Brevet FR2002140A1 — publié le 19691017

"0 XI a déjà été proposé des vannes à papillon dans lesquelles une bague torique d'étanchéité est montée sur la périphérie du disque obturateur ou papillon. On trouve la description d'une telle vanne dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique .\'° 2 657 896. Dans 5 cette vanne, la bague to.rique ou "o-ring" est décalée vers un côté de l'axe ou arbre rotatif du disque pour former une bague d'étanchéité continue sur ce disque. Des anneaux toriques séparés sont montés dans l'alésage transversal du corps pour assurer une étan-hermétique chéité/'entre l'axe de la vanne et le corps. Bien que cette vanne 10 présente les avantages apportés par l'utilisation d'une simple bague d1étanchéité continue sur toute la périphérie du disque obturateur, l'ensemble est affecté de la complexité indésirable de la présence des anneaux toriques supplémentaires qui assurent 1'étanchéité entre l'axe de la vanne et le corps. 15 Dans un autre dispositif de la technique antérieure, une ba gue d'étanchéité torique destinée à assurer 1'étanchéité du disque, est montée dans une gorge annulaire pratiquée dans la paroi interne du passage du fluide. Cette bague torique présente également deux portions annulaires diamétralement opposées destinées à recevoir 20 dans leurs trous l'axe rotatif de la vanne pour assurer 1'étanchéité entre cet axe et le corps. Cette vanne à papillon et cette bague d'étanchéité sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N° 2 8h7 181 et 3 095 177» Bien que ce dernier type de vanne à papillon présente l'avantage de ne comporter qu'une seule 25 bague d'étanchéité pour assurer 1'étanchéité sur l'axe et sur le papillon, il est de fabrication relativement coûteuse et compliquée en raison de la difficulté qu'il y a à usiner la gorge de retenue de la bague torique dans la paroi interne du passage de fluide. Par ailleurs, il est relativement difficile dans cette 30 construction de remplacer la bague torique comparativement à la facilité relative qu'il y a à étirer une bague torique pour la faire passer par dessus le bord de la périphérie externe du disque. Par ailleurs, lorsqu'on fait tourner le disque pour l'amener en position de fermeture, il se produit un frottement irrégulier sur 35 la bague torique stationnaire, frottement qui tend à déformer cette bague et à détruire 1'étanchéité. En outre, lorsque ce mouvement se produit, la bague torique qui est retenue dans la gorge annulaire autour de lfalésage de l'axe rotatif de la vanne a pour fonction d'assurer 1'étanchéité en deux points qui sont rotatifs, kO l'un sur l'axe de la vanne et l'autre sur la partie du disque qui 6902399 7.002 U'O est en contact avec les portions annulaires dianiê ; ral-.-meuc opno = "-de la bague torique. Etant donné qu'il s'agit là, an un ;nêiae pc : de deux joints rotatifs, et d'un seul joint fixe, la rotation d -disque et de l'axe tend à faire tourner les parties annulairer 5 métralement opposées de la bague torique dans le sens t'u xnouve'-et à tordre cette dernière en la déformant pjir rapport à sa c, guration initiale, ce qui donne lieu à des fuites. Il est donc souhaitable de réaliser une vanne à papillon fectionnée dans laquelle la bague torique est montée sur la pér" 10 phérie du disque obturateur et comprend des moyens d'étanchéité pour l'axe rotatif qui font corps avec cette bague. Le principal but de l'invention est de réaliser une bague rique perfectionnée pour vanne comprenant des moyens d'étanchéx pour l'axe de la vanne, venus de matière avec cette bague, et de réaliser une vanne à papillon perfectionnée utilisant cette ba— . Suivant une caractéristique de l'invention, dans une vanne -papillon du type à bague d'étanchéité torique montée dans une . . qui s'étend sur la périphérie du disque formant papillon, la b—... d'étanchéité comporte au moins une portion annulaire qui entou: -20 l'axe rotatif de la vanne pour assurer 1'étanchéité entre le di=- que et un alésage transversal dans lequel ledit axe passe pour traverser le corps de la vanne et commander le disque. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention : - le disque comprend un contre-alésage qui entoure l'axe de la 25 vanne et la bague torique présente un bossage en forme de manchcn. en saillie radiale qui s'ajuste dans ce contre-alésage pour assurer 1'étanchéité entre l'axe et le disque; - l'axe du robinet traverse diamétralement le disque; - la bague d'étanchéité du type torique est d'une s'ule pièce 30 en matière élastique, et elle comprend deux portions annulaires plus petites, diamétralement opposées, dont les axes de révolution sont coaxiaux et coïncident avec un diamètre de la bague, chacun.; desdites petites portions annulaires comprenant une saillie en fo-^-me de manchon dirigée radialement vers l'intérieur sur la bagu^ to-35 rique pour assurer l'étanchéité sur l'axe qui traverse axialeine;.: les manchons suivant un diamètre de la bague. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple : 40 - la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale, en partie bao original ' 6902399 3. 2002140 rachée, d'une vanne à papillon présentant les caractéristiques de la présente invention; - la Fig. 2 est une vue en coupe d'une partie de la construction de la Fig. 1, prise suivant la ligne 2-2 dans le sens des flè 5 ch.es, mais à plus grande échelle; - la Fig. 3 est une vue en perspective d'une bague d'étanchéi té du type torique présentant les caractéristiques de la présente invention; - la Fig. 4 est une vue schématique, en coupe longitudinale, 10 du corps de la vanne du type représenté à la Fig. 1, la vue étant ; prise suivant la ligne 4-4 de cette figure, dans le sens des flè- j ches, mais étant à plus petite échelle. j La Fig. 1 représente une vanne à papillon 1 suivant l'inven- j tion; cette vanne 1 comprend un corps 2 qui peut être une longueur) 15 de tube dont l'alésage longitudinal 3 définit un passage de fluide! i qu'il s'agit de munir d'un obturateur. Le corps 2 comprend un alé-j l sage 4 de petit diamètre qui coupe transversalement l'alésage lon-l gitudinal 3 et qui passe diamétralement en travers de ce corps tu-j bulaire 2, en traversant une paroi latérale et en s'engageant dansi 20 la partie diamétralement opposée de la paroi latérale pour former \ deux alésages transversaux 4 et 4 ' Un axe ou arbre de vanne tour-j nant 5 est engagé axialement à travers l'alésage transversal 4. Un« extrémité de cet axe 5 est retenue dans l'épaisseur de la paroi ; latérale du corps tubulaire 2 tandis que l'autre extrémité de cet 25 axe fait saillie à l'extérieur du corps pour recevoir un levier ou une poignée 6 permettant de le faire tourner. Un disque obturateur ou papillon 7 est percé d'un alésage diamétral 8, pour recevoir l'axe 5 à coulissement axial. Cet alésage diamétral 8 est situé dans le plan médian du disque et une vis 30 de blocage 9 sert à immobiliser en rotation le disque 7 sur l'axe 5. Le disque 7 présente une gorge périphérique 11 qui s'étend sui toute sa périphérie. Dans les régions qui entourent l'axe 5, la gorge périphérique 12 est divisée en deux portions 11' qui se sépa-35 rent pour passer de part et d'autre de cet axe 5i de sorte que la gorge 11' encercle pratiquement cet axe 5 (voir Fig. 2). Dans les régions proches de sa périphérie où l'axe 5 le traverse, le disque 7 est muni de renflements dans lesquels sont creusées les gorges annulaires 11'. De même, le disque 7 est muni d'un bossage pour re-40 cevoir la vis de blocage 9* L'alésage diamétral 8 du disque 7 coin- 6902399 k. 7002140 porte deux contre-alésages 12 à ses extrémités proches de la périphérie du disque. Une bague d'étanchéité élastique 13 du type torique et d'une seule pièce, est montée dans la gorge périphérique 11 et dans les 5 contre alésages 12. La bague 13 est représentée à la Fig. 3î elle comprend deux petites portions annulaires 14 diamétralement opposées qui sont reliées entre elles par deux parties arquées 15 diamétralement opposées. En outre, la bague 13 comprend deux bossages cylindriques 16 formant manchons centrée, coaxiaux avec les trous 10 17 des portions annulaires 14. Ces portions et les manchons 16 sont tels qu'ils s'ajustent dans les portions annulaires 11' de la gorge périphérique et dans les contre-alésages 12 respectivement. Les manchons 16 sont comprimés par la paroi des contre-alésages 12 contre l'axe 5 de la vanne pour former un joint étanche entre le 15 disque 7 et cet axe. En outre, les manchons 16 servent à renforcer les portions annulaires 14 pour empêcher que ces dernières ne soient déformées lorsqu'on fait tourner le disque obturateur 7 pour l'amener en position de fermeture. Les portions annulaires de la bague torique 13 sont en permanence comprimées contre la paroi interne 20 du grand alésage 3» sur la p.ériphérie de l'alésage transversal 4 pour former un joint étanche. aux fluides entre le disque obturateur 7 et la paroi du grand alésage 3 ».dans une région qui entoure l'alésage transversal 4, de sorte que cet alésage 4 est continuellement fermé à joint étanche aux fluides à son débouché sur le dis-25 que 7• Des matières appropriées pour les bagues toriques comprennent le caoutchouc naturel, le Néoprène, le Buna Nitrile, le caoutchouc de fluorocarbure et le caoutchouc de silicone. On peut se procurer des matières appropriées pour les bagues toriques, auprès de la 30 Parker Seal Company de Culver City, Californie, Etats-Unis d'Amérique . Le disque obturateur 7 (voir Fig. 1 et 4) comprend également un dispositif 21 d'arrêt en position qui est fixé sur ce disque. Ce dispositif d'arrêt 21 comprend une équerre 22 à angle droit fi— 35 xée rigidement sur le disque, par exemple par une vis non représentée. L'aile 23 de l'équerre 22 qui fait saillie vers l'extérieur est percée d'un trou fileté destine à recevoir une vis 24. Un écrou de blocage 25 est prévu pour bloquer la vis 24 dans la position de réglage désiré. On règle la vis 24 de telle façon que, lorsqu'on 40 fait tourner le levier 6 dans le sens qui l'éloigné du plan du 6902399 ?0021*0 dessin, comme représenté par la flèche, le disque- obturateur 7 tourne jusqu'à ce que la vis 24 entre en contact avec la paroi interne de l'alcsage 3 en empêchant le disque 7 de tourner d'un plus grand angle. 5 Dans an exemple type d'une vaiuie à papillon 1 suivant 1 ' inven tion, d'un diamètre de 50,8 irmi, le diamètre interne de la gorge périphérique 1 1 est de 44,iy6 mm et celui du disque papillon 7 de •♦9,784 mm, et la largeur de la gorge périphérique 11 est de 3,'t54 min, ce qui est également le diamètre de la matière de 1:: bague to-10 rique 13- Cette bague est comprimée de 0,127 mm en diamètre. Cette compression de 0,127 mm est obtenue également le long de l'axe 5 de la vanne et lorsque le disque 7 est en position de fermeture. L'axe 5 a un diamètre de 4,750 mm et les alésages radiaux 17 de la bague torique 13 ont un diamètre de 3,810 mm, de sorte que le diamè-15 tre interne des manchons 16 est trop petit de 0,940 mm afin d'assurer une étanchéité par compression pour le joint sur l'axe 5» La vanne à papillon 1 sus-décrite est particulièrement utile pour servir d'obturateur pour la commande des gaz dans une installation de vide et elle s'est révélée très efficace pour fermer en- 20 tièrement des chambres à vide ou équivalents à des pressions aussi —7 basses que 1 x 10 Torr, avec des débits de fuite de moins de — 11 3 1 X 10 cm d'hélium par seconde. Les vannes à papillon 1 suivant l'invention sont particulièrement utiles dans les dimensions d'un diamètre allant de 12 à 100 mm. 25 Bien entendu, 1'invention n'est nullement limitée au morte de réalisation décrit et représenté, qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple. 6902399 2002140 - RE VIA PIC ATI 0 X S , - 1 - Vanne à papillon du type qui comprend un corps percé d' prer.iicr alésage de passage d'un fluide, un obturateur à disque oi_ papillon pouvant tourner dans cet alésage pour commander ]'écou±e- 5 ment du fluide, le corps présentant un deuxième alésage qui traverse sa paroi, coupe transversalement le premier Alésage et a 1 -ne section inférieure à celle du premier, un axe de vanne qui tr._ verse le deuxième alésage et est engagé dans le disque, à peu près suivant un rayon de ce dernier et à peu près dans son plan méai: . 10 le disque présentant une gorge périphérique qui est formée dans ~ lèvre marginale et s'étend sur tout le pourtour du disque, et une bague d'étanchéité élastique continue qui est montée dans la gorve et encercle le disque pour assurer 1'étanchéité entre ce disque et la paroi interne du passage de fluide lorsque le disque est en r_ 15 sition de fermeture, cette vanne étant caractérisée en ce que bague d'étanchéité est percée d'un trou radial pour le passage de 1'nxe rotatif de la vanne et une lèvre annulaire dudit trou entoure l'ouverture formée dans la paroi du premier alésage à l'intersection entre les deux alésages, formant ainsi un anneau d'étan-20 chéité qui est interposé, suivant une ligne de joint continue, tre le disque et la surfece interne du passage de fluide pour asi. une étanchéité hermétique et continue entre l'alésage transver^ •_ du corps et le disque obturateur. 2 - Vanne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que 25 le corps comprend un troisième alésage qui coupe transversalem. - - le passage de fLuide et qui est coaxial et dans le prolongement du deuxième alésage, l'axe rotatif de la vanne traversant le disque obturateur et étant engagé dans ce troisième alésage, et la bc d'étanchéité présentant un deuxième alésage radial transversal dans 3'J le prolongement axial du premier alésage radial pour recevoir !'• xe de la vanne, la lèvre annulaire de ce deuxième alésage de la " ---gue d ' étanciiéit n entourant ce troisième alésage du corps et formant un anneau d ' étanchéité qui est interposé suivant une ligne de . • continue entre le disque et la surface du passage de flul>:e pour 35 surer une étanchéité hermétique et continue entre le troisième sage transversal et le disque. 3 - Vanne suivant la revendication i, caractérisée en ce nu? la ba;vue d ' étanchéit é est appliquée de manière étanche sur 1 ' a.-. rotatif de la vanne pour former un joint éiunche sur le bord ma;,,^- 40 nnl interne de i! alésage radial de la bague afin d'assurer 1 ' t- BAD original 6902399 7. 2.002140 chéité entre l'axe et le disque. h - Vanne suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la bague d'étanchéité comprend une saillie en forme de manchon qui est dirigée radialement vers l'intérieur et qui forme un prolonge-5 ment vers l'intérieur du bord marginal de l'alésage radial formé dans la bague, ce manchon étant appliqué de manière étanche sur l'axe rotatif qui traverse le manchon pour former un joint supplémentaire continu étanche au fluide entre ledit axe et le disque. 5 - Vanne suivant la revendication 4, caractérisée en ce que 10 le disque comprend un alésage radial et un contre-alésage concentrique à l'alésage radial, pour recevoir l'axe rotatif, le contre-alésage étant prévu dans la région de la périphérie du disque et la paroi interne de ce contre-alésage radial servant à comprimer radialement le manchon de la bague d'étanchéité pour l'appliquer à 15 joint étanche sur l'axe rotatif. 6 - Bague d'étanchéité de forme générale annulaire et d'une seule pièce de matière élastique présentant deux portions annulaires diamétralement opposées qui sont formées dans la structure de I forme générale annulaire, ces portions annulaires étant formées de 20 façon que leurs axes de révolution soient dans le prolongement a-xial l'un de l'autre, et en coïncidence avec un diamètre de la bague d1étanchéité, cette bague étant caractérisée en ce que les portions annulaires diamétralement opposées font saillie radialement vers l'intérieur sur la bague pour former de façon étanche un joint 25 sur un axe ou arbre rotatif qu'on peut faire passer axialement dans les manchons, suivant un diamètre de la bague d'étanchéité.