Brevet FR2012938A1 — publié le 19700327

L'invention a trait à un robinet sphérique destiné à regler le débit d'un fluide Dans un robinet sphérique de type conventionnel la clé est appuyée fortement sur ses sièges à l'entrée et à la sortie du corps de robinet et par conséquent un couple très important est nécessaire pour obtenir la rotation de la clé quand on désire regler le débit du fluide .Afin de réaliser la forte pression indiquée ci-dessus , il faut donner aux sièges de la clé une construction compliquée , par exemple des sièges combinant une matière relativement dure comme le " Selon " et des joints en caoutchouc assurant une pression résiliente , tandis que par ailleurs , la fabrication et l'assemblage sont des opérations difficiles fle plus, ces robinets spheriques de type conventionnel sont dotés d'un levier de commande relativement long procurant un couple suffisamment grand pour faire tourner la clé du robinet , et ils sont munis d'une butée limitant la rotation de la clé , construite d'une manière suffisamment résistante pour ne pas être brisée au niveau de la surface extérieure du corps de robinet par ce couple important Par conséquent , un objectif principal de l'invention est de proposer un robinet sphérique conçu de manière à pouvoir faire tourner la clé au moyen d'un couple très faible et dont le siège de la clé possède une construction très simple permettant de simplifier et la fabrication et l'assemblage du robinet Selon l'invention, la clé du robinet est contenue librement dans le corps du robinet , un siège étant prévu pour cette clé autour de l'orifice de sortie du fluide , une pression exercée par le fluide étant appliquée sur la clé, de l'intérieur du corps , sous forme de contre-pression lorsque le robinet est fermé , obligeant ainsi la clé à appuyer fortement sur son siège. Ainsi , la clé prévue par l'invention n'est pas serrée entre plusieurs sièges comme dans le cas du robinet de type conventionnel, mais elle est maintenue avec un certain Jeu dans le corps du robinet Selon une autre caractéristique de l'invention , la forme extérieure du corps de robinet peut être simplifiée afin de faciliter la manutention et llentretien , par l'adoption d'une butée, partie intégrante du corps de robinet , mais ayant une forme très simple . Cela est possible du fait de la diminu nution du couple nécessaire pour faire tourner la clé et de la possibilité d'utiliser une manette de faible dimension Comme décrit plus haut, ce robinet sphérique est conçu de manière à obtenir un contact serré de la clé sur son siège du fait de la pression du fluide du côté arrivée lorsque le robinet est ferme .Par conséquent, lorsque la pression du fluide diminue , la contre-pression agissant sur la clé a une valeur insuffisante pour surmonter la pesanteur agissant sur la clé , la clé descend et se sépare de son siège car elle est libre de se déplacer dans une certaine mesure dans le corps du robinet , permettant ainsi le passage du fluide vers l'orifice de sortie Selon un autre avantage de l'invention, la clé est conçue de manière à ne pas se séparer de son siège , même si la pression du fluide du coté arrivée tombe presque à zéro . Cela résulte du fait que la clé est appuyée constamment mais légèrement sur son siège par un ressort .Du fait qu'un ressort plutôt faible pouvant supporter le poids de la clé est suffisant pour cela , il n'est pas nécessaire , en pratique , de tenir compte du couple suplementaire nécessaire pour faire fonctionner la clé et imputable à la résistance de ce ressort La clé du robinet sphérique , selon l'invention dispose d'une certaine liberté de mouvement dans le corps de robinet comme cela a été décrit plus haut , et elle entre en contact avec son siège du fait d'une contre-pression créée par la pression du fluide du côté de l'arrivée , ou par la force résultant de ladite contre-pression et de l'élasticité du ressort . Ainsi, si la clé est appuyée fortement. sur son arbre de commande de rotation , elle peut se séparer de son siège .Bien que l'on considère que la cause qui fait que l'arbre de commande de rotation de la clé pousse celle-ci résulte du poids de l'arbre de commande de rotation et de la manette montée dessus , on suppose aussi que d'autres corps sont disposés sur la manette ou viennent la heurter Aussi. , suivant encore une autre caractéristique de l'invention , des moyens sont mis en-oeuvre pour limiter la descente de l'arbre de commande-de rotation dans le corps du robinet et au éviter que la clé ne se sépare de son siege .Cela peut être évité , par exemple , en plaçant un Jonc d'arrêt autour de l'arbre de commande de rotation à l'endroit ou l'arbre fait saillie au dessus du couvercle , et en ajustant un manchon sur la partie de l'arbre de commande de rotation située entre le couvercle et la manette de commande Alors que le couple nécessaire pour faire fonctionner le robinet construit de la maniére décrite ci-dessus peut être trés faible , inversement cela pourrait avoir l'inconvénient que la clé se mette à tourner sous l'eff et d'une résistance retardatrice du fluide ou de forces similaires , ce qui empêcherait la la clé de conserver une position fixe Selon une autre caractéristique de l'invention des moyens ont donc été prévus pour empecher une rotation intempestive de la clé . Cela peut être réalisé en biseautant une partie de l'arbre de commande de rotation et en prévoyant un biseau complémentaire à ce biseau dans l'ouverture centrale du couvercle , de manière à ce que l'arbre de commande de rotation soit soulevé par la pression du fluide venant de l'intérieur pour amener les deux surfaces biseautées complémentaires en contact intime afin d'empêcher toute rotation intempestive de l'arbre de commande de rotation par la mise en oeuvre d'une résistance de frottement entre les deux surfaces résultant de ce contact intime De nombreux robinets sphériques de type conventionnel ont été construits avec un corps en deux parties permettant d'y introduire la clé .Non seulement cela entrain des dif- ficultés de fabric-ation , mais cela favorise la fuite du fluide contenu à l'intérieur par le plan de contact des deux moitiés du corps de robinet . De plus , dans les robinets de type conventionnel , comme il est nécessaire de couper les conduits de distribution lors du démontage afin d'assurer l'entretien après la mise en place , il a été impossible , dans la pratique , de démonter les robinets en vue de leur réparation Aussi , un avantage supplémentaire de l'inven- tion est de permettre une structure dans laquelle la clé peut être facilement introduite dans le corps de robinet en enlevant un couvercle prévu sur le corps de robinet Cela peut être réalisé en donnant à la clé une forme sphérique dont une partie est supprimée tout en ne produisant aucune êne lors du fonctionnemenb du robinet xes autres objectifs et caractéristiques de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description sui vante et des dessins annexés sur lesquels La Fig.1 est une vue en plan d'un robinet sphérique construit conformément à l'invention la Fig.2 est une coupe selon le trait 2-2 de la Fig.l et montrant la clé dans la position de fermeture la Fig*3 est une coupe selon le trait 3-3 de la Fig.2 la Fig.4 est une coupe semblable à celle de la Fig.2 , et représentant la clé dans la position d'ouverture la piges est une perspective à l'état démonté de la modalité d'application , obJet des figures 1 à 4 , et représentant en coupe une partie du corps de robinet et le rapport entre la butée d'arrtt de la manette et de l'arbre de commande de rotation. La Fig.o est une coupe semblable à celle de la Fig.2 d'une autre modalité d'application de l'invention , montrant la clé dont une partie a été supprimée pour faciliter l'insertion de la clé dans le corps de robinet la Fig.7 est une coupe semblable à celle de la Fig.2 d'une autre modalité d'application de l'invention , montrant une bague coulissante située entre la clé et le ressort la Fig.8 est une vue agrandie montrant le rapport entre la clé , la bague coulissante et le siège de la clé de la Bit.7 et enfin la Fig.9 est une coupe semblable à celle de la Fig.4 d'une autre modalité d'application de l'invention montrant un siège de clé amovible prévu du côté de l'arrivée et poussé par un ressort . En se reportant aux Fig* 1 à 5 , la référence 1 est un corps de robinet muni d'un orifice d'entrée 2 et d'un orifice de sortie 3 de chaque coté d'une cavité intérieure 4 . La référence/est une clé dotée d'un trou transversal 6 en communication avec l'orifice d'entrée 2 et l'orifice de sortie 3 lorsque le robinet est ouvert et contenue dans la cavité intérieure 4 dans laquelle elle conserve une certaine liberté de mouvement .Un siège 7 de la clé 5 est prévu sur la paroi intérieure de la cavité intérieure 4 autour de l'orifice de sortie 3 . Un autre siège de clé 8 est également prévu autour de l'orifice d'entrée 2, tandis qu'un ressort 9 est situé entre orifice d'entrée 3-et la clé 5 0 Le ressort 9 est comprimé de. manière à entourer le siège de clé 8 et appuyer la clé sur le siège 7 La référence 10 désigne un arbre de commande de rota tion de la clé . L'arbre est muni d'une manette 12 montée sur un carré Il situé à la partie supérieure de l'arbre . La manette 12 est fixée sur l'arbre 10 en vissant une vis à tête six-pans creuse 15 dans une rondelle 14 et dans un trou taraudé 13 situé au centre du carré il .Une plaque de butée 16 ( voir fig.5) est fixée à la partie inférieure de l'arbre 10 par soudage ou par tout autre moyen . La plaque de butée 16 limite le débattement en rotation de la manette 16 dans une limite de 900 en butant sur la face interieure 17 d'une partie épaisse du corps de robinet 1 ( voir Fig.5). A une extrémité de cette rotation ( voir Fig. 2 et 3) le trou transversal de la clé ne communique pas avec l'orifice de sortie 3 et le fluide est arrenté , tandis qu'à l'autre extrémité de la rotation ( voir Fig.4) le trou transversal 6 de la clé est en communication parfaite avec l'orifice de sortie 3 et permet au fluide de le traverser pour unir l'arbre 10 à la plaque de butée 16, ladite butée 16 possède un orifice rectangulaire 18 et une plaque en saillie 19 à l'extrémité inférieure de l'arbre 10 qui traverse l'orifice 18 et s'aJuste dans une rainure 20 dans la face supérieure de la clé 5 . La référence 21 est un couvercle dans l'ouverture centrale duquel passe l'arbre 10 , et 22 est un Joint torique prévu entre la face intérieure de ladite ouverture centrale et l'arbre 10 pour éviter toute fuite de fluide . L'arbre 10 possède une partie biseautée 23 à sa partie inférieure , l'ouverture centrale du couvercle 21 possèdant une partie biseautée 26 , complémentaire de la partie biseautée 23. Lorsque l'arbre 10 est soulevé par la pression du fluide dans la cavité intérieure 4, lesdites parties biseautées 23 et 26 sont amenées en contact intime et toute rotation intempestive de la clé 5-, du fait d'une résistance retardatrice du fluide dans la cavité intérieure , est évitée par la résistance de friction créée entre les deux .De plus , toute fuite du fluide à cet endroit- est également évitée Le couvercle 21 est visse dans une ouverture à filetage intérieur 25 au corps de robinet 1 pour être réuni à ce corps de robinet 1 et ainsi , la partie protubérante 19 à l'extrémité de l'arbre s'aJuste dans la gorge 20 de la clé de robinet 5. Un manchon 24 est rajusté sur une partie du couvercle 10- entre la manette 12 et le couvercle 21 de sorte que l'arbre ne peut descendre du fait des poids de l'arbre 10 et de la manette 12 et ne pousse pas d'une manière intempestive la clé de robinet 5 dans le robinet assemblé Lorsque le robinet sphérique décrit ci-dessus est fermé , comme on le voit sur les figures 2 et 3 , la clé 5 reçoit la pression du fluide de l'intérieur sous forme d'une contrepression à laouelle s'ajoute la pression du ressort 9 , de sorte qu'elle est appuyée fortement sur le siège 7 , ce qui empêche la fuite du fluide vers l'orifice de sortie 3 . Le ressort 9 maintient parfaitement la clé de robinet 5 en contact intime avec le siège 7, meme si la pression du fluide du côté de l'arrivée est si faible , lorsque le robinet est fermé , que la contrepression résultant de la pression du fluide est insuffisante pour appuyer la clé de robinet 5 sur le siège 7 , malgré son propre poids . Ainsi, la force du ressort 9, tout Juste capable de supporter le poids de la clé de robinet 5 , est quand même suffisante pour cela et par conséquent la commande en rotation de la clé par manette est réalisé au moyen d'un couple très faible . Si, lorsque le robinet est fermé , la pression du fluide se manifestant par l'orifice d'arrivée 2 se trouve réduite, ou si la pression du fluide dans l'orifice de sortie 3 est augmentée pour une raison quelconque et si une force imputable à la différence de pression entre les deux s'exerçant sur la clé de robinet 5 dépasse la force élastique du ressort 9, la clé 5 peut se soulever sur son siège 7 et permettre un courant inverse. allais , selon l'invention , du fait que la clé 5 est en contact intime avec le siège 8, le fluide ne peut revenir en arriere de l'orifice de sortie 3 vers l'orifice d'entrée 2 . Du fait que le manchon 24 porte le poids de la manette et de l'arbre et que ces poids ne sont pas supportés par la clé de robinet 5 lorsque le robinet est fermé , cela évite la nécessité d'avoir à augmenter la force du ressort pour tenir compte de l'augmentation du couple nécessaire pour mettre la clé en contact intime avec son siège 7 et cela empoche aussi la clé, dansa position de fermeture d'être abaissée à la suite d'un choc appliqué sur la manette et-d'être la cause d'une fuite du liquide vers ltoritice de sortie Dans le robinet sphérique de type conventionnel s du fait que la clé est serrée fortement entre les deux sièges côté de l'entrée et cEté de la sortie , un couple très important est nécessaire pour assurer la rotation de la clé , et par conséquent un levier de commande relativement long est necessaire . Mais, selon l'invention , du fait que l'on peut tourner la clé aux moyen d'un couple relativement faible , une manette relativement courte suffit pour effectuer cette manoeuvre . Selon l'invention la manette est circulaire , elle est tacile à manoeuvrer et le corps de robinet peut être petit , et ainsi dans les modèles dots de brides de raccordement pour les tuyauteries à l'orifice d'entrée et à l'orifice de sortie , la distance entre ces brides peut être réduite et le coût de la matière diminué , de sorte que le prix de revient du produit en est diminué et que le robinet peut être manoeuvré plus facilement . De plus, dans le robinet sphérique de type conventionnel , du fait qu'un levier de commande relativement long , comme expliqué plus haut , produit un couple plus important, il a été nécessaire de disposer d'une butée d'arrêt limitant la rotation de la clé relativement importante et résistante pour supporter ce couple important .Mais du fait que la petite manette de l'invention produit un très petit couple , on peut se contenter d'une butée très simple et de petite dimension pouvant s intégrer dans la cavité intérieure , comme on le voit sur la Fig,5 ,:mais suffisante pour contr8ler le champ d'action de la clé de robinet Dans le mode de réalisation de la figure 6, la clé de-robinet 5 a été découpée sur un côté suivant un plan 31 parallèle au trou transversal de la clé .La clé de robinet 5 est contenue dans la cavité intérieure 4 , de sorte que la face coupée 31 se trouve en face de l'orifice d'entrée 2 lorsque la robi net-est-assemblé et fermé . Du fait que la rotation de la clé 5 est limitée par la rencontre de la butée 16 avec la partie épais se.17 de la paroi de la cavité intérieure , la face coupée 31 ne se trouve jamais en face de l'orifice de sortie 3 tant que le robinet est assemblé normalement Le robinet de la Fig.6 convient pour l'assemblage et l.e démontage décrits ci-après Dans le cas de l'assemblage , on place d'abord le siège.de clé 7 autour de l'orifice de sortie 3 et on introduit ensuite la clé. dans la cavité intérieure 4 , la face coupée 31 orientée vers orifice de sortie 3. Bien que la partie épaisse 17 qui coopère avec la butée '16 soit en saillie hors de la partie supérieure de la cavité intérieure 4, la partie coupée de la clé du robinet 5 peut passer sans difficulté . Puis la cle est tournée dans la cavité intérieure de 90 ou 1800 dans le sens des aiguilles d'une montre et dans le sens contraire et il est alors possible de visser le couvercle 21 muni de l'arbre de commande de rotation 10 dans l'ouverture supérieure du corps de robinet 1. Dans le cas du démontage , il est facile de sortir la clé de robinet 5 de la cavité intérieure 4 en la faisant tourner de 1800 après dépose du couvercle 21 et de l'arbre de commande de rotation 10 . Dans le mode ds réalisation de la figure 7 , une bague coulissante 41 est placée entre la clé de robinet 5 et le ressort 9 afin d'éviter que la surface de la clé du robinet 5 ne soit endommagée par le ressort 9 généralement constitué dans une matière dure et en meme temps afin de permettre à la clé de robinet 5 de tourner en coulissant quand elle est poussée par la force élastique du ressort 9 . Comme on le voit sur la Fig.ô, la bague coulissante 41 possède une face 42 en contact avec la clé de robinet 5 et une face 43 situées de chaque c8té du ressort avec une fenêtre 44 au centre . Quand le siège 8 est en service , il est nécessaire que le diamètre extérieur d'une partie du siège 8 en contact avec la clé de robinet 5 soit intérieur au diamètre intérieur de la fene- tre 44 et il est préférable que le siège 8 soit muni d'un gradin 46 pour maintenir le ressort 9 dans une position prédéterminée De plus , il est nécessaire de déterminer la longueur du ressort 9 quand il est comprimé , de sorte que la clé de robinet 5 soit en contact intime avec le siège 8 lorsqu'il se produit un contrecourant venant de l'orifice de sortie 3 . Dans le mode de réalisation de la figure 7 , l'ar- bre 10 est doté d'une gorge située au point où l'arbre débouche du couvercle 21 et cette gorge reçoit un jonc d'arrêt 47 , à la place du manchon 24 monté sur l'arbre de commande de rotation 10, afin d'empêcher l'arbre 10 de descendre et de pousser la clé de robinet vers le bas comme ltempêche le manchon 24 . Dans le mode de réalisation de la Fig*9 , la clé de robinet 5 n'est pas maintenue directement par le ressort 9 mais elle est maintenue par un siège de clé inséré en le faisant glisser dans le sens du courant . Un Joint torique 52 destiné à éviter les fuites du fluide est inséré entre ce siège 51 et une partie coulissante formée sur la face interieure de l'orifice d'entrée 2 du corps du robinet 1. Du fait de cette structure la clé de robinet 5 est toujours appuyée avec une force constante dans le sens du courant la clé de robinet 5 ne se sépare en aucun cas des sièges 7 et 51 .En conséquence , lorsque le robinet est fermé , il n'y a Jamais de fuite du fluide et il ne se produit jamais de contre-courant , meme si la pression du fluide du côté de l'arrivée est réduite ou si la pression du Iluide du côté de la sortie est augmentée . De plus, du fait que le ressort 9 est situé dans le siège 51 , il ne peut se déplacer , ce qui le rendrait inopérant et il ne peut endommager la surface de la clé de robinet 5 . La référence 53 est un Joint inséré entre la partie inférieure agrandie de l'arbre 10 et la face inférieure du couvercle 21 , et qui remplace les parties biseautées complémentaires 23 et 26 sur l'arbre de commande de rotation 10 et dans l'ouverture centrale du couvercle 21 . Ce Joint sert en coopération avec le joint torique 22 à empêcher des fuites du fluide entre le couvercle 21 et l'arbre 10 . RzZE ICAiDIOIE 1 . Robinet sphérique comprenant une cavité intérieure entourée par un corps de robinet , un orifice d'entrée et un orifice de sortie communiquant avec la cavité intérieure , une clé de robinet dans la cavité intérieure et.dotée d'un trou la traversant de part en part , un siège situé autour de l'orifice de sortie disposé de manière à ce que la clé puisse fermer complètement orifice de sortie et un arbre de commande de rotation de la clé plongeant de liextérieur dans cavité intérieure et relié à la partie supérieure de la clé du robinet , caractérise par le fait que la clé de robinet dispose dsune certaine liberté de mouvement dans la cavité intérieure de manière à tre appuyée contre le siège à la suite d'une contrepression venant de ltorim fice d'entrée et appliquée sur la clé lorsque le trou traversant la clé ne se trouve pas en face de l'orifice de sortie 2 .Un robinet spherique , selon la revendication 1 , caractérisé par un ressort introduit à l'état comprimé entre une face de la clé,eloigné de l'orifice de sortie et une partie de la paroi intérieure du corps de robinet devant cette face , de manière à appuyer la clé du robinet sur son siège 3 . Un robinet sphérique , selon la revendication i , caractérisé par une butée de manette dont le débattement est limité par sa rencontre avec la paroi intérieure du corps du robinet par la rotation de l'arbre , la manette étant montée d'une manière fixe sur l'arbre dans la partie située dans la cavité intérieure. 4 . Un robinet sphérique , selon la revendication 1 , caractérisé par des moyens prévus pour limiter la rotation de l'arbre et de la clé , ces moyens étant montés sur une partie de l'arbre située à l'extérieur . 5 . Un robinet sphérique selon la revendication 4 , caractérisé par le fait que les moyens utilisés pour limiter la rotation de la clé sont constitués par un manchon monté sur l'arbre de commande de rotation entre une manette prévue à l'extrémité extérieure de l'arbre de commande de rotation et la face extérieure du corps de robinet . 6 . Un robinet sphérique , selon la revendication 5 > caractérisé par un corps de robinet comprenant une ouverture fermée par un couvercle t la dimension de-l'ouverture ne permettant pas le passage d'une sphère parfaite dont le rayon serait égal à celui de la clé de robinet , la cle de robinet ayant une forme sphérique dont une partie a été coupée pour permettre le passage de la clé dans cette ouverture 7 . Un robinet sphérique , selon la revendication 1 caractérisé par un siège de clé , occupant normalement une position à distance de la clé de robinet mais ne pouvant entrer en contact intime avec la clé de robinet que lorsqu'il se produit une pression du fluide plus forte du coté de la sortie que du côté de l'entrée, prévu autour dudit coté d'entrée 8 . Un robinet sphérique , selon la revendication 2, caractérisé par une bague coulissante dont une face est en contact avec la clé de rotation et donb l'autre face soutient un ressort entre la clé de rotation et le ressort 9 . Un robinet sphérique selon la revendication 1) caractérisé par le biseautage d'au moins une partie de l'arbre de commande de rotation pénétrant la paroi du corps de robinet , un biseau complémentaire etant formé dans la paroi de l'ouverture du corps de robinet dans lequel pénètre arbre de commande de rotation et disposé de manière à ce que les surfaces biseautées soient maintenues en contact serré entre elles par la pression du fluide dans la cavité intérieure 10 .Un robinet sphérique selon la revendication 2 caractérisé par un siège de cle du côté de l'entrée dont une partie entourant le ressort est placée entre la clé de robinet et le ressort, le siège étant porté d'une façon mobile dans la direction d'écoulement du fluide traversant l'orifice d'entrée et d'une façon hermétique en ce qui concerne cet orifice d'entrée . Il . Un robinet sphérique , selon la revendication 6 , caractérisé par un arbre de commande de rotation de la clé traversant le couvercle en son centre . 12 . Un robinet sphérique , selon la revendication 1) caractérisé par une manette de commande de forme circulaire . 13 . Un robinet sphérique , selon la revendication 1 caractérisé par une partie de la paroi intérieure de la cavité intérieure entourant l'arbre de commande de rotation de la clé et par une partie de l'arbre de commande de rotation située dans la cavité interieure , toutes les deux dotes de logements se faisant face et destinées à recevoir un Joint annulaire et par un Joint annulaire , pîcé autour de 1'arbre de commande de rotation , inséré dans les deux logements en question