FR2587781A1

FR2587781A1 - Clapet d'arret dont l'etancheite du clapet est independante du sens d'action de la pression differentielle

Info

Publication number: FR2587781A1
Application number: FR8609432A
Authority: FR
Inventors: Friedrich Geiser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-09-24
Filing date: 1986-06-30
Publication date: 1987-03-27
Also published as: JPH0233908B2; JPS6275179A; GB2182118B; GB2182118A; DE3533937C1; CH672668A5; GB8621188D0; FR2587781B1

Abstract

A.CLAPET D'ARRET DONT L'ETANCHEITE DU CLAPET EST INDEPENDANTE DU SENS D'ACTION DE LA PRESSION DIFFERENTIELLE. B.LE CLAPET D'ARRET, DU TYPE D'UN CLAPET A PAPILLON, PRESENTE UN CARTER 1 AVEC UNE SURFACE D'ETANCHEITE 40 DE FORME SPHERIQUE AINSI QU'UN OBTURATEUR 4 QUI PEUT Y BASCULER ET PIVOTER AU MOYEN D'UNE TIGE DE MANOEUVRE 13 ET D'UN GUIDAGE A COULISSE 35. L'OBTURATEUR 4 EST CONCU EN DEUX PIECES ET IL EST CONSTITUE D'UN ELEMENT D'APPUI 5 QUI EST RELIE A LA TIGE DE MANOEUVRE 13 ET QUI EST PORTE DANS LE CARTER 1 PAR L'INTERMEDIAIRE D'UNE ROTULE MALE 8 ET D'UNE ROTULE FEMELLE 9. SUR SA FACE AVANT L'ELEMENT D'APPUI 5 PORTE UNE TETE DE CLAPET 12 EN FORME DE COQUE PLATE PRESENTANT UN FOND 14 ET UN BORD 15, DIRIGE VERS L'ELEMENT D'APPUI 5, AVEC UNE GARNITURE D'ETANCHEITE 16. LA TETE DE CLAPET 12 SE TROUVE A FAIBLE DISTANCE DE L'ELEMENT D'APPUI 5 ET S'APPUIE EN BORDURE CONTRE LUI PAR L'INTERMEDIAIRE D'UN BOURRELET PERIPHERIQUE 17. C.L'INVENTION PERMET DE REALISER UN CLAPET D'ARRET POUR LEQUEL LA PRESSION DE FERMETURE AUGMENTE EN PRESENCE D'UNE PRESSION DIFFERENTIELLE, QUE CELLE-CI VIENNE DE DROITE OU DE GAUCHE.

Description

I Clapet d'arrêt dont l'étanchéité du clapet est indépendante

du sens d'action de la pression différentielle."

L'invention se rapporte à un clapet d'arrêt à la façon d'un clapet à papillon'pour conduites tubulaires ou récipients comportant un carter et un obturateur, en forme de clapet, qui peut y pivoter, qui, avec un élément de positionnement guidé dans le carter, peut se détacher des surfaces d'étanchéité du carter ou s'appliquer de façon étanche contre ces surfaces; étant précisé que l'axe de rotation de l'obturateur se trouve en dehors de son plan; étant précisé que sur la face arrière de l'obturateur est prévu un gousset d'appui qui déborde le bord de l'obturateur et qui porte à son extrémité une rotule mâle qui peut pivoter de tous côtés dans le carter; étant précisé que, diamétralement à ce gousset, l'obturateur est relié à une tige de manoeuvre réglable de l'élément de positionnement; et étant précisé que la manoeuvre de la tige de manoeuvre permet de faire pivoter l'obturateur et de le faire basculer en position l'étanchéité contre la

surface d'étanchéité du carter.

On connait des clapets d'arrêt de ce type (docu-

ment de publication allemand 27 48 201). Du fait de leur type spéci-

fique, ces clapets d'arrêt, du type de ce que l'on appelle un clapet à papillon, conviennent à assurer également l'étanchéité à l'égard l'un de l'autre des espaces que l'obturateur doit séparer l'un de l'autre, du fait que l'obturateur est fortement appuyé sur la surface d'étanchéité

au moyen des éléments de positionnement ou de l'élément de positionne-

ment. Grâce à la construction dont on parle ici, ces clapets d'arrêt peuvent s'ouvrir ou se fermer indépendamment de la question de savoir s'il règne ou non une pression différentielle entre les espaces que

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l'obturateur doit séparer et, également, indépendamment, de la question de savoir de quelle direction vient éventuellement contre l'obturateur

une telle pression différentielle. Cependant une telle pression diffé-

rentielle, apparaissant sur l'obturateur fermé, agit de telle sorte que la pression de fermeture appliquée par l'intermédiaire de l'élément de positionnement soit augmente, soit diminue selon le côté d'o cette pression différentielle intervient sur l'obturateur. Dans un cas la pression différentielle agit sur la face de l'obturateur à laquelle est

fixé le gousset d'appui et auquel est articulé l'élément de position-

nement. Dans ce cas, la pression de fermeture est renforcée par la pression différentielle qui intervient. Dans l'autre cas, la pression différentielle agit sur la face opposée de l'obturateur et tente de détacher celui-ci de la surface d'étanchéité. La pression de fermeture

est alors diminuée, l'étanchéité du clapet d'arrêt fermé est compro-

mise selon les circonstance, si même pas entièrement supprimée. Des clapets d'arrêt de ce type portent une garniture d'étanchéité en matériau plastomère ou élastomère de sorte qu'il n'est pas possible de régler trop haut la pression de fermeture, avec la conséquence que des modifications de la pression de fermeture interviennent de façon non

négligeable sur l'étanchéité.

C'est ici qu'interviennent les considérations qui sont à la base de l'invention et qui ont pour but de réaliser la construction de façon que la pression de fermeture appliquée par l'intermédiaire de l'élément de positionnement soit toujours renforcée, dès lors qu'il apparait.une pression différentielle agissant sur l'obturateur, et ceci indépendamment de la question de savoir de quel côté cette pression différentielle agit sur l'obturateur, de sorte que l'étanchéité du clapet d'arrêt est

indépendancedu sens d'action de la pression différentielle.

Si on examine les constructions connues d'organes d'arrêt sous l'aspect de ces considérations, il faut admettre que cette mission est très généralement connue en relation avec des organes d'arrêt. Cette mission est mentionnée dans le document allemand de présentation 25 28 043 mais toutefois ici en relation avec un tiroir qui, par rapport à un clapet d'arrêt du type de ce que l'on appelle un clapet à papillon, part toutefois d'hypothèses de construction

tout à fait différentes.

C'est par contre un clapet d'arrêt que décrit le document allemand de présentation 10 57 407. L'élément d'appui présenté ici, plan d'un c8té, possède un bord arrondi. La tête de clapet est bombée et possède un bord rabattu. Ce bord rabattu de la tête de clapet enserre le bord arrondi de l'élément d'appui. Pour que ce clapet puisse, de façon générale, assurer l'étanchéité à l'égard l'un de l'autre des espaces à séparer, il faut que d'un côté règne une surpression qui pousse la tête de clapet bombée contre l'élément d'appui plan, ce qui élargit un peu la périphérie de la tête de clapet. Lors de cette déformation de la tête de clapet, son bord intérieur glisse le long du bord de l'élément d'appui, mais le bord rabattu de la tête de clapet doit pourtant être poussé vers l'extér ieur. La pression d'étanchéité maximale autorisée dépend des caractéristiques élastiques de la tête de clapet et avant tout de la valeur de la presssion différentielle qui apparait. La pression de fermeture ne peut absolument pas être influencée par l'élément de positionnement. Plus faible est la pression différentielle qui apparait, plus faible est la valeur de la déformation de la tête de clapet. S'il apparait contre l'obturateur une pression différentielle d'une certaine

valeur, il n'est plus possible d'ouvrir le clapet. Il n'est pas pos-

sible d'utiliser un tel élément d'arrêt pour des mission qualifiées.

Le document US 30 08 685 montre et décrit

également un organe de fermeture commandé par la pression différentielle.

Un obturateur circulaire en forme de disque, rigide en soi peut tourner autour d'un axe fixe dans le carter. D'un côté cet obturateur porte unetête de clapet maintenue dans cet obturateur par des goujons. La tête de clapet a la forme d'une rondelle Belleville et, par son bord extérieur, appuie contre le bord extérieur de l'obturateur. Pour qu'il soit possible de manoeuvrer cet organe d'arrêt, il doit exister un jeu,

si même faible, entre l'organe d'arrêt proprement dit et le carter.

Dans le cas de cette construction il n'est pas possible d'appliquer par l'intermédiaire de l'élément de positionnement, c'est-à-dire ici par l'intermédiaire d'un axe, une pression de fermeture de valeur élevée appropriée. La qualité de l'étanchéité est donc limitée. S'il

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apparait maintenant une pression différentielle contre l'obturateur fermé, et, de façon plus précise, de l'un des côtés, alors la tête de clapet fait l'objet d'une certaine pression à plat, ses bords glissentsur l'obturateur et de ce fait, le diamètre de latête de clapet augmente un peu et l'étanchéité nécessaire est alors réalisée. Mais ceci n'est le cas que si la pression différentielle intervient dans

la conduite dans le sens indiqué. En l'absence d'une pression diffé-

rentielle appropriée, il n'est pas possible d'assurer l'étanchéité, à

l'égard l'un de l'autre, des deux espaces à séparer par l'obturateur.

Si de plus, la pression différentielle intervenait sur l'obturateur fermé de par l'autre côté, alors l'étanchéité n'est absolument plus possible. Il faut observer en outre qu'il n'est plus possible d'ouvrir le clapet, une fois fermé de cette façon par la pression différentielle, aussi longtemps que cette pression différentielle intervient du côté

correct. C'est pour ce motif qu'il est prévu une conduite de raccor-

dement auxiliaire avec un clapet supplémentaire avec lequel on peut pour ainsi dire décharger la tête de clapet repoussée par la pression

différentielle, pour pouvoir en fait ouvrir le clapet. Cette construc-

tion nécessite une dépense élevée, néanmoins elle ne permet d'obtenir

qu'une solution non satisfaisante.

Le document US 30 77 332 décrit également un clapet à papillon. La tête de clapet, rigide en soi, peut tourner autour d'un axe fixe. Le siège de clapet proprement dit est ici constitué d'une bague en acier à ressort déformée pour donner un profil creux ouvert d'un côté, étant précisé que ce corps creux est bridé dans le carter par sa bordure et placé de façon que son côté ouvert soit dirigé dans la direction d'o on doit s'attendre à ce que la pression apparaisse. Si la pression de fermeture s'accroît de la façon décrite dans cette prépublication, sous l'action de la pression différentielle qui apparait, alors il faut également remarquer ici

qu'il n'est plus possible d'ouvrir ce clapet sous pression. Indépen-

damment de ceci, l'action décrite ici ne se produit effectivement que si la pression agit sur la tête de clapet en provenance du côté

correct. Si on inverse la direction de la pression, la pression diffé-

rentielle qui apparait ouvrirait même le clapet fermé, car dans ce

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cas le corps creux élastique qui sert ici de siège d'étanchéité est

soulevé par la tête de clapet.

Pour atteindre le but mentionné ci-dessus, en

relation avec un clapet d'arrêt du type d'un clapet à papillon, l'in-

vention en revient à des mesures en partie connues et elle est caractérisée, par la combinaison des mesures suivantes en partie connues en soi, - en ce que l'obturateur présente un élément d'appui qui porte sur sa

face arrière le gousset d'appui, qui est relié à l'élément de position-

nement et qui porte sur sa face avant une tête de clapet, - en ce que la tête de clapet présente un bord qui est dirigé vers

l'élément d'appui et contre lequel est disposée une garniture d'étan-

chéité qui, le clapet étant fermé, collabore de façon étanche avec la surface d'étanchéité, de forme sphérique, du carter, - en ce que la tête de clapet s'appuie contre l'élément d'appui par l'intermédiaire d'excroissancesdu type bourrelet et/ou bossage ou nervure prévues à l'intérieur de son bord et près du bord de son fond, - en ce que la tête de clapet, en comparaison de l'élément d'appui, est conçue largement plus déformable élastiquement que celui-ci sous 1' action d'une même contrainte, - en ce que la tête de clapet, en dehors de son appui contre les

excroissances de bordure, se trouve à une certaine distance de l'élé-

ment d'appui, - en ce qu'à la tête du clapet est fixé au moins un goujon qui passe,

avec jeu, dans un alésage de l'élément d'appui qui sert à la recevoir.

Cette combinaison de mesures en partie connues en soi conduit à un succès étonnant même pour l'homme de l'art. Dans le cas d'aucune des constructions à papillon précédemment connues, il n'est en effet possible d'influencer de l'extérieur la pression de fermeture et, simultanément, de garantir que non seulement il est

possible d'ouvrir le clapet sous une pression différentielle appa-

raissant éventuellement, mais même qu'une pression différentielle apparaissant éventuellement augmente toujours la pression de fermeture et ceci indépendamment de la question de savoir dans quelle direction

respective elle intervient sur l'obturateur.

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On explique l'invention en détail à l'aide d'un

exemple d'exécution, sans la limiter à l'exemple d'exécution représenté.

- La figure 1 représente un clapet d'arrêt en coupe, l'obturateur ayant basculé vers l'intérieur - la figure 2 le représente, l'obturateur fermé de façon étanche; - la figure 3 le représente, l'obturateur

fermé de façon étanche dans le cas d'une charge de pression différen-

tielle provenant de la gauche; - la figure 4 est la vue de devant du clapet d'arrêt selon les figures 1 à 3 mais obturateur ouvert, en partie déshabillé.

Le clapet d'arrêt du type d'un clapet à pa-

pillon possède un carter 1 avec un alésage traversant 2 qui va en diminuant en direction de l'un des flasques 3 du carter 1 pour donner une surface d'étanchéité 40 de forme sphérique. L'obturateur 4 est

porté dans ce carter 1 avec possibilité de déplacement.

Cet obturateur 4 est constitué d'un élément d'appui 5 en forme de plaque de forte épaisseur. Sur la face arrière 7 de l'élément d'appui en forme de plaque 5 est soudé un gousset d'appui 6 qui déborde latéralement du bord de l'obturateur 4 et porte à son extrémité libre une rotule male 8. Ce gousset d'appui 6 se trouve ici dans un plan diamétral de l'obturateur 4. De son côté la rotule mâle 8 est logée dans une rotule femelle 9 qui à son tour se trouve

dans un évidement 10 du carter 1 qui part de sa paroi intérieure.

Diamétralement opposé au gousset d'appui 6 est

disposée, sur la face arrière 7 de l'élément d'appui 5 et par l'inter-

médiaire d'un support 11, une broche de guidage 36 dont l'axe est

parallèle au plan de l'élément d'appui 5 et qui traverse transversa-

lement un guidage à coulisse 35, étant précisé que ce guidage à coulisse est prévu sur la portion d'extrémité, qui pénètre dans le carter 1, d'une tige de manoeuvre 13 reliée à un élément de positionnement. La disposition est ici telle que l'axe médian imaginaire de la tige de manoeuvre 13 passe par le centre de la rotule mâle 8, étant-précisé

que cette ligne imaginaire constitue l'axe de rotation 29 de l'obtu-

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rateur 4.

En dehors de l'élément d'appui déjà mentionné , l'obturateur 4 présente sur sa face avant une tête de clapet 12. Cette tête de clapet 12 a la forme d'une coque plate avec un fond plan 14 et un bord 15, relevé à la façon de la surface latérale d'un

tronc de cône, sur la face extérieure duquel est disposée une garni-

ture d'étanchéité 16, par exemple en matériau plastomère. En principe

il est également dans le cadre de l'invention de prévoir cette garni-

ture d'étanchéité 16 sur la surface d'étanchéité sphérique 40 du carter 1. Cette tête de clapet 12 en forme de coque reçoit l'élément d'appui 5. En comparaison de l'élément d'appui 5, la tête de clapet 12 est conçue à paroi mince et par conséquent, sous l'action d'une contrainte identique, elle se déforme élastiquement beaucoup plus que

l'élément d'appui 5. En bordure l'élément d'appui 5 présente un bour-

relet périphérique 17 qui vient en saillie par rapport à la face avant de l'élément d'appui 5 et contre lequel s'appuie librement la tête de clapet 12, mais par ailleurs toutefois la tête de clapet 12 se trouve de tous les côtés à une certaine distance de-cet élément d'appui 5, comme on le voit sur les figures. La disposition est telle que le bourrelet mentionné 17 se trouve prés du bord du fond 14 de la tête de soupape 12. A la tête de soupape 12 sont ici reliés des goujons

18 qui passent avec du jeu dans des alésages 19 de l'élément d'appui 5.

Des écrous 20 assurent la liaison entre les pièces 5 et 12 décrites

ici et qui constituent ensemble l'obturateur 4.

Pour manoeuvrer le clapet d'arrêt, on fait coulisser axialement la tige de manoeuvre 13. Ceci se fait manuellement

ou à l'aide d'un entrainement motorisé ou d'un groupe à vérin hydrau-

lique ou pneumatique, ce qui n'est toutefois pas représenté en détail ici car cela ne concerne pas directement l'invention. A l'extrémité

intérieure de la tige de manoeuvre 13, le guidage à coulisse 35 pré-

sente dans l'espace, une allure telle que, en partant de la position ouverte représentée sur la figure 4 - lorsque l'on fait coulisser la tige de manoeuvre 13 dans l'intérieur du carter 1, l'obturateur bascule tout d'abord pour venir dans la position représentée sur la figure 1, puis est poussé dans sa position d'étanchéité que l'on voit sur la figure 2. De cettefaçon, on fait tout d'abord tourner la broche

de guidage autour d'un axe perpendiculaire à son extension longitudi-

nale et parallèle à l'axe de rotation 29, puis on le fait coulisser parallèlement lui-même. La tige de manoeuvre 13 est alors verrouillée à l'égard d'une rotation. Du fait que la portée des goujons 18 pré- sente du jeu, la tête de clapet 12 peut s'adapter, sans autre

et automatiquement, à la surface d'étanchéité sphérique 40.

Si maintenant on examine le clapet d'arrêt

fermé, avec étanchéité, selon la figure 2, on voit que la force d'étan-

chéité nécessaire pour la fermeture étanche est appliquée par l'inter-

médiaire du guidage à coulisse 35 en liaison avec la tige de manoeuvre 13. Supposons maintenant que le clapet d'arrêt fermé selon la figure 2 soit soumis à une pression différentielle venant de droite, alors, sur la figure indiquée, on peut voir que cette pression, qui apparait ici et qui vient de droite, s'efforce, sur toute la surface de la tête de clapet 12, d'élargir son bord 15, de sorte que la garniture

d'étanchéité est repoussée encore davantage contre la surface d'étan-

chéité sphérique 40, ce qui vient donc en augmentation de la force

d'étanchéité appliquée par l'intermédiaire de la tige de manoeuvre 13.

Si toutefois, la pression différentielle agit sur le clapet d'arrêt fermé en venant depuis l'autre côté, c'est-à-dire, rapporté au dessin, en venant de gauche, alors, du fait qu'il est soutenu sur le bord par le bourrelet 17, le fond 14 de la tête de clapet 12 va être un peu enfoncé sous l'action de la force qui agit - 25Directement ci sur la tête de clapet 12 et va être déformé de la façon représentée sur la figure 3. Par conséquent, le bord 15 de la tête de clapet 12 est repoussé vers l'extérieur et par conséquent la force d'étanchéité s'accroit également. Pour que la tête de clapet

12 puisse se déformer de la façon désirée en présence de la solli-

citation indiquée, elle est conçue à paroi plus mince que l'élément

d'appui rigide 5 et elle se déforme doncplus légèrement que lui.

Si l'on a expliqué et décrit ci-dessus l'élé-

ment d'appui 5 sous forme d'une pièce de construction du type plaque, il faut mentionner que l'on peut également concevoir cet élément d'appui 5 sous forme d'une bague, étant précisé qu'il faut dimensionner

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cette bague rigide en flexion en conséquence. Au lieu d'un bourrelet périphérique 17, indépendamment de la conception de l'élément d'appui 5 sous forme de plaque ou de bague, on peut prévoir en bordure des excroissances du type bossages ou nervures à distance les uns des autres. Il est en outre possible, et ceci reste dans le cadre de l'invention,de concevoir l'élément d'appui 5 plan sur toute son extension sur sa face tournée vers la tête de clapet 12 et de disposer ces éléments d'appui de bordure sur la face intérieure de la tête de clapet 12, par exemple on pourrait ici prévoir un bossage périphérique

estampé, au bord du fond 14 et à l'intérieur du bord 15.

Il est en outre dans le cadre de l'invention d'articuler l'obturateur 4 sur la portion d'extrémité, qui pénètre

dans le carter 1, de la tige de manoeuvre 13, à la façon d'une char-

nière et par l'intermédiaire d'un levier, et, lors de sa manoeuvre, de non seulement faire coulisser axialement la tige de manoeuvre 13, mais également de la faire tourner autour de son axe. On peut en outre utiliser des guidages à coulisse qu'il est intéressant de disposer à

l'intérieur de l'élément de positionnement.

D'autres caractéristiques de l'invention peuvent se résumer en ce que l'excroissance pour appui de la tête du clapet (12)contre l'élément d'appui (5) est conçue sous forme d'un bourrelet (17) qui court sur le bord périphérique de l'élément d'appui (5); en ce que sur la tête de clapet (12) sont disposés plusieurs goujons qui sont respectivement situés, sur la face avant de l'élément d'appui (5), près des excroissances (17) qui servent d'appui pour la tête de clapet (12); en ce que le bord (15)de la tête de clapet (12) est conçu à la façon de

la surface latérale d'un tronc de cône.

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Claims

REVENDICATIONS

1. Clapet d'arrêt à la façon d'un clapet à papillon,pour conduites tubulaires ou récipients,.comportant un carter et un obturateur, en forme de clapet, qui peut y pivoter, qui, avec un élément de positionnement guidé dans le carter, peut se détacher des surfaces d'étanchéité du carter ou s'appliquer de façon étanche contre ces surfaces; étant précisé que l'axe de rotation de l'obturateur se trouve en dehors de son plan; étant précisé que sur la face arrière de l'obturateur est prévu un gousset d'appui qui déborde le bord de l'obturateur et qui porte à son extrémité une rotule male qui peut pivoter de tous côtés dans le carter; étant précisé que, diamétralement à ce gousset, l'obturateur est relié à une tige de manoeuvre réglable de l'élément de positionnement; et étant précisé que la manoeuvre de la tige de manoeuvre permet de faire pivoter l'obturateur et de le faire basculer en position d'étanchéité contre la surface d'étanchéité du carter, caractérisé dans la combinaison des mesures suivantes, en partie connues en soi, - en ce que l'obturateur (4) présente un élément d'appui (5) qui porte

sur sa face arrière (7) le gousset d'appui (6), qui est relié à l'élé-

ment de positionnement et qui porte sur sa face avant une tête de clapet (12), - en ce que la tête de clapet (12) présente un bord (15) qui est dirigé vers l'élément d'appui (5) et contre lequel est disposée une garniture d'étanchéité (16) qui, le clapet étant fermé, collabore de façon étanche avec la surface d'étanchéité (40), de forme sphérique, du carter (1), - en ce que la tête de clapet (12) s'appuie contre l'élément d'appui (5) par l'intermédiaire d'excroissancesdu type bourrelet et/ou bossage ou nervure prévues à l'intérieur de son bord (15) et près du bord de son fond (14, - en ce que la tête de clapet (12), en comparaison de l'élément d'appui (5), est conçuelargement plus déformable élastiquement que celui-ci sous l'action d'une même contrainte, - en ce que la tête de clapet (12), en dehors de son appui contre les excroissances de bordure (17), se trouve à une certaine distance de il l'élément d'appui (5), - en ce qu'à la tête du clapet (12) est fixé au moins un goujon (18) qui passe, avec jeu, dans un alésage (19) de l'élément d'appui (5)

qui sert à le recevoir.

2. Clapet-d'arrêt selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'excroissance pour appui de la tête de clapet (12) contre l'élément d'appui (5) est conçue sous forme d'un bourrelet

(17) qui court sur le bord périphérique de l'élément d'appui (5).

3. Clapet d'arrêt selon la revendication 1, caractérisé en ce que sur la tête de clapet (12) sont disposés plusieurs goujons qui sont respectivement situés, sur la face avant de l'élément d'appui (5), près des excroissances (17) qui servent d'appui pour la

tête de clapet (12).

4. Clapet d'arêt selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bord (15) de la tête de clapet (12) est

conçu à la façon de la surface latérale d'un tronc de cône.