FR2512157A1

FR2512157A1 - Seal for ball valve - has conical housing and moves axially due to temperature changes

Info

Publication number: FR2512157A1
Application number: FR8117038A
Authority: FR
Original assignee: SARCELLE MARCELLE
Current assignee: SARCELLE MARCELLE
Priority date: 1981-09-02
Filing date: 1981-09-02
Publication date: 1983-03-04
Also published as: FR2512157B1

Abstract

The annular seal (13 for the ball valve is made from plastics and is housed between the valve body (1) and the screwed end connector (2). The seal has an outer surface (4) which bears on the valve body and against an 'O' ring seal (15). The inner face of the seal has two bearing surfaces. One surface (16) is spherical and seals the ball (5). The second surface (17) is conical and acts on a conical surface (18) of the end connector (2). When a cryogenic fluid is conveyed the valve and seal contract at different rates but due to the conical bearing surfaces the seal is forced to move (in the direction of the arrow (19)) and maintains a contact with the surface (16) of the ball (5).

Description

La présente invention concerne les robinets à tournant sphérique, avec corps construit en deux ou trois pieces et avec obturateur sphérique non arbré , et notamment les robinets à tournant sphérique de ce type utilisés en cryogénie. The present invention relates to ball valves, with body constructed in two or three pieces and with non-shaded ball valve, and in particular ball valves of this type used in cryogenics.

Dans le type de robinets ici considéré, l'étanchéité au passage du fluide est obtenue par l'action de la pression sur la sphère, qui fait plaquer celle-ci sur le siège aval. Cependant, pour amorcer ce phénomène, et aussi pour obtenir l'étanchéité à basse pression, il est nécessaire de donner une précompression initiale des sièges sur la sphère. In the type of valves considered here, the tightness of the passage of the fluid is obtained by the action of pressure on the sphere, which causes the latter to be pressed against the downstream seat. However, to initiate this phenomenon, and also to obtain sealing at low pressure, it is necessary to give an initial precompression of the seats on the sphere.

Or, les sièges de ce genre de robinets sont fabriqués en élastomères, polymères ou plastomères dont le coefficient de dilatation ou de rétraction est très nettement superieur à celui des aciers qui constituent le corps et la sphère du robinet. Pour le polytétrafluoréthylène ( PTFE ) qui est le plus couramment utilisé dans la fabrication des sièges, ce coefficient est ainsi 8 foins supérieur à celui de l'acier. However, the seats of this type of valve are made of elastomers, polymers or plastomers whose coefficient of expansion or retraction is very much higher than that of the steels which constitute the body and the sphere of the valve. For the polytetrafluoroethylene (PTFE) which is most commonly used in the manufacture of seats, this coefficient is thus 8 hays higher than that of steel.

Lorsqu'un robinet à tournant sphérique, avec sphère non arbrée, est employé pour arrêter un fluide froid, dans le domaine d'application particulier de la cryogénie, la rétraction importante des sièges annule leur précompression sur la sphère , et le robinet ne peut plus rester étanche à basse pression. When a ball valve, with an unshafted sphere, is used to stop a cold fluid, in the particular field of application of cryogenics, the significant retraction of the seats cancels their precompression on the sphere, and the valve can no longer remain watertight at low pressure.

La présente invention vise à éliminer cet inconvénient, en fournissant un perfectionnement aux robinets à tournant sphérique du type précédemment rappelé qui permet une compensation de la rétraction des sièges aux basses températures pour obtenir en permanence une bonne étanchéité. The present invention aims to eliminate this drawback by providing an improvement to ball valves of the type mentioned above which allows compensation for the retraction of the seats at low temperatures to permanently obtain a good seal.

A cet effet, dans le robinet à tournant sphérique selon l'invention, les deux sièges pressés de part et d'autre de l'obturateur sphérique possèdent chacun, du côté opposé à l'obturateur, une portée tronconique coopérant avec une face d'appui tronconique complémentaire appartenant soit au corps métallique du robinet ou à l'un de ses embouts, soit à un porte-siège métallique monté sous le corps et/ou entre les embouts du robinet. For this purpose, in the ball valve according to the invention, the two seats pressed on either side of the ball valve each have, on the side opposite the valve, a frustoconical bearing cooperating with a face of additional frustoconical support belonging either to the metal body of the tap or to one of its end pieces, or to a metal seat holder mounted under the body and / or between the end pieces of the tap.

Lors du montage initial du robinet à température ambiante, l'étanchéité doit déjà être obtenue évidemment entre chaque siège et la sphère, mais aussi entre chaque siège et la face d'appui métallique correspondante, suivant une surface conique. De plus, si la face d'appui tronconique appartient à un porte-siège qui constitue une pièce libre distincte du corps et des embouts, il faut en outre que l'étanchéité soit réalisée entre, d'une part, les deux porte-sièges et,d'autre part, le corps et/ou les embouts. During the initial assembly of the valve at room temperature, the seal must already be obtained obviously between each seat and the sphere, but also between each seat and the corresponding metal bearing face, along a conical surface. In addition, if the frusto-conical bearing face belongs to a seat carrier which constitutes a free part distinct from the body and the end pieces, it is furthermore necessary that the seal is formed between, on the one hand, the two seat carriers and, on the other hand, the body and / or the end pieces.

Quand,le robinet étant en service sur une installation, la température de l'ensemble baisse du fait d'un échange thermique avec le fluide froid véhiculé dans l'installation, la rétraction plus importante des sièges fait qu'ils vont se déplacer axialement en se rapprochant du centre de la sphère, par glissement de leurs portées tronconiques sur les surfaces d'appui respectives. Par suite de ce déplacement, l'étanchéité de chaque siège sur la surface d'appui correspondante du corps ou de l'un des embouts, ou sur le porte-siège, est maintenue, avec accentuation de la pression due à la rétraction radiale, et la compression des sièges sur la sphère est maintenue elle aussi, comme résultante du glissement de chaque siège sur la face d'appui tronconique correspondante. When, the valve being in service on an installation, the temperature of the assembly drops due to a heat exchange with the cold fluid conveyed in the installation, the greater retraction of the seats means that they will move axially in approaching the center of the sphere, by sliding their frustoconical bearing surfaces on the respective bearing surfaces. As a result of this movement, the tightness of each seat on the corresponding bearing surface of the body or of one of the end pieces, or on the seat carrier, is maintained, with increased pressure due to the radial retraction, and the compression of the seats on the sphere is also maintained, as a result of the sliding of each seat on the corresponding frustoconical bearing face.

De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce robinet à tournant sphérique:
Figure 1 est une vue d'ensemble, en coupe longitudinale , d'un robinet à tournant sphérique conforme à l'invention ;
Figure 2 représente, à l'échelle agrandie, un détail de la figure 1.In any case, the invention will be clearly understood with the aid of the description which follows, with reference to the appended schematic drawing, representing, by way of nonlimiting example, an embodiment of this ball valve:
Figure 1 is an overall view, in longitudinal section, of a ball valve according to the invention;
Figure 2 shows, on an enlarged scale, a detail of Figure 1.

Sur le dessin, le repère 1 désigne le corps tubulaire en acier d'un robinet à tournant sphérique, aux extrémités duquel sont vissés deux embouts 2 également en acier, qui comportent sur leurs faces terminales des trous borgnes 3 pour leur vissage à l'aide d'une clé appropriée, et sur lesquels sont respectivement montées deux brides de raccordement 4 . L'obturateur sphérique 5 , monté tournant suivant un axe 6 perpendiculaire à celui du corps 1 , est lié en rotation avec une tige de commande 7 montée tournante dans un palier 8 solidaire du corps 1, l'étanchéité étant ici assurée par une garniture 9 pressée par le serrage d'un écrou 10 , ainsi que par un joint 11 . Un levier de manoeuvre 12 , représenté partiellement sur la figure 1, est assemblé à l'extrémité extérieure de la tige de commande 7. In the drawing, the reference 1 designates the tubular steel body of a ball valve, at the ends of which are screwed two end pieces 2 also made of steel, which have on their end faces blind holes 3 for screwing using a suitable key, and on which are mounted two connection flanges 4. The spherical shutter 5, mounted so as to rotate along an axis 6 perpendicular to that of the body 1, is linked in rotation with a control rod 7 rotatably mounted in a bearing 8 secured to the body 1, the seal being here provided by a gasket 9 pressed by tightening a nut 10, as well as by a seal 11. An operating lever 12, partially shown in FIG. 1, is assembled at the outer end of the control rod 7.

Entre l'obturateur sphérique 5 , d'une part, et l'ensemble fixe constitué par le corps 1 et ses deux embouts 2 , d'autre part, sont montés deux sièges opposés 13 de forme générale annulaire t réalisés en polytétrafluoréthylène ( PTFE ). Chaque siège 13 possède, comme le montre plus précisément la figure 2
-une face extérieure cylindrique 14 en contact avec
la paroi intérieure du corps 1 , et obturant aussi
une gorge annulaire de ce corps 1 dans laquelle est
logé un joint torique 15
- une face-sphérique concave 16, appliquée contre
l'obturateur sphérique 5 et,
- se raccordant à la dite face sphérique 16 mais située
du côté opposé à l'obturateur 5 , une portée
tronconique 17.Between the spherical shutter 5, on the one hand, and the fixed assembly constituted by the body 1 and its two end pieces 2, on the other hand, are mounted two opposite seats 13 of generally annular shape t made of polytetrafluoroethylene (PTFE) . Each seat 13 has, as shown more precisely in Figure 2
-a cylindrical outer face 14 in contact with
the inner wall of the body 1, and also sealing
an annular groove of this body 1 in which is
housed an o-ring 15
- a concave spherical face 16, applied against
the spherical shutter 5 and,
- connecting to said spherical face 16 but located
on the side opposite the shutter 5, a range
tapered 17.

Chaque embout 2 présente, à son extrémité tournée vers l'obturateur sphérique 5 , une face d'appui tronconique 18 pour la portée tronconique 17 du siège 13 correspondant. Each end piece 2 has, at its end facing the spherical shutter 5, a frustoconical bearing face 18 for the frustoconical bearing surface 17 of the corresponding seat 13.

De cette disposition, il résulte que si la température baisse, le siège 13 en se rétractant radialement effectue aussi un déplacement axial en direction de l'obturateur sphérique 5,par suite du glissement de sa portée tronconique 17 le long de la surface d'appui correspondante 18 suivant la flèche 19 . La compression de chaque siege 13 sur l'obturateur est ainsi maintenue. From this arrangement, it follows that if the temperature drops, the seat 13 by retracting radially also performs an axial displacement in the direction of the spherical shutter 5, as a result of the sliding of its frustoconical bearing 17 along the bearing surface corresponding 18 according to arrow 19. The compression of each seat 13 on the shutter is thus maintained.

Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce robinet à tournant sphérique qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation et d'application conçues suivant le même principe. En particulier, les détails du corps 1 et de ses embouts 2 peuvent être modifiés, les matériaux indiqués n'ont aucun caractère limitatif et, surtout, les faces d'appui tronconiques 18 destinées aux sièges 13 , peuvent appartenir soit aux embouts 2 , soit au corps 1 proprement dit, soit encore à des pièces internes supplémentaires dites porte-sièges, sans que l'on s'éloigne de l'esprit de l'invention. It goes without saying that the invention is not limited to the sole embodiment of this ball valve which has been described above, by way of example; on the contrary, it embraces all the variant embodiments and applications designed according to the same principle. In particular, the details of the body 1 and of its end pieces 2 can be modified, the materials indicated have no limiting character and, above all, the frustoconical bearing faces 18 intended for the seats 13, can belong either to the end pieces 2, or to the body 1 proper, or to additional internal parts called seat carriers, without departing from the spirit of the invention.

Claims

CLAIM

Ball valve, with body constructed in two or three parts, and with non-shafted ball valve, usable in particular in cryogenics, characterized in that the two seats (13) pressed on either side of the ball valve (5 ) each have, on the side opposite the shutter, a frustoconical bearing surface (17) cooperating with a complementary frustoconical bearing face (18) belonging either to the metal body (1) of the tap or to one of its end pieces (2 ), either to a metal seat holder mounted under the body (1) and / or between the tap fittings (2).