FR2484044A1 - Robinet-vanne a opercule - Google Patents

Abstract

DANS CE ROBINET-VANNE A OPERCULE, LES DEUX DEMI-LIGNES D'ETANCHEITE SE CROISENT AU NIVEAU DE L'AXE D'ECOULEMENT X-X, CE QUI PERMET DE REDUIRE L'ENCOMBREMENT AXIAL AINSI QUE L'EFFORT DE MANOEUVRE.

Description

La présente invention est relative à un robi-

net-vanne, du type comprenant un corps présentant un con-

duit d'écoulement cylindrique supposé horizontal qui définit une surface de siège, et un obturateur muni d'un cordon d'étanchéité en élastomère et guidé en translation verti- cale, la ligne d'étanchéité de ce cordon étant identique

à la ligne moyenne de la surface de siège du corps.

Les robinets-vannes classiques de ce type

ont une ligne d'étanchéité en forme générale de coin.

IO Ilsdoivent d'une part avoir une dimension axiale compati-

ble avec les écarts entre brides imposés aux canalisa-

tions, et d'autre part assurer une usure réduite de la garniture en élastomère lors des manoeuvres répétées d'ouverture-fermeture. I5 Or ces deux conditions sont antagonistes: pour diminuer l'usure de la garniture, il faut diminuer le frottement de cette garniture sur son siège nécessaire pour obtenir la compression désirée de l'élastomère, et donc diminuer en chaque point la course de l'opercule entre l'instant o la garniture touche le siège et celui o la compression considérée est obtenue.Pour cela, il faut augmenter l'angle que fait la surface de siège avec

la direction de déplacement de l'opercule, mais malheu-

reusement, cette augmentation accroît l'encombrement

axial du robinet-vanne.

La Demanderesse a proposé une solution à ce problème dans le brevet français n0 71. 16057 et son certificat d'addition no 72. 11641, publiés sous les

nos 2 139 616 et 2 178 457.

En effet, le siège et l'obturateur présentent, suivant ces documents, de part et d'autre d'un plan de symétrie passant par l'axe de la tige de manoeuvre et perpendiculaire à l'axe de la tubulure d'écoulement, deux

surfaces conjuguées fermées continues variant progressi-

vement de manière sinueuse.

Dans les diverses variantes de ce robinet-

vanne breveté, chaque surface réglée formant siège de part et d'autre dudit plan de symétrie comporte une portion courbe supérieure à peu près transversale à l'axe d'écoulement, une portion courbe inférieure se

confondant avec la surface interne cylindrique d'écoule-

ment, et entre les deux, au-dessus et au-dessous d'une

zone diamétrale représentée en projection par l'axe d'é-

coulement, une portion intermédiaire de transition à IO peu près hélicoïdale en forme de rampe tournante qui relie lesdites portions supérieure et inférieure en contournant la surface cylindrique d'écoulement, au plus

près de celle-ci.

Cette surface réglée, c'est-à-dire formée de génératrices rectilignes, présente une ligne moyenne d'étanchéité qui est une courbe fermée. En tout point de cette ligne d'étanchéité, le plan tangent à la surface formant siège (plan formé par la génératrice rectiligne et par la tangente à la ligne d'étanchéité en ce point) fait un angle au moins égal à un angle prédéterminé, qui est par exemple de 20',avec la direction de translation

de l'obturateur ou axe de la tige de manoeuvre.

Le long d'une zone d'étanchéité s'étendant sur plus de la moitié de la ligne d'étanchéité, l'angle

entre le plan tangent en chaque point de la ligne d'étan-

chéité et l'axe de la tige de manoeuvre est à peu près constant. Les génératrices inférieures de la tubulure d'écoulement peuvent être rectilignes ou bien comporter

une déviation formant un creux ou une saillie sur laquel-

le ou sur lequel s'applique la partie basse de l'obtura-

teur.

Grâce à cet agencement, le contact d'étanché-

ité entre le siège et l'obturateur par l'intermédiaire de la garniture d'étanchéité en caoutchouc est intégralement

continu sur tout le contour fermé du siègede telle sor-

te que le robinet-vanne est rigoureusement étanche en position de fermeture, même et notamment dans ladite

portion intermédiaire de transition de la surface d'étan-

chéité. En outre, grâce à l'angle minimal précité de , le glissement de la garniture sur le siège lors de la fermeture de l'opercule est sensiblement réduit par rapport à celui qui se produit dans les robinets- vannes

IO antérieurs. Il en résulte une moindre usure de la garni-

ture d'étanchéité de l'obturateur.

L'invention a pour but de fournir une autre

solution compatible avec la précédente et plus avantageu-

se du point de vue de l'effort nécessaire à l'ouverture

I5 de l'opercule.

A cet effet, l'invention a pour objet un robinet-vanne du type précité, caractérisé en ce que la ligne d'étanchéité présente, vue perpendiculairement à l'axe du conduit d'écoulement, une forme générale en X

et est obtenue, sur toute oupratiquement toute sa lon-

gueur, par translation l'une vers l'autre, suivant ledit axe, de deux demi-lignes d'étanchéité ayant ensemble une

forme générale de coin.

Dans un mode de réalisation avantageux, qui

assure un minimum d'encombrement axial, chaque demi-

surface d'étanchéité est telle que défini dans lebrevet FR 71.16 057 ou dans son certificat d'addition 72.11 641

et rappelé plus haut de façon sommaire.

Dans ce cas, pour simplifier la fabrication,

la partie de chaque demi-surface d'étanchéité située au-

dessus de la zone de l'axe d'écoulement peut être rempla-

cée par deux portions de plan convergeant vers cet- axe et prolongées par des surfaces courbes de raccordement aux

surfaces situées au-dessous de ladite zone.

Pour tenir compte des toléranoes de fabrication,il peut être souhaitable que les points de croisement du X soient remplacés par des méplats sur la surface de siège et, sur la ligne d'étanchéité, par des segments de droite à

peu près verticaux en vue latérale.

Dans le cas o la tubulure d'écoulement présen-

te au droit de l'obturateur une région en saillie inté-

rieure ou extérieure, la partie inférieure de la surface de siège est modifiée de façon correspondante, avec des surfaces de raccordement progressif au reste de cette

IO surface.

D'autres caractéristiques et avantages de

l'invention ressortiront de la description qui va suivre,

donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard des dessins annexés, sur lesquels: I5 la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale

d'un robinet-vanne suivant l'invention avec son obtura-

teur en position de fermeture et représenté en vue exté-

rieure, la partie supérieure du robinet-vanne n'étant pas représentée; la Fig. 2 est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1, c'est-à-dire dans le plan de symétrie transversal du robinetvanne; la Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale analogue à la Fig. 1 du robinet-vanne sans son obturateur, cette vue illustrant le siège; la Fig. 4 est une vue en coupe transversale prise suivant la ligne 4-4 de la Fig. 3; - les Fig. 5 à 8 sont des vues analogues aux

Fig. 1 à 4 d'un deuxième mode d'exécution du robinet-

vanne de l'invention; la Fig. 9 est une vue prise en coupe suivant la ligne 9-9 de la Fig. 5, avec arrachement partiel;

la Fig. 10 est une vue en coupe de l'obtura-

teur suivant la ligne 10-10 de la Fig. 6; -

la Fig. 11 est une vue schématique en pers-

pective de l'obturateur du mode d'exécution des Fig. 4 à 10; la Fig. 12 est une vue en perspective de la ligne d'étanchéité suivant ce deuxième mode d'exécution;

les Fig. 13 et 14 d'une part, 15 et 16 d'au-

tre part, sont des vues partielles en coupe suivant un plan diamétral passant par l'axe d'écoulement,illustrant

deux modes d'assemblage suivant l'invention de deux demi-

IO opercules pour former un obturateur unique, ces figures

illustrant en coupe les moyens d'assemblage et la garni-

ture d'étanchéité dans sa partie inférieure; la Fig. 17 est une vue partielle en coupe prise dans un plan horizontal situé un peu au-dessous de I5 l'axe d'écoulement, montrant la configuration de la partie supérieure des demi-opercules;

la Fig. 18 est une épure en coupe transversa-

le illustrant l'angle des plans tangents à la surface d'étanchéité avec la direction de la tige de manoeuvre, dans la partie inférieure de raccordement avec la surface cylindrique d'écoulement représentée par un cercle; la Fig. 19 est une épure, en élévation et en plan, illustrant la ligne d'étanchéité d'un robinet-vanne

suivant le précédent brevet FR 71. 16 067 de la Demande-

resse; les Fig. 20 et 21 sont des épures analogues à la Fig. 19 montrant, à titre comparatif, les lignes d'étanchéité des deux modes d'exécution de la présente invention; la Fig. 22 est une vue en coupe longitudinale

d'une variante de corps de robinet-vanne suivant l'inven-

tion, dans le cas o la tubulure d'écoulement comporte un

logement creux, à parois verticales, à la partie inférieu-

re de la course de l'obturateur; les Fig. 23 et 24 sont des demi-vues prises respectivement en coupe suivant les lignes 23-23 de la Fig. 22 et 24-24 de la Fig. 23;

la Fig. 25 est une vue en coupe longitudina-

le d'une autre variante analogue à celle de la Fig. 22 mais o la poche en creux, au lieu d'être raccordée à la tubulure d'écoulement par des parois verticales, est raccordée à cette tubulure par des parois inclinées; les Fig. 26 et 27 sont des demi-vues en coupe IO prises respectivement suivant les lignes 26-26 de la Fig. 25 et 27-27 de la Fig. 26; la Fig. 28 est une vue en coupe longitudinale d'une autre variante analogue à celle de la Fig. 22 mais

o les génératrices inférieures de la tubulure d'écoule-

I5 ment présentent une déviation formant une saillie à l'in-

térieur de cette tubulure; les Fig. 29 et 30 sont des demi-vues en coupe prises respectivement suivant les lignes 29-29-de la Fig. 28 et 30-30 de la Fig. 29; et les Fig. 31 à 34 sont des vues analogues aux Fig. 5 à 8 respectivement,relatives à une variante du

deuxième mode de réalisation de l'invention.

Le robinet-vanne illustré aux Fig. 1 à 4 comporte un corps 1 en forme de T moulé en fonte ou en

un autre alliage métallique, ou encore en matière plas-

tique. Le corps 1 comporte une tubulure 2 d'axe X-X

d'entrée et de sortie du fluide transporté, cette tubulu-

re 2 étant destinée à être raccordée, par exemple par des brides, à une canalisation non représentée, et une cage tubulaire 3 d'axe Y-Y perpendiculaire àl'axe X-X et formant

la hampe du T. Pour les besoins de la description, on

supposera l'axe X-X horizontal et l'axe Y-Y vertical, la

cage 3 s'étendant vers le haut à partir de la tubulure 2.

Seule la partie inférieure de la cage tubulaire 3 est représentée; sa partie supérieure comporte comme connu un chapeau fermant le corps et servant de guide étanche à la

tige de manoeuvre de l'obturateur.

La tubulure 2 présente une cavité intérieure 4 cylindrique de section circulaire alors que la cage tubulaire 3 présente une cavité intérieure 5 d'axe Y-Y

également cylindrique mais de section à peu près ellipti-

que. La cavité 4 est interrompue dans le prolongement

de la cage 3 par une surface de siège 6 de forme particu-

lière décrite plus loin.

Sur le siège 6 est destiné à être appliqué, par translation entre une position supérieure ouverte et

une position inférieure fermée, un obturateur ou opercu-

le 7 manoeuvré par une tige de manoeuvre filetée 8 d'axe Y-Y. L'extrémité supérieure de cette tige filetée est I5 montée mobile en rotation mais immobile en translation dans le chapeau supérieur du corps 1, et son extrémité

inférieure coopère avec un écrou de manoeuvre non repré-

senté qui est emprisonné dans une cage supérieure 9 de l'obturateur. Comme le corps 1, l'obturateur 7 admet comme plans de symétrie le plan vertical Q contenant les axes X-X et Y-Y et le plan vertical P contenant l'axe Y-Y

et perpendiculaire à l'axe X-X.

L'obturateur 7,décrit plus loin,peut être réalisé en tout matériau approprié tel que la fonte grise, la fonte à. graphite sphéroldal, l'acier, un cuproalliage, une matière plastique, et peut être fabriqué par toute technique appropriée (moulage de précision, matriçage, usinage, etc.). Dans cet exemple, l'obturateur est creux et constitué de deux demiopercules 7a et 7b assemblés comme on le verra plus loin et entièrement revêtus de caoutchouc.

L'obturateur 7 a une forme générale de pla-

teau perpendiculaire à l'axe X-X adapté aux dimensions de la cavité cylindrique 4-de la tubulure d'écoulement 2 et aux formes du siège 6 pour s'insérer entre- les deux moitiés de la tubulure 2 afin de s'appliquer de manière étanche sur le siège 6. Il comporte à sa partie supérieure, outre la cage 9 emprisonnant l'écrou de la tige de manoeuvre 8, deux paires de nervures ou oreilles de guidage latérales 10 parallèles à l'axe Y-Yet situées depart et d'autre du plan vertical Q. Les nervures 10 de guidage coopèrent avec deux nervures de guidage verticales 11 situées sur le plan de symétrie P du robinet-vanne, à. l'intérieur de la

IO cage 3 et en saillie par rapport à la cavité 5 de celle-

ci. On décrira ci-dessous deux modes d'exécution

de la surface de siège 6 et de l'obturateur 7.

- Premier mode d'exécution du siège et de l'obturateur

(Fig. 1 à 4 et 20).

I5 La forme du siège 6 se déduit directement de celle décrite dans le brevet de la Demanderesse FR 71.16 057 précité, comme on le voit en comparant les

épures des Fig. 19 et 20.

Suivant ce brevet FR 71.16 057, comme illus-

tré géométriquement à la Fig. 19, le profil transversal du siège, ou plus précisément la projection de la ligne d'étanchéité courbe et continue-sur le plan de symétrie Q, est représenté par les lignes A, B, D, C et A 1, Bi,

Di, C 1. Ce profil est constitué de deux courbes symétri-

ques par rapport au plan P et à la forme générale d'une coque de navire. On reconnaît les portions de courbe supérieures A, E et A, E transversales par rapport à

l'axe X-X d'écoulement, c'est-à-dire pratiquement verti-

cales, les portions de courbe inférieures D, C et D1, C1

qui se confondent avec la trace du plan P et sont entiè-

rement situées sur la cavité cylindrique d'écoulement A, et les portions intermédiaires de transition E, B, D et

1 i i -

E, B, D qui sont hélicoïdales, qui coupent l'axe X-X en B et Bi et qui raccordent les portions supérieures

transversales aux portions inférieures ce chaque demi-- -

ligne d'étanchéité. Les lignes A, B, D, C et. A, B1, D1, C1 sont les projections de la ligne moyenne du siège 6, qui est constitué de deux surfaces réglées dont les génératrices sont orthogonales à l'axe X-X dans les portions supérieures A, E et A1, E1, parallèles à l'axe X-X dans les portions inférieures confondues D, C et D, C1 et d'orientation évolutive entre la perpendicularité et le parallélisme, comme les marches d'un escalier en colimaçon, dans les portions intermédiaires E, B, D et IO E1, B et D1

On rappelle encore que les lignes d'étanché-

ité A, E, B, D et A1, E, B1, admettent en tout point un plan tangent à la surface de siège 6 qui forme avec l'axe Y-Y un angle c' à peu près égal à une valeur prédé-E I5 terminée,par exemple à 20 (plans tangents de traces K1, T et K2 T sur la Fig. 18). Ensuite, de D à C et de D1 à

Cl,l'angle "o évolue progressivement de la valeur mini-

male 20 à 90 .

La partie supérieure de l'épure de la Fig.20

est la projection sur le même plan Q de la ligne d'étan-

chéité d'un robinet suivant la présente invention. Les

2 2 22 2

courbes A, E, B, D, C et A2, E2,B2,D2,C sont identiques respectivement aux courbes A, E, Bi D, C et A, E, Bt D1, C1 de la Fig. 19 et comportent les mêmes portions

2 2 2 2

supérieures A, E, A, E, inférieures D, C et D, C et intermédiaires de transition et de raccordement entre les portions supérieures et les portions inférieures E,

2 2 2

B, D et E2, B2 D, et répondent aux mêmes définitions géométriques, et il en est de même des conditions sur les plans tangentsà la surface de siège le long de ces

deux courbes.

Mais, en vue de réduire l'encombrement longi-

tudinal maximal du siège (distance A, A et A, A aux

Fig. 19 et 20), on a rapproché par translation parallèle-

ment à l'axe X-X les deux courbes symétriques, de manière

qu'elles se croisent en B ou-B (Fig. 20) sur l'axe X-X.

Il s'ensuit que l'encombrement longitudinal maximal A, A2 par rapport à l'axe X-X est inférieur à l'encombrement précédent A, A 1, la diminution de l'encombrement étant égale à l'amplitude de la translation considérée. Par conséquent, la surface d'étanchéité 6

admet une ligne moyenne d'étanchéité 61 qui, en projec-

tion sur le plan Q, constitue l'ensemble des courbes A,

E, B, D, C et A2, E2, B2, D2, C2. La ligne 61 d'étanchéi-

té est illustrée aux Fig. 3 et 4 par un trait mixte porté sur la surface de siège 6 et est concrétisée par la crête

71 d'un cordon d'étanchéité élastique 12 porté par l'obtura-

teur 7, cette crête ayant exactement la même forme. La ligne 61 est constituée par l'ensemble de deux lignes qui I5 se croisent aux extrémités du diamètre horizontal de la tubulure 2, sur l'axe X-X. Les portions de chaque moitié

de la surface d'étanchéité 6 sont, de façon correspon-

dante: - deux portions supérieures 62, situées à peu près dans un plan transversal par rapport à l'axe d'écoulement X-X, correspondant pour la ligne d'étanchéité à A, E, et A, E;

- deux portions intermédiaires supérieures de transi-

tion 63, hélicoïdales, situées au-dessus de la zone diamétrale de l'axe d'écoulement, correspondant à E, 2 2 B et E, B

- deux portions intermédiaires inférieures de transi-

tion 64, horizontales, situées au-dessous de la zone diamétrale de l'axe d'écoulement X-X etde l'autre côté du plan vertical P par rapport au précédent, correspondant à B, D et B2, D2; et

- deux portions inférieures cylindriques 65 se confon-

dant avec la cavité d'écoulement 4 et parallèles à l'axe X-X d'écoulement, correspondant à D, C et D2

C2. 2

Toutes ces portions de surface se raccordent de façon continue les unes aux autres, et à ces portions

de surface sur le siège correspondent des portions de li-

gne d'étanchéité 72 à 75, respectivement, sur le cordon d'étanchéité 12 de l'opercule 7. Les lignes d'étanchéité 61 du siège 6 et 71 de l'opercule 7 ont ainsi, en vue de côté, une forme générale en X. Chaque demi-ligne située d'un côté du plan P présente un point de rebroussement B à chaque extrémité IO du diamètre horizontal de la tubulure 2 d'écoulement. On obtient de même des surfaces d'étanchéité croisées sur la zone diamétrale de l'axe d'écoulement X-X; au-dessus de cette zone diamétrale, les surfaces, évasées à la partie supérieure,sont convergentes vers la zone diamétrale de

I5 l'axe X-X. Au-dessous de cette zone diamétrale, les sur-

faces d'étanchéité sont convergentes de la partie infé-

rieure vers la zone diamétrale de l'axe X-X.

En d'autres termes, les portions de surfaces situées au-dessus de la zone diamétrale de l'axe X-X et d'un côté du plan de symétrie P se prolongent en-dessous de cette zone diamétrale et de l'autre côté dudit plan

de symétrie P. C'est ce prolongement qui assure la conti-

nuité, en dépit de la discontinuité géométrique marquée par le.point de rebroussement B pour les portions de surfaces d'étanchéité situées du même côté du plan de symétrie P. Comme représenté en perspective à la Fig. 12 pour une variante d'exécution décrite plus loin, la ligne

d'étanchéité 61 71 est en réalité une courbe fermée parcou-

rant tout le pourtour des surfaces d'étanchéité,donc enveloppant la cavité cylindrique d'écoulement 4, avec deux points de rebroussementB,B 2symétriques par rapport au plan de symétrie Q contenant les axes X-X et Y-Y (plan des Fig. 1, 3 et 20). Les lignes 61 et 71 se confondent en

position de fermeture du robinet-vanne.

Sur l'obturateur 7 (Fig. 11, le cordon 12 d' étanchéité,dé section à peu près circulaire,évolue autour d'un plateau d'obturateur 76 dont le plan moyen est le plan Q

et comporte une partie inférieure 77 d'épaisseur (c'est-

à-dire de dimension suivant l'axe X-XY constante et semi-cylindrique dont le diamètre horizontal est situé au-dessus de l'axe d'écoulement X-X, puis une partie intermédiaire 78 parallélépipédique de même épaisseur,

puis une partie supérieure 79 en forme de coin dont l'a-

IO rête croise l'axe X-X à angle droit et qui diverge vers

le haut jusqu'aux boucles supérieures de la ligne d'étan-

chéité 71. Le coin a-à sa partie supérieure une dimension

suivant l'axe X-X supérieure à celle des parties inter-

médiaire, et inférieure du plateau 76. Les oreilles de ú5 guidage latérales 10 sont en saillie sur le coin 79 de part et d'autre du plan P. Le cordon d'étanchéité 12 suit tout le bord du coin 79 ainsi que la partie inférieure de la région

semi-cylindrique 77, à chaque extrémité axiale de celle-

ci. De là, les deux portions courbes inférieures de la surface d'étanchéité se rejoignent aux sommets du coin

79 en convergeant vers la zone diamétrale d'axe X-X.

Suivant les Fig. 2 et 4 de l'obturateur et du siège prises dans le plan transversal de symétrie P, les différentes portions des surfaces d'étanchéité s'étendent symétriquement par rapport au plan Q, dans

le plan P, suivant des arcs ayant les valeurs approxima-

tives suivantes de chaque côté du plan de symétrie P, donc à compter deux fois a) 62-72: environ 60 b) 63-73: environ 30 c) 64-74: environ 30

d) 65-75: environ 60 .

On verra ultérieurement le mode de réalisa-

tion de l'obturateur 7, qui est commun au premier et

au deuxième mode d'exécution.

- Deuxième mode d'exécution (Fig. 5 à 12 et 19) Pour mieux comprendre la constitution du deuxième mode d'exécution par rapport au premier, on

comparera les épures des Fig. 20 et 21.

Tout en conservant le principe des lignes et surfaces d'étanchéité croisées, on a, dans un but de simplification, remplacé les portions 6272 et 63-73 (ou

A, E, B et A2, E2, B2) situées au-dessus de la zone dia-

métrale d'axe X-X, c'est-à-dire les portions supérieures

Io et iXnterîrëdiâires supérieures...en courbure continue,d'évolution héli-

coïdale, par deux plans convergents de trace rectiligne A3, F, B et A4, F1, B2 (Fig. 21), le demi-angle au sommet

o< étant supérieur ou égal à 20 par rapport à l'axe Y-Y..

Au-dessous de la zone diamétrale de l'axe I5 X-X, on a conservé les surfaces et lignes d'étanchéité du

premier mode d'exécution.

On voit que cette simplification dans la zone

supérieure des surfaces et lignes d'étanchéité est obte-

nue au prix d'un léger accroissement d'encombrement longi-

tudinal maximal pour un même angle i<, car la distance A3, A4 de la Fig. 21 est supérieure à la distance A, A2 de la Fig. 20. Mais cet encombrement longitudinal maximal reste tout de même inférieur, pour un même angle c<, à celui du robinet-vanne antérieur (distance A, A1 de la

Fig. 19).

_ Plus précisément dans ce mode de réalisation, la partie supérieure 62 du siège est constituée par: - deux surfaces planes semi-elliptiques 62a qui sont

les intersections des deux plans convergents symétri-

ques par rapport au plan P avec la paroi de la tubu-

lure 2. Ces surfaces semi-elliptiques s'étendent t depuis la jonction entre la cage tubulaire 3 et la

tubulure 2 jusqu'à une zone située à peu près à mi-

hauteur entre le plan diamétral horizontal passant par l'axe X-X et la jonction entre la cage tunulaire 3 et la tubulure 2 (segments A3, F et A4, F1 de la Fig. 21); - deux surfaces 63a hélicoïdales réglées intermédiaires

s'étendant jusqu'au plan diamétral précité,correspon-

dant aux portions F, B et F, B2 de la Fig. 21. Ces surfaces 63a assurent la transition progressive avec

les deux surfaces de transition inférieures 64.

Les deux surfaces de transition inférieures 64 sont, comme dans le premier mode de réalisation, des IO surfaces gauches s'étendant d'une zone située au niveau de l'axe X-X jusqu'à environ mi-hauteur entre l'axe X-X et la génératrice inférieure de la cavité 4. Ce sont des

surfaces gauches en forme de rampes tournantes, c'est-à-

dire des surfaces hélicoïdales réglées, engendrées par I5 des génératrices s'appuyant sur une courbe d'intersection

de la surface 6 avec la cavité cylindrique 4 d'écoulement.

Les surfaces 64 présentent une évolution de rotation au-

tour d'un axe vertical lorsque l'on suit leur courbe d'intersection avec la cavité cylindrique. Les surfaces 63 et 64 admettent en tous points de la ligne médiane ou ligne d'étanchéité 61 un plan tangent qui fait avec l'axe

Y-Y un angle minimal de 200, cet angle croissant progres-

sivement jusqu'à. 90 dans la partie inférieure, o les surfaces 64 se raccordent aux surfaces 65 confondues avec

la cavité 4.

La ligne médiane d'étanchéité 61 de la surfa-

ce de siège 6 est comme précédemment constituée de deux lignes symétriques par rapport au plan de symétrie P du robinet-vanne. Ces deux lignes apparaissent sur la vue de dessus de la Fig. 9 et sur la partie inférieure de

la Fig. 21; elles sont fermées et continues mais présen-

tent des changements de tracé ou de direction importants (points de rebroussement) sur la trace du plan P. La ligne 61 est également représentée en perspective à la Fig. 12. Comme précédemment, c'est suivant cette ligne d'étanchéité 61, commune au siège 6 et à l'obturateur 7 (ligne 71 identique) que la garniture d'étanchéité de

l'obturateur 7 s'applique sur le siège 6.

En projection sur le plan Q (Fig. 5 et 7), la ligne 61 forme un X constitué d'un V à pointe vers le bas superposé à un U renversé inférieur, alors que dans le premier mode de réalisation le V supérieur est

remplacé par un U supérieur.

Dans le plan de projection P qui est celui IO de la Fig. 6, le cordon d'étanchéité 12 et la ligne

d'étanchéité 71 n'apparaissent que dans la partie supé-

* rieure d'étanchéité 62, 72 sous forme d'une demi-ellipse, sur une partie de la zone intermédiaire 63, 73 et sur la partie inférieure 65, 75, alors qu'ils sont masqués sur

I5 la partie 64, 74.

On décrira maintenant la constitution, dans les deux modes de réalisation ci-dessus, des deux parties

7a, 7b de l'obturateur 7.

Ces deux parties 7a, 7b sont constituées par des coques minces (Fig. 13) renforcées, c'est-à-dire

surépaissies en 13 sur chaque côté de l'obtu-

rateur,au niveau de l'axe X-X, pour comporter à ces emplacements des moyens d'assemblage constitués par une

paire de tétons coniques 14 en saillie sur un demi-

opercule (par exemple 7a) et emboîtés dans les évidements

coniques conjugués 15 de l'autre demi-opercule (7b).

Il est prévu également des saillies intérieures 16 d'ap-

pui réciproque l'une sur l'autre (Fig. 17), situées à la fois sur lesopercules 7a et 7b et constituant des entretoises qui évitent l'écrasement des parois minces de l'obturateur 7 lors de l'application par moulage d'un revêtement ou garniture de caoutchouc 17 qui est injecté

sous pression dans un moule contenant l'obturateur.

De plus, comme on le voit à la Fig. 10, les deux parties 7a, 7b comportent intérieurement deux ergots internes 18 prenant naissance sur un opercule 7a et s'apuyant sur la paroi interne supérieure,horizontale, de l'autre opercule 7b,et réciprcoqueent,juste au-dessous de la cage à écrou 9, en traversant le plan de joint P. Ces ergots servent à éviter toute séparation par cisaille-

ment des opercules 7a, 7b,lors de la manoeuvre de ferme-

ture, si un corps étranger fait obstacle d'un seul côté

du plan P de symétrie.

La garniture d'étanchéité en élastomère 17, IO d'épaisseur variable, est surépaissie pour former le cordon d'étanchéité ou crête 12 matérialisant la ligne d'étanchéité 61 et est amincie dans le plan de symétrie P-P ou plan d'assemblage des opercules 7a, 7b. Les deux opercules 7a, 7b sont revêtus indépendamment l'un de

I5 l'autre, sur toute leur surface, intérieurement et exté-

rieurement, y compris sur les saillies d'appui 16 et les tétons 14, par la garniture d'étanchéité 17. Ils sont solidarisés à l'aide d'un produit adhésif, donc sans boulonnerie. Seul le sommet des tétons 14 et le fond des

évidements 15 est dépourvu de revêtement.

De par leur forme, chacun des opercules 7 7b constitue un objet sans contre-dépouille donc moulable

sans noyau.

On remarque, en comparant les Fig. 13-14 et 15-16, que la crête 12 de la garniture d'étanchéité 17 peut être partagée en deux parties symétriques sur chaque opercule 7a, 7b (Fig. 13-14)ou bien n'exister que sur un seul_ opercule,7b par exemple, l'autre opercule 7a étant corrélativement tronqué (Fig. 15-16) afin que le joint d'assemblage forme dans cette zone une chicane à angle droit s'opposant à des introductions éventuelles de

fluide entre les deux opercules.

On remarque encore, en comparant la coupe de la Fig. 17 à celle des Fig. 13 à 16, que dans la portion supérieure d'étanchéitéetau-dessous de la zone diamétrale

d'axe X-X, le cordon d'étanchéité 12 est orienté différem-

ment du cordon 12 situé dans la portion inférieure; dans cette dernière, le cordon 12 s'applique sur une surface voisine de la cavité cylindrique 4 ou confondue avec elle, alors que, aux niveaux.supérieurs;,i'l s'applique sur ine surface deve- nan't à peu près transversale à 'l'axe X- Xconme décrit plus haut.Ainsi

le cordon 12 est partout dirigé vers la surface 6.

L'obturateur 7 formé par l'assemblage collé

des opercules 7a, 7b comporte sur son pourtour des surfa-

IO ces convexes conjuguées des surfaces concaves formant le

siège 6.

En variante, l'obturateur 7 peut être monobloc,

mais son moulage est plus difficile qu'en deux parties.

On considérera maintenant les projections I5 horizontales des lignes d'étanchéité du robinet-vanne suivant l'invention (Fig. 20 et 21) et du robinet-vanne

suivant le brevet FR 71.16 057.

Sous l'effet de la pression amont ou aval du fluide transporté, l'obturateur 7 en position de fermeture est appliqué sur la partie du siège 6 opposée à cette pression, et la ligne d'étanchéité 61 est A, B, C2 (Fig. 20 et 21), en

projection sur le plan Q de coupe de la Fig. 5.

Si l'on projette cette ligne d'étanchéité sur

le plan diamétral passant par l'axe X-X et perpendiculai-

re à l'axe Y-Y, on obtient pour le deuxième mode de réalisation de l'invention là surface hachurée,en croissant, de la partie inférieure de la Fig. 21. Cette surface représente la surface suivant laquelle il faut exercer un effort pour ouvrir l'obturateur et vaincre la pression du fluide qu'il subit. La résistance à vaincre pour l'ouverture de

l'obturateur 7 s'appelle l'effet de fond. Cette résistan-

ce ou cet effet de fond est le produit de la pression à

vaincre par la surface projetée, en hachuré à la Fig. 21.

On voit donc que cet effet de fond ou cette résistance à vaincre est d'autant plus importante, pour une même

pression à vaincre,que la surface projetée est plus im-

portante.

On voit par comparaison que la surface proje-

tée de la Fig. 20, pour l'obturateur 7 du deuxième mode de réalisation de l'invention, est sensiblement réduite par rapport à celle de l'obturateur suivant le brevet

antérieur de la Demanderesse no 71.16 057 (ligne d'étan-

chéité et surface projetée hachurée de la Fig. 19), à

diamètre égal du conduit d'écoulement 4 bien entendu.

Io Exemple numérique: Pour un diamètre intérieur de la cavité d'écoulement 4 de 150 mm, et pour une pression de 16 bars à vaincre à l'ouverture de l'obturateur, la surface projetée (Fig. 19) d'un obturateur suivant le brevet I5 antérieur précité de la Demanderesse était de 250 cm2 et

l'effort d'ouverture ou effet de fond était de 4000 kg.

Pour un obturateur suivant le deuxième mode de réalisation de l'invention, la surface projetée est réduite à 50 cm2 (Fig. 20) et l'effort à vaincre lors de

l'ouverture est ramené à 800 kg.

On remarque à la Fig. 20 (surface projetée pour le premier mode d'exécution) une surface projetée encore plus faible que celle de la Fig. 21, donc a

fortiori plus faible que celle de la Fig. 19 correspon-

dant au robinet-vanne antérieur.

Grâce à cette sensible réduction de l'effet

de fond, on peut utiliser avec le robinet-vanne de l'in-

vention un actionneur de moindre puissance et de moindre encombrement.

Par ailleurs, la partie supérieure des sché-

mas des Fig. 19 à 21 illustre la réduction de l'encombre-

ment longitudinal, c'est-à-dire de la distance entre brides de la tubulure 2 mesurée parallèlement à l'axe X-X,

à diamètre égal du conduit 4, par rapport à un robinet-

vanne suivant le brevet antérieur de la Demanderesse no 71.16 057, ce pour un même angle minimal entre l'axe X-X et le plan tangent à la- surface d'étanchéité le long

de la ligne d'étanchéité.

Enfin, l'obturateur de l'invention conserve, grâce à la forme du siège 6 et à la forme conjuguée de ses demi-opercules 7a et 7b, l'avantage de se rapprocher ou de s'éloigner du siège 6 avec un minimum de frottement,

car les surfaces qui doivent s'appliquer l'une sur l'au-

tre pour établir l'étanchéité se déplacent l'une par IO rapport à l'autre pratiquement sans glissement. Il en résulte avantageusement que la garniture d'étanchéité en élastomère 17, et notamment son cordon d'étanchéité 12,

subit le minimum d'usure.-

Dans ce qui suit vont être décrites des va-

riantes des deux modes d'exécution précédents. Ces varian-

tes ne concernent que la partie inférieure de la surface d'étanchéité 6et correspondent au cas o la tubulure

d'écoulement présente une saillie interne ou externe.

- Variante des Fig. 22 à 24: Le corps tubulaire 1 présente une poche transversale 20 de part et d'autre du plan transversal P, donc autour de l'axe Y-Y, constituant une excroissance ou saillie extérieure en point bas par

rapport aux génératrices inférieures de la tubulure 2.

Une telle poche 20 a pour rôle de servir de logement à

la partie inférieure de l'obturateur à la fin-de sa cour-

se de fermeture.

Cette poche a la forme d'une surface réglée

cylindrique dont les génératrices sont parallèles à cel-

les de la cavité cylindrique 4 et se raccordent par des

parois parallèles au plan P à cette cavité. En conséquen-

ce, la surface d'étanchéité du siège de l'obturateur est simplement modifiée par le remplacement de la partie inférieure cylindrique 65 par une partie inférieure 66 qui se oonfond à la fois avec une partie de la cavité -cylindrique 4 et avec la poche 20. Par conséquent, la partie inférieure 66 est une surface réglée partiellement cylindrique et partiellement de forme allongée vers le

bas au-delà de la forme cylindrique et dont les généra-

trices rectilignes évoluent entre celles de la cavité 4 et celles de la poche 20, avec lesquelles elles finissent

par se confondre.

- Variante des Fig. 25 à 27 Le corps tubulaire 1 pré-

sente comme précédemment une poche transversale 21 en saillie externe par rapport à la tubulure 2, mais cette

IO poche est raccordée par des chanfreins 22 à la cavité 4.

La partie inférieure 65 de la surface d'étanchéité est remplacée par une partie inférieure 67 qui est réglée et dont les génératrices-rectilignes évoluent-progressivement entre celles de la cavité cylindrique 4 et celles des

i5 chanfreins 22.

- Variante des Fig. 28 à 30: Le corps tuhulaire 1 pré-

sente une saillie interne 23 de part et d'autre du plan transversal P. Cette saillie 23 est une surface réglée formant une surépaisseur cylindrique d'axe parallèle à l'axe X-X et de plus grand rayon que la cavité 4, et elle se raccorde par des chanfreins circulaires 24 à la cavité

cylindrique 4.

La partie inférieure de l'obturateur 7 doit s'appliquer de manière étanche sur la saillie interne 23 et en particulier sur les chanfreins circulaires 24. En

conséquence, la surface d'étanchéité du siège de l'obtura-

teur est modifiée en remplaçant la partie inférieure cylindrique 65 par une partie inférieure 68 réglée dont les génératrices évoluent progressivement des génératrices

de la cavité 4 parallèles à l'axe X-X à celles des chan-

freins 24.

Dans chacune des trois variantes précédentes, la partie inférieure de l'obturateur 7, et notamment de sa ligne d'étanchéité 71, est bien entendu modifiée de la même façon que la surface de siège. De plus, on comprend que les mêmes variantes peuvent être envisagées pour le

premier mode de réalisation de l'invention.

Dans les variantes des Fig. 25 à 27 et 28 à , il est essentiel de remarquer que l'angle que faitavec l'axe Y-Y le plan tangent à la surface de portée 22 ou 24

le long de la ligne d'étanchéité est au moins égal à l'an-

gle a( minimal de 200. Sur toute la longueur de la ligne d'étanchéité est ainsi obtenu un angle constant au moins égal à 20 . Ceci présente comme avantage le fait que, sur

IO tout le pourtour du siège, la garniture d'étanchéité élas-

tique 17 travaille dans les mêmes conditions. C'est ain-

si que la compression de la garniture d'étanchéité,comptée perpendiculairement à la surface de portéeest constante sur tout le pourtour du siège, pour un enfoncement donné

I5 de l'obturateur. Si l'on modifie l'enfoncement de l'obtu-

rateur, cette compression change de valeur mais garde la

nouvelle valeur uniforme sur tout le pourtour du siège.

Ces deux variantes présentent comme autre

avantage de guider et de soutenir l'obturateur à sa par-

tie inférieure en fin de fermeture. Il s'agit là d'un avantage d'autant plus intéressant que la surface d'appui et de guidage des oreilles 10 de l'obturateur sur les

guides 11 du corps a une hauteur limitée.

- Variante des Fig. 31 à 34: On remarque que dans les deux modes d'exécution des Fig. 1 à 4 et des Fig. 5 à 8, il existe sur la ligne d'étanchéité un point critique de croisement B, B2 qui doit coïncider sur le siège et sur

la garniture d'étanchéité 17 de l'obturateur 7.

Si les tolérances de fabrication du siège, d'une part, et de l'obturateur, d'autre part, sont trop larges, il y a un risque de léger décalage de ce point de

croisement sur le siège et sur l'obturateur, et par consé-

quent un risque de défaut d'étanchéité.

C'est pourquoi, dans le cas o l'on prévoit de larges tolérances de fabrication, il est prudent de remplacer ce point critique de croisement par Fine courte

ligne d'étanchéité 80 formant un trait d'union à projec-

tion latérale verticale sur le plan Q.Cette ligne 80 se matérialise par uneliJne de crête D1 sur l'obturateur, de part et d'autre du plan diamétral d'axe X-X et au voisinage de celui-ci, cette ligne de crête se trouvant sur un petit segment droit 82 du cordon d'étanchéité de l'obturateur

(Fig. 31), et par un méplat 83 de liaison entre les sur-

faces 63 et 64 sur le siège (Fig. 33).

Io Ainsi, un léger décalage d'un côté ou de l'autre du plan de symétrie PP est possible entre le siège et l'obturateur, car il y aura toujours contact d'étanchéité entrela crête d'étanchéité 81 du segment droit

82 et le méplat 83 correspondant du siège.

I5 Dans tout le présent mémoire, on a supposé l'axe X-X horizontal et l'axe Y-Y vertical. Cependant, il est clair que le robinet-vanne de l'invention peut être utilisé dans n'importe quelle orientation désirée, par

exemple avec l'axe d'écoulement X-X vertical ou oblique.

Claims (11)

-.REVENDICATIONS -

1.- Robinet-vanne, du type comprenant un corps présentant un conduit d'écoulement cylindrique

horizontal qui définit une surface de siège, et un obtu-

rateur muni d'un cordon d'étanchéité en élastomère et guidé en translation verticale, la ligne d'étanchéité de

ce cordon étant-identique à la ligne moyenne de la surfa-

ce de siège du corps, caractérisé en ce que la ligne d'étanchéité (71) présente, vue perpendiculairement à

l'axe (X-X) du conduit d'écoulement (4), une forme géné-

IO rale en X et est obtenue, sur toute ou pratiquement toute sa longueur, par translation l'une vers l'autre, suivant ledit-axe (X-X), de deux demilignes d'étanchéité ayant

ensemble une forme générale de coin.

2.- Robinet-vanne suivant la revendication 1, I5 caractérisé en ce que les deux demi-lignes d'étanchéité se croisent à peu près dans le plan diamétral horizontal

du conduit d'écoulement (4).

3.- Robinet-vanne suivant l'une des revendi-

cations 1 et 2, caractérisé en ce que chaque demi-surface

d'étanchéité est une surface réglée qui comporte une por-

tion courbe supérieure (62) à peu près transversale à l'axe d'écoulement (X-X), une portion courbe inférieure (65) se confondant avec la surface interne cylindrique

d'écoulement (4), et entre les deux, au-dessus et au-

dessous d'une zone diamétrale représentée en projection

par l'axe d'écoulement, une portion intermédiaire de tran-

sition (63-64) à peu près hélicoïdale en forme de rampe

tournante qui relie lesdites portions supérieure et infé-

rieure en contournant la surface cylindrique d'écoulement

(4),au plus près de celle-ci.

4.- Variante du robinet-vanne suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la partie de chaque demi-surface d'étanchéité située au-dessus de la zone de l'axe d'écoulement (X-X) est remplacée par deux

portions de plan (62a) convergeant vers cet axe et prolon-

gées par des surfaces courbes (63a) de raccordement aux

surfaces (64) situées au-dessous de ladite zone.

5.- Robinet-vanne suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les points

de croisement du X sont remplacés par des méplats (83) sur la surface de sièege (6)et,sur le cordon d'étanchéité (12); par des

segments de droite (80)à peu près verticaux en vue latérale.

6.- Robinet-vanne suivant l'une quelconque des

IO revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le cordon

d'étanchéité (12) suit le pourtour d'un plateau (76) constitué d'une partie inférieure cylindrique (77) d'axe

parallèle à l'axe d'écoulement (X-X), d'une partie inter-

médiaire parallélépipédique (78) et d'une partie supérieu-

I5 re (79) en forme de coin de sommet horizontal et perpen-

diculaire à l'axe d'écoulement.

7.- Robinet-vanne suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'obtura-

teur (7) est constitué de deux demi-opercules (7a, 7b)

assemblés suivant un plan de joint (P) vertical et per-

pendiculaire à l'axe d'écoulement (X-X), chaque demi-

opercule étant une coque mince munie de moyens de renfor-

cement (16) et de moyens de positionnement (14-15) par

rapport à l'autre demi-opercule.

8.- Robinet-vanne suivant la revendication 7, caractérisé en ce que chaque demi-opercule (7a, 7b) comporte une saillie intérieure (18) qui s'appuie contre

une surface d'extrémité horizontale de l'autre demi-

opercule.

9.- Robinet-vanne suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le cordon

d'étanchéité (12) est constitué par une surépaisseur

d'une garniture (17) recouvrant tout l'obturateur (7).

10.- Robinet-vanne suivant la revendication 9

lorsqu'elle dépend de l'une des revendications 7 et 8,

caractérisé en ce que chaque demi-opercule (7a, 7b) est revêtu sur ses faces intérieure et extérieure de ladite

garniture (17).

11.- Robinet-vanne suivant l'une quelconque

des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la tubu-

lure d'écoulement (2) présente au droit de l'obturateur (7) une région en saillie intérieure (23) ou extérieure (20, 21), et en ce que la partie inférieure de la surface de siège (6) est modifiée de façon correspondante, avec des surfaces de raccordement progressif au reste de cette surface.