 35 et dans le voisinage immédiat du siège 14.
Puisque la section du piston est grande, on peut aisément obtenir que l'agencement soit tel que la pression régnant dans le caoutchouc ne dépasse jamais la valeur pour laquelle la boite (8, 8a) éclaterait, même si le robinet est fermé par un homme fort, évidemment sans outil.
La surface plane 27 peut être remplacée par une surface d'une autre forme, par exemple la forme sphérique, et, dans ce cas, la surface inférieure de la tête de vanne 45 doit avoir la même forme.
La figure 10 représente la manière dont le piston 9 est pourvu d' une fusée 40 qui pénètre dans une cavité correspondante de la tige 4. La partie inférieure 40a de la fusée 40 a un diamètre légèrement plus petit que son autre partie. La partie inférieure 4a de la tige 4 est rétrécie de manière à retenir la tête de vanne, mais à la laisser tourner par rapport à la tige.
Il a été observé que le disque 12, au moins q'il est d'acier inoxy- dable, tourne un peu par rapport à la bourre de caoutchouc 11 lorsque le robinet s'ouvre et se ferme. Cela provoque l'usure du caoutchouc., mais cette usure est négligeable, pourvu que le caoutchouc soit de bonne qualité. Si l'on désire uti- liser un caoutchouc moins résistant à l'usure, on doit empêcher le disque 12 de glisser par rapport au caoutchouc. On peut obtenir cela par exemple comme le montrent les figures 11 et 12. Dans ce cas, le disque, portant ici la référence 12g, est d'acier inoxydable. La boite 8g est d'acier inoxydable et est agglomé- rée à partir de la poudre de métal. Le disque 12g comporte deux petits ergots ou languettes 12gl et 12g2.
Ces ergots sont pliés de manière à se disposer per- pendiculairement au plan du disque et sont introduits dans de petites cavités ou alvéoles respectives °la, et 41b. De cette manière, le disque 12g possède une liberté de mouvement suffisante dans la direction de l'axe de la tige et, en même temps, ne peut tourner par rapport à la boîte ou au caoutchouc.
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La figure 13 représente une réalisation très semblable à celle de la figure 5. Les parties 8b et 9b ont le même aspect et la même fonction dans les figures 5 et 13. Le noyau porte la référence 10h. Il n'est pas gardé assem- blé par le caoutchouc 11, mais bien par la colonne 32h. Cette colonne traverse le caoutchouc 11 et passe par un trou du centre du noyau 10h lequel est tenu as- semblé par la tête 80.
Supposons que le robinét soit ouvert et que, donc, la tête de vanne
45 ne soit pas en contact avec le siège 14. (voir par exemple figure 1 ou 13).
La surface annulaire plane du caoutchouc, située entre les nervures 20 et 21 doit alors (c'est-à-dire dans la position ouverte) se disposer à une certaine petite distance vers l'intérieur au-dessus des bords de ces nervures 20 et 21, lesdits bords se disposant le plus près du siège. Une valeur convenable de ladite dis- tance est celle d'environ 0,2 mm. On peut la voir figure 13 où ladite distance, qui a été exagérée pour plus de clarté.,-porte la référence d. Si la tête de vanne
45 est construite de cette manière, le rôbinet est silencieux. Si, d'autre part, le caoutchouc et lesdits bords sont disposés dans le même plan lorsque le robinet est ouvert, un faible sifflement peut se produire lorsque le robinet est ouvert.
Chaque fois qu'on ferme le robinet, le caoutchouc est évidemment refoulé vers le bas par rapport à la boite et au siège 14, sur la petite distance d'environ 0,2 mm. Aucune usure du caoutchouc de ce fait n'a pu être observée.
Il a été observé que l'absence de bords tranchants contribue beau- coup à rendre le robinet silencieux.
Figure 14, le piston porte la référence 9k. Sur ce piston se trouve une bride portant la référence 9kl qui entoure la boîte 8k étanche à la pression.
A propos des figures 11 et 12, il a été exposé pourquoi la surface de la bourre de caoutchouc 11, en contact avec le disque d'acier inoxydable 12, s'use quelque peu. Un autre moyen d'éviter cet inconvénient va être décrit en se référant aux figures 15 et 16.
La tige de la figure 15 porte la référence 4. On ne doit permettre aucunstransmission, de la tige 4 au piston 9, d'un moment de torsion assez grand pour provoquer un glissement entre la bourre de caoutchouc 11 et le disque 12.
,Le frottement entre le bout de la tige ét le corps voisin doit donc être diminué.
- Si, en même temps, le dispositif requis à cet effet peut servir à d'autres fins, à savoir à remplacer la boîte presse-étoupe ordinaire de la tige, le prix de revient de l'agencement en sera réduit d'autant.
Une plaque 84, par exemple de laiton, est en contact avec l'extrémi- té inférieure 83 de la tige. Entre cette extrémité et l'allonge 86 du piston 9 se trouve un bourrage plastique ou élastique qui porte la référence générale 87.
Ce bourrage peut avantageusement être divisé en deux parties concentriques 87a et 87b. La partie extérieure 87a peut être faite de quelque matière ordinaire de bourrage plastique qui peut être en contact direct avec le laiton. La partie centrale 87b peut être de caoutchouc élastique. On peut empêcher son contact avec le laiton par l'étamage des corps 84 et 86. Le ressort 88 s'appuie à la base contre la bride 89 du corps 90 qui appartient au boîtier ordinaire du ro- binet. Au sommet, ce ressort 88 s'appuie contre la bride 91 de la colonne 86. Le bourrage 87 est gardé sous une pression constante par le ressort 88 et forme, de ce fait, un joint étanche. Il sert aux mêmes fins que la buselure ordinaire entourant la' tige d'un robinet ordinaire.
Dans la surface de contact entre les corps 83 et 84, on peut utiliser de manière appropriée quelque lubrifiant ou un disque 96, par exemple de plomb.
En outre, cette surface de contact doit avoir le moindre diamètre possible, pour rendre minima les frottements entre les deux corps 83 et 84, ce qui, à son tour, empêche tout glissement entre la bourre de caoutchouc 11 et le disque 12.
Dans la réalisation représentée figures 16, le ressort qui garde le bourrage sous pression est mis au-dessus du bourrage. Entre les rondelles 95a
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et 95b se dispose le bourrage 87c. La rondelle inférieure 95a repose sur la boîte 8 étanche à la pression. La rondelle supérieure 95b subit l'effet du ressort 88d qui s'appuie à son sommet sur le corps 90a. Le piston 9h comporte une bride haute 9hl qui est rabattue autour de la tête 83b. De cette-manière, la tête de vanne est attachée à la tige. Entre la tête 83b et le piston 9h est interposé un lubri- fiant convenable ou un disque 99, par exemple de plomb.
Au lieu que le ressort 88d prenne appui sur le corps 90a à son som- met, il peut s'appuyer sur une bride d'une pièce avec les corps 9h et çhl. Cette bride (qui n'est représentée par aucun dessin) est placée au-dessus et plutôt près de ladite bride 8hl.
Figure 17, la bourre de caoutchouc 11 est moulée dans un corps an- nulaire 61 (voir aussi figure 18). Ce corps 61 consiste en trois éléments 46a, 47a et 62. Le premier, ou la bride 46a, est ici l'équivalent du noyau 10 des au- tres figures. Le second, la bride 47a, est l'équivalent de la boite 8 étanche à la pression. Ces deux éléments sont joints par le troisième élément, c'est-à- dire par la bague 62. (voir aussi figure 18). Les deux premiers, c'est-à-dire 46a et 47a, sont quelque peu. convergents. La bague 62 est perforée, c'est-à-dire qu'elle comporte quelques trous 63. Dans le dessin (figure la), seuls quatre de ces trous sont représentés. La bourre de caoutchouc 11 et le corps 61 forment en- semble un bloc 112.
Ce bloc 112 doit être construit en premier lieu, après quoi il est monté dans la tête de vanne qui porte la référence générale 4(a. Ensuite, les brides 64 et 65 sont poussés en position, pour retenir le bloc 112, de ma- nière à le garder assemblé avec le corps 451 du fait que les brides 46a et 47a sont convergentes. On voit que le corps 451 est l'équivalent du piston ou de 1' élémént de compression 9 des figures précédentes.
Lorsqu'on ferme la vanne, un très petit volume de caoutchouc flue par les trous 63 dans le sens du siège 14. Le caoutchouc flue sans grande perte de pression. Ce fluage est nécessaire pour que le caoutchouc voisin du siège puis- se être mis sous pression. La perte de pression n'est pas trop grande si le di- amètre des trous estde l'ordre de 1 mm. Evidemment, le diamètre approprié est fonc- tion de la longueur des trous et de la dureté du caoutchouc.
La figure 19 représente une réalisation qui est quasi pareille à celle qui précède immédiatement. Les parties 46a, 47a, 61,62,63,64 et 112 corres- pondent ici aux parties 46b, 47b, 61b, 62b, 63b, 64b et l12bo Le corps 112b est convenablement attaché par une seule bride, à savoir 64b.
Bien d'autres modifications de détails constructifs peuvent être ap- portées tout en respectant l'essentiel de l'invention.
Le robinet peut être naturellement utilisé pour des liquides autres que l'eau. En outre, il peut aussi être utilisé pour des gaz. Toutefois, son em- ploi principal concerne l'eau et, par conséquent, l'invention a été décrite dans la présente demande à propos d'un robinet à eau. Il doit toutefois être enten- du que le domaine de l'invention ne se limite pas au robinet à eau, mais s'étend à des vannes destinées à des fluides et gaz quelconques.
REVENDICATIONS.
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