Brevet FR2244948A1 — publié le 19750418

La présente invention concerne un dispositif obturateur qui outre une réalisation simple, donc économique, conduit à de nouvelles possibilités particulièrement avantageuses. Le dispositif obturateur suivant l'invention du type comprenant, en combinaison, un clapet ayant une portée d'appui, un siège de clapet, et un joint d'étanchéité interposé entre la portée d'appui et le siège du clapet, l'un et/ou l'autre des dits éléments étant susceptibles de déplacement commandé relatif, un tel dispositif étant caractérisé en ce que l'un au moins des éléments précités comporte un passage de fuite qui est obturable suite à un déplacement du clapet et/ou du siège de clapet. Suivant un aspect de l'invention le passage de fuite est constitué par un sillon dépourvu d'arêtes vives ménagé soit dans la portée d'appui, soit encore dans le siège du clapet de telle sorte que ses extrémités débouchent de part -et d'autre d'une section transversale droite du joint d'étanchéité préférentiellement torique. Suivant un autre aspect de l'invention, le passage de fuite est constitué non plus par un sillon mais au contraire par une nervure ou un bossage prévu soit sur la portée d'appui, soit sur la portée d'appui, soit sur le siège de clapet de sorte à ce que les parties terminales du bossage en question soient situées comme précédemment de part et d'autre d'une section transversale droite du joint torique. De préférence les passages de fuite ci-dessus sont prévus orientés radialement par rapport à l'axe de déplacement du clapet. Grâce à une telle disposition dont on appréciera la simplicité de fabrication on réalise un obturateur qui est susceptible d'occuper trois positions différentes à savoir a) un débit de veilleuse calibré qui est obtenu lorsque le clapet et le siège de clapet sont soumis à des forces tendant à les rapprocher, et à les faire entrer en contact avec le joint d-'étanchéité de manière telle que l'étanchéité entre le clapet et le siège de clapets est réalisée sauf au droit du ou des passages de fuite, ce grâce à quoi on met ainsi en communication une arrivée de fluide avec un départ vers un appareil quelconque; b) une position d'ouverture totale lorsque le clapet et le siège de clapet sont écartés au maximum l'un de l'autre -;; c) une position d'obturation lorsque le clapet et le siège de clapet sont soumis à des forces suffisantes qui exerçant une compression sur le joint d'étanchéité, déforment celui-ci, de ma- niere telle qu'il obture alors le ou les passages de fuite de quelque type qu'ils soient. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnée à titre dtexemple en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 illustre schématiquement en élévation coupe une forme de réalisation d'un obturateur conformément à l'invention les figures 2 à 4-illustrent à une échelle différente, différentes positions d'un tel obturateur la figure 5 est une vue suivant la flèche 5 de la figure 2 la figure sua est une section suivant la ligne "S" de la figure 5 les figures 6 à 8 montrent schématiquement en élévation coupe une variante de réalisation d'un obturateur dans différentes positions les figures 9 à 11 sont des vues analogues aux figures 6 à 8 d'une autre variante de réalisation et, les figures 12 à 14 montrent encore une autre variante de réalisation d'un obturateur suivant l'invention dans différentes positions. Dans la forme de réalisation choisie et représentée à la figure 1, l'obturateur suivant l'invention comprend, dans un corps schématiquement représenté en 10, un chambrage 11 dans lequel débouche par exemple une amenée de fluide 12 raccordée de toute manière convenable à une source de fluide non représentée ici, et -une sortie de fluide 13 raccordée à une tête de distribution également non représentée ici. Dans le chambrage précité 11, est disposé un clapet indiqué dans son ensemble en 15 ; ce clapet comprend une portée d'appui 16 à surface tronconique et un talon 17, prolongé par un toton 18, autour duquel est disposé un ressort 19 dont les extrémités sont en appui respectivement dans le fond 20 d'un alésage 21 et sur une surface 22 du talon précité. Dans le prolongement de la portée d'appui tronconique le clapet présente une tige de manoeuvre 25. Le corps 10, et en particulier le chambrage 11, est usiné de façon à former un siège de clapet 30 présentant, suivant une section droite, l'aspect d'une gorge circulaire à angle droit dont les c8tés 31 et 32 sont destinés à former une surface'd'appui â un 3oint d'étanchéitétorlque et élastiquement indiqué en 33. conformément à l'invention la portée d'appui tronconique du clapet comporte au moins un passage de fuite PF bien visible en particulier aux figures 2 à 5 A. Dans l'exemple illustré sur ces figures le ou les passages de fuite PF sont constitués par un aplatissement local- 35 créant une interruption de surface au plan de joint entre la portée d' appui tronconique et le joint torique 33. Cet aplatissement local est ménagé de telle sorte que ces extrémités 36, 37 respectivement débouchent ( voir en particulier aux figures 1 à 4) de part et d1 autre d'une section transversale droite du Joint d'étanchéité 33. I1 convient de remarquer que dans le cas considéré le passage de fuite est constitué par un plat ménagé sur la surface tronconique, mais on conçoit fort bien qu'un tel passage de fuite pourrait être constitué par un sillon, dépourvu d'arêtes vives ou autre nervure locale, orientée radialement ou sensiblement radialement par rapport au clapet. Un tel obturateur est dit à deux débits et à trois positions. Effectivement comme il est bien visible à la figure 2 l'obtu- rateur est en pleine ouverture, et permet donc une libre circulation de fluide entre l'amenée 12 et le départ 13 suivant le tra Jet fléché F. À la figure 3 l'obturateur est en position intermédiaire et n'autorise la communication entre l'amenée 12 et le départ 13 qu'au droit du ou des passages de fuite PF, du fait que la portée d'appui du clapet réalise l'étanchéité partout ailleurs en-coopé- rant avec le joint d'étanchéité 33. Si l'on exerce une force Fl sur le clapet - ou sur le siège pour rapprocher ces deux éléments l'un vers l'autre et que les efforts soient suffisants pour comprimer le Joint d'étanchéité 33 on réalise une étanchéité totale par obturation du passage de fuite PF dans lesquels vient s'encastrer provisoirement le joint d'étanchéité 33 déformé, comme il est bien visible à la figure 4. Dans les variantes de réalisation représentées aux figures 6 à 8 c'est le siège 30 qui est doté d'un passage de fuite PF, lequel, dans le cas considéré, est ménagé dans la face de base 40 d'une gorge circulaire derévolution 41. AU moins un passage de fuite PF1 est ménagé dans cette face de base 40 sous forme de sillon sans ardue vive ; un tel passage de fuite pourrait également être obtenu par 11 intermédiaire d' une nervure, ou autre protubérance, non représentée ici ne présentant pas d'ar8tes vives afin de ne pas détériorer le Joint. Le fonctionnement d'un tel obturateur est sensiblement analogue au cas précédent en précisant toutefois qu'à la figure 7 l'obturateur permet la mise en communication des arrivées et départs 12 et 13 respectivement, par le passage de fuite PF1, tandis qu'à la figure 8 le joint d'étanchéité 33 est comprimé entre la portée d'appui 16 du clapet et le siège 30 ; sous l'action d'une force suffisante exercée sur la tige de clapet, ou le siège, les forces exercées sur l'un ou-l'antre des éléments précités, le Joint 33 assure une étanchéité totale et interdit la communication entre les arrivées 12 et 13 par déformation locale en s'encastrant dans le ou les passages de fuite précitée. I1 est à remarquer qu'en position intermédiaire du clapet (figure 7) qui correspond à une mise en position Wveilleuse",la communication, entre l'arrivée et le départ est autorisée grâce à un jeu annulaire 42 ménagé entre le joint d'étanchéité 33 et la paroi verticale 41A de la gorge 41 formant le siège de clapet. On se référera maintenant aux figures 9 à 11 montrant une variante de réalisation du mode d'exécution précédent suivant lequel le passage de fuite Pu2 qui est ménagé de manière analogue au cas précédent dans la face de base 40 de la gorge 41 - compose un prolongement 43 qui s'étend dans la paroi 44. Un canal formant passage de fuite est ainsi ménagé entre 1' arrivée 12 et le départ 13 comme il est bien visible en particulier à la figure 10. L'ouverture totale en vue d'assurer le débit normal s'effectue par écartement du clapet 15 de son siège 30, tandis que 1' obturation totale est obtenue comme précédemment en exerçant une pression suffisante sur le joint d'étanchéité 33 qui est propre à obturer le ou les passages des fuites PF2. Une telle position d'obturation totale étant bien visible à la figure 11. Dans les exemples de réalisation ci-dessus décrit le clapet présente une portée d'appui à surface tronconique, et c'est le déplacement axial de ce clapet qui permet d'obtenir soit la fermeture totale, soit un débit limité en veilleuse, soit encore un débit nominal. On conçoit que le clapet pourra être fixe, tandis que le siège serait susceptible de déplacements axiaux pour assurer les mimes fonctions que précédemment c'est-à-dire fermeture totale, passage de fuite, débit nominal. De mese le ou les passages de fuite pourraient être prévus directement dans le joint d'étanchéité, un tel passage pouvant être obturer, lorsque le Joint se trouve comprimé par rapprochement des éléments -siège ou clapet En se référant maintenant aux figures 12 à 14 le clapet indiqué dans son ensemble en 50 présente l'allure générale d'un disque 51 dont la face frontale 52 est adaptée à coopérer avec un joint d'étanchéité 53 inséré dans une gorge circulaire 54 dépourvue d' angles vifs ménagée dans un siège de clapet 55e Dans un tel cas la face frontale 52 du clapet 51 comporte au moins une saignée 58 d'orientation radiale dont les extrémités sont:adaptées à déboucher de part et d'autre d'une section transversale droite du Joint d'étanchéité 53.De manière analo gu-e à ce qui a été précédemment décrit on voit à la figure 13 que les éléments de clapet et de siège 50 et 55 respectivement, sont rapprochés et en appui avec une force telle que les saignées 58 constituant les passages de fuite PF3 sont adaptées à mettre en communication une arrivée 12 avec un départ 13. À la figure 12 1' obturateur permet le débit nominal tandis qu'à la figure 14 l'obturateur est totalement fermé et isole I' arrivée 12 du départ 13 par le fait que les forces exercées sur les éléments de clapet et de siège provoquent une compression du joint d'étanchéité 53 qui est suffisante pour déformer localement ce Joint et le faire pénétrer dans les passages de fuite. De telles dispositions dont on appréciera la simplicité de réalisation sont susceptibles de trouver de nombreuses applications dans des domaines divers. En particulier, de telles obturateurs sont particulièrement bien adaptés pour le contrôle de débit de gaz pour chalumeaux, bradeurs, appareils de chauffage et de cuisson, vannes robinets simples ou assortis, contrle de fluide (hydraulique, pneumatique etc...) vannes électro-vannes, valves, soupapes, clapets anti-retour, clapets tarés etc... De telles obturations permettant en outre la fermeture sur un seul circuit garantissant la sécurité totale, d'où risquesd' accidents exclus. ;1 exécution d'ensemble (robinets, vannes etc...-) comportant un nombre de pièces usinées restreintes conduit à une réduction des colts de fabrication allié à une simplicité de montage, comparativement aux techniques usuelles. La dispersion de fabrication au moment de la confection des passages de fuite par un choc dans le cas de méplats donne une faible dispersion sur les sections de passage correspondantes. On constate un soufflage de veilleuse au relâché brutal de la gâchette si on utilise un certain type de caoutchouc "nerveux" (caoutchouc naturel) , dont le facteur amortissement est sensiblement nul. Le relâché brutal de la gâchette en effet, provoque une variation sinusoidale insuffisamment amortie du débit avant de se stabiliser à la valeur débit de veilleuse préréglée. Ces passages fugitifs à des débits inférieurs à celui de la veilleuse (mouvement apériodique mal amorti) provoquent des soufflages de flamme. On préférera soit un caoutchouc synthétique, soit un caoutchouc naturel chargé au carbone, dont la propriété intéressante ici est. le facteur amortissement élevé. Un relâché brutal de la gâchette fera naître des forces internes au caoutchouc, stoppo- sant au mouvement d'autant plus fortement que la vitesse du relâ- ché est grande, et qui donc provoquera une variation de débit suffisamment amortie (avant de se stabiliser au débit de veilleuse) pour ne Jamais être inférieur à ce débit de veilleuse. C'est ainsi qu'on évite le soufflage de flamme. Un autre avantage consiste dans la progressivité de mise en veilleuse et de la mise en débit nominal. Par ailleurs il convient de préciser que les passages de fuite peuvent présenter en section droite un double profil de telle sorte que le joint d'étanchéité obture un tel passage de fuite par paliers successifs donnant une réduction, ou au contraire une augmentation, de débit progressive suivant des valeurs déterminées. Par ailleurs, on utilisera une butée mécanique pour limiter le rapprochement du clapet par rapport aux siège afin d'éviter l'écrasement excessif du joint et sa détérioration. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux formes d' exécution choisies et représentées, lesquelles sont au contraire susceptibles de recevoir de nombreuses variantes sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. l . Dispositif jour obturer un passade aans un robinet du type soupape comprenant de manière connue en soi un clapet et un siège de clapet entre lesquels est place un joint d'étanchéité torique déformable @@@@astiquement sous l'action dudit clapet qui comporte à cet effet une portée d'appui, caractérisé en ce que le siège ce clapet préserte ces surfaces d'appui du joint maintenait ce dernier en position en vis-à-vis de la portée d'appui du cla pet, tandis qu'au Moines un passage de fuite est ménage dans l'un et/ou l'autre des éléments précités en débouchant de part et d' autre de la surface active du clapet, de telle manière qu'une ob turation totale peut être obtenue suite à une compression du joint et pénétration de ce dernier par déformation élastique dans le pas sage de fuite. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le siège du clapet est constitué par une gorge circulaire formant, en section droite, un angle droit dont l'un au moins des côtés est destiné à maintenir le joint d'étanchéité. 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le clapet présente une portée d'appui sur laquelie est ménagé ledit passage de fuite, lequel, est constitué par un aplatissement local d'orientation radiale dont les extrémités débouchent en toutes positions du clapet de part et d'autre du joint d'étanchéité, les faces du siège de cla pet étant lisses et formant butée audit joint. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé an ce que la portée d'appui du clapet est à surface tronconique et elle comporte un passage de fuite par tant de la petite base pour aboutir à la grande base. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portée d'appui du clapet est à surface tronconique et le passage de fuite tel que précité est prévu-dans les côtés a'appui du 5oint d'étanchéité. 6. dispositif suivant l'une quelconque des revencicatlons précédantes, caractérisé an ce que l'un es côtés du siège de clapet forme un appui cu joint, qui n'est pas au contact avec l'autre côté, le côté d'appui comportant un passage de fuite. 7. dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le clacetest en fore de dis que présentant une portée å surface plane sur laquelle est ména gé au moins un passage de fuite d'orientation radiale qui est situé au droit du Joint, en sorte que les extrémités dudit passage débouchent de part et d'autre dudit joint. 8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce qu'une butée mécanique est associée préférentiellement au clapet en vue de limiter le déplacement du clapet par rapport au siège afin d'éviter l'écrasement excessif du joint d'étanchéité. 9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le joint est en caoutchouc synthétique, ou préférentiellement en caoutchouc naturel chargé au carbone.