Dispositif pour Pobtention d'un joint étanche aux liquides entre deux surfaces. L'objet de l'invention est un dispositif pour l'obtention d'un joint étanche aux liqui des entre deux surfaces mobiles l'une par rapport à l'autre, lorsqu'elles se trouvent à une position dominée où elles sont à faible distance l'une de l'autre. II trouve par exem ple une application dans les vannes hydrau liques..
Il est caractérisé en ce que l'une des surfaces présente un logement contenant une garniture élastique non métallique pouvant s'y déplacer sous une pression hydraulique à la façon d'un piston, malgré l'opposition du liquide cherchant à passer entre les deux surfaces, pour s'appliquer en se déformant sur l'autre surface, , quand les deux surfaces sont à la position donnée, et pour fournir ainsi le joint étanche désiré.
Le dessin annexé représente à titre d'exem ples plusieurs formes d'exécution du dispositif. La fig. 1 est une coupe longitudinale d'une vanne-robinet hydraulique à laquelle une première forme d'exécution est appliquée et qui se trouve à la position de fermeture; Les fig. 2 et 3 se rapportent au fonction nement de la première forme d'exécution ;
La fig. 4 est une coupe longitudinale d'une vanne-robinet hydraulique comportant aussi cette première forme d'exécution et se trouvant à la position d'ouverture La fig. 5 montre en coupe longitudinale une vanne-papillon hydraulique à laquelle cette même forme d'exécution est appliquée et qui est à la position de fermeture; La fig. 6 est une coupe longitudinale d'une vanne-papillon hydraulique comportant une seconde forme d'exécution du dispositif; La fig. 7 représente en coupe longitudi nale une vanne-tiroir hydraulique munie d'une troisième forme d'exécution;
La fig. 8 se rapporte à une quatrième forme d'exécution.
Selon les fig. 1 à 3, la vanne-robinet com porte un corps 1 de forme sphérique, muni de tubulures d'entrée 2 et de sortie 3 de diamètres intérieurs égaux. Dans le corps 1 est logé un obturateur tubulaire 4 ayant un diamètre intérieur égal à celui des tubulures 2; 3 et porté par deux tourillons 5, 6 de façon à pouvoir tourner autour d'un axe per pendiculaire à l'axe longitudinal de la vanne; l'un d'eux, 5, est prolongé hors du corps 1 pour permettre d'effectuer la manoeuvre de l'obturateur.
Ce dernier porte ' sur l'un de ses côtés, perpendiculairement à son axe de rota tion, un cylindre 8 se terminant par un bourrelet 9 servant à produire la fermeture de la vanne et présentant dans ce but une surface tronconique annulaire 10 destinée à se trouver alors à une très faible distance d'une surface tronconique annulaire parallèle 11 ménagée dans le corps 1; les surfaces 10, 11 constituent les sùrfaces qui sont mention nées dans l'introduction et entre lesquelles doit exister un joint étanche.
Dans la surface 11 est pratiquée une gorge annulaire 12 ayant une section trans versale formée d'un rectangle accolé à un demi-cercle; deux des côtés du rectangle sont perpendiculaires à la surface 11 et sa largeur est plus faible que celle de la surface 10; elle renferme un anneau 13 fait en une ma tière élastique non métallique, en caoutchouc par exemple, et ayant une section transver sale circulaire de diamètre légèrement supé rieur à celui du demi-cercle indiqué ci-dessus; elle présente en son fond une rainure annu laire 14 en communication avec un tuyau 18 qu'un robinet 17 peut mettre en relation soit avec un tuyau 16, soit avec un échappement 19. Le tuyau 16 aboutit à une presse 20 alimentée en eau sous pression par un tuyau 15, venant du corps 1 de la vanne à l'amont de l'obturateur 4.
Dans le tuyau 15 est logée une soupape de retenue 23.
Le fonctionnement de la vanne-robinet décrite est le suivant Supposons qu'elle soit ouverte et sous pression, l'eau arrivant par la tubulure 2. Le robinet 17 est à l'échappement 19, de sorte que l'anneau 13 est maintenu au fond de la gorge 12 par la pression de l'eau dans la vanne, de façon à fermer dune façon étanche le fond de la gorge à cette eau qui voudrait s'échapper par le tuyau 18.
Pour fermer la vanne on agit sur l'ob turateur tubulaire 4 de façon à l'amener à la position de la fis. 1. Au cours de la rota tion la surface 10 arrive en regard de la surface 11 sans qu'elle frotte au passage sur l'anneau 13, car il est au fond de la gorge 12 (fis. 2). Une fois les deux surfaces 10, 11 en face l'une de l'autre, on amène le robinet 17 à la position de la fis. 1 et on envoie de l'eau sous pression à l'aide de la presse 20 dans le fond de la gorge 12 pour en faire sortir l'anneau 13.
Ce dernier se déplace dans la gorge 12 à la façon d'un piston et vient en contact avec la surface 10; il est poussé vers la surface 10 sur la moitié du pourtour de sa section par l'eau venant du tuyau 18 et dans une direction parallèle à 10, 11 sur un quart du pourtour de sa section par l'eau cherchant à passer entre ces surfaces de droite à gauche; il se coince en se déformant dans l'angle formé par la face gauche de la gorge 1 2 et la surface 10, sous l'action de la poussée hydraulique résultante, indiquée par la flèche de la fis. 3, et donne le joint étanche.
Si l'on veut ouvrir la vanne, il suffit de faire tomber la pression dans le fond de la gorge 12 à l'aide du robinet 17: le joint 13 n'est plus soumis qu'à la pression due à l'eau, qui arrive de droite à gauche, et s'exerçant en sens inverse de celle qui agissait au fond de la gorge; il se sépare de la surface 10 et perriiet alors de faire tourner l'obturateur 4 sans que cette surface 10 frotte sur lui au passage.
La forme d'exécution décrite présente les avantages suivants Elle est étanche pour les deux sens de circulation possible de l'eau dans la vanne, sans nécessiter un second siège, contraire ment à ce qui est le cas pour d'autres vannes- robinets connues.
La durée des surfaces 10, 11 est grande, même si elles ne sont pas parfaitement propres, que ce soit du fait de l'usinage, de l'usure ou de corps pincés entre la surface Il et l'anneau 13, attendu qu'elles ne sont jamais en contact l'une avec l'autre. Elle est étanche même si la vanne subit des déformations pour une raison ou pour une autre ou si les surfaces 10, 11 ne sont pas parfaitement propres. .
L'usinage de la vanne est simplifié, car il n'est pas besoin que les surfaces 10, 11 s'appliquent exactement l'une sur l'autre.
Il n'y a pas de vibrations dues à un clapet métallique s'appliquant violemment sur un siège métallique lors de la fermeture, étant donné la petite masse de l'anneau 13 et son élasticité.
Les organes produisant le déplacement de l'anneau 13 sont simples et peu encom brants.
Il est possible de remplacer l'anneau 13 sans démonter la vanne, si les dimensions de celle-ci sont suffisantes pour qu'on puisse s'y introduire ou s'il est prévu des trous de visite assez grands.
Les deux faces opposées de la gorge 12 peuvent ne pas être parallèles et ne pas faire un angle de<B>900</B> avec la surface 11. La section de l'anneau 13 peut avoir une forme différant d'un cercle à l'état naturel. Le fond de la gorge 12 peut présenter des disconti nuités telles que des rainures transversales, des trous pour faciliter l'arrivée de l'eau entre lui et l'anneau 13 par la rainure 14.
Au lieu que cet anneau 13 soit porté par le corps 1 de la vanne, il peut l'être par l'obturateur 4. Dans ce cas, le canal servant à alimenter la gorge 12 en liquide passe par l'un des tourillons 5, 6.
La presse 20 peut être supprimée.
La surface 10 pourrait être sphérique, plane, cylindrique.
Dans la vanne que montre la fig. 4, l'ob turateur 4 présente à chacune de ses extré mités une surface tronconique 30 ou 31 destinée à se trouver à la position d'ouver ture en face d'une surface correspondante 34, 35 du corps 1. Des gorges annulaires 12 sont pratiquées dans les surfaces 34, 35 et con tiennent chacune un anneau 13 en matière élastique non métallique, de section transver sale circulaire à l'état normal; leur fond peut être mis en relation par des tuyaux 38, 39 et des robinets 40, 41 à trois voies, soit avec un tuyau 42 partant de la tubulure d'amenée 2, soit avec un échappement. Un robinet de purge 43 est prévu pour mettre en relation avec l'extérieur l'espace 48 compris entre le corps de la vanne et l'obturateur 4 à la position d'ouverture.
Le fonctionnement de la seconde forme d'exécution est le suivant: Lorsque la vanne est ouverte et que l'ob turateur 4 occupe par suite la position indi quée à la fig. 4, on applique les anneaux 13 contre les surfaces 30, 31 de cet obturateur 4 en ouvrant les robinets 40, 41 pour ad mettre de l'eau sous pression eau fond des gorges 12 tout en ouvrant le robinet 43. De cette façon l'eau circulant dans la vanne ne peut pas pénétrer dans l'espace annulaire 48 entourant l'obturateur et des dépôts ne pour ront s'y former, qui risqueraient d'entraver la manceuvre de fermeture de la vanne.
Pour fermer celle-ci, on ferme le robinet 43 et on met les robinets 40, 41 à l'échap pement; la pression de l'eau dans la vanne pousse les anneaux 1 & au fond des gorges 12, si bien que les surfaces 30, 31 ne frot tent par sur eux au passage. Une fois l'ob turateur arrivé à la position de fermeture, on produit un joint étanche entre lui et le corps<B>1</B>d e la même façon que pour la pre mière forme d'exécution.
Dans la vanne selon la fig. 5, le papillon 50 a la forme d'une lentille symétrique, présente une surface annulaire cylindrique 51 et est porté par deux tourillons tels que 6. La gorge annulaire 12 est ménagée dans le corps 54 de la vanne à la hauteur de l'axe de rotation et renferme l'anneau 13 en matière élastique non métallique, susceptible d'être appliqué sur la surface cylindrique 51 du papillon par une pression d'eau commandée par un robinet 17. L'anneau 13 est divisé en deux demi-anneaux à cause de l'existence des tourillons. .
La division de l'anneau 13 en deux demi- anneaux peut être évitée en donnant au papillon 50 une forme asymétrique et en s'arrangeant pour que la surface cylindrique 51 ne soit pas interrompue par les tourillons tels que 5, 6; cette surface 51 se trouve du même côté des deux tourillons.
Selon la fig. 6, le papillon 60 présente une surface 61 en forme de zone sphérique dont le plan médian est incliné sur l'axe longitudinal de la vanne à la position de fermeture; la surface 61 passe ainsi au- dessous du tourillon 6 et au-dessus du tou rillon 5. Dans le corps 54 de la vanne est ménagée une surface sphérique 62 de même centre que la surface 61, mais de diamètre légèrement plus grand, et présentant le loge ment 63 qui a la forme d'un anneau dont le plan médian est incliné sur l'axe lorngitu- dinal de la vanne. Le logement renferme l'anneau 13 en une seule pièce, grâce aux dispositions indiquées de 61 et 63.
D'après la fig. 7, l'obturateur 70 se dé place parallèlement à lui-même perpendicu lairement à l'axe longitudinal de la vanne et présente une face circulaire latérale 71 se mouvant en regard d'une surface annulaire 72 du corps 73 de la vanne, également per pendiculaire à cet axe; ces deux surfaces constituent les surfaces mentionnées dans l'introduction et sont à une faible distance l'une de l'autre. Dans la surface 72 est mé nagée la gorge annulaire 73 contenant l'an neau 13, en matière élastique non métallique, et reliée au tuyau 17.
Le fonctionnement de cette forme d'exé cution est analogue à celui des précédentes. Dans toutes ces formes d'exécution, la pression du liquide cherchant à passer entre les deux surfaces est celle du liquide circulant dans la vanne. On peut cependant la dimi nuer, comme la fig. 8 le montre, en créant à l'amont des surface 80, 81 un étranglement 82 entre des surfaces 83, 84 présentées l'une par le corps 85 de la vanne, l'autre par la partie mobile 86. Tant qu'il y a fuite de liquide en regard de l'anneau 13, la pression entre les surfaces 80; 81 est moindre que celle du liquide arrivant à la vanne, parce que cet étranglement en absorbe urne partie. Il n'est donc pas nécessaire ou utile d'avoir une presse telle que 20 pour pousser l'anneau 13 vers la surface 80.
La vanne peut comporter un by-pass dis posé soit à l'extérieur de son corps, soit dans son obturateur.
Le dispositif, objet de l'invention, peut être appliqué à des dispositifs ou mécanismes autres qu'une vanne hydraulique.
Device for obtaining a liquid-tight seal between two surfaces. The object of the invention is a device for obtaining a liquid-tight seal between two surfaces that are movable with respect to each other, when they are in a dominated position where they are low. distance from each other. It finds for example an application in hydraulic valves.
It is characterized in that one of the surfaces has a housing containing a non-metallic elastic gasket capable of moving therein under hydraulic pressure like a piston, despite the opposition of the liquid seeking to pass between the two surfaces. , to be applied by deforming on the other surface,, when the two surfaces are in the given position, and thus to provide the desired seal.
The accompanying drawing shows, by way of example, several embodiments of the device. Fig. 1 is a longitudinal section of a hydraulic valve-valve to which a first embodiment is applied and which is in the closed position; Figs. 2 and 3 relate to the operation of the first embodiment;
Fig. 4 is a longitudinal section of a hydraulic valve-tap also comprising this first embodiment and being in the open position. FIG. 5 shows in longitudinal section a hydraulic butterfly valve to which this same embodiment is applied and which is in the closed position; Fig. 6 is a longitudinal section of a hydraulic butterfly valve comprising a second embodiment of the device; Fig. 7 shows in longitudinal section a hydraulic slide valve provided with a third embodiment;
Fig. 8 relates to a fourth embodiment.
According to fig. 1 to 3, the valve-com carries a body 1 of spherical shape, provided with inlet 2 and outlet 3 pipes of equal internal diameters. In the body 1 is housed a tubular shutter 4 having an internal diameter equal to that of the pipes 2; 3 and carried by two journals 5, 6 so as to be able to rotate about an axis perpendicular to the longitudinal axis of the valve; one of them, 5, is extended outside the body 1 to enable the shutter to be operated.
The latter carries' on one of its sides, perpendicular to its axis of rotation, a cylinder 8 terminating in a bead 9 serving to produce the closing of the valve and having for this purpose an annular frustoconical surface 10 intended to be closed. then find at a very short distance from a parallel annular frustoconical surface 11 formed in the body 1; the surfaces 10, 11 constitute the sùrfaces which are mentioned in the introduction and between which must exist a tight seal.
In the surface 11 is formed an annular groove 12 having a transverse section formed of a rectangle contiguous to a semicircle; two of the sides of the rectangle are perpendicular to the surface 11 and its width is smaller than that of the surface 10; it contains a ring 13 made of an elastic non-metallic material, rubber for example, and having a circular cross-section of diameter slightly greater than that of the semi-circle indicated above; it has at its bottom an annular groove 14 in communication with a pipe 18 that a tap 17 can put in connection either with a pipe 16 or with an exhaust 19. The pipe 16 ends in a press 20 supplied with pressurized water by a pipe 15, coming from the body 1 of the valve upstream of the shutter 4.
In the pipe 15 is housed a check valve 23.
The operation of the valve-tap described is as follows Let us suppose that it is open and under pressure, the water arriving by the pipe 2. The tap 17 is at the outlet 19, so that the ring 13 is kept at the outlet. the bottom of the groove 12 by the pressure of the water in the valve, so as to seal the bottom of the groove against this water which would like to escape through the pipe 18.
To close the valve, action is taken on the tubular shutter 4 so as to bring it to the position of the fis. 1. During the rotation, the surface 10 arrives opposite the surface 11 without it rubbing on the passage on the ring 13, because it is at the bottom of the groove 12 (fis. 2). Once the two surfaces 10, 11 face each other, the valve 17 is brought to the position of the fis. 1 and pressurized water is sent using the press 20 in the bottom of the groove 12 to release the ring 13.
The latter moves in the groove 12 like a piston and comes into contact with the surface 10; it is pushed towards the surface 10 on half of the periphery of its section by the water coming from the pipe 18 and in a direction parallel to 10, 11 on a quarter of the periphery of its section by the water seeking to pass between these surfaces from right to left; it gets stuck by deforming in the angle formed by the left face of the groove 1 2 and the surface 10, under the action of the resulting hydraulic thrust, indicated by the arrow of the fis. 3, and gives the waterproof seal.
If you want to open the valve, all you have to do is drop the pressure in the bottom of the groove 12 using the tap 17: the seal 13 is only subjected to the pressure due to the water, which arrives from right to left, and exercising in the opposite direction to that which acted at the back of the throat; it separates from the surface 10 and then allows the shutter 4 to rotate without this surface 10 rubbing against it as it passes.
The embodiment described has the following advantages It is sealed for the two possible directions of water circulation in the valve, without requiring a second seat, contrary to what is the case for other known valve valves. .
The duration of the surfaces 10, 11 is great, even if they are not perfectly clean, whether due to machining, wear or bodies clamped between the surface II and the ring 13, since they are never in contact with each other. It is sealed even if the valve undergoes deformation for one reason or another or if the surfaces 10, 11 are not perfectly clean. .
The machining of the valve is simplified, since it is not necessary for the surfaces 10, 11 to be exactly one above the other.
There is no vibration due to a metal valve pressing violently on a metal seat during closing, given the small mass of the ring 13 and its elasticity.
The members producing the displacement of the ring 13 are simple and not cumbersome.
It is possible to replace the ring 13 without dismantling the valve, if the dimensions of the latter are sufficient to be able to enter it or if sufficiently large inspection holes are provided.
The two opposite faces of the groove 12 may not be parallel and may not make an angle of <B> 900 </B> with the surface 11. The section of the ring 13 may have a shape differing from circle to circle. the natural state. The bottom of the groove 12 may have disconti night such as transverse grooves, holes to facilitate the arrival of water between it and the ring 13 through the groove 14.
Instead of this ring 13 being carried by the body 1 of the valve, it can be carried by the shutter 4. In this case, the channel serving to supply the groove 12 with liquid passes through one of the journals 5, 6.
Press 20 can be omitted.
The surface 10 could be spherical, planar, cylindrical.
In the valve shown in fig. 4, the shutter 4 has at each of its ends a frustoconical surface 30 or 31 intended to be located in the opening position opposite a corresponding surface 34, 35 of the body 1. Annular grooves 12 are provided. formed in the surfaces 34, 35 and each contain a ring 13 of non-metallic elastic material, of circular cross section in the normal state; their base can be connected by pipes 38, 39 and three-way taps 40, 41, either with a pipe 42 starting from the supply pipe 2, or with an exhaust. A purge valve 43 is provided to connect with the outside the space 48 between the body of the valve and the shutter 4 in the open position.
The operation of the second embodiment is as follows: When the valve is open and the shutter 4 consequently occupies the position indicated in FIG. 4, the rings 13 are applied against the surfaces 30, 31 of this shutter 4 by opening the taps 40, 41 in order to put the water under pressure. Water melts the grooves 12 while opening the tap 43. In this way the water circulating in the valve cannot penetrate into the annular space 48 surrounding the obturator and deposits cannot form there, which could hinder the closing operation of the valve.
To close the latter, the tap 43 is closed and the taps 40, 41 are put on the exhaust; the pressure of the water in the valve pushes the rings 1 & to the bottom of the grooves 12, so that the surfaces 30, 31 do not rub on them as they pass. Once the shutter has reached the closed position, a tight seal is produced between it and the body <B> 1 </B> in the same way as for the first embodiment.
In the valve according to fig. 5, the butterfly 50 has the shape of a symmetrical lens, has a cylindrical annular surface 51 and is carried by two journals such as 6. The annular groove 12 is formed in the body 54 of the valve at the height of the axis rotation and contains the ring 13 of non-metallic elastic material, capable of being applied to the cylindrical surface 51 of the butterfly by a water pressure controlled by a valve 17. The ring 13 is divided into two half-rings to because of the existence of the journals. .
The division of the ring 13 into two half rings can be avoided by giving the butterfly 50 an asymmetrical shape and by arranging so that the cylindrical surface 51 is not interrupted by the journals such as 5, 6; this surface 51 is on the same side of the two journals.
According to fig. 6, the butterfly 60 has a surface 61 in the form of a spherical zone, the median plane of which is inclined on the longitudinal axis of the valve in the closed position; the surface 61 thus passes below the journal 6 and above the journal 5. In the body 54 of the valve is formed a spherical surface 62 with the same center as the surface 61, but of slightly larger diameter, and having the housing 63 which has the form of a ring, the median plane of which is inclined on the lorngitu- dinal axis of the valve. The housing contains the ring 13 in one piece, thanks to the arrangements indicated at 61 and 63.
According to fig. 7, the shutter 70 moves parallel to itself perpendicular to the longitudinal axis of the valve and has a lateral circular face 71 moving opposite an annular surface 72 of the body 73 of the valve, also per pendicular to this axis; these two surfaces constitute the surfaces mentioned in the introduction and are at a small distance from each other. In the surface 72 is formed the annular groove 73 containing the ring 13, of non-metallic elastic material, and connected to the pipe 17.
The operation of this form of execution is similar to that of the previous ones. In all of these embodiments, the pressure of the liquid seeking to pass between the two surfaces is that of the liquid circulating in the valve. However, it can be reduced, as in fig. 8 shows this, by creating upstream of the surfaces 80, 81 a constriction 82 between surfaces 83, 84 presented one by the body 85 of the valve, the other by the movable part 86. As long as there is a liquid leak opposite the ring 13, the pressure between the surfaces 80; 81 is less than that of the liquid arriving at the valve, because this constriction absorbs part of it. It is therefore not necessary or useful to have a press such as 20 to push the ring 13 towards the surface 80.
The valve may include a by-pass placed either outside its body or in its shutter.
The device, object of the invention, can be applied to devices or mechanisms other than a hydraulic valve.