FR3000533A1 - Joint d'etancheite pour une vanne et vanne incorporant un tel joint - Google Patents

Abstract

Ce joint d'étanchéité (6), qui est destiné à équiper une vanne (1) comprenant un corps (3) et un obturateur (4) mobile dans un alésage (31) du corps sous l'action d'un arbre d'entraînement (5), comprend au moins un segment de bague élastomère (8) ayant un orifice (81) de passage de l'arbre (5). Le segment de bague élastomère comporte une partie d'entourage (82) disposée autour de l'orifice (81) et des bras latéraux (88) qui s'étendent dans la direction circonférentielle de la bague en étant liés chacun à la partie d'entourage. A partir de chaque jonction (89) entre la partie d'entourage (82) et un bras latéral (88), la partie d'entourage s'évase dans la direction axiale (X-X') de la bague par rapport au bras latéral.

Description

JOINT D'ETANCHEITE POUR UNE VANNE ET VANNE INCORPORANT UN TEL JOINT La présente invention a trait à un joint d'étanchéité pour une vanne, notamment une vanne à papillon, comprenant un corps et un obturateur mobile dans un alésage du corps sous l'action d'un arbre d'entraînement. L'invention a également trait à une vanne comprenant un tel joint d'étanchéité. Il est connu d'utiliser une vanne à papillon pour réguler l'écoulement d'un fluide dans des canalisations. À cet effet, la vanne comprend un obturateur, ou papillon, monté mobile en rotation dans un alésage du corps de vanne entre une position fermée d'obturation de l'alésage et une position ouverte de libre circulation de fluide dans l'alésage. L'obturateur est actionné entre ses positions ouverte et fermée au moyen d'un arbre d'entraînement qui passe dans le corps de vanne. Une telle vanne doit garantir l'étanchéité au niveau de l'obturateur lorsqu'il est dans sa position fermée, mais également l'étanchéité vers l'extérieur, tant au niveau du raccordement avec les canalisations amont et aval qu'au niveau de chaque passage de l'arbre d'entraînement. En particulier, lorsqu'une vanne est installée sur un réseau véhiculant un fluide sous pression, aucune fuite vers l'extérieur n'est permise.

Afin d'assurer toutes les étanchéités nécessaires à la vanne, il est classique de positionner un joint d'étanchéité contre la paroi interne de l'alésage du corps de vanne. Ce joint peut être formé par une manchette en élastomère. En variante, notamment dans le cas de fluides corrosifs ou agressifs, le joint peut être formé par une manchette en plastomère, qui est alors entourée sur sa périphérie extérieure d'une bague élastomère servant à créer la pression nécessaire à l'étanchéité. La manchette, et le cas échéant la bague élastomère associée, sont percées d'orifices pour le passage de l'arbre d'entraînement de l'obturateur. Lorsque l'obturateur est dans une position ouverte, sa périphérie est orientée sensiblement parallèlement à la direction axiale de l'alésage pour permettre la circulation de fluide. Dans cette position, l'obturateur sollicite l'élastomère du joint uniquement au voisinage de l'arbre d'entraînement. Il en résulte une compression inhomogène de l'élastomère, qui est fortement comprimé au voisinage des passages de l'arbre d'entraînement et non comprimé sur le reste de sa périphérie. L'élastomère, qui se comporte comme un fluide très visqueux, tend alors à fluer depuis les zones comprimées vers les zones non comprimées, ce qui induit une diminution de la pression de contact entre le joint et l'obturateur au niveau des passages d'arbre et donc un risque de fuite autour de l'arbre. Plusieurs solutions ont été proposées pour éviter les fuites autour de l'arbre. L'une d'entre elles consiste à prévoir, au niveau de chaque passage d'arbre, une rondelle élastomère supplémentaire qui est maintenue comprimée en direction de l'obturateur par un jeu de rondelles élastiques. Toutefois, la présence de ces rondelles supplémentaires complexifie la structure et l'assemblage de la vanne. En particulier, la mise en place des rondelles supplémentaires impose un assemblage selon la direction longitudinale de l'arbre, ce qui empêche l'insertion de la manchette par coulissement dans le corps de vanne et requiert de préférence une structure du corps en deux parties. Cela augmente le temps et le coût de fabrication de la vanne. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un joint d'étanchéité pour une vanne qui assure une étanchéité fiable et durable de la vanne, en particulier au niveau de chaque passage d'arbre, tout en ayant une structure simple permettant un assemblage et un désassemblage aisés de la vanne. A cet effet, l'invention a pour objet un joint d'étanchéité pour une vanne comprenant un corps et un obturateur mobile dans un alésage du corps sous l'action d'un arbre d'entraînement, ce joint étant destiné à être positionné dans l'alésage du corps et comprenant au moins un segment de bague élastomère ayant un orifice de passage de l'arbre, le segment de bague élastomère comportant une partie d'entourage disposée autour de l'orifice et des bras latéraux qui s'étendent dans la direction circonférentielle de la bague en étant liés chacun à la partie d'entourage, caractérisé en ce que, à partir de chaque jonction entre la partie d'entourage et un bras latéral, la partie d'entourage s'évase dans la direction axiale de la bague par rapport au bras latéral. Le fait que la partie d'entourage s'évase dans la direction axiale de la bague à partir de chaque jonction avec un bras latéral signifie que la largeur de la partie d'entourage est, à partir de chaque jonction avec un bras latéral, augmentée par rapport à la largeur de la jonction, où les largeurs sont prises selon la direction axiale de la bague. Dans le cadre de l'invention, cette augmentation de la largeur de la partie d'entourage existe au moins localement, pour une portion de la partie d'entourage adjacente à la jonction, sans exclure que la largeur de la partie d'entourage puisse ensuite diminuer ou rester constante. A titre d'exemple, l'invention inclut une configuration où la partie d'entourage est de forme carrée ou rectangulaire autour de l'orifice et deux bras latéraux sont liés à deux côtés opposés de la partie d'entourage en ayant chacun une largeur, selon la direction axiale de la bague, plus faible que celle des côtés de la partie d'entourage auxquels ils sont liés. Dans ce cas, la largeur de la partie d'entourage est, à partir de chaque jonction avec un bras latéral, augmentée par rapport à la largeur de la jonction, puis elle reste constante. Grâce à cette configuration évasée de la partie d'entourage par rapport aux bras latéraux, on empêche le fluage de l'élastomère dans la direction circonférentielle de la bague à l'écart de l'orifice de passage d'arbre. En effet, par cette géométrie spécifique, on crée un entonnoir de contraintes à chaque jonction entre la partie d'entourage et un bras latéral, au niveau duquel les lignes de contraintes convergent. Il en résulte des zones de concentration de contraintes de part et d'autre de la partie d'entourage dans la direction circonférentielle, qui forment des barrières au fluage de la matière élastomère. L'étanchéité de la vanne au niveau des passages d'arbre est ainsi garantie de manière fiable et durable, en jouant uniquement sur la géométrie de la bague élastomère. En particulier, cette étanchéité améliorée est atteinte sans ajout de pièces supplémentaires, en maintenant une structure simple de la vanne. Ceci facilite le montage et le démontage de la vanne, tout en limitant son temps et son coût de fabrication. De manière avantageuse, un joint d'étanchéité conforme à l'invention permet un assemblage avec un corps de vanne monobloc, par simple glissement du joint dans l'alésage du corps.

Les inventeurs ont observé que la résistance au fluage de l'élastomère est d'autant plus efficace que l'entonnoir de contraintes est étroit. En pratique, l'entonnoir de contraintes peut être rendu plus étroit en minimisant la largeur, prise selon la direction axiale de la bague, de la jonction entre la partie d'entourage et le bras latéral, tout en conservant assez de matière pour assurer l'étanchéité. Selon un aspect de l'invention, l'extrémité de chaque bras latéral qui est liée à la partie d'entourage a sa largeur, prise selon la direction axiale de la bague, qui diminue en allant vers la partie d'entourage, de sorte que la jonction entre la partie d'entourage et le bras latéral est une zone d'étranglement selon la direction axiale de la bague. Autrement dit, chaque jonction entre la partie d'entourage et un bras latéral est une zone de plus faible largeur, selon la direction axiale de la bague, que l'extrémité de la partie d'entourage et l'extrémité du bras latéral qui lui sont immédiatement adjacentes. Cette configuration renforce l'effet de convergence des lignes de contraintes en créant un entonnoir de contraintes à double évasement, l'un dirigé vers la partie d'entourage et l'autre vers le bras latéral. Les inventeurs ont observé que cette géométrie à double évasement contribue à augmenter la résistance au fluage de l'élastomère dans la direction circonférentielle de la bague et donc l'étanchéité de la vanne au niveau des passages d'arbre. Ainsi, il a été observé qu'en remplaçant une bague élastomère présentant une géométrie à simple évasement par une bague élastomère présentant une géométrie à double évasement, où la bague élastomère est à chaque fois une bague complète comportant deux orifices de passage d'arbre diamétralement opposés et deux parties d'entourage disposées chacune autour d'un orifice, toutes les autres caractéristiques de la vanne étant par ailleurs gardées inchangées, il est possible d'obtenir un gain de l'ordre de 20% à 30% en termes de pression statique de la vanne.

Selon une caractéristique avantageuse, la partie d'entourage a une forme circulaire autour de l'orifice de passage d'arbre. Il en résulte des efforts concentriques appliqués sur la partie d'entourage, ce qui tend à ramener la matière élastomère en direction du passage d'arbre. En particulier, lors du serrage de la vanne entre des tronçons de canalisation, les efforts de compression exercés sur le segment de bague selon la direction radiale de la bague génèrent des efforts de compression selon la direction axiale de la bague qui, grâce à la forme circulaire de la partie d'entourage, sont redistribués de manière concentrique autour du passage d'arbre. Selon une caractéristique, le segment de bague élastomère a une épaisseur constante selon la direction radiale de la bague.

En variante, l'épaisseur de la partie d'entourage selon la direction radiale de la bague peut être supérieure à celle de chaque bras latéral, ce qui contribue à augmenter l'étanchéité de la vanne au niveau des passages d'arbre. De manière optionnelle, l'épaisseur de chaque bras latéral selon la direction radiale de la bague peut diminuer en s'éloignant de la partie d'entourage, ce qui favorise le fluage axial de l'élastomère et améliore le couple de fermeture de la vanne car l'obturateur a davantage d'espace pour atteindre sa position fermée. Selon un aspect de l'invention, le joint d'étanchéité comprend une rondelle ou un jeu de rondelles positionnées en regard de la surface externe de la partie d'entourage. Cette ou ces rondelles exercent un effort de poussée élastique sur la partie d'entourage en direction de l'obturateur parallèlement à l'axe de l'arbre, ce qui améliore l'étanchéité. Il peut s'agir de rondelles élastiques, par exemple de rondelles Belleville. De préférence, et notamment en vue de limiter le nombre de pièces individuelles à assembler lors du montage de la vanne, la ou les rondelles sont solidarisées avec le segment de bague élastomère avant l'assemblage de la vanne. De manière avantageuse, le segment de bague élastomère est surmoulé sur la rondelle ou le jeu de rondelles. En variante, la ou les rondelles peuvent être solidarisées avec le segment de bague élastomère par toute autre technique appropriée, notamment par collage ou soudage. Selon un aspect de l'invention, le ou chaque segment de bague élastomère appartient à une bague élastomère complète destinée à être positionnée dans l'alésage du corps. Cette bague élastomère comporte avantageusement deux orifices de passage d'arbre diamétralement opposés et deux parties d'entourage disposées chacune autour d'un orifice. Selon un aspect de l'invention, le joint d'étanchéité comprend une manchette annulaire en plastomère ayant au moins un orifice de passage d'arbre, le ou chaque segment de bague élastomère entourant une surface périphérique externe de la manchette avec l'orifice du segment de bague élastomère en regard de l'orifice de la manchette. Selon une caractéristique avantageuse, la manchette comporte une collerette en saillie par rapport à sa surface périphérique externe autour de l'orifice de passage d'arbre et la partie d'entourage du segment de bague élastomère entoure la collerette. La collerette peut être monobloc avec la manchette. En variante, la collerette peut être rapportée sur la manchette, en étant solidarisée avec celle-ci par tout moyen approprié, notamment par emboîtement, collage ou soudage, ce qui facilite l'usinage de la manchette.

La manchette comprend une partie tubulaire destinée à être positionnée dans l'alésage du corps de vanne. Selon une première variante, cette partie tubulaire est cylindrique, notamment cylindrique à section circulaire. Selon une deuxième variante, cette partie tubulaire comporte : - une portion médiane propre à coopérer de manière jointive avec l'obturateur lorsqu'il est en position fermée, et - deux portions latérales de part et d'autre de la portion médiane, où la surface interne de chaque portion latérale comporte au moins une partie de surface inclinée, plane ou courbe, qui est inclinée par rapport à l'axe central de la partie tubulaire de manière à se rapprocher de l'axe central en allant vers la portion médiane. Au sens de l'invention, une partie de surface inclinée peut être une surface plane ou courbe, étant entendu que l'angle d'inclinaison d'une surface courbe par rapport à l'axe central de la partie tubulaire est défini, en chaque point de la surface courbe, par l'angle d'inclinaison du plan tangent à la surface courbe par rapport à l'axe central de la partie tubulaire. La définition donnée ci-dessus des portions latérales inclut le cas où chaque portion latérale a une surface interne plane inclinée par rapport à l'axe central de la partie tubulaire de manière à se rapprocher de l'axe central en allant vers la portion médiane. La définition donnée ci-dessus des portions latérales inclut également le cas où chaque portion latérale a une surface interne en arc de cercle, qui se rapproche de l'axe central en allant vers la portion médiane. Dans ce dernier cas, l'angle d'inclinaison de la surface en arc de cercle par rapport à l'axe central de la partie tubulaire est défini, en chaque point de la surface, par l'angle d'inclinaison du plan tangent à la surface en arc de cercle par rapport à l'axe central de la partie tubulaire. En particulier, toute la surface interne de la manchette peut être une surface continue en arc de cercle, à la fois au niveau de la portion médiane et des portions latérales. La ou chaque partie de surface inclinée a un angle d'inclinaison, par rapport à l'axe central de la partie tubulaire, compris entre 0° et 90°, de préférence entre 0° et 45°, les bornes de ces gammes étant exclues. Dans la deuxième variante, grâce à la géométrie spécifique de la partie tubulaire de la manchette avec des parties de surfaces inclinées, on améliore le centrage des efforts. En effet, les efforts exercés par le fluide circulant dans la vanne sur les parties de surface inclinées sont mis à contribution pour comprimer le ou chaque segment de bague élastomère placé sur la surface périphérique externe de la manchette, et ainsi améliorer l'étanchéité de la vanne. En particulier, au niveau de chaque passage d'arbre, les efforts exercés par le fluide sur les parties de surface inclinées tendent à ramener le segment de bague élastomère autour de l'arbre. De plus, par rapport à la première variante où la partie tubulaire est cylindrique, la fourniture d'une manchette en plastomère fabriquée directement avec des parties de surface inclinées permet de récupérer l'énergie du fluide pour comprimer la bague élastomère, sans perte d'énergie préalable pour déformer la manchette. Selon une caractéristique avantageuse, la périphérie de la manchette a une section transversale en U, le fond du U étant formé par la partie tubulaire précitée et les ailes du U étant destinées à venir en appui contre deux côtés opposés du corps de vanne au voisinage de l'alésage, de sorte que le corps de vanne est enserré par la manchette sur le pourtour de l'alésage. Selon un aspect de l'invention, le ou chaque segment de bague élastomère est reçu dans une gorge dont les bords latéraux suivent la forme du contour du segment de bague élastomère. De manière avantageuse, l'écartement entre les bords latéraux de la gorge est adapté de manière à laisser un volume libre autour du segment de bague élastomère selon la direction axiale de la bague. Ainsi, le joint d'étanchéité autorise une dilatation de la bague élastomère dans la gorge, ce qui peut être nécessaire dans certaines conditions de service de la vanne, par exemple du fait des efforts exercés par le fluide circulant dans la vanne, ou encore du fait d'une différence de coefficient de dilatation thermique entre l'élastomère constitutif du segment de bague et le matériau constitutif de la pièce dans laquelle la gorge est ménagée, en particulier le plastomère de la manchette lorsque la gorge est agencée sur celle-ci. De préférence, l'écartement entre les bords latéraux de la gorge est adapté de telle sorte que, lorsque le segment de bague élastomère est reçu dans la gorge, le volume laissé libre dans la direction axiale de la bague autour de la partie d'entourage est moins important que le volume laissé libre dans la direction axiale de la bague autour de chaque bras latéral, à l'écart de la jonction entre la partie d'entourage et le bras latéral. Avec une telle forme de la gorge, qui entoure davantage la partie d'entourage du segment de bague élastomère, on augmente la compression du segment de bague élastomère autour de l'arbre.

Selon un mode de réalisation de l'invention, la gorge est prévue sur la surface périphérique externe de la manchette. Dans ce cas, la gorge peut être creusée dans le matériau plastomère de la manchette. En variante, les bords latéraux de la gorge peuvent être formés par des pièces annulaires rapportées sur la surface périphérique externe de la manchette. Cette dernière variante permet de rendre la manchette plus fine selon sa direction radiale, de sorte qu'elle peut mieux se déplacer pour laisser place à l'élastomère qui l'entoure. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la gorge est prévue sur la surface périphérique interne de l'alésage du corps de vanne. Dans ce cas, la gorge peut être ménagée directement dans le corps, notamment lors de sa fabrication par moulage. En variante, comme précédemment, les bords latéraux de la gorge peuvent être formés par des pièces annulaires rapportées sur la surface périphérique interne de l'alésage du corps de vanne. Quel que soit le mode de réalisation, l'écartement entre les pièces annulaires est avantageusement réglable, de manière à moduler le volume libre autour du segment de bague élastomère. Ce volume libre peut alors être ajusté en fonction des conditions de service de la vanne et de la dilatation attendue du segment de bague élastomère, où il peut s'agir d'une dilatation thermique ou d'une dilatation engendrée par les efforts exercés par le fluide circulant dans la vanne. Un autre objet de l'invention est un joint d'étanchéité pour une vanne comprenant un corps et un obturateur mobile dans un alésage du corps sous l'action d'un arbre d'entraînement, ce joint comprenant une manchette en plastomère dont une partie tubulaire est destinée à être positionnée dans l'alésage du corps, la partie tubulaire comportant : - une portion médiane propre à coopérer de manière jointive avec l'obturateur lorsqu'il est en position fermée, et - deux portions latérales de part et d'autre de la portion médiane, où la surface interne de chaque portion latérale comporte au moins une partie de surface inclinée, plane ou courbe, qui est inclinée par rapport à l'axe central de la partie tubulaire de manière à se rapprocher de l'axe central en allant vers la portion médiane.

Au sens de l'invention, une partie de surface inclinée peut être une surface plane ou courbe, étant entendu que l'angle d'inclinaison d'une surface courbe par rapport à l'axe central de la partie tubulaire est défini, en chaque point de la surface courbe, par l'angle d'inclinaison du plan tangent à la surface courbe par rapport à l'axe central de la partie tubulaire.

La définition donnée ci-dessus des portions latérales inclut le cas où chaque portion latérale a une surface interne plane, qui est inclinée par rapport à l'axe central de la partie tubulaire de manière à se rapprocher de l'axe central en allant vers la portion médiane. La définition donnée ci-dessus des portions latérales inclut également le cas où chaque portion latérale a une surface interne en arc de cercle, qui se rapproche de l'axe central en allant vers la portion médiane. Dans ce dernier cas, l'angle d'inclinaison de la surface en arc de cercle par rapport à l'axe central de la partie tubulaire est défini, en chaque point de la surface, par l'angle d'inclinaison du plan tangent à la surface en arc de cercle par rapport à l'axe central de la partie tubulaire. Dans un mode de réalisation particulier, toute la surface interne de la manchette est une surface continue en arc de cercle, à la fois au niveau de la portion médiane et des portions latérales, la concavité de cette surface en arc de cercle étant tournée à l'opposé de l'axe central de la partie tubulaire de sorte que la surface interne de la manchette est la plus proche de cet axe au niveau de la portion médiane. La ou chaque partie de surface inclinée a un angle d'inclinaison, par rapport à l'axe central de la partie tubulaire, compris entre 0° et 90°, de préférence entre 0° et 45°, les bornes de ces gammes étant exclues. Une telle géométrie de la partie tubulaire de la manchette qui, comme expliqué ci-dessus, favorise la compression, au niveau de la portion médiane de la manchette, d'une bague élastomère ou de segments de bague élastomère placés sur la surface périphérique externe de la manchette, peut être considérée indépendamment et pour toute géométrie de la bague élastomère ou des segments de bague élastomère. En particulier, une telle géométrie de la manchette comportant des parties de surface inclinées peut être mise en place même lorsque la manchette est associée à une bague élastomère ou des segments de bague élastomère qui ne présentent pas d'entonnoir de contraintes obtenu grâce à une configuration évasée de leurs parties d'entourage par rapport aux bras latéraux. L'invention a également pour objet une vanne comprenant un corps et un obturateur mobile dans un alésage du corps sous l'action d'un arbre d'entraînement, cette vanne comprenant un joint d'étanchéité tel que décrit ci- dessus, qui est positionné dans l'alésage du corps. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre de quatre modes de réalisation d'un joint d'étanchéité et d'une vanne selon l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'une vanne conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, le corps de vanne étant partiellement arraché ; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 sans le corps de vanne ; - la figure 3 est une coupe selon le plan III de la figure 1 ; - la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue de dessus selon la flèche V de la figure 2 ; - la figure 6 est une vue en perspective analogue à la figure 2 pour une vanne conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 7 est une vue de dessus selon la flèche VII de la figure 6 ; - la figure 8 est une vue en perspective analogue à la figure 2 pour une vanne conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 9 est une vue de dessus selon la flèche IX de la figure 8 ; - la figure 10 est une vue en perspective d'une vanne conforme à un quatrième mode de réalisation de l'invention, le corps de vanne étant partiellement arraché ; - la figure 11 est une coupe selon le plan XI de la figure 10 ; et - la figure 12 est une vue de dessus selon la flèche XII de la figure 10. Dans le premier mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 5, la vanne papillon 1 comprend un corps de vanne 3, un obturateur (ou palet) 4 monté rotatif dans un alésage 31 du corps 3, et un arbre 5 qui a pour fonction de faire tourner l'obturateur 4 entre une position ouverte et une position fermée et de le retenir en position. Sur les figures, l'obturateur 4 est montré en position fermée. Dans ce premier mode de réalisation, le corps de vanne 3 est monobloc, c'est-à-dire conçu en une seule pièce. La vanne 1 comprend également un joint d'étanchéité 6 de forme annulaire, positionné dans l'alésage 31 de manière à assurer toutes les étanchéités nécessaires à la vanne. On note X-X' l'axe central de l'alésage 31, qui est à section circulaire, et Y-Y' l'axe longitudinal de l'arbre 5. Les axes X-X' et Y-Y' sont sensiblement perpendiculaires l'un à l'autre. Comme bien visible sur les coupes des figures 3 et 4, l'arbre 5 traverse l'obturateur 4 de haut en bas et est monté rotatif au niveau de ses extrémités supérieure 52 et inférieure 54, respectivement, dans un col supérieur 32 et un col inférieur 34 du corps 3 de la vanne. La vanne 1 est destinée à être serrée entre des tronçons de canalisation amont et aval munis de brides, non représentés sur les figures. A cet effet, le corps 3 comporte deux brides circonférentielles 37 ayant chacune une série de trous 38. Ces trous 38 sont destinés à recevoir une série de boulons permettant de serrer la vanne 1 entre des brides opposées de tronçons de canalisation que l'on souhaite réunir.

Le joint d'étanchéité 6 comprend une manchette 7 annulaire à section circulaire, qui est constituée à base d'un matériau plastomère résistant aux fluides corrosifs, notamment un polymère fluoré tel que le polytétrafluoroéthylène (PTFE). La périphérie de la manchette 7 a une section transversale en U, qui vient enserrer le corps 3 sur le pourtour de l'alésage 31. Dans ce premier mode de réalisation, la manchette 7 est en deux pièces 75 et 76, où la pièce 75 comprend une partie tubulaire 77 à section circulaire, formant le fond du U, et une partie latérale 78, formant une aile latérale du U, tandis que la pièce 76 forme l'autre aile latérale du U. On note 7A la surface périphérique externe de la partie tubulaire 77.

La partie tubulaire 77 est destinée à être positionnée dans l'alésage 31 du corps 3 de la vanne, les ailes 76 et 78 venant alors en appui contre deux côtés opposés 3A et 3B du corps 3 où débouche l'alésage 31. Lorsque la partie tubulaire 77 est positionnée dans l'alésage 31, son axe central est confondu avec l'axe X-X'. Comme bien visible sur la coupe de la figure 3, la partie tubulaire 77 de la manchette 7 comporte une portion médiane 77A, qui est adaptée pour coopérer de manière jointive avec l'obturateur 4 lorsqu'il est en position fermée, et deux portions latérales 77B de part et d'autre de la portion médiane 77A. Dans ce mode de réalisation, la surface périphérique interne S de chacune des deux portions latérales 77B est plane et inclinée d'un angle a par rapport à l'axe central de la partie tubulaire 77, où cet axe central est confondu avec l'axe X-X' sur la figure 3, de manière à se rapprocher de l'axe central en direction de la portion médiane 77A. L'angle a d'inclinaison de la surface interne S de chaque portion latérale 77B par rapport à l'axe central de la partie tubulaire 77 est compris de préférence entre 10° et 30°, étant entendu que la valeur préférentielle de l'angle a dépend de la forme et l'encombrement de la vanne. La manchette 7 peut être fabriquée, notamment, par moulage. Le joint d'étanchéité 6 comprend également une bague élastomère 8, par exemple en silicone, qui entoure la surface périphérique externe 7A de la manchette 7 et confère au joint 6 des propriétés d'élasticité. La partie tubulaire 77 de la manchette 7 et la bague élastomère 8 sont chacune percées de deux orifices diamétralement opposés, prévus pour le passage de l'arbre d'entraînement 5. Plus précisément, la partie tubulaire 77 de la manchette comporte un orifice supérieur 71, respectivement inférieur 73, à partir duquel s'étend une collerette supérieure 72, respectivement inférieure 74, en saillie par rapport à la surface périphérique externe 7A. La bague élastomère 8 comporte un orifice supérieur 81 positionné en regard de l'orifice 71 de la manchette en entourant la collerette 72, et un orifice inférieur 83 positionné en regard de l'orifice 73 de la manchette en entourant la collerette 74. L'arbre 5 passe à l'intérieur des collerettes 72 et 74 de la manchette 7, lesquelles sont comprimées en contact contre l'arbre par l'élastomère de la bague 8 qui les entoure. De manière avantageuse, les efforts exercés sur les surfaces internes S des portions latérales 77B de la manchette 7 par le fluide circulant dans la vanne 1 tendent à comprimer la bague élastomère 8 au niveau de la portion médiane 77A de la manchette, ce qui favorise l'étanchéité de la vanne. La bague élastomère 8 comporte, autour de chaque orifice supérieur 81 et inférieur 83, une partie d'entourage, respectivement supérieure 82 et inférieure 84, qui a une forme circulaire autour de l'orifice. La bague élastomère 8 comporte également deux bras latéraux 86 et 88, où chaque bras latéral relie les deux parties d'entourage 82 et 84 dans la direction circonférentielle de la bague 8. On note 82, 84 les largeurs respectives des parties d'entourage 82 et 84, et 86, tag les largeurs respectives des bras latéraux 86 et 88, prises selon la direction axiale de la bague 8. La direction axiale de la bague 8 est celle de l'axe X-X'. Par extension, on l'appellera ci-après "direction axiale X-X"'. Comme visible sur la vue de dessus de la figure 5, étant entendu qu'une vue de dessous serait identique, chaque jonction 89 entre une partie d'entourage 82 ou 84 et un bras latéral 86 ou 88 est une zone d'étranglement selon la direction axiale X-X' de la bague 8. En d'autres termes, chaque jonction 89 entre une partie d'entourage et un bras latéral est une zone de largeur 89, selon la direction axiale X-X', inférieure à celles de l'extrémité de la partie d'entourage et de l'extrémité du bras latéral qui lui sont adjacentes. Ainsi, pour chaque jonction 89 montrée sur la figure 5, la largeur 86 ou tu de l'extrémité 86A ou 88A du bras latéral diminue en allant vers la jonction 89, tandis que la largeur 82 de la partie d'entourage 82 augmente à partir de la jonction 89. Conformément à l'invention, cette configuration empêche le fluage de l'élastomère dans la direction circonférentielle de la bague 8 à l'écart de l'orifice 81 ou 83 de passage d'arbre, en créant au niveau de chaque jonction 89 un entonnoir de contraintes à double évasement, dans lequel les lignes de contraintes convergent.

Dans ce mode de réalisation, la bague élastomère 8 a une épaisseur e8 constante selon la direction radiale de la bague. En variante, en vue d'améliorer encore l'étanchéité de la vanne au niveau des passages de l'arbre 5, il peut être avantageux de prévoir que l'épaisseur de chaque partie d'entourage 82 et 84 selon la direction radiale de la bague soit supérieure à celle de chaque bras latéral 86 et 88 et/ou que l'épaisseur de chaque bras latéral 86 et 88 selon la direction radiale de la bague diminue en s'éloignant des parties d'entourage 82 et 84. La bague élastomère 8 est reçue dans une gorge 2 prévue sur la surface périphérique externe 7A de la manchette 7, dont les bords latéraux 22 et 24 suivent la forme du contour de la bague élastomère 8. De manière avantageuse, l'écartement entre les bords latéraux 22 et 24 de la gorge 2 est ajusté de manière à laisser un volume libre autour de la bague élastomère 8 dans la direction axiale X-X'. Ainsi, le joint d'étanchéité 6 autorise une dilatation axiale de la bague élastomère 8 dans la gorge 2. De préférence, l'écartement entre les bords latéraux 22 et 24 de la gorge 2 est adapté de telle sorte que, lorsque la bague 8 est reçue dans la gorge 2, le volume laissé libre dans la direction axiale X-X' autour des parties d'entourage 82 et 84 est moins important que le volume laissé libre dans la direction axiale X-X' autour des bras latéraux 86 et 88 à l'écart de la jonction 89. Avec une telle forme de la gorge 2, qui entoure davantage les parties d'entourage 82 et 84, on augmente la compression de la bague élastomère 8 autour de l'arbre 5. Dans ce premier mode de réalisation, les bords latéraux 22 et 24 de la gorge 2 sont formés par deux pièces annulaires 15 et 16 qui sont rapportées sur la surface périphérique externe 7A de la manchette. Selon un aspect avantageux, non représenté, la vanne 1 peut comprendre des moyens de réglage de l'écartement entre les pièces annulaires 15 et 16, permettant de moduler le volume laissé libre dans la direction axiale X-X' autour de la bague élastomère 8 et ainsi de l'ajuster en fonction des conditions de service de la vanne.

Comme bien visible sur les coupes des figures 3 et 4, le joint d'étanchéité 6 comprend en outre deux rondelles élastiques 9, l'une positionnée en regard de la surface externe 82A de la partie d'entourage supérieure 82 et l'autre en regard de la surface externe 84A de la partie d'entourage inférieure 84, en étant centrées chacune sur l'orifice 81 ou 83 de passage d'arbre. Chaque rondelle 9 exerce sur la partie d'entourage 82 ou 84 correspondante un effort de poussée élastique en direction de l'obturateur 4, parallèlement à l'axe Y-Y' de l'arbre 5, ce qui renforce l'étanchéité. De manière avantageuse, un volume libre est prévu dans la direction radiale entre chaque rondelle 9 et la surface interne de l'alésage 31 qui lui fait face, de manière à autoriser une dilatation de la bague élastomère 8 parallèlement à l'axe Y-Y'. Ce volume libre peut résulter d'une forme conique de la rondelle reçue dans un espace cylindrique, comme c'est le cas pour les rondelles élastiques 9 de forme conique qui sont chacune reçues dans un espace cylindrique délimité latéralement par les pièces annulaires 15 et 16. En variante, et en particulier lorsque la rondelle n'est pas de forme conique, ce volume libre peut résulter de la présence d'une rainure ou d'une forme crantée dans le corps 3 en regard de la rondelle. De préférence, les deux rondelles 9 sont solidaires de la bague élastomère 8 avant l'assemblage de la vanne 1, ce qui facilite le montage de la vanne. De manière avantageuse, la bague élastomère 8 est surmoulée sur les rondelles 9 lors de sa fabrication, par exemple par moulage. En variante, les rondelles 9 peuvent être solidarisées avec la bague élastomère 8 par tout autre moyen approprié, notamment par collage ou soudage sur les parties d'entourage 82 et 84.

Le montage de la vanne 1 conforme au premier mode de réalisation comprend des étapes telles que décrites ci-après. Tout d'abord, on place l'obturateur 4 dans le volume interne de la partie tubulaire 77 de la première pièce 75 constitutive de la manchette 7, en mettant les orifices de passage d'arbre de l'obturateur 4 en correspondance avec les orifices 71 et 73 de la partie tubulaire 77, et on insère un faux-axe à travers la partie tubulaire 77 et l'obturateur 4.

Ensuite, on met en place la bague élastomère 8, munie de ses deux rondelles 9, sur la surface périphérique externe 7A de la partie tubulaire 77, en veillant à positionner chacun des orifices 81, 83 de la bague 8 en regard de l'orifice correspondant 71, 73 de la partie tubulaire 77, avec la collerette 72, 74 qui passe dans l'orifice 81, 83. Le faux-axe débouche alors au niveau des deux rondelles 9, sans s'étendre au-delà de celles-ci. On note que, en variante, le faux-axe aurait pu être installé après mise en place de la bague élastomère 8 sur la surface périphérique externe 7A, et non avant. On positionne également la pièce annulaire 15 sur la surface périphérique externe 7A de la partie tubulaire 77.

On positionne l'ensemble ainsi préformé, comprenant la première pièce 75 de la manchette 7, la bague élastomère 8, la pièce annulaire 15, l'obturateur 4 et le faux-axe, en regard de l'alésage 31 du corps de vanne 3, d'un premier côté 3A du corps 3. Après avoir vérifié l'alignement des axes de l'obturateur 4 et du corps 3, on insère l'ensemble préformé dans l'alésage 31 du corps 3, par coulissement selon la direction axiale X-X', par exemple à l'aide d'une presse, jusqu'à la venue en butée de la pièce annulaire 15 et de la partie latérale 78 de la pièce 75 contre le premier côté 3A du corps 3. Dans cette configuration insérée de l'ensemble préformé dans l'alésage 31, on vérifie à nouveau la coaxialité de l'obturateur 4 et du corps 3 et, si besoin, on la corrige en faisant pivoter l'ensemble préformé par rapport au corps 3. Ensuite, on retire le faux-axe et on insère l'arbre 5 à sa place, à travers le corps 3, la pièce 75 et l'obturateur 4. Avant ou après le retrait du faux-axe et la mise en place de l'arbre 5, on positionne la pièce annulaire 16 sur la surface périphérique externe 7A de la partie tubulaire 77, en appui contre le deuxième côté 3B du corps 3 opposé au premier côté 3A. Enfin, on connecte la deuxième pièce 76 constitutive de la manchette 7 avec la première pièce 75. La deuxième pièce 76 vient en butée contre le deuxième côté 3B du corps 3, de sorte que le corps 3 est enserré par la manchette 7 sur le pourtour de l'alésage 31. Dans cette configuration, la vanne 1 est prête à être utilisée.

Dans le deuxième mode de réalisation représenté sur les figures 6 et 7, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent des références identiques. La vanne 1 de ce deuxième mode de réalisation diffère de celle du premier mode de réalisation uniquement par le fait que la gorge 2 de réception de la bague élastomère 8 est creusée directement dans le matériau plastomère de la manchette 7, sans qu'il soit nécessaire de rapporter des pièces supplémentaires sur la surface périphérique externe 7A de la manchette.

Dans le troisième mode de réalisation représenté sur les figures 8 et 9, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent des références identiques. La vanne 1 de ce troisième mode de réalisation diffère de celle du deuxième mode de réalisation uniquement par la géométrie de sa bague élastomère 8. En effet, dans le troisième mode de réalisation, la largeur 88 de chaque extrémité 86A, 88A des bras latéraux 86 et 88, prise selon la direction axiale X-X', ne diminue pas en allant vers la partie d'entourage 82 ou 84 correspondante. On garde toutefois une configuration de la bague élastomère 8 telle que, à partir de chaque jonction 89 entre une partie d'entourage et un bras latéral, la partie d'entourage 82 ou 84 s'évase dans la direction axiale X-X' par rapport au bras latéral 86 ou 88. Ainsi, dans ce troisième mode de réalisation, on obtient, à chaque jonction entre une partie d'entourage et un bras latéral, un entonnoir de contraintes à simple évasement en direction de la partie d'entourage. Le montage des vannes conformes aux deuxième et troisième modes de réalisation s'opère de la même façon que dans le premier mode de réalisation, à ceci près que les pièces annulaires 15 et 16 délimitant la gorge 2 sont absentes et que la bague élastomère 8 est mise en place directement dans la gorge 2 creusée dans la surface périphérique externe 7A de la partie tubulaire 77 de la première pièce 75 constitutive de la manchette 7. Dans le quatrième mode de réalisation représenté sur les figures 10 à 12, les éléments analogues à ceux du premier mode de réalisation portent des références identiques. La vanne 1 de ce quatrième mode de réalisation comprend une bague élastomère 8 similaire à celles des premier et deuxième modes de réalisation, c'est-à-dire où chaque jonction 89 entre une partie d'entourage 82 ou 84 et un bras latéral 86 ou 88 de la bague 8 est une zone d'étranglement selon la direction axiale X-X' de la bague. Ainsi, comme expliqué précédemment, un entonnoir de contraintes à double évasement est créé au niveau de chaque jonction 89, ce qui empêche le fluage de l'élastomère dans la direction circonférentielle de la bague 8 à l'écart de l'orifice 81 ou 83 de passage d'arbre. La vanne 1 du quatrième mode de réalisation diffère de celles des modes de réalisation précédents en ce que, d'une part, la gorge 2 de réception de la bague élastomère 8 est prévue dans le corps 3 de la vanne, au lieu d'être ménagée sur la manchette 7, et, d'autre part, la manchette 7 est monobloc au lieu d'être constituée en deux pièces 75 et 76, tandis que le corps 3 est en deux parties 35 et 36 au lieu d'être monobloc. Plus précisément, la gorge 2 est agencée sur la surface périphérique interne 31A de l'alésage 31 du corps de vanne 3 et, comme dans les modes de réalisation précédents, les bords latéraux 22 et 24 de la gorge 2 suivent la forme du contour de la bague élastomère 8. De manière avantageuse, l'écartement entre les bords latéraux 22 et 24 de la gorge 2 est ajusté de manière à laisser un volume libre autour de la bague élastomère 8 dans la direction axiale X-X', pour autoriser une dilatation axiale de la bague élastomère 8 dans la gorge 2. De préférence, en vue d'augmenter la compression de la bague élastomère 8 autour de l'arbre 5, l'écartement entre les bords latéraux 22 et 24 de la gorge 2 est adapté de telle sorte que, lorsque la bague 8 est reçue dans la gorge 2, le volume laissé libre dans la direction axiale X-X' autour des parties d'entourage 82 et 84 est moins important que le volume laissé libre dans la direction axiale X-X' autour des bras latéraux 86 et 88 à l'écart de la jonction 89. On note que, comme visible sur la coupe de la figure 11, la partie tubulaire 77 de la manchette 7 monobloc de ce quatrième mode de réalisation comporte toujours une portion médiane 77A et deux portions latérales 77B de part et d'autre de la portion médiane 77A, où la surface périphérique interne S de chacune des deux portions 77B est inclinée d'un angle a par rapport à l'axe central de la partie tubulaire 77 de manière à se rapprocher de l'axe central en direction de la portion médiane 77A. Dans ce mode de réalisation, l'angle a d'inclinaison de la surface interne S de chaque portion latérale 77B par rapport à l'axe central de la partie tubulaire 77 est compris de préférence entre 10° et 30°. Le montage de la vanne 1 conforme au quatrième mode de réalisation comprend des étapes telles que décrites ci-après.

Tout d'abord, on place l'obturateur 4 dans le volume interne de la manchette 7, en mettant les orifices de passage d'arbre de l'obturateur 4 en correspondance avec les orifices 71 et 73 de la manchette. Ensuite, on met en place la bague élastomère 8, munie de ses deux rondelles 9, sur la surface périphérique externe 7A de la manchette 7 monobloc, en veillant à positionner chacun des orifices 81, 83 de la bague 8 en regard de l'orifice correspondant 71, 73 de la manchette, avec la collerette 72, 74 qui passe dans l'orifice 81, 83. Avant ou après la mise en place de la bague élastomère 8 sur la surface périphérique externe 7A, on insère l'arbre 5 à travers la manchette 7 et l'obturateur 4. On positionne l'ensemble ainsi préformé, comprenant la manchette 7, la bague élastomère 8, l'obturateur 4 et l'arbre 5, dans le demi-alésage 31 formé par la partie inférieure 36 du corps de vanne 3, en insérant l'extrémité inférieure 54 de l'arbre 5 dans le col 34 de la partie 36. La bague élastomère 8 est alors reçue dans la demi-gorge 2 définie par la partie inférieure 36 du corps. On rapporte ensuite la partie supérieure 35 du corps 3 sur la partie inférieure 36, en insérant l'extrémité supérieure 52 de l'arbre 5 dans le col 32 de la partie 35 et en veillant à ce que la bague élastomère 8 soit bien reçue dans la demi-gorge 2 définie par la partie supérieure 35 du corps. On solidarise alors les deux parties 35 et 36 du corps 3 par vissage. Dans cette configuration, la vanne 1 est prête à être utilisée. Il est à noter que la configuration où la gorge 2 de réception de la bague élastomère 8 est agencée sur la surface périphérique interne 31A du corps de vanne 3 est également envisageable avec un corps de vanne 3 monobloc, la manchette 7 étant alors en deux pièces distinctes 75 et 76 comme dans les modes de réalisation précédents. De la même façon, la configuration où la gorge 2 de réception de la bague élastomère 8 est agencée sur la surface périphérique externe 7A de la manchette 7, qui a été décrite précédemment avec un corps de vanne 3 monobloc et une manchette 7 en deux parties, est également envisageable avec un corps de vanne 3 en deux parties 35 et 36, la manchette 7 pouvant alors être monobloc.

De plus, lorsque le corps de vanne 3 est en deux parties, les deux parties du corps peuvent être des parties latérales au lieu d'être des parties inférieure et supérieure comme dans l'exemple des figures 10 à 12. En effet, le corps de vanne 3 peut être séparé en deux en coupant selon un plan parallèle au plan défini par les axes X-X' et Y-Y'. Les vis de solidarisation des deux parties latérales du corps 3 peuvent alors s'étendre parallèlement à l'axe X-X'. Il est également à noter que la gorge 2 de réception de la bague élastomère 8, lorsqu'elle est agencée sur la surface périphérique interne 31A de l'alésage 31 du corps 3, peut être ménagée directement dans le corps 3, notamment lors de la fabrication du corps par moulage, par exemple avec un moule en sable lorsque le corps est monobloc. Selon une variante non représentée, les bords de la gorge 2 du corps 3 peuvent être formés par des pièces annulaires rapportées sur la surface périphérique interne 31A de l'alésage 31, de manière analogue à ce qui a été décrit précédemment avec les pièces annulaires 15 et 16 lorsque la gorge est agencée sur la manchette. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés. En particulier, un joint d'étanchéité conforme à l'invention peut comprendre uniquement des segments de bague élastomère au niveau des passages d'arbre, au lieu d'une bague élastomère complète sur toute la périphérie de l'alésage du corps de vanne. De plus, quel que soit le mode de réalisation, la bague élastomère ou le segment de bague élastomère peut comprendre, de chaque côté d'une partie d'entourage, plusieurs bras latéraux s'étendant dans la direction circonférentielle de la bague. Ceci permet de limiter la largeur individuelle de chaque bras selon la direction axiale de la bague. Chaque partie d'entourage de la bague élastomère ou du segment de bague élastomère peut également avoir une forme autre que circulaire autour de l'orifice de passage d'arbre, notamment une forme elliptique ou polygonale, par exemple quadrilatère, sans exclure des formes où la largeur de la partie d'entourage selon la direction axiale de la bague augmente à partir de chaque jonction avec un bras latéral, en formant une portion évasée, et diminue dans une portion intermédiaire entre les portions évasées.

Par ailleurs, un joint d'étanchéité selon l'invention peut comprendre, à la place des rondelles élastiques décrites précédemment, tout autre type de rondelles propres à exercer un effort de poussée élastique sur la partie d'entourage en direction de l'obturateur. Même si cela est moins favorable, un joint d'étanchéité selon l'invention peut également être dépourvu de rondelles au niveau des parties d'entourage. De plus, on note que tous les exemples précédents mettent en jeu une manchette en plastomère dont la partie tubulaire comporte des parties de surfaces inclinées au niveau de ses portions latérales, de manière à améliorer le centrage des efforts et à favoriser la compression du ou de chaque segment de bague élastomère placé sur la surface périphérique externe de la manchette. Toutefois, selon l'invention, des segments de bague élastomère présentant une configuration évasée de leurs parties d'entourage par rapport aux bras latéraux peuvent être associés avec une manchette dont la partie tubulaire ne présente pas de parties de surface inclinées par rapport à l'axe central de la partie tubulaire, notamment une manchette dont la partie tubulaire est cylindrique (angle d'inclinaison a égal à 0°). Par ailleurs, dans les exemples précédents, les collerettes de la manchette en plastomère sont monoblocs avec celle-ci. Toutefois, l'invention englobe également le cas où chaque collerette de la manchette est rapportée sur la manchette et solidarisée avec celle-ci par tout moyen approprié, notamment par emboîtement, collage ou soudage, l'usinage de la manchette en plastomère étant alors facilité. Les modes de réalisation précédents illustrent des cas où la gorge de réception de la bague élastomère est agencée soit sur la surface périphérique externe de la manchette, soit sur la surface périphérique interne de l'alésage du corps de vanne. Il est toutefois également envisageable d'avoir à la fois une gorge sur la manchette et une gorge sur le corps de vanne, avec deux bagues élastomères superposables. Dans les exemples précédents, le joint d'étanchéité comprend une manchette en plastomère entourée sur sa périphérie extérieure d'une bague élastomère qui sert à créer la pression nécessaire à l'étanchéité. Toutefois, l'invention peut également être mise en oeuvre pour un joint d'étanchéité qui ne comporte pas de manchette en plastomère. En particulier, un joint d'étanchéité selon l'invention peut être formé par une manchette d'étanchéité en élastomère, c'est-à-dire une bague élastomère complète qui comprend, autour de chaque orifice de passage d'arbre, une collerette en saillie extérieurement destinée à s'étendre dans le col correspondant du corps de vanne, le long de l'arbre d'entraînement. Grâce à ses propriétés élastiques, la manchette en élastomère crée elle-même la pression nécessaire à l'étanchéité de la vanne. Il est à noter que la bague élastomère d'un joint d'étanchéité conforme à l'invention, qu'elle soit associée ou non à une manchette en plastomère, peut être à base de tout matériau élastomère de propriétés adaptées à sa fonction, notam- ment choisi parmi les élastomères silicone, tels que, par exemple, les élastomères silicone de type MQ (Methyl-Silicone), VMQ (Vinyl-Methyl-Silicone), PVMQ (Phenyl-Vinyl-Methyl-Silicone), FVMQ (Fluoro-Vinyl-Methyl-Silicone) ; le caoutchouc naturel ou cis-1,4-polyisoprène (NR) ; les copolymères du butadiène et du styrène (SBR) ; le « caoutchouc naturel synthétique » ou polyisoprène synthétique (IR) ; le polybutadiène (BR) ; le polyisobutylène ou élastomère isobutylène- isoprène, encore appelé « caoutchouc butyle » (PIB ou IIR) ; le chloroprène ou néoprène (CR) ; les copolymères butadiène-acrylonitrile ou « caoutchouc nitrile » (NBR) ; les copolymères butadiène-acrylonitrile hydrogénés, aussi appelés « caoutchoucs nitrile hydrogénés » (HNBR) ; les copolymères éthylène-propylène (EP ou EPM) et terpolymère éthylène-propylène-diène (EPDM) ; le polyéther bloc amide (PEBA) ; les thermoplastiques élastomères du type EPDM-PP (de nom commercial Santoprene) ; les polyuréthanes thermoplastiques (TPU) ; les oléfines thermoplastiques (TPO) ; les polysulfures ; les fluoroélastomères de type FKM ou FPM ; les perfluoroélastomères (FFKM) ; les copolymères éthylène-acétate de vinyle (EVA ou EVM) ; les élastomères polyacryliques (ACM) ; les copolymères éthylène acrylique (AEM) ; les polyéthylènes chlorosulfonés (CSM) ; ou les élastomères d'épichlorhydrine (CO et ECO). De même, lorsque le joint d'étanchéité comprend une manchette en plastomère, celle-ci peut être à base de tout matériau plastomère de propriétés adaptées à sa fonction, en particulier qui résiste à la corrosion, pour les applications en ambiances corrosives, et/ou qui éloigne toute possibilité de contamination, pour les process de haute pureté, notamment choisi parmi les polymères fluorés, terme désignant tout polymère ayant dans sa chaîne au moins un monomère choisi parmi les composés contenant un groupe vinyle capable de s'ouvrir pour se polymériser et qui contient, directement attaché à ce groupe vinyle, au moins un atome de fluor, un groupe fluoroalkyle ou un groupe fluoroalkoxy. A titre d'exemple de monomère, on peut citer le fluorure de vinyle ; le fluorure de vinylidène (VF2) ; le trifluoroéthylène (VF3) ; le chlorotrifluoroéthylène (CTFE) ; le 1,2-difluoroéthylène ; le tétrafluoroéthylène (TFE) ; l'hexafluoropropylène (HFP) ; les perfluoro(alkyl vinyl)éthers, tels que le perfluoro(méthyl vinyl)éther (PMVE), le perfluoro(éthyl vinyl)éther (PEVE) et le perfluoro(propyl vinyl)éther (PPVE) ; le perfluoro(1,3-dioxole) ; le perfluoro(2,2- diméthy1-1,3-dioxole) (PDD) ; le produit de formule CF2=CFOCF2CF(CF3)OCF2CF2X dans laquelle X est SO2F, CO2H, CH2OH, CH2OCN ou CH2OPO3H ; le produit de formule CF2=CFOCF2CF2SO2F ; le produit de formule F(CF2)nCH2OCF=CF2 dans laquelle n est 1, 2, 3, 4 ou 5 ; le produit de formule R1CH2OCF=CF2 dans laquelle R1 est l'hydrogène ou F(CF2)z et z vaut 1, 2, 3 ou 4 ; le produit de formule R3OCF=CH2 dans laquelle R3 est F(CF2)z- et z est 1, 2, 3 ou 4 ; le perfluorobutyléthylène (PFBE) ; le 3,3,3- trifluoropropène ; le 2-trifluorométhy1-3,3,3-trifluoro-1-propène. Le polymère fluoré peut être un homopolymère ou un copolymère, il peut aussi comprendre des monomères non fluorés tels que l'éthylène. Avantageusement, le polymère fluoré est choisi parmi l'éthylène-propylène fluoré (FEP), l'éthylènetétrafluoroéthylène (ETFE), le polytétrafluoroéthylèneperfluoropropylvinyléther (PFA), le polytétrafluoroéthylène-perfluorométhylvinyléther (MFA), le polytétrafluoroéthylène (PTFE), le poly(fluorure de vinylidène) (PVDF), l'éthylènechlorotrifluoroéthylène (ECTFE), le polychlorotrifluoroéthylène (PCTFE) ou le tétrafluoroéthylènehexafluoropropylène-fluorure de vinylidène (THV), ou une combinaison de ceux-ci. En particulier, le polymère fluoré peut être le polytétrafluoroéthylène (PTFE), tel qu'un PTFE modifié. Dans un exemple, le PTFE modifié est un copolymère de tétrafluoroéthylène et d'un vinyléther, tel que le perfluoropropylvinyléther (PPVE). Dans une forme d'exécution, le PTFE modifié inclut au moins environ 0,01 % en poids de perfluoropropylvinyléther (PPVE). Dans un autre exemple, le PTFE modifié n'inclut pas plus d'environ 5,0 % en poids de PPVE, tel que pas plus d'environ 3,0 % en poids ou pas plus d'environ 1,5 % en poids de PPVE. Bien que des formes d'exécution particulières de PTFE modifié puissent inclure des PPVE qui sont transformables à l'état fondu, un PTFE modifié particulièrement utile inclut une petite quantité de PPVE de telle sorte que le PTFE modifié n'est pas transformable à l'état fondu et est, au lieu de cela, déposé habituellement en solution et fritté. Des exemples particuliers de PTFE modifié sont disponibles dans le commerce tels que TFM 1700 disponible auprès de Dyneon, Teflon® NXT disponible auprès de DuPont et M1-11 disponible auprès de Daikon. Des polymères hautes performances alternatifs aux fluoropolymères, de type polyéthylène haute densité (PEND), polyéthylène à haut poids moléculaire (PEUHMW), polyétheréthercétone (PEEK), poly(sulfure de phénylène) (PPS), polysulfone (PSU), polyetherimide (PEI) peuvent également être utilisés pour la manchette en plastomère. Comme évoqué précédemment, le corps d'une vanne conforme à l'invention peut être monobloc ou en plusieurs parties, notamment deux parties. Lorsque la vanne comprend un corps de vanne monobloc et une manchette en plastomère, cette dernière est avantageusement en deux parties, ce qui permet un montage aisé de la vanne comme décrit dans les exemples précédents, par coulissement d'une première partie de la manchette dans l'alésage du corps depuis un premier côté du corps, puis connexion de la deuxième partie de la manchette avec la première partie au niveau du deuxième côté du corps, opposé au premier côté. Par ailleurs, dans les exemples précédents, la vanne a été décrite avec un arbre d'entraînement unique, qui traverse l'obturateur de haut en bas et est monté rotatif au niveau de ses extrémités supérieure et inférieure dans des cols du corps de vanne. En variante, une vanne conforme à l'invention peut comprendre un arbre en plusieurs parties qui s'emboîtent, ou plusieurs portions d'arbre distinctes, avec dans ce cas un obturateur non traversant. En particulier, une vanne conforme à l'invention peut comprendre deux portions d'arbre distinctes, à savoir une portion d'arbre supérieure liée à une portion supérieure de l'obturateur et montée rotative dans un col supérieur du corps de vanne, d'une part, et une portion d'arbre inférieure liée à une portion inférieure de l'obturateur et montée rotative dans un col inférieur du corps de vanne, d'autre part. Enfin, un joint d'étanchéité selon l'invention peut être utilisé pour d'autres types de vannes que les vannes à papillon représentées sur les figures, notamment pour des vannes à papillon à axe décalé, où le centre de rotation de l'obturateur est décalé par rapport à son axe d'entraînement, ou encore pour des vannes à guillotine ou des vannes à boisseau sphérique. Un joint d'étanchéité selon l'invention peut également être utilisé pour d'autres dispositifs dans lesquels il existe des régions comprimées et non comprimées d'un élastomère.

Claims (17)

1. REVENDICATIONS1. Joint d'étanchéité (6) pour une vanne (1) comprenant un corps (3) et un obturateur (4) mobile dans un alésage (31) du corps sous l'action d'un arbre d'entraînement (5), ce joint (6) étant destiné à être positionné dans l'alésage du corps et comprenant au moins un segment de bague élastomère (8) ayant un orifice (81, 83) de passage de l'arbre (5), le segment de bague élastomère comportant une partie d'entourage (82, 84) disposée autour de l'orifice (81, 83) et des bras latéraux (86, 88) qui s'étendent dans la direction circonférentielle de la bague en étant liés chacun à la partie d'entourage, caractérisé en ce que, à partir de chaque jonction (89) entre la partie d'entourage (82, 84) et un bras latéral (86, 88), la partie d'entourage s'évase dans la direction axiale (X-X') de la bague par rapport au bras latéral.
2. 2. Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité (86A, 88A) de chaque bras latéral (86, 88) qui est liée à la partie d'entourage (82, 84) a sa largeur (p86, £88) selon la direction axiale (X-X') de la bague qui diminue en allant vers la partie d'entourage, la jonction (89) entre la partie d'entourage et le bras latéral étant une zone d'étranglement selon la direction axiale (X-X') de la bague.
3. 3. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la partie d'entourage (82, 84) a une forme circulaire autour de l'orifice (81, 83).
4. 4. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le segment de bague élastomère (8) a une 25 épaisseur (e8) constante selon la direction radiale de la bague.
5. 5. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'épaisseur de la partie d'entourage (82, 84) selon la direction radiale de la bague est supérieure à celle de chaque bras latéral (86, 88).
6. 6. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une rondelle (9) positionnée en regard de la surface externe (82A, 84A) de la partie d'entourage (82, 84). 27
7. 7. Joint d'étanchéité selon la revendication 6, caractérisé en ce que le segment de bague élastomère (8) est surmoulé sur la rondelle (9).
8. 8. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou chaque segment de bague élastomère 5 appartient à une bague élastomère (8) complète destinée à être positionnée dans l'alésage (31) du corps (3).
9. 9. Joint d'étanchéité selon la revendication 8, caractérisé en ce que la bague élastomère (8) comporte deux orifices (81, 83) de passage d'arbre et deux parties d'entourage (82, 84) disposées chacune autour d'un orifice. 10
10. 10. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une manchette annulaire (7) en plastomère ayant au moins un orifice (71, 73) de passage d'arbre, le ou chaque segment de bague élastomère (8) entourant une surface périphérique externe (7A) de la manchette avec l'orifice (81, 83) du segment de bague élastomère en 15 regard de l'orifice (71, 73) de la manchette.
11. 11. Joint d'étanchéité selon la revendication 10, caractérisé en ce que la manchette (7) comporte une collerette (72, 74) en saillie par rapport à sa surface périphérique externe (7A) autour de l'orifice (71, 73), la partie d'entourage (82, 84) du segment de bague élastomère (8) entourant la collerette (72, 74).
12. 12. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que la manchette (7) comprend une partie tubulaire (77) destinée à être positionnée dans l'alésage (31) du corps (3), la partie tubulaire (77) comportant : - une portion médiane (77A) propre à coopérer de manière jointive avec l'obturateur (4) lorsqu'il est en position fermée, et - deux portions latérales (77B) de part et d'autre de la portion médiane (77A), où la surface interne de chaque portion latérale (77B) comporte au moins une partie de surface (S), plane ou courbe, qui est inclinée par rapport à l'axe central de la partie tubulaire de manière à se rapprocher de l'axe central en allant vers la portion médiane (77A).
13. 13. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou chaque segment de bague élastomère 28 (8) est reçu dans une gorge (2) dont les bords latéraux (22, 24) suivent la forme du contour du segment de bague élastomère (8), l'écartement entre les bords latéraux (22, 24) de la gorge (2) étant adapté de manière à laisser un volume libre autour du segment de bague élastomère (8) selon la direction axiale (X-X') de la 5 bague.
14. 14. Joint d'étanchéité selon la revendication 13, caractérisé en ce que la gorge (2) est agencée sur la surface périphérique externe (7A) de la manchette (7).
15. 15. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 13 ou 14, 10 caractérisé en ce que la gorge (2) est agencée sur la surface périphérique interne (31A) de l'alésage (31) du corps (3).
16. 16. Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que les bords latéraux (22, 24) de la gorge (2) sont formés par des pièces annulaires (15, 16) rapportées. 15
17. 17. Vanne (1) comprenant un corps (3) et un obturateur (4) mobile dans un alésage (31) du corps sous l'action d'un arbre d'entraînement (5), caractérisée en ce qu'elle comprend un joint d'étanchéité (6) selon l'une quelconque des revendications précédentes, qui est positionné dans l'alésage (31) du corps (3).