FR2505969A2

FR2505969A2 - Pipe valve with sliding plug - has seat with cruciform sealing line in two halves giving wedge shape

Info

Publication number: FR2505969A2
Application number: FR8109831A
Authority: FR
Inventors: Pierre Louis Christian C Barbe
Original assignee: Pont a Mousson SA
Current assignee: Pont a Mousson SA
Priority date: 1981-05-18
Filing date: 1981-05-18
Publication date: 1982-11-19
Also published as: FR2505969B2

Abstract

The pipe valve comprises a body with a horizontal cylindrical passage forming a seat face, and a plug with an elastomer sealing strip sliding vertically in a guide. The strip bears against the seat face and is of the same shape. Seen at right angles to the axis (x-x) of the passage (4), the sealing line (61) of the seat is cruciform, and is formed by two sealing half-lines, together having a wedge shape. These lines can intersect roughly in the horizontal diametral plane of the passage.

Description

La présente invention est relative à un robinetvanne, du type comprenant un corps présentant un conduit d'écoulement cylindrique horizontal qui définit une surface de siège, et un obturateur muni d'un cordon d'étanchéité en élastomère et guidé en translation verticale, ce cordon s'appliquant sur la surface de siège du corps et ayant la même forme générale que celle-ci, et dans lequel la ligne d'étanchéité du siège présente, vue perpendiculairement à l'axe du conduit d'écoulement, une forme générale en X et est obtenue, sur toute ou prati quement toute sa longueur, par translation l'une vers l'autre, suivant ledit axe, de deux demi-lignes d'étanchéité ayant ensemble une forme générale de coin. The present invention relates to a valve, of the type comprising a body having a horizontal cylindrical flow duct which defines a seat surface, and a shutter provided with an elastomer sealing bead and guided in vertical translation, this bead applying to the seat surface of the body and having the same general shape as the latter, and in which the seal line of the seat has, seen perpendicular to the axis of the flow duct, a general shape in X and is obtained, over all or practically its entire length, by translation towards each other, along said axis, of two sealing half-lines together having a general wedge shape.

Le brevet principal décrit un robinet-vanne tel que défini ci-dessus. Dans un mode de réalisation préféré, chaque demi-surface d'étanchéité est une surface réglée qui 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'écoulement, 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 transition à 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.Dans une variante du meme mode de réalisation, la partie de chaque demisurface d'étanchéité située au-dessus de la zone de l'axe d'écoulement est remplacée 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. The main patent describes a gate valve as defined above. In a preferred embodiment, each half-sealing surface is a controlled surface which has an upper curved portion roughly transverse to the flow axis, a lower curved portion merging with the internal cylindrical flow surface , and between the two, above and below a diametral zone shown in projection by the flow axis, an intermediate transition portion roughly helical in the form of a rotating ramp which connects said upper and lower portions by bypassing the cylindrical flow surface, as close as possible thereto.In a variant of the same embodiment, the part of each sealing half-surface situated above the zone of the flow axis is replaced by two portions of plane converging towards this axis and extended by curved surfaces connecting to the surfaces located below said zone.

Le brevet principal prévoit que la ligne de crete du cordon d'étanchéité ait exactement la mêe forme que la ligne moyenne de la surface de siège. Ceci assure la simultanéité du premier contact cordon-siège tout le long du cordon lors de la fermeture de l'obturateur, mais, dans le mode de réalisation rappelé ci-dessus, du fait de la forme de la surface de siège dans sa portion inférieure, on n'obtient cas ensuite un écrasement uniforme du cordon dans cette zone lorsque la partie inférieure du conduit d'écoulement ne présente aucune dénivellation
La présente addition a pour but d'améliorer l'uniformité de l'écrasement du cordon dans le mode de réalisation indiqué ci-dessus.The main patent provides that the crest line of the sealing bead has exactly the same shape as the average line of the seat surface. This ensures the simultaneity of the first cord-seat contact along the cord when the shutter is closed, but, in the embodiment recalled above, because of the shape of the seat surface in its lower portion. , then a uniform crushing of the bead is then obtained in this area when the lower part of the flow duct has no difference in level
The purpose of this addition is to improve the uniformity of the crushing of the cord in the embodiment indicated above.

Ce problème est résolu suivant l'addition par le fait que la ligne de crête du cordon d'étanchéité est définie de manière à aborder simultanément la surface de siège en tous ses points sauf dans ladite portion inférieure de cette surface, où, lors de ce premier contact, subsiste un jeu radial qui croit progressivement de chaque côté jusqu'au point bas de la cavité d'écoulement. This problem is solved according to the addition by the fact that the crest line of the sealing bead is defined so as to simultaneously approach the seat surface at all its points except in said lower portion of this surface, where, when first contact, there remains a radial clearance which gradually increases on each side to the lowest point of the flow cavity.

Ainsi, pendant la phase de fermeture de l'obturateur, une fois que le contact d'étanchéité entre obturateur et siège a été réalisé sur la plus grande partie du cordon d'étanchéité, sauf sur ladite partie inférieure, les intervalles entre cordon d'étanchéité et siège, qui vont croissant sur les boucles inférieures de chaque ligne d'étanchéité en s'éloignant du plan diamétral de la tubulure d'écoulement, se réduisent progressivement, et le contact d'étanchéité se réalise progressivement, suivi également d'une compression progressive de la garniture d'étanchéité.Cette non-simultanéité des contacts d'étanchéité sur tout le pourtour de la ligne d'étanchéité et cette progressivité de l'entrée en contact avec le siège et de, la compression radiale ou normale du cordon ou de la garniture d'étanchéité compensent au moins partiellement, dans le sens de l'uniformité de l'écrasement du cordon en fin de course de fermeture de l'obturateur, la variation de l'angle a que fait avec l'axe de la tige de manoeuvre le plan tangent à la surface d'étanchéité le long de sa ligne moyenne dans la portion inférieure de la surface de siège. Thus, during the shutter closing phase, once the sealing contact between shutter and seat has been made on the largest part of the sealing bead, except on said lower part, the intervals between bead sealing and seat, which increase on the lower loops of each sealing line away from the diametral plane of the flow pipe, gradually reduce, and the sealing contact is made gradually, also followed by a Progressive compression of the packing. This non-simultaneity of the sealing contacts around the entire periphery of the sealing line and this progressiveness of the coming into contact with the seat and of, the radial or normal compression of the bead or of the gasket at least partially compensate, in the direction of the uniformity of the crushing of the bead at the end of the closing stroke of the shutter, the variation of the angle a that makes with the axis of the rod of e maneuvers the plane tangent to the sealing surface along its midline in the lower portion of the seat surface.

On peut obtenir une uniformité totale ou quasitotale de l'écrasement du cordon lorsque ledit jeu évo- lue suivant une loi du type j = a sin a - b, où a et b sont des constantes. One can obtain a total or almost uniformity of the crushing of the cord when said clearance evolves according to a law of the type j = a sin a - b, where a and b are constants.

Ceci peut s'obtenir de façon simple, dans le cas d'un conduit d'écoulement à section circulaire, en donnant à la partie inférieure du cordon, vue suivant l'axe d'écoulement, une forme circulaire de rayon supérieur à celui de la cavité d'écoulement. This can be obtained in a simple manner, in the case of a flow duct with circular section, by giving the lower part of the bead, seen along the flow axis, a circular shape with a radius greater than that of the flow cavity.

L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des dessins annexés, qui représentent seulement deux modes d'exécution. Sur ces dessins :
- la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un robinet-vanne suivant l'invention ;
- la figure 2 est une vue de ce robinet-vanne prise en coupe transversale suivant la ligne 2-2 de la figure 1 ;
- la figure 3 illustre en coupe longitudinale du cordon le premier contact de ce cordon avec le siège ,. The invention is explained below in more detail with the aid of the accompanying drawings, which show only two embodiments. In these drawings:
- Figure 1 is a partial view in longitudinal section of a gate valve according to the invention;
- Figure 2 is a view of this gate valve taken in cross section along line 2-2 of Figure 1;
- Figure 3 illustrates in longitudinal section of the cord the first contact of this cord with the seat,.

- la figure 4 est une vue prise en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3
, la figure 5 est une vue analogue à la figure 4, mais correspondant à la fermeture complète de l'obturateur
- la figure 6 montre en coupe transversale du cordon le contact de celui-ci avec le siège au point bas du conduit d'écoulement ; et
- la figure 7 est une vue analogue à la figure 6, mais correspondant à la fermeture complète de l'obtura teur.- Figure 4 is a sectional view taken along line 4-4 of Figure 3
, Figure 5 is a view similar to Figure 4, but corresponding to the complete closure of the shutter
- Figure 6 shows in cross section of the cord the contact of the latter with the seat at the low point of the flow conduit; and
- Figure 7 is a view similar to Figure 6, but corresponding to the complete closure of the shutter.

Le robinet-vanne représenté aux figures 1 et 2 possède un corps 1 identique à celui des figures 31 à 34 du brevet principal. L'obturateur ou opercule est dans l'ensemble analogue à l'obturateur 7 des figures 31 et 32 du brevet principal, la seule différence résidant dans la forme de la ligne de crête 171 de son cordon d'étanchéité 112. The gate valve shown in Figures 1 and 2 has a body 1 identical to that of Figures 31 to 34 of the main patent. The shutter or cover is generally similar to the shutter 7 of FIGS. 31 and 32 of the main patent, the only difference being in the shape of the crest line 171 of its sealing bead 112.

En effet, dans les parties supérieures et intermédiaires du cordon 112, c'est-à-dire en suivant de chaque côté du plan de symétrie P le trajet ABCDEFG, la ligne de crete 171 a la meme forme que la ligne d'étanchéité 61 du siège, mais légèrement expansée, c'est-àdire décalée en chaque point d'une distance ou interférence constante i perpendiculairement à la surface du siège 6. Indeed, in the upper and intermediate parts of the cord 112, that is to say by following on each side of the plane of symmetry P the path ABCDEFG, the crest line 171 has the same shape as the sealing line 61 of the seat, but slightly expanded, that is to say offset at each point by a constant distance or interference i perpendicular to the surface of the seat 6.

Dans la partie inférieure du cordon 112, entre les deux points G qui sont les limites supérieures de la portion de la surface 6 confondue avec la cavité 4 du conduit d'écoulement 2, la forme de la ligne de crete 171 est au contraire en retrait par rapport à celle de la ligne d'étanchéité 61. Plus précisément, vue suivant l'axe X-X d'écoulement (figure 2), la partie inférieure de la ligne 171 a la forme d'un arc de cercle de rayon légèrement supérieur au rayon de la cavité 4 du conduit d' écoulement. In the lower part of the cord 112, between the two points G which are the upper limits of the portion of the surface 6 merged with the cavity 4 of the flow conduit 2, the shape of the ridge line 171 is on the contrary in withdrawal relative to that of the sealing line 61. More precisely, seen along the flow axis XX (FIG. 2), the lower part of the line 171 has the shape of an arc of a circle of radius slightly greater than the radius of the cavity 4 of the flow conduit.

Lorsque l'opercule 107 descend pour obturer le conduit 4, il arrive un instant t1 auquel tous les points de la ligne 171 situés au-dessus des deux points G, à savoir tous les points tels que A,B,C,D,E,F et G, viennent simultanément en contact avec la ligne 61 du siège (figures 1 et 2), Au meme instant tl, il existe un jeu radial j au-dessous des deux points G, et ce jeu croit progressivement d'une valeur zéro aux points G à une valeur maximale jM au point bas H situé dans le plan de symétrie P, sur l'axe Y-Y. When the cover 107 descends to close the conduit 4, there comes an instant t1 at which all the points of the line 171 located above the two points G, namely all the points such as A, B, C, D, E , F and G, come simultaneously into contact with the line 61 of the seat (Figures 1 and 2), At the same time tl, there is a radial clearance j below the two points G, and this clearance gradually increases in value zero at points G to a maximum value jM at low point H located in the plane of symmetry P, on the axis YY.

Lorsque l'opercule 107 continue à descendre d'une course verticale s jusqu'à sa position de fermeture totale, dans les régions supérieure s et intermédiaires du cordon 112, c'est-à-dire au-dessus des deux points G, ce cordon s'écrase progressivement sur la surface 6, sans glisser ou pratiquement sans glisser sur cette surface, jusqu'à une valeur d'écrasement ou d'interférence i (figure 5). Comme dans toutes ces régions A,B,C,D,E,F: G, le plan tangent à la surface 6 le long de la ligne 61 fait un angle à peu près constant avec la direction Y-Y de déplacement, cet angle étant par exemple 200 ou 300, on a en tous les points i = s . sin aO = constante = i
Au-dessous des deux points G, dans le brevet principal, le contact 71-61 s'effectue simultanément au temps tl, comme au-dessus des points G.Comme dans cette région l'angle a varie de a0 à 900, l'interférence i = s.When the cover 107 continues to descend a vertical stroke s to its completely closed position, in the upper and intermediate regions s of the cord 112, that is to say above the two points G, this bead is progressively crushed on the surface 6, without slipping or practically without slipping on this surface, to a crushing or interference value i (FIG. 5). As in all these regions A, B, C, D, E, F: G, the plane tangent to the surface 6 along the line 61 makes an almost constant angle with the direction YY of displacement, this angle being by example 200 or 300, we have i = s at all points. sin aO = constant = i
Below the two points G, in the main patent, the contact 71-61 takes place simultaneously at time tl, as above the points G. As in this region the angle a varies from a0 to 900, the interference i = s.

sin a varie d'un Point à l'autre, de s . sin a0 au point
G à s . sin 900 = s au point H.sin a varies from one Point to another, from s. sin a0 to the point
G to s. sin 900 = s at point H.

Au contraire, suivant la présente addition, on a au-dessous des points G : i = s . sin a - j, de sorte qu'il suffit de choisir : j = s. sin a - i0 = s (sin a sin aO) (I) en chaque point pour que l'interférence i soit encore égale à i0 dans cette région inférieure. La formule (I) est ainsi du type : j = a sin.i- b, avec a = s et b = s. sin aO. On the contrary, according to this addition, there are below points G: i = s. sin a - j, so it suffices to choose: j = s. sin a - i0 = s (sin a sin aO) (I) at each point so that the interference i is still equal to i0 in this lower region. The formula (I) is thus of the type: j = a sin.i- b, with a = s and b = s. sin aO.

A titre d'exemple, pour a0 = 300, les interférences i aux points A et H, au temps t2 de fermeture étanche complète, après une course s de 2 mm à partir du temps t1 et un jeu au point H de 1 mm au temps tl, se calculent de la manière suivante d'après la formule (I): - du point A au point G
10 = 2 x sin 300 - 1 mm - au point H (j = 1 mm)
i = 2 x sin 900 - 1 = 1 mm - en un point intermédiaire K situé au-dessous de G et espacé angulairement de 300 par rapport à H, on a a = 600 et il faut un jeu radial j = 0,732 mm pour obtenir la même interférence i = 2 x sin 609 - 0,732 = 2 x 0,866 - 0,732 = 1 mm
On obtient ainsi une interférence ou un écrasement i qui est constant et égal à i0 sur tout le pourtour du cordon d'étanchéité. Cette propriété est intéressante et avantageuse car une interférence insuffisante en certains points risque de conduire à un défaut d'étanchéité tandis qu'une interférence excessive pro-duit une forte usure du cordon d'étanchéité.For example, for a0 = 300, the interferences i at points A and H, at time t2 of complete tight closure, after a stroke s of 2 mm from time t1 and a clearance at point H of 1 mm at time tl, are calculated as follows according to formula (I): - from point A to point G
10 = 2 x sin 300 - 1 mm - at point H (j = 1 mm)
i = 2 x sin 900 - 1 = 1 mm - at an intermediate point K located below G and angularly spaced 300 from H, we have aa = 600 and a radial clearance j = 0.732 mm is required to obtain the same interference i = 2 x sin 609 - 0.732 = 2 x 0.866 - 0.732 = 1 mm
There is thus obtained an interference or a crushing i which is constant and equal to i0 over the entire periphery of the sealing bead. This property is advantageous and advantageous because insufficient interference at certain points risks leading to a leakage while excessive interference produces heavy wear of the sealing bead.

La formule (I) ci-dessus, à savoir j = s . sin a - io = s (sin a - sin a,), donne le contour de la ligne de crête 171 conduisant à une valeur uniforme i0 de i sur tout son pourtour. En pratique, on peut adopter au-dessous des deux points G une forme en arc de cercle de rayon R1 de la ligne 171 légèrement supérieur au rayon R de la cavité 4, avec
R1 = R + i0
On comprend qu'en position de fermeture complète, la ligne moyenne 171 a de la surface écrasée 171 b du cordon 171 coïncide avec la ligne d'étanchéité 61 du siège 6(figure 7) ,alors qu'au brevet principal,c'est la ligne de crete 71 qui, au temps t1, coïncide avec cette ligne 61.The formula (I) above, namely j = s. sin a - io = s (sin a - sin a,), gives the outline of the crest line 171 leading to a uniform value i0 of i over its entire periphery. In practice, it is possible to adopt below the two points G an arc form of radius R1 of the line 171 slightly greater than the radius R of the cavity 4, with
R1 = R + i0
We understand that in the fully closed position, the middle line 171 a of the crushed surface 171 b of the cord 171 coincides with the sealing line 61 of the seat 6 (FIG. 7), whereas in the main patent, it is the peak line 71 which, at time t1, coincides with this line 61.

L'agencement décrit ci-dessus s'applique à tous les modes de réalisation du brevet principal dans lesquels l'angle plan tangent - axe Y-Y varie dans la partie inférieure du siège, c'est-à-dire dans tous les modes de réalisation sauf ceux des figures 25 à 27 et 28 à 30. Lorsque le croisement des demi-lignes d'étanchéité est ponctuel (figures 1 à 30 du brevet principal), le point d'intersection remplace le tronçon vertical C,D,E des figures 1 et 2, mais le reste-du cordon est tel que défini ci-dessus. The arrangement described above applies to all the embodiments of the main patent in which the tangent plane - YY axis angle varies in the lower part of the seat, that is to say in all the embodiments except those of Figures 25 to 27 and 28 to 30. When the crossing of the sealing half-lines is punctual (Figures 1 to 30 of the main patent), the point of intersection replaces the vertical section C, D, E of the figures 1 and 2, but the rest of the cord is as defined above.

Bien entendu, l'expression "ligne de crête" utilisée ici doit être comprise au sens large, cette ligne pouvant dans certains cas être une surface de faible largeur dans le cas d'un cordon d'étanchéité à section rectangulaire, trapézoidale ou en demi-lune. Of course, the expression "ridge line" used here must be understood in the broad sense, this line possibly in some cases being a surface of small width in the case of a sealing bead with rectangular, trapezoidal or half section -Moon.

Claims

1. Gate valve according to one of claims 3 and 4 of the main patent and in which, in the lower portion, the angle made with the axis (YY) of the operating rod the plane tangent to the surface d sealing varies, characterized in that the crest line (171) of the sealing bead (112) is defined so as to simultaneously approach the seat surface (6) at all its points except in the lower portion of this surface, or, during this first contact, there remains a radial clearance (j> which gradually increases on each side up to the low point (H) of the flow cavity (4).

2 gate valve according to claim 1, ca characterized in that said clearance (j) is obtained by giving the lower part of the bead (171) seen along the flow axis (XX), a radius of curvature (R1 ) greater than that (R2) of the flow cavity.

3. Gate valve according to one of claims 1 and 2, characterized in that, if a designates the angle made with the axis (YY) of the operating rod the plane tangent to the sealing surface along its mean line (61), said set (j) evolves according to a law of the type j = a sin a - b, where a and b are constants.