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Perfectionnements apportés à des soupapes ou vannes;
Le brevet principal n* 599.988 déposé le 8 février 1961, est relatif à une soupape ou vanne d'arrêt avec piston plongeur qui porte au moins une bague d'étanchéité susceptible d'être com- primée axialement et assure l'étanchéité par rapport à l'enveloppe ou boîte de la soupape.
Cette soupape est caractérisée essentielle- ment en ce qu'elle est soumise à l'action de compression d'un ressort qui prend appui sur un organe relié à la broche du pis- ton plongeur, alors que la partie du piston qui maintient la bague d'étanchéité et la contient contre l'action du ressort est accouplée, avec un jeu axiel, à la broche et sert à recevoir un effort anta- goniste qui agit dans le sens de l'ouverture et comprime davantage la bague d'étanchéité quand elle osome sa position de fermeture.
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A ce dernier effet, la face, de la partie du piston qui sert au maintien de la bague d'étanchéité, opposée à celle qui forme un appui pour cette bague peut former par exemple une face de butée pour une butée faisant partie de 1' enveloppe ou botte de la sou- pape.
Des soupapes de ce genre présentent l'avantage que la bague d'étanchéité est sollicitée continuellement par la tension préalable élastique du ressort et que cette pré-tension peut être augmentée quand le piston plongeur occupe sa position de fer- meture*
Les soupapes d'arrêt selon le brevet principal, qui com- portent, comme toutes les soupapes connues à piston plongeur, une face propre à assurer l'étanchéité par rapport il leur boite et , de forme cylindrique, ont toutefois pour inconvénient qu'elles ne peuvent être actionnées que difficilement pour des grandeurs no- minales de la soupape ou des pressions de travail importantes quand la pression du fluide de travail agit, cornue cela se fait généralement,
sur le piston dans un sens opposé a celui du mouve- ment de fermeture, La soupape se ferme alors déjà quand le piston plongeur s'engage dans une partie du siège de soupape pr<<vu sur la botte. Pour assurer une étanchéité certaine pendant une période prolongée, le piston plongeur doit toutefois pouvoir être déplace jusqu'à sa position finale pour que toute la face latérale de 1a bague d'étanchéité intervienne pour assurer l'étanchéité Mais dans ce cas se produisent, plus spécialement pour des pressions élevées du fluide de travail ou pour des grandeurs nominales de la sou- pape et à.
cause des gra .des faces frontales dit piston qui en résul- tent, après le début de l'engagement du piston daus le siège, des efforts antagonistes qui gênent le mouvement ultérieur du piston.
Dans le brevet principal, on a déjà Indiqué un moyen pour écarter cet inconvénient. A cat effet et selon le brevet principal, la partie du piston qui .nain tient la bague d'étanchéité
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comporte un passage qui forme avec l'extrémité* libre de la broche une soupape de décharge qui est maintenue par le ressort dans sa position d'ouverture. Cette soupape de décharge doit fonction- ner de Manière telle qu'elle ne se ferme qu'à la fin du mouvement de fermeture du piston quand celui-ci est maintenu dans cette position finale et quand la partie terminale libre de la broche peut encore être déplacée plus loin jusqu'à ce que la soupape de décharge soit fermée.
La constitution d'une soupape de ce genre entraîne encore des frais de fabrication relativement élevés et cette soupape ne fonctionne pas d'une manière certaine quand à l'engagement du piston dans le siège de soupape s'opposent déjà des efforts de frottement tellement élevés que le ressort soit déjà fortement comprime par l'effet de ces résistances et que la soupape de dé- charge est donc déjà pratiquement fermée dans cette position du piston.
L'invention a pour but, en supplément à l'invention qui fait l'objet du brevet principal, de rendre les soupapes ou vanner de ce genre telles qu'elles offrent, avec une dépense minime, la certitude que la soupape se ferme somplètenent h la fin du douve- mont de fermcture et que, malgré cela, la possibilité existe de soumettre alors la bague d'étanchéité à une pression élastique accrue à l'aide du ressort qui est plus fortement comprimé.
Une soupape ou vanne d'arrêt établie selon le brevet prin- cipal et permettant d'atteindre le but susindiqué est caractérisée essentiellement en ce que la face latérale de 1a bague d'étanchéité*, qui assure l'étanchéité par rapport à la boite de soupape, a une fome conique dont la conicité est orientée dans le sens de la fer- metrue du piston, cette face conique coopérant avec le bord conique et formant le siège de la soupape.
Par la constitution du piston dont la conicité est orientée dans le sens de la fermeture et par l'alésage également conique ménagé dans la botte pour forcer le siège, on obtient que la soupape se ferme complètement dans tous les
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cas à la fin du laouve-rieit de fermeture seulement, de aorte que dans
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l'intervalle annulaire* qui reste ouvert jusque la fin du mouve-
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ment, ün Qq1Jil1brtl.e de la pression puisse te faire.
Quand la face externe raccordée :. la face latrie conique de la bague d* {tanche* 1- té, de la partie du piston qui sert à recevoir l'effort anwg1-
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nlste, se trouve dans le prolongement de la face latérale conique de
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la bague d'tE!.f1Chéité, et si le siège d'étanchéit9 conique prévu sur la boite forme en ...ê':le te:1pS une butée pour cette partie du
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piston, la broche peut, après l'application du piston sur Ion
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siège, être déplacée davaitage dans ledit alésage conique dans le sens de la fermeture, ce qui soumet la bague d'étanchélté 8 une
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pression élastique accrue produite par le ressort, cette bague
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r-3't'plissnut ainsi. COlàplvte:'1oot sa fonction.
La face latérale conique, formée en cairii4iurt par la face latérale de la bague d'étanchéité et par la face externe, raccordée à cette face latérale de la partie du piston qui soutient ladite bague d'étenchéité, repose d'abord,
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à la fin du mouvement de fermeture du piston, uniformément sur l'alésage conique de la botte, Ce n'est que, lorsque par le mouve- ment subséquent de la broche, la partie du piston, qui soutient
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la bague d* 4 tanche l té contre L'action du ressort, prend déjà. appui
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sur l'alésée conique de la boite qu'une pression élastique accrue
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est exercée sur la bague d'étanchiité par le quelle cette bague est
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serrée contre le bord conique de cet alésage en produisant ainsi
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une bonne trtiül'4.'ükrj,ttre h.h1s il pst :
fl1 0,1'1 cu t possible d'obtenir la compression additionnelle de la bague d'ltanchÓ1tê d'une autre manière. En effet,*
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quand le piston est constitue de manière telb que la partie du piston, qui sert' recevoir leeffort antagoniste, d'est pas en
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contact avec lu botte, quand cette partie occupe sa position de
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fer.rrat;zre et quand ludite partie se trouve dans le canal découle"
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ment de 1& boite du côté o'i se fait l'admission du fluide, l'effort
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antagoniste, qui comprime en SUP.Jll.tn8nt la bague d3taraahi.t dans sa position de er,xtaxa, est produit uniquement par la pression du
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fluide qui agit Sur ladite partie du piston.
Ce Mode de réalisation
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est particulièrement avantageux dans le cas où l'actlonnanent de
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la soupape ne se fait pas à la main mais bien l'aide d'un moteur.
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te moteur d'aot1onneluent (lServo-motel1r) peut lors fonctionner d'une manière relativement rapide car, lors de la f fermeture, 13 ne se produit pas de contact métallique eritre le piston et la boite,
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ce qui lors d'une fermeture rapide, pourrait produire des chocs sur la botte.
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Pour assurer une longue dure d'usage la bague dtêtanchêl- té, on doit veiller h ce que le ressort, qui agit sur la face frontale annulaire supérieure de la bague d'Jtanché1t6, ne pro- duîoe pas, quand le piston occupe aa position d'ouverture, une dé- formation nuisible de cette bague en ce sons que la partie annulaire de lMi1te face, qui est en saillie sur la ft.ce frontale annulaire
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inférieure, plus étroite, de lu bagua, est refoulée vers le bas.
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Cet inconvénient peut être évité avantageuse ent par une autre disposition faisant l*ot) 1et de J 'invention, quand on donne 11 la coniei t6 de la face frontale conique du piston, dans le sens opposa z ion déplaçaient, un Mle de $ h 300.t de préférence de 10 à 15*.
Quand on adopte ces conicité réduites il 1'.f! produit pratiquement aucune déformation additionnelle do la partie ;'# plus grand diamètre de la bague dtètanch6îtd celle-ci jJrvdl\1Runt nflanuoins une êtanchéi- té convenable.
La figure unique du demain ci-annexé nontre, à titre
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d'exemple, un Mode de réalisation d'une soupape d'arrêt établie
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oontorrolÍncn t 11 l'invention.
La soupape en question comporte un corps 1, en far ne de piston, qui porte lino bague d* 'ta ichéit4 2. Le corps 1 est relié à l'extrémité* libre d'une broche 5 de ,un1 ro qu'il puisse tourner par rapport à celle-ci et qu'il disque d'un jeu axial & . A cet effet, l'extraite libre de la brocho ca,'.4>orte un rebord 7 logé dans une cavité coaxiale 8 du corps 1 et elle est retenue axiale-
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ment dans cette cavité par une bague d'appui 9, mise en place
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par vissage. Sur l' extré..1 té libre au la broche est vissé en
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outre un écrou 6.
Entre cet écrou 6 et le rebord 7 de l'extrémité de la broche est interposé un ressort 10 constitué par des ron- delles Belleville qui exercent une pression élastique sur la bague d'étanchéité 2, ainsi qu'un couvercle 11, qui recouvre le piston 1 et qui transmet la pression exercée par le ressort 10 sur la bague 2 qui repose par une face frontale 12 sur un rebord 13 du piston 1, de porte que la bague 2 est soumise continuellement à une pression élastique axiale.
La face latérale 30 de la bague d'étanchéité 2 et la face latérale externe 31 du piston 1, raccordée à la face 30, ont la forme d'un tronc de cône dont la oonicité est orienté dans le sens de la fermeture, cette partie du piston, quand celui.-ci occupe sa position de fermeture cornue montré, éteint engagé dans un alésage 32, également conique de l'enveloppe ou boite 3 de la soupape. Sur le dessin, la broche est montrée dans la position qu'elle occupe aprbs que le piston est venu se poser sur 1e bord de l'alésage conique 32.
Quand la broche continue à se déplacer dans le sens de la fermeture, le corps 1 en forme de piston est retenu dans cet alésage de sorte que la broche peut continuer à se déplacer vers le bas dans ledit corps 1 sur une longueur déterminée par le jeu a. Quand la broche continue à se déplacer davantage vers le bas, le ressoet 10 est comprimé davantage, de sorte que ce ressort exerce une pres- sion accrue sur la bague d'étanchéité 2 par l'intermédiaire du couvercle 11, de sorte que cette bague est appliquée sur le bord de l'alésage conique 32, de manière à assurer une étanchéité plus gran- de.
Quand la broche 5 est ensuite déplacée dans le sens de l'ou- verture, elle se déplace d'abord vers le haut, sans le piston 1, sur une longueur correspondant au jeu a,ce qui diminue la tension préalable du ressort 10. Quand le jeu est avalé, le piston 1 est soulevé à l'aide de la bague de soutien 9, de sort* que tout le piston 1 se déplace vers le haut.
La bague d'étanchéité 2 du piston 1 reste soumise, même quand la soupape est ouverte,à la
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tension élastique préalable produite par le ressort, de sorte que, par la conicité relativement réduite de la face latérale conique du piston, toute déformation inadmissible de la partie annulaire supérieures à plus grand diamètre, de la bague est exclue* Quand , pour l'exemple Montra la face inférieure du corps 1 du piston est orientée vers l'entrée de la soupape ,la compres- sion additionnelle désirée de la bague d'étanchéité 2, quand celle- ci occupe sa position de fermeture, se produit aussi par la pres- sion du fluide qui passe dans la soupape.
Dans ce cas il n'est pas nécessaire que le corps 1, quand il occupe sa position de fermeture, prenne appui sur le bord 31 de l'alésage de la boîte.
Il peut même être logé avec un certainjeu dans cet alésage sa face externe ayant la forme indiquée par les traits interrompus 35.
Le corps 1 du piston est alors serré, par la pression du fluide, contre la bague d'étanchéité 2.
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Improvements made to valves or valves;
The main patent n * 599,988 filed on February 8, 1961, relates to a valve or shut-off valve with a plunger which carries at least one sealing ring capable of being compressed axially and ensures the seal with respect to the casing or valve box.
This valve is essentially characterized in that it is subjected to the compressive action of a spring which bears on a member connected to the spindle of the plunger piston, while the part of the piston which holds the ring seal and contains it against the action of the spring is coupled, with axial play, to the spindle and serves to receive an opposing force which acts in the direction of the opening and further compresses the sealing ring when it osomes its closed position.
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For the latter purpose, the face of the part of the piston which serves to hold the sealing ring, opposite to that which forms a support for this ring, can form for example a stop face for a stop forming part of 1 ' cover or boot of the valve.
Such valves have the advantage that the sealing ring is continuously stressed by the elastic pre-tension of the spring and that this pre-tension can be increased when the plunger is in its closed position *
The shut-off valves according to the main patent, which comprise, like all known valves with a plunger piston, a face suitable for sealing against their box and, of cylindrical shape, however have the drawback that they can only be actuated with difficulty for nominal sizes of the valve or high working pressures when the pressure of the working medium acts, retort this is generally done,
on the piston in a direction opposite to that of the closing movement. The valve then closes already when the plunger engages in a part of the valve seat provided on the boot. To ensure a certain seal for an extended period, however, the plunger must be able to be moved to its final position so that the entire side face of the seal ring intervenes to ensure the seal. But in this case, more. especially for high working fluid pressures or for nominal valve sizes and at.
cause of the large front faces of said piston which result, after the beginning of the engagement of the piston daus the seat, of the opposing forces which hamper the subsequent movement of the piston.
In the main patent, we have already indicated a means of avoiding this drawback. In effect and according to the main patent, the part of the piston which holds the sealing ring
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has a passage which forms with the free end * of the spindle a relief valve which is held by the spring in its open position. This relief valve must function in such a way that it closes only at the end of the closing movement of the piston when the latter is kept in this final position and when the free end part of the spindle can still be left. moved further until the relief valve is closed.
The constitution of a valve of this kind still entails relatively high manufacturing costs and this valve does not function in a certain way when the engagement of the piston in the valve seat is already opposed to such high friction forces. that the spring is already strongly compressed by the effect of these resistances and that the relief valve is therefore already practically closed in this position of the piston.
The object of the invention, in addition to the invention which is the subject of the main patent, is to make the valves or gate valves of this kind such that they offer, with minimal expense, the certainty that the valve closes when full. h the end of the closing stave and that, despite this, the possibility then exists of subjecting the sealing ring to an increased elastic pressure by means of the spring which is more strongly compressed.
A valve or shut-off valve established according to the main patent and enabling the above-mentioned object to be achieved is characterized essentially in that the side face of the sealing ring *, which seals against the housing. valve, has a conical shape, the taper of which is oriented in the direction of the closing of the piston, this conical face cooperating with the conical edge and forming the seat of the valve.
By the constitution of the piston whose taper is oriented in the direction of closure and by the also conical bore formed in the boot to force the seat, we obtain that the valve closes completely in all
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case at the end of the closure only, of the aorta only in
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the annular gap * which remains open until the end of the movement
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ment, ün Qq1Jil1brtl.e of the pressure can make you.
When the external face connected:. the conical latrie face of the ring d * {tanche * 1- tee, of the part of the piston which is used to receive the force anwg1-
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nlste, is located in the prolongation of the conical side face of
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the summer ring! .f1Chéité, and if the conical sealing seat provided on the box forms ... ê ': the te: 1pS a stop for this part of the
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piston, the spindle can, after applying the piston on Ion
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seat, be moved further in said tapered bore in the closing direction, which subjects the sealing ring 8 to a
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increased elastic pressure produced by the spring, this ring
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r-3't'plissnut as well. COlàplvte: '1oot its function.
The conical side face, formed in cairii4iurt by the lateral face of the sealing ring and by the external face, connected to this lateral face of the part of the piston which supports said sealing ring, rests first,
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at the end of the closing movement of the piston, evenly over the tapered bore of the boot, It is only, when by the subsequent movement of the spindle, the part of the piston, which supports
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the sealing ring * 4 against the action of the spring, already takes. support
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on the tapered bore of the gearbox that increased elastic pressure
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is exerted on the sealing ring by which this ring is
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tight against the tapered edge of this bore thereby producing
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a good trtiül'4.'ükrj, ttre h.h1s he pst:
fl1 0.1'1 cu t possible to obtain the additional compression of the elbow ring in another way. Indeed,*
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when the piston is formed such that the part of the piston, which serves to receive the opposing force, is not in
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contact with the boot, when this part occupies its position of
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fer.rrat; zre and when the said part is in the channel follows "
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ment of 1 & box on the side where the fluid is admitted, the force
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antagonist, which compresses in SUP.Jll.tn8nt the ring d3taraahi.t in its position of er, xtaxa, is produced only by the pressure of the
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fluid which acts on said part of the piston.
This embodiment
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is particularly advantageous in the case where the actuation of
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the valve is not done by hand but with the help of a motor.
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The motor of aot1onneluent (Servo-motel1r) can then operate relatively quickly because, when closing, 13 no metal contact occurs between the piston and the gearbox,
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which during a rapid closing, could produce shocks on the boot.
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To ensure a long service life of the sealing ring, care must be taken that the spring, which acts on the upper annular end face of the sealing ring, does not produce when the piston is in its position. opening, a detrimental deformation of this ring in that the annular part of the half face, which protrudes from the front annular part.
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lower, narrower, of lu bagua, is driven back downwards.
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This disadvantage can be advantageously avoided by another arrangement forming part of the invention, when the coniei t6 of the conical end face of the piston is given, in the opposite direction displaced, a Mle of $ h 300.t preferably from 10 to 15 *.
When one adopts these reduced taper it 1'.f! produces virtually no additional deformation of the larger diameter portion of the seal ring if it does not have a proper seal.
The single figure of tomorrow annexed hereto shows, as a
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For example, an embodiment of an established shut-off valve
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oontorrolÍncn t 11 the invention.
The valve in question comprises a body 1, made of piston rod, which carries the lino ring of ta ichéit4 2. The body 1 is connected to the free end * of a pin 5 of, un1 ro that it can rotate relative to it and that it discs an axial clearance &. For this purpose, the free extract of the brocho ca, '. 4> orte a rim 7 housed in a coaxial cavity 8 of the body 1 and it is retained axially.
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ment in this cavity by a support ring 9, positioning
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by screwing. On the extré..1 free tee at the spindle is screwed in
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besides a nut 6.
Between this nut 6 and the flange 7 of the end of the spindle is interposed a spring 10 consisting of Belleville washers which exert an elastic pressure on the sealing ring 2, as well as a cover 11, which covers the valve. piston 1 and which transmits the pressure exerted by the spring 10 on the ring 2 which rests by a front face 12 on a flange 13 of the piston 1, so that the ring 2 is continuously subjected to an axial elastic pressure.
The lateral face 30 of the sealing ring 2 and the external lateral face 31 of the piston 1, connected to the face 30, have the shape of a truncated cone, the oonicity of which is oriented in the direction of closure, this part of the piston, when the latter occupies its closed position retort shown, off engaged in a bore 32, also conical of the casing or box 3 of the valve. In the drawing, the spindle is shown in the position it occupies after the piston has come to rest on the edge of the tapered bore 32.
When the spindle continues to move in the closing direction, the piston-shaped body 1 is retained in this bore so that the spindle can continue to move downward in said body 1 over a length determined by the clearance. at. As the pin continues to move further down, the spring 10 is compressed further so that this spring exerts increased pressure on the seal ring 2 through the cover 11, so that this ring is applied to the edge of the conical bore 32, so as to ensure a greater seal.
When the pin 5 is subsequently moved in the opening direction, it first moves upwards, without the piston 1, over a length corresponding to the clearance a, which decreases the pre-tension of the spring 10. When the clearance is swallowed, the piston 1 is lifted using the support ring 9, so that all of the piston 1 moves upwards.
The seal ring 2 of piston 1 remains subject, even when the valve is open, to the
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preliminary elastic tension produced by the spring, so that, by the relatively reduced taper of the conical side face of the piston, any inadmissible deformation of the annular part greater than a larger diameter, of the ring is excluded * When, for example Show that the underside of the piston body 1 is oriented towards the inlet of the valve, the desired additional compression of the sealing ring 2, when this is in its closed position, also occurs by the pressure. pressure of the fluid passing through the valve.
In this case it is not necessary for the body 1, when it occupies its closed position, to bear on the edge 31 of the bore of the box.
It can even be accommodated with a certain clearance in this bore, its outer face having the shape indicated by the broken lines 35.
The body 1 of the piston is then clamped, by the pressure of the fluid, against the sealing ring 2.