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La présente invention a trait, d'une manière générale, à des vannes et, plus particulièrement, à une vanne ayant un organe perfectionné d'étanchement par pression.
Dans les vannes comportant l'organe perfectionné d'étanchement par pression, l'organe d'étanchement, qui est composé d'un organe structurel auquel est lié un matériau élastique, est disposé dans une poche de siège, formée coa- xialement au passage d'écoulement à travers la vanne. Un organe de vanne est in- terposé entre deux organes d'étanchéité. L'organe d'étanchéité est construit de manière que la vanne s'étanche vers l'aval et l'amont. Pareillement, la vanne s'étanche simultanément sur les deux cotés, dès que le corps est purgé, et sert ainsi à purger le cote volant de la vanne. L'organe d'étanchéité est construit de manière qu'une pression excessive, s'exerçant sur le corps, soit automatiquement détendue.
En outre,l'organe d'étanchéité, bien qu'il ait une face élastique, peut être aisément assemblé et n'est ni extrudé lors de l'ouverture de la vanne, ni pincé lors de la fermeture. De même, si la face du joint d'étanchéité s'use, elle se reconstitue automatiquement par un supplément de matériau.
Un des buts principaux de la présente invention consiste à proposer une vanne perfectionnée étanchée par pression, comportant des organes d'étanche- ment élastiques qui étanchent vers l'amont et vers l'aval.
Un des buts généraux consiste à proposer des organes d'étanchéité perfectionnés élastiques destinés à une vanne à compensation automatique de l'u- sure.
Un autre but consiste à proposer des organes d'étanchéité perfection- nés élastiques, destinés à une vanne, construits de manière qu'une pression ex- cessive, s'exerçant sur le corps, se détende.
Un autre but consiste à proposer une vanne perfectionnée étanchée par pression, qui s'étanche simultanément vers l'amont et l'aval dès que le corps est purgé.
Un autre but consiste à proposer un organe perfectionné élastique d'étanchéité, destiné à une vanne, qui a d'excellentes qualités d'étanchement et qui est ancré pour empêcher l'extrusion ou le pinçage sous les pressions d'ouver- ture et de fermeture.
Un autre but encore consiste à proposer un organe élastique d'étanche- ment, destiné à une vanne, qui présente un petit contact de face initial et soit d'assemblage aisé.
Un autre but consiste à proposer un organe d'étanchéité destiné à une vanne, ayant un organe structurel destiné à reprendre la poussée et un organe élastique destiné à exercer la fonction d'étanchement.
Dautres buts de l'invention apparaîtront à l'exposé de réalisations illustratives qui vont être décrites ou sont indiqués dans les revendications an- nexées ; divers avantages qui ne sont pas mentionnés ici apparaitront à une person- ne versée dans cette technique qui mettrait la présente invention en oeuvre.
Des réalisation préférées de l'invention ont été choisies aux fins d'illustration et de description et sont représentées dans les dessins annexés, qui font partie de la description.
La figure 1 est une section verticale fragmentaire d'un robinet-vanne comportant un joint d'étanchéité selon la présente invention.
La figure 2 est une perspective de la face avant d'un organe d'étan- chement d'une forme modifiée.
La figure 3 est une perspective de la face arrière d'une autre forme modifiée d'organe d'étanchéité, une partie du matériau élastique étant découpée pour montrer des détails de construction.
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La figure 4 est une section agrandie d'une partie de l'organe d'étan- chéité, représenté figure 2.
La figure 5 est une vue schématique de l'opercule et des organes d'é- tanchéité, représentant l'état des choses lorsque la pression d'amont est supé- rieure à la pression régnant dans le corps.
La figure 6 est une vue semblable à la figure 5, les pressions d'amont et dans le corps étant égales.
La figure 7 est une vue semblable à la figure 5, la pession régnant dans le corps étant supérieure à celle d'amont.
La figure 8 est une section schématique, représentant le joint d'étan- chéité selon la présente invention appliqué à une vanne à boisseau.
Il est maintenant fait référence aux dessins;la figure 1 représente des organes perfectionnés élastiques d'étanchéité 10-10, incorporés à un robinet- vanne d'arrêt 12. La vanne 12 est composée d'un corps 14, ayant des passages d'écoulement alignés 16 et 18. Les extrémités externes des passates 16 et 18 se terminent ici par des brides 20-20, qui permettent de raccorder la vanne 12 à un système d'écoulement. On peut naturellement employer un autre moyen quelconque d'extrémités en vue du raccordement à un système d'écoulement.
L'intérieur du corps 14 comporte une chambre de vanne 22, destinée à reoevoir un organe de vanne mobile coulissant ou opercule 24. L'organe de vanne 24 consiste en une plaque métallique sensiblement plate, ayant un passage 26 agencé pour correspondre aux passages 16 et 18 dans la position ouverte de la van- ne, et une partie pleine 28, destinée à couvrir les passages 16 et 18 dans la po-' sition fermée de la vanne, position qui est représentée figure 1. L'extrémité su- périeure de l'opercule 24 est attachée à un moyen, tel qu'une tige 30, destiné à lever et baisser l'opercule, selon une technique bien connue.
Les extrémités des passages d'écoulement 16 et 18, voisines de la chambre de vanne 22, sont usinées pour former des poches de sigèes 32-32. Les po- ches de sièges sont coaxiales aux passages d'écoulement et sont agencées poùr re- cevoir les organes d'étanchéité 10-10.
Chaque organe d'étanchéité 10 se compose d'une estampe métallique ou d'un organe structurel 34 et d'une masse de matériau élastique 36. L'estampe 34 a une forme généralement rectangulaire plate, dont la surface arrière est agencée pour venir en contact avec la paroi de la chambre de vanne, voisine de la poche 32. Le long des deux longs cotés de la plaque se trouvent des parties 38 formant pattes dressées, qui servent de guides à l'organe de vanne 24. Il y a une ouver- ture 40 dans le centre de l'estampe 34, qui s'aligne sur le passage d'écoulement de la vanne.
Le métal, dans le voisinage de l'ouverture 40, s'incline vers l'ar- rière et, ensuite, se replie pour se disposer normalement à la surface de la pla- que, pour former la paroi de l'ouverture 40. Cette partie, 42, a une forme géné- rale voisine d'un J incliné vers l'avant et sera ainsi appelée dans la suite. La section en J, 42, est agencée pour s'ajuster dans la poche 32. L'utilisation d'une telle forme supprime la nécessité d'une rainure rentrante le long de la fa- ce du corps, normalement requise pour loger les joints d'étanchéité élastiques.
La partie en pente vers l'arrière forme le jambage 44 et la paroi de l'ouverture 40 forme le crochet 46. Un grand nombre d' ouvertures 48 s'espacent circonféren- tiellement autour du jambage 44. Le matériau élastique 36 est moulé autour de la partie en J, 42. Une masse substantielle 50 de matériau élastique est située dans la poche entre le jambage et le crochet de la partie 42 en J. La masse 50 de ma- tériau se termine par une partie surélevée 52, légèrement plus élevée que la sur- face de l'estampe 34. Le matériau voisin de la partie surélevée 52 est légèrement contre-dépouillé. Il y a une seconde masse 54 de matériau élastique sur la face arrière du jambage 44 et une troisième masse 56, entourant l'ouverture 40.
La se- conde masse 54 se termine par une partie en forme de bouton 58, agencée pour venir
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en contact avec le soin de la poche 32, le bouton 58 se montant à frottement dans la paroi circonférentielle de la poche 32. Les deux grandes masses 50 et 54, qui se trouvent sur les côtés opposés du jambage 44, servent d'organe d'étanche- ment par pression,:ainsi qu'il va être exposé ci-après. Si on le désire, la masse 50 de matériau élastique, formant la face du joint, peut être fort dure et résis- tante à l'abrasion, afin de résister à l'usure; et la masse 54 de matériau élas- tique de l'arrière peut être d'un matériau relativement mou, fluant aisément, pour se comporter davantage en masse hydraulique (voir figure 4).
Le degré de mollesse de la masse 54 est déterminé en fonction de la pression régnant dans la masse et de l'intervalle qu'elle doit franchir ; c'est-à-dire que la masse peut avoir une mollesse telle qu'elle puisse être confinée par les parois de la poche 32 et le crochet de la section 42 en J, pour être forcée à se déplacer à travers les ouvertures 48 afin de renforcer la masse de face 50 et de se mouvoir active- ment pour compenser la perte du matériau de face, due à l'usure. Le matériau élas- tique n'est lié que le long de la face du jambage-44 qui fait face au crochet 46, et autour du crochet 46, comme l'indique la figure 4, pour donner la liberté de mouvement au matériau élastique.
Le lien avec la masse arrière, empêche le maté- riau élastique de s'extruder dans l'orifice lorsqu'on ouvre la vanne et de se pin- cer subséquemment, lorsqu'on ferme la vanne. Toutefois, si on le désire, le maté- riau élastique 3 peut être lié à toutes les surfaces des organes structurels, avec lesquelles il est en contact.
Bien que l'organe d'étanchéité 10 puisse être tel qu'aucun bord de l'estampe 34 ne saillisse au-delà de la paroi de la poche 32, l'utilisation de l'estampe en tant qu'organe de reprise de poussée permet l'emploi d'une tôle moins forte, car l'estampe transmét alor.s la charge directement au corps. En outre, l'emploi d'une telle construction permet que l'estampe subisse toute l'usure; il est plus facile de remplacer un organe d'étanchement que d'usiner à nouveau le corps.
La figure 2 représente, en plus des pattes dressées 38, disposées le long des deux longs côtés de l'estampe 34, une patte dressée 60 qui sert d'arrêt à l'opercule 24 dans des robinets-vannes de tête. Les pattes 38 peuvent avoir une hauteur suffisante pour que les pattes opposées gardent les sièges écartés dans la position ouverte de la vanne. Pour assembler une vanne du type de tête, on peut mettre un siège en place et le faire ensuite légèrement tourner. On fait alors tourner l'autre siège d'un angle semblable, dans le sens opposé, pour permettre aux pattes de se croiser.
On laisse alors tomber le second siège en place, on le positionne et on tourne les deux sièges vers leurs positions finales, avant d'ins- taller If opercule. Sous tous les autres aspects, l'organe d'étanchement représen-. té figure 2 est identique à celui que comporte la figure 1. Figure 3, tous les guides ont été supprimés des bords de l'organe d'étanchement. Cette forme parti- culière est agencée pour une vanne forgée où il est plus pratique d'employer des éléments ;le barre, disposés le long des côtés, pour servir de guides.
Pour faci- liter l'assemblage d'une vanne d'arrêt, il peut être désirable de prévoir des pattes 38 sur un seul siège, car l'opercule 24 garde les sièges 10-10 écartés et les pattes 38 ne sont utilisées que comme guides.
Le joint représenté figure 4 comporte un bouton 58 au coin arrière.
Le bouton 58 sert de joint pilote ; si l'on met cette petite aire en compression (en montant le bouton 58 à frottement dans la poche 32), il est possible d'effec- tuer l'étanchement de l'organe 10 avec une légère pression initiale. Toutefois,' si on le désire, le bouton 58 peut être suppirmé et, à sa place, on peut assurer un montage à frottement suffisant entre la circonférence du matériau élastique de l'élément d'étanchement et la paroi circonférentielle de la poche, pour assu- rer le contact et le joint initial.
L'effet de l'élément d'étanohement par pression, dans diverses condi- tions, est représenté figures 5, 6 et 7. Dans toutes les figures, le conduit gau- chel6 est à l'amont.La figure 5 représente l'effet lorsque la pression amont est supérieure à la pression régnant dans le corps et cette dernière est supérieure ou
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,-!gale à la pression aval. Comme on le voit, l'opercule 24 s'est déplacé vers le coté aval et a comprimé le joint aval dans sa poche, ce qui établit le joint autour de la poche de siège 32. De même, puisque la face de l'opercule 24 est en contact intime avec la face de l'organe d'étanchement 10, il n'y a pas de fuite autour de l'orifice 40 et de la face de l'opercule 32.
La pression régnant dans la conduite amont pousse le joint amont 10 vers l'avant, dans sa poche, de manière qu'il soit en contact avec la face de l'opercule 24 et empêche les fuites d'amont autour de l'orifice 40 sur la face de l'opercule 24. Le bouton 58 est appliqué contre la paroi circonférentielle de la poche 32 et empêche les fuites du fluide d'amont autour du dos du joint 10.
La figure 6 représente l'état des choses lorsque les pressions d'amont et de l'intérieur du corps sont égales, mais supérieures à la pression aval. Comme on le voit, le joint aval 10 est de nouveau comprimé dans sa poche 32 et l'oper- cule 24 est en plein contact avec la face du jôint 10, ce qui empêche les fuites entre le joint élastique et sa poche 32 et par l'ouverture 40, sur la face de l'opercule 24. Le joint amont est dans un état plus ou moins neutre; toutefois, il y a un joint suffisant entre la partie surélevée 52 de la face du joint 10 et la face de l'opercule 24, pour établir un joint autour de l'orifice 40, sur la fa- ce de l'opercule 24. De même, le bouton 58 est en contact avec la poche, suffisam- ment pour établir le joint autour du joint dans le cas d'une chute de pression dans le corps.
La figure 7 représente l'état des choses lorsque la pression amont est inférieure à la pression régnant dans le corps, mais supérieure à la pression aval. Comme dans les deux cas précédents, le joint aval est refoulé dans sa poche pour empêcher les fuites par l'orifice 40 ou 'bien autour du dos du joint. L'arriè- re du joint amont est aussi comprimé dans sa poche pour empêcher toute fuite au- tour de l'élément d'étanchement. La partie surélevée 52 du joint amont effleure la face de l'opercule 24.
Si la pression régnant dans le corps dépasse la pres- sion amont de plus d'une valeur limite d'établissement, le contact de la partie surélevée 52 avec la face de l'opercule 24 se rompt momentanément (voir la ligne en pointillé, figure 7) et la pression tend à s'égaliser, ce qui détend la pres- sion escessive régnant dans le corps. Lorsque les pressions ont été égalisées, le contact entre le joint et l'opercule se rétablit. On trouve ainsi que, dans les vannes selon la présente invention, lorsque la pression régnant dans le corps dépasse la pression amont d'environ 50 livres anglaises par pouce carré, la pres- sion régnant dans le corps se détend; toutefois, cette différence peut être mo- difiée en réglant les caractéristiques de la construction.
Grâce à cette parti- cularité, le danger de l'établissement d'une forte pression du fluide prisonnier dans le corps, tel qu'il se produirait par suite de la radiation solaire ou d'une autre radiation thermique, se trouve écarté.
Dans une vanne d'arrêt selon la figure 1, l'organe d'étanchement 10 établit aussi un joint autour de l'orifice 40 dans la position ouverte de la van- ne.
L'exposé ci-avant concerne l'utilisation de l'organe perfectionné élastique d'étanchement dans.un robinet-vanne; toutefois, l'organe d'étanchement peut être utilisé dans divers autres types de vannes ou robinets, ainsi que les personnes versées dans cette technique le comprennent . Par exemple, la figure 8 représente un organe détanchéité employé dans une vanne à boisseau 82 du type ro- tatif. L'organe d'étanchement 80 est-le même, de manière générale, que l'organe d'étanchement 10 décrit oi-avant; il est composé d'une partie structurelle 84 et d'une partie élastique 86. La face de la partie structurelle 84 est façonnée pour se conformer à la configuration de la clef 88 du type particulier employé, par exemple cylindrique, conique ou sphérique.
Comme dans le cas de l'organe d'étan- chement 10, le matériau de la partie structurelle voisine du passage d'écoulement 90 est façonné'pour former un moyen de support de la partie élastique 86. La for- mation peut être semblable à celle de l'organe d'étanchement 10. L'organe d'étan- chement 80 fonctionne semblablement à l'organe d'étanchement 10; toutefois, au lieu
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du mouvement coulissant de l'opercule, se produit le mouvement rotatif de la clef.
Comme diverses modifications peuvent être apportées à la forme, à la construction et aux arrangements des pièces sans s'écarter de l'esprit et de la portée de l'invention et sans sacrifier aucun de ses avantages, il est entendu que toutes les matières ici exposées doivent être considérées comme illustratives et ntillement comme limitatives.
REVENDICATIONS. l.- Structure de vanne, comprenant un bottier traversé par un passage d'écoulement et ayant une chambre destinée à un organe de fermeture de vanne, cou- pant ledit passage, un organe de vanne dans la chambre, au.moins une poche dans la paroi du boîtier, concentrique au passage, et un organe d'étanchement disposé dans la poche et comprenant une bague annulaire de matériau plastique, une premiè- re masse de matériau plastique étant située dans la poche et établissant un joint avec la poche, une seconde masse de matériau plastique étant située dans l'avant de la poche et se terminant par une partie surélevée annulaire qui s'étend norma- lement au-dessus de la masse de matériau plastique et qui est agencée pour venir en contact d'étanchement avec la face de l'organe de vanne,
et un moyen contenant le matériau plastique pour l'empêcher de fluer dans le passage.
2.- Structure de vanne selon la revendication 1, dans laquelle la par- tie surélevée annulaire a un diamètre moindre que le diamètre de la poche.
3.- Structure de vanne selon les revendications 1 ou 2, dans laquel- le le moyen contenant le matériau plastique est un organe structurel qui a une partie de corps en contact avec la paroi du boîtier dans le voisinage de la poche et qui se plie ensuite loin de l'organe de fermeture et pénètre dans la poche.
4.- Structure de vanne selon la revendication 3, dans laquelle ladite partie pliée de l'organe structurel a une section générale en J incliné vers l'a- vant, ladite première masse de matériau élastique, disposée entre le crochet et le jambage de la partie en J,formant la face de l'organe d'étanchement, une secon- de masse de matériau élastique étant située de l'autre coté du jambage, ladite seconde masse étant agencée pour s'emboîter dans une poche pour maintenir l'organe d'étanchement en position.
5. - Structure de vanne selon la revendication 4, comprenant une troi- sième masse de matériau élastique, moulée sur le coté externe de la partie de cro- chet, la troisième masse ayant une aire sensiblement inférieure à celles de la première et de la seconde masses.
6.- Structure de vanne selon les revendications 4 ou 5, dans laquelle le matériau élastique est lié à l'organe d'étanchement autour du crochet et du coté du jambage, faisant face au crochet.
7.- Structure de vanne selon l'une quelconque des revendications 4 à
6, dans laquelle la seconde masse de matériau élastique se termine par une partie en forme de bouton, agencée pour se monter à frottement dans la paroi circonfé- rentielle d'une poche pour établir un joint entre l'organe d'étanchement et le corps de vanne.
8.- Structure de vanne selon l'une quelconque des revendications 4 à
7, dans laquelle le matériau de ladite première masse est relativement dur et résistant à. l'abrasion, et ledit matériau de ladite seconde masse flue facilement, par suite de quoi le matériau provenant de la seconde masse peut remplacer le matériau de ladite première masse qui s'userait.
9. - Structure de vanne selon l'une quelconque des revendications 4 à
8, comprenant plusieurs ouvertures espacées situées dans le jambage de ladite partie en J.
10.- Structure de vanne selon la revendication 5 et l'une quelconque
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des revendications 1 à 4 et 6 à 9, dans laquelle ladite seconde masse a une paroi externe de forme générale cylindrique et ladite troisième masse forme une paroi interne de forme générale cylindrique.
11.- Structure de vanne selon l'une quelconque des revendications pré- oédentes, dans laquelle l'organe structurel a une partie de forme générale plate, agenoée pour s'appliquer contre l'organe de fermeture, ladite partie surélevée de ladite première masse de matériau élastique s'étendant au-dessus d'un plan formé par la partie plate et une partie voisine étant située en dessous dudit plan.
12.- Structure de vanne selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, comprenant un second organe d'étanchement, situé dans une seconde poche et identique par sa structure à l'organe d'étanchement nommé en premier lieu, le second organe d'étanchement étant situé, par rapport à l'organe de vanne, du coté opposé au premier organe d'étanchement.
13.- Structure de vanne selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des pattes le long de deux cotés de l'organe structurel, pliées normalement à la face de l'organe structurel pour servir de guides à l'or- gane de vanne au cours de son mouvement alternatif.
14.- Structure de vanne selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, comprenant une patte située le long du bord inférieur de l'organe struc- turel, pliée normalement à la face de l'organe structurel, pour servir d'arrêt limite à l'organe de vanne lors de son mouvement alternatif.
15,- Structure de vanne selon'lune quelconque des revendications pré- cédentes, dans laquelle l'organe d'étanchement a un passage central susceptible d'être aligné sur le passage d'écoulement. '
16.- Structure de vanne selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, dans laquelle l'organe structurel comprend une estampe métallique.
17.- Bague d'étanchement, destinée à une vanne, comprenant une bague annulaire ayant une section générale en J incliné vers l'avant, plusieurs ouver- tures circonférentiellement espacées dans la partie formant le jambage de ladite partie en J, un matériau élastique moulé autour de là section en J de la bague, une partie substantielle dudit matériau étant disposée entre le crochet et le jambage de la partie en J, formant la face de la bague d'étanchement, et une se- conde- partie substantielle étant disposée de l'autre côté du jambage, la seconde partie étant construite de manière à établir un joint entre l' organe d'étanche- ment et le corps de vanne, une troisième région de matériau élastique moulé sur le coté externe de la partie de crochet de la bague en J,
ladite partie constituant une partie sensiblement moindre que les deux premières parties, le matériau élas- tique étant lié autour du crochet et du côté du jambage, faisant face au crochet, un moyen prévu dans la partie formant le jambage de la section en J permettant au matériau de la seconde partie de fluer dans la première région pour remplacer le matériau de cette région.
18.- Structure de vanne, sensiblement comme le représentent les figu- res 1 et 4 à 7 ou 'la figure 8 des dessins annexés, et comme il est décrit en s'y référant.
19.- Organe d'étanchement, sensiblement comme le représentent les fi- gures 2 ou 3 des dessins annexés, et comme il est décrit en s'y référant.