Brevet FR2047051A1 — publié le 19710312

L'invention est relative à une soupape, en particulier à une soupape d'arrêtà commande manuelle, munie d'une pièce tournante, qui est disposée, d'une manière étanche, à 1'intérieur d'un évidement du carter de la soupape et forme au moins un conduit de passage, à l'aide duquel on peut mettre en communication au moins deux ouvertures de canalisation débouchant sur la paroi de l'évi- dement. On connait des soupapes munies d'une pièce tournante cylindrique ou conique, qui est logée à l'intérieur d'un évidement de forme correspondante ménagé dans le carter. Lorsque la pièce tournante doit assurer une étanchéité, directement avec sa surface périphérique, cette condition exige une fabrication extrêmement précise. Malgré cela, il est extrêmement difficile, dtune part, d'obtenir une bonne étanchéité en position de fermeture et, d'autre part, d'empêcher que la manoeuvre de la soupape soit difficile, ou que celle-ci même se grippe. Si au contraire la surface périphérique de la pièce tournante est munie d'un élément d'étanchéité élastique, on risque le danger d'une forte usure, en particulier du fait que l'élément d'étanchéité doit passer sur les embouchures de canalisation.Dans ces conditions, la longévité de la soupape se trouve réduite. L'invention a pour but de réaliser une soupape du genre décrit au préambule, qui puisse être fabriquée à bon marché et avec de larges tolérances, qui puisse être manoeuvrée avec une faible force et qui, malgré cela, assure une bonne étanchéité en position de fermeture. Ce problème est résolu, conformément à l'invention, par le fait que la pièce tournante, en dehors du conduit de passage, comporte au moins une bille poussée vers l'extérieur par l'action d'un ressort, logée dans un alésage radial qui, dans la position de fermeture de la soupape, s'applique d'une manière étanche contre une embouchure de canalisation. Avec ce mode de construction, la bille agit à la manière d'une pièce obturatrice mobile de la soupape et l'embouchure de canalisation, à la manière d'un siège de soupape.On obtient ainsi une étanchéité impeccable de sorte que toutes les autres pièces peuvent être réalisées avec de grandes tolérances de fabrication, sans que l'étanchéité de la soupape, en position de fermeture, en souffre D'autre part, la bille agit à la manière d'un encliquetage de sorte qu'on peut repérer avec précision la position de fermeture. Pour ouvrir la soupa pe- il suffit de mettre en- oeuved-'-es forces relativement faibles, du fait qu'au cours de la rotation-de la pièce tournante, la bille n'a besoin d'être repoussée dans son alésage de logement que d'une très faible longueur. On obtient encore une amélioration de l'action d'étanchéité en munissant l'embouchure de canalisation d'une pièce encastrée en matériau élastique. D'autre part,l'embouchure de canalisation peut présenter une surface oblique conique. Par l'intermédiaire de cette surface oblique, la bille est~repoussée particulièrement facilement à l'intérieur de son alésage. Dune manière avantageuse, la bille de l'embouchure de canalisation est disposée du côté du départ de la soupape. La force du ressort, qui pousse la bille, peut alors être relativement faible, car elle n'a pas à s'opposer à la pression d'arrivée, mais que cel-le-ci aide en plus à son action d'obturation. I1 est particulièrement avantageux de di5posser une bille à chacune des deux extrémités d'un conduit de passage et de soumettre les deux billes à l'action d'un ressort commun disposé entre elles. Une telle soupape fonctionne aussi avec une faible tension de ressort, indépendamment de la direction d'écoulement de fluide. Celui-ci assure l'étanchéité de la bille située du côté du départ, alors qu'il est sans importance que la bille située du côté d'arrivée soit soulevée ou nom par la pression d'arrivée. Ce mode de construction n'exige qu'une bille supplémentaire, du fait que le ressort est commun aux deux billes. La fabrication se trouve considérablement simplifiée si les embouchures de canalisation sont disposées en face l'une de l'autre et si le conduit de passage est réalisé sous forme d'alésage dirigé suivant un diamètre. Pour le conduit de passage de communication, on a de nombreuses possibilités. Bien souvent, on peut se contenter du jeu qui existe entre la pièce tournante et l'évidement du carter. Mais lorsqu'on recherche un passage le plus rectiligne possible et 1e ssus dénué de résistance possible, le conduit de passage peut éventuellement être réalisé sous forme d'alésage dirigé suivant un diamètre. Un mode de construction particulièrement simple consiste à réaliser l'évidement du carter sous forme fermée d'un côté et à munir la pièce tournante, du coté ouvert, d'un épaulement, par lequel elle est maintenue au-moyen drune bague expansible.Ce -mode de construction convient même lorsque la pièce tournante est montée avec un jeu important7 du fait que la pression d'arri- virée agissant à l'intérieur de î'évidement,- n'a aucune autre ac tion que de pousser la pièce tournante contre la bague expansi- elle, Pour faciliter la rotation de la pièce- tournante, on peut aussi disposer une bille, entre -l'extrémité fermée de l'évide- -inent du carter et la surface d'extrémité correspondante de la pièce tournante,- pour servir de centre de rotation. Dans ces conditions ,- on peut donner à la pièce tournante une hauteur relativement faible, qui ne dépasse que de très peu les conduits de passage, du fait que l'étanchéité de la soupape s'effectue entre les deux embouchures et non le long de la sur* face périphérique de la pièce tournante. D'autres dispositions destinées à rendre meilleur marché la fabrication consistent à réaliser, d'une manière connue, l'évi- dement du carter et la pièce tournante sous forme cylindrique. On peut les réaliser avec des tolérances relativement grandes simplement par alésage et tournage. En outre, les billes peuvent être des billes trempées stan dard, telles que celles utilisées dans les paliers à billes. De telles billes sont très coûteuses, mais- remplissent parfaitement leur rôle L'invention est décrite plus en détail ci-dessous à l'aide d'exemples, illustratifs, mais nullement limitatifs de réalisa tion de soupapes conformes à l'invention, en se référant aux des sins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale verticale d'un mo de de réalisation de I 'invention1 - la figure 2 est uneoUpe longitudinale -horizontale, à la hauteur des embouchures de canalisation, - la figure 3 représente, en coupe longitudinale verticale, un autre mode de réalisation, et - la figure 4 est une-coupe. transversale horizontale de la pièce tournante correspondante. Le carter de soupape 1, représenté sur la figure 1, comporte deux tubulures de raccordement 2 et 3-aux canalisations 4 et 5 :correspondantes7- à travers-lesquelles un fluide-peut arriver et -partir de la.soupape, dans les deux. sens Le carter présente un évidement cylindrique 6, dont le fond 7 est -fermé,--a l'intérieur duquel est logée une pièce tournante 8, munie-d'un bouton de commande manuelle 9. La pièce tournante présente un épaulement 10, contre lequel s'applique une bague expansible 11 qui prend appui d'autre part dans le carter 1.Dans la région de l'extrémité ouverte de ltévidement 6 est logé, à l'intérieur d'une rainure annulaire de la pièce tournante 8, un joint torique--12, destiné à assurer l'étanchéité. Sur sa surface d'extrémité inférieure la pièce tournante 8 est réalisée sous forme conique, de sorte qu'on obtient une pointe 13 qui, en s'engageant dans le fond 7 réalisé avec une forme correspondante, assure le centrage de la pièce tournante. A l'endroit où les canalisations 4 et 5 -débouchent dans l'évidement 6, sont logées des pièces encastrées 14 et 15 qui, à leurs extrémités, tournées vers l'intérieur, présentent une surface oblique conique 16 et sont réalisées en matière élastique. A l'intérieur de la pièce tournante 8 sont prévus deux conduits, se croisant à angle droit et dirigés chacun suivant un diamètre, 17 et 18. A chacune des extrémités du conduit 18 est disposée une bille 19 et 20. Ces billes sont poussées radialement vers l'extérieur par un ressort commun 21, de sorte qu'en position de fermeture de la soupape, elles s'appliquent sur les pièces encastrées 14 et 15. Le conduit 17, en position d'ouverture de la soupape, sert à faire communiquer direetement les deux canalisations 4 et 5. Le mode de fonctionnement de la soupape se comprend facilement. En position d'ouverture, le fluide s'écoule de la canalisation -4 à la canalisation 5, à travers l'alésage 17 et à travers le jeu subsistant entre la pièce tournante 8 et l'évide- ment 6, ou dans le sens contraire. En position de fermeture de la soupape la bille 20 qui se trouve du côté de départ se trouve, dans tous les cas, sous l'action du ressort 21 et éventuellement sous l'action de la pression d'arrivée du fluide, poussée contre la pièce encastrée 14 correspondante, de manière à obtenir une étanchéité impeccable. Dans cette action, il est alors sans importance que la bille située du côté d'arrivée du fluide soit soulevée ou non de son siège.Au cours de la rotation de la pièce tournante 8, les billes 19 et 20 n'ont qu'à entre très faiblement poussées radialement vers l'intérieur. Dans ce cas, la facilité de manoeuvre de la pièce tournante 8 ne se trouve pas affectée. Dans le mode de réalisation des figures 3 et 4, on a utilisé les mêmes références numériques, pour désigner les mêmes pièces, que sur les figures 1 et 2. Dans cette soupape, on suppose que le fluide ne peut s'écouler que de la canalisation 4 à la canalisation 5. En conséquence, il n'est prévu dans ce cas, qu' une seule pièce encastrée 14 du côté de départ et une seule bille 22 logée à l'intérieur d'un alésage borgne 23 et soumise à l'ac- tion dtun res-sort 24. L'alésage 23 donne à la bille un jeu tel que la pression du fluide peut agir à coup sûr, de l'arrière, sur la bille et peut provoquer une obturation sûre.Le conduit de passage de communication est réalisé dans ce casf sous forme de rainure-25 dans la surface périphérique extérieure de la pièce tournante 8. Cette rainure a une section -qui varie le long du pourtour de la pièce tournante, de sorte que, suivant la position dans laquelle a tourné la pièce encastrée, en dehors de l'obtura- tion complète de la canalisation, on peut obtenir encore divers débits de passage. D'autre part, entre le fond 7 de évidement 6 et la-surface inférieure d'extrémité de la pièce tournante 8, est disposée une bille 26 servant de centre de rotation. Les pièces encastrées 14 et 15 peuvent, par exemple, être réalisées en matière synthétique. Au lieu-des deux canalisations 4 et 5 qui ont été représentées,. la soupape peut comporter aussi un plus grand nombre de canalisations, par exemple une canalisation d'arrivée et deux canalisations de départ. Dans tous les cas, on peut prévoir une étanchéité réalisée selon le même principe. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement. à ceux de ses modes d'application, non plus qutà ceux des modes de réalisation -de ses diverses parties, ayant été plus spécialement indiqués, elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS- 1. Soupape, en particulier soupape- -d'arret -à commande manuelle, munie-d'une pièce tournante, qui est disposée, d'une manière étanche, à l'intérieur d'un évidement du carter de la soupape et forme au moins un conduit de passage, à l'aide duquel on peut mettre en communication au moins deux ouvertures de canalisation débouchant sur la paroi de l'évidement, laquelle soupape est caractérisée en ce que la pièce tournante 8, en dehors du conduit de passage 18, 25, comporte au moins une bille 19, 20, 22 poussée vers l'extérieur par l'action d'un ressort 21, 24, logée dans un alésage radial 18, 23 qui, dans la position de fermeture de la soupape s'applique d'une manière étanche contre une embouchure de canalisation 14, 15 2.Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'embouchure de canalisation est munie d'une pièce encastrée 14, 15 en matériau élastique. 3. Soupape selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que l'embouchure de canalisation 14, 15 présente une surface oblique conique. 4. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la bille 22 de l'embouchure de canalisation 14 est disposée du côté du départ. 5. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'à chacune des deux extrémités d'un conduit de passage 18 est disposée une bille 19, 20 et ces deux billes sont soumises à l'action d'un ressort commun 21, disposé entre elles. 6. Soupape selon la revendication' 5, caractérisé en ce que les embouchures de canalisation 14, 15 sont disposées en face l'une de l'autre et le conduit de passage 18 est réalisé sous forme d'alésage dirigé suivant un diamètre 7. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le conduit de passage de communication est réalisé également sous forme d'alésage 17 dirigé suivant un diamètre. 8 Soupape selon ltune quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que l'évidement G du carter est réalisé sous forme fermée d'un coté et la pièce tournante 8 du côté ouvert, est munie d'un épaulement 10, par lequel elle est maintenue au moyen d'une bague expansible 11. 9. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce qu'entre l'extrémité fermée de l'évidement 6 du carter et la surface d'extrémité correspondante de la pièce tournante 8, est disposée une bille 26 servant de centre de rotation. 10. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que ltévidement 6 du carter et la pièce tour nante 8, d'une manière en soi connue, sont cylindriques. 11. Soupape selon l'une quelconque des revendications 1à 10, caractérisée en ce que des billes 19, 20, 22, 26 sont des billes standard trempées.