Brevet FR2032340A1 — publié le 19701127

L'invention a pour objet un robinet d'arrêt pour conduites de fluides liquides ou gazeux comportant un corps d'obturation sphérique, par exemple en forme de boule, ou cylindre pouvant tourner sur lui-même d'environ 90° et présentant une ouverture de 5 passage, l'étanchéité étant obtenue par la pression de ce corps d'obturation contre les surfaces de contact du robinet qui constituent les embouchures des conduites. On connaît des robinets de ce genre , particulièrement avec corps d*obturâtion sphérique et surfaces d'étanchéité comportant 10 des joints, élastiques afin de permettre la rotation du corps d'obturation, sans détérioration des surfaces d»étanchéité et sans diminution de l'effet d'étanchéité . Si ces robinets servent pendant de longues périodes, ils montreront cependant inévitablement des marques de fatigue et l'étanchéité ne sera plus assurée; il 15 sera donc nécessaire de remplacer les joints, ce qui occasionne des frais et des travaux supplémentaires. Les mêmes effets,c'est-à-dire la fatigue et le relâchement de l'étanchéité, augmentent pour des robinets équipant des conduites dans lesquelles circule un fluide radioactif, un fluide à haute température , ou tout 20 autre fluide agressif , tel que OOg , eau lourde, métal liquide, sodium,etc. L'objet de l'invention est un robinet.fonctionnant d'une manière impeccable pendant une longue durée, même dans des conditions difficiles. 25 Le robinet d'arrêt selon l'invention est caractérisé en ce que l'obturateur est partagé en deux moitiés suivant un plan passant par son axe de rotation et l'axe d'écoulement du fluide,ces deux moitiés pouvant s'écarter, au moins d'un côté, l'une de l'autre, de sorte qu'en position fermée du robinet et du fait de leur 30 écartement elles s'appliquent hermétiquement contre le corps du robinet, tandis que, rapprochées, elles sont logées librement dans le corps du robinet et peuvent recevoir facilement un mouvement de rotation. Le robinet fonctionne comme suit : 35 Pour fermer le robinet, on fait tourner l'obturateur, au moyen d'une tige de commande, d'environ 90° jusqu'à une butée, puis en continuant de tourner la tige de commande de quelques degrés, on écarte les deux moitiés de l'obturateur l'une de l'autre et elles viennent s'appliquer contre les surfaces d'étanchéité. Quand on 70 05155 2 2032340 fait tourner la tige de commande dans le sens de l'ouverture, les deux moitiés se rapprochent d'abord, puis 1'obturateur tourne et prend la position de pleine ouverture. Les dessins joints représentent, à titre d'exemple, une 5 forme d'exécution du robinet d'arrêt , objet de l'invention : La figure 1 est une vue en élévation-coupe d'un, robinet de modèle connu, en position fermée; La figure 2 est la vue correspondante d'un robinet selon l'invention ; 10 La figure 3 est la vue du mêiâe robinet en position ouverte ; Les figures 4, 5 et 6 sont des vues en plan du corps d'obturation composé de demi-sphères, avec les organes de commande pour sa rotation, en trois positions différentes,soitï Fig. 4 dans la position fermée , 15 Fig. 5 dans la position demi-fermée et Fig.. 6 dans la position ouverte du robinet. lie robinet d'arrêt connu, représenté Figure 1, et disposé entre la conduite en amont 1 et la conduite en aval 2, comprend un obturateur sphérique 3 percé d'un trou de passage 4. la sphère 20 3 est placée entre les joints d'étanchéité 5, 6 , garnissant respectivement la sortie de la conduite 1 et l'entrée de la conduite 2, et peut être tournée de 90° au moyen de la tige de commande 7 pour provoquer la fermeture ou l'ouverture du robinet. 8 désigne le corps du robinet. Pour assurer une bonne étanchéité tout 25 en laissant l'obturateur à même de tourner, les joints d'étanchéité doivent être en une matière élastique qui, par suite de l'usure et du vieillissement, entraînera l'obligation de remplacer de temps en temps les joints. De ce fait, le robinet doit être démontable. Si les joints d'étanchéité risquent d'être dété-30 riorés par le fluide circulant dans les conduites, bien qu'elle présente de gros avantages du point de vue de la fabrication et de la solidité , cette sorte de robinet ne peut être utilisée, pour des raisons économiques. Les figures 2 à 6 montrent un robinet d'arrêt analogue, 35 mais dans lequel les joints d'étanchéité élastiques, sont remplacés par les surfaces d'étanchéité de pièces en métal, de préférence en métal dur, des dispositions étant néanmoins prises pour assurer une bonne mobilité sans friction ni danger de grippage de l'obturateur. jJn même temps, ces dispositions assurent l'étan-40 chéité absolue du robinet en position fermée. 70 05155 3 2032340 Le robinet est disposé entre la conduite en amont 11 et la conduite en aval 12 et comprend un obturateur sphérique partagé en deux moitiés 13 et 13' , suivant un plan - dans la. position ouvert» du robinet selon la figure 3 - passant par l'axe 19 de la 5 tige de commande 17 et l'axe 20 des conduites 11, 12. Get obturateur sphérique 13, 13' est également percé d'un trou de passage 14* 15 et 16 sont respectivement les deux surfaces d'étanchéité des conduites en amont 11 et en aval 12. En haut et en bas, l'obturateur sphérique est aplati. Se plus, il présente, s'étendant 10 sur plus d^'un quart de sa circonférence, des fraisures 21 dont les faces latérales servent de guidages 22 aux ergots 23. L'obturateur 13, 13* est soutenu en dessous par un ressort 24, une bille 25 et une plaquette 26 étant interposées entre l'obturateur et le ressort pour que les demi-sphèrês gardent leur mobilité. Pour 15 cette mobilité ainsi que pour le guidage des éléments de soutien 24-26, on prévoit une douille 30 présentant des fentes longitudinales 31 de façon à pouvoir s'adapter aux mouvements de bascule des demi-sphères 13, 13'• Le mouvement de rotation de la tige de commande 17 est trans-20 mis à l'obturateur 13,13' par l'intermédiaire des bras d'entraînement 27 portant chacun me butée 28, ces butées étant engagées dans des évidements 29 et venant buter contre les parois latérales de ces évidements par sùite de la rotation de la tige de commande. Les différents mouvements relatifs à l'ouverture ou la ferme-25 ture du robinet seront décrits à l'aide des Figures 4 à 6; celles-ci représentent l'obturateur vu en plan, en différentes positions, le corps du robinet enlevé. Pour plus de clarté, on signalera que la Figure 2 est une vue en coupe suivant l'axe II-II de la Figure 4 et la Figure 3 une vue en coupe suivant l'axe III-III de la 30 Figure 6. Les figures 2 et 4 montrent le robinet en position fermée. La demi-sphère 13 s'appuie sur la surface d'étanchéité 15 et la demi-sphère 13' sur la surface d'étanchéité 16. Lorsqu'on tourne la tige de commande 17 dans le sens horloge, les demi-sphères 35 s'écartent l'une de l'autre dans leur partie supérieure, ce qui entraîne dans la partie inférieure un basculement autour du bourrelet 32. En môme temps, les deux ergots 23 s'engagent dans les encoches respectives 33 des guidages 22 . 70 05155 4 2032340 Lorsqu'on veut ouvrir le robinet, on tourne la tige de commande en sens inverse d'horloge. Uomrne l'indique la .figure 5» les bossages 28 viennent buter contre les parois des évidements 29» et rapprochent d'abord les parties supérieures des demi-sphères ,de sor-5 "ce que les ergots 23 se dégagent des encoches 33* H s'ensuit un léger basculement des demi-sphères autour du bourrelet 32. Les demi-sphères 13» 13' se détachent des surfaces diétanchéité 15 et 16 et ne sont plus soutenues que par le ressort 24 et les ergots 23. C'est seulement lorsqu'on continue à tourner la tige de com-10 mande 17 que se produit effectivement la rotation de 1'obturateur 13* 13* et que l'on arrive à la position selon la Figure 5 • Le robinet peut donc être ouvert à fond, ce qui est le cas dans les Figures 6 et 3« Pour la fermeture, - passage de la Figure 6 à la figure 4 -15 il faut procéder dans l'ordre inverse. B'abord, on tourne l'obturateur jusqu'à ce que sa rotation soit bloquée par les ergots 23* Puis on continue à tourner la tige de commande 17 de quelques degrés de façon que les parties supérieures des demi-sphères 13 et 13' soient obligées de s'écarter l'une de l'autre. 20 Pour que les demi-sphères 13 et 13' gardent leur position rela tive pendant la rotation, on a prévu des lamelles 34 coulissant dans les deux fentes longitudinales 35» Les parties des demi-sphères 13 et 13' qui viennent porter sur les surfaces d'étanchéité 15 et 16 sont de préférence en métal 25 trempé. Ces demi-sphères se dégageant des surfaces d'étanchéité avant leur rotation, il n'y a plus.de contact entre elles et donc pas de frottement, ce qui supprime tout grippage éventuel. Dans la position ouverte, l'obturateur flotte donc dans le corps du robinet. 50 Presque toutes les pièces du robinet sont de révolution, ce qui facilite sa fabrication et permet une excellente répartition des contraintes dues à la température et aux chocs thermiques. De plus, ce robinet assure une étanchéité parfaite, puisqu'elle est double, c'est-à-dire assurée sur les deux demi-sphères, de sorte 35 qu'en position fermée le corps du robinet,dans lequel est logée la tige de commande, peut être évacué * 3n position ouverte, il n'est pas nécessaire de prévoir des organes spéciaux pour serrer les demi-sphères contre les surfaces d'étanchéité puisque la pression du fluide s'en charge. original1 70 05155 5 2032340 Pour obtenir un meilleur glissement des ergots 23 dans les guidages 22, on peut mupir les ergots de roulements. Pour les butées 28 on peut prévoir des coulisseaux, qui seraient eux-mêmes déplaçables dans les évidements 29. ai les surfaces d'étanchéité 15* 16 sont formées de surfaces coniques et l'obturateur en forme de sphères l'étaaohéité est assurée théoriquessent sur u&e ligjse du osatacà qui est une cireoa- 840 05155 6 2032340 -RBYEEBICATIOUS- Robinet d'arrêt pour conduites de fluide liquide ou gazeux sous pression, fluides agressifs à haute température en particulier comprenant un obturateur sphérique ou cylindrique pouvant tourner de 90e environ et présentant une oïnrerture cl© passage9 1 * étaae-héitë étant "obtenue par la prsssioa âe cet osrfosr&teiar contre les surfaces ds contact du robinet qui cons=» tirent l.ss e&lïouefim-es des cor.d*.iitesp caractérisé en ce- que lsobturateur est partagé en aeux moitiés par un plan passant par son axe de rotation et l'axe d*écoulement du fluide et que les deux moitiés peuvent s'éearter, au moins d'un côté, l'une de l'autre, de sorte qu'en position fermée du robinet et du fait de leur écartement elles s'appliquent hermétiquement contre le corps du robinet, tandis que rapprochées, elles sont logées librement dans le corps du robinet et peuvent être facilement entraînées dans un mouvement de rotation. Robinet d'arrêt suivant revendication 1, caractérisé par une tige de commande pouvant faire tourner l'obturateur et, entre cette tige et l'obturateur des éléments provoquant, dans un sens de rotation, 1*écartement des moitiés de l'obturateur et la fermeture en résultant du robinet et, dans l'autre sens de rotation, le rapprochement de ces deux moitiés et la rotation de l'obturateur entraînant la pleine ouverture du robinet. Robinet d'arrêt suivant revendication 2, caractérisé en ce que l'une des moitiés de l'obturateur comporte à sa partie opposée à la tige de commande, dans la fente entre les deux moitiés, un bourrelet perpendiculaire à l'axe de la tige de commande et autour duquel les deux moitiés basculent en s'écartant l'une de l'autre. Robinet d'arrêt suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments provoquant la rotation de l'obturateur et 1'écartement de ses moitiés comprennent deux bossages, solidaires de la tige de commande et s'engageant chacun dans un évidement de l'une des moitiés qui limite l'étendue de la rotation, le corps du robinet comportant, pour chaque moitié d'obturateur , un ergot permettant à l'obturateur de tourner de 90°, l'ensemble de tous ces éléments étant disposé de manière que, partant de la position d'ouverture du robinet, on provoque, par l'intermédiaire de la tige de 8AD 70 05155 7 2032340 commande, des "bossages et des évidements, la rotation de l'obturateur jusqu'à sa fermeture, délimitée par l'arrivée en butée des ergots, puis, en continuant de faire tourner la tige de commande de quelques degrés, les moitiés d'obturateur étant 5 bloquées en rotation, 1'écartement de ces moitiés résultant de l'action des parois des évidements sur les ergots. 5.- Robinet d'arrêt suivant revendication 4, caractérisé en ce que chaque bossage peut pivoter dans un coulisseau, glissant lui-même dans un évidement. 10 6.- Robinet d'arrêt suivant l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les deux moitiés d'obturateur présentent des guidages le long desquels glissent des ergots et qui se terminent par des encoches dans lesquelles viennent se loger les ergots quant les deux moitiés d'obturateurs se sont rapprochées 15 au maximum. 7.- Robinet d'arrêt suivant l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que chaque moitié d'obturateur comporte deux évidements correspondant à des ergots placés sur le corps du robinet permettant à l'obturateur de tourner de 90° et ser- 20 vant en même temps de butées. 8.— Robinet d'arrêt suivant l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les ergots comportent des galets qui roulent sur les guidages. 9.- Robinet d'arrêt suivant l'une quelconque des revendications 1 à 25 8, caractérisé en ce que le plan de partage de l'obturateur est vertical, la tige de commande au-dessus de l'obturateur et un trou borgne, dans l'axe de la tige, au-dessous de l'obturateur et contenant une plaquette, couvrant la fente entre les deux moitiés et portant une bille, un ressort, interposé entre la 30 bille et le corps du robinet soutenant l'obturateur à l'intérieur de ce corps. 10.- Robinet d'arrêt suivant revendication 9, caractérisé en ce qu'entourant le ressort, un manchon est placé, en partie dans le corps du robinet et en partie dans le trou borgne de l'obtu- 35 rateur, et présente des fentes longitudinales afin de supporter les effets de 1*écartement des moitiés de l'obturateur. 70 05155 8 2032340 11.- Robinet d'arrêt suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'aussi bien au bout de la conduite d'arrivée qu'au bout de la conduite de départ, est disposée dans le corps du robinet une surface de contact conique, contre laquelle vient porter, théoriquement suivant une circonférence, l'une des moitiés de l'obturateur quand elles sont écartées l'une de l'autre. 12.- Robinet d'arrêt suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les parties comportant les surfaces de contact du corps du robinet et de l'obturateur sont en acier trempé. 13.- Procédé de mise en action d'un robinet d'arrêt suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'on ferme le robinet en faisant tourner au moyen d'une tige de commande l'obturateur de 90° environ jusqu'à une butée, puis en continuant le mouvement de rotation de quelques degrés pour provoquer 1'écartement réciproque des moitiés de l'obturateur venant s'appliquer hermétiquement sur les surfaces de contact du corps de robinet, tandis que l'on opère l'ouverture du robinet en faisant tourner la tige de commande dans le sens contraire pour que les moitiés de l'obturateur se rapprochent d'abord l'une de l'autre et que l'obturateur tourne ensuite pour prendre sa position de pleine ouverture.