Brevet FR2217609A1 — publié le 19740906

La présente invention est relative à des dispositifs d'étanchéité formés de sièges et garnitures destinés à des organes & ob- turation montés sur des conduites. les garnitures selon l'invention s'appliquent à des sièges fixes ou mobiles destinés à entre montés sur des vannes à obturateur rotatif, par exemple à boisseau sphérique, montées sur des canalisations de grandes dimensions, véhiculant des fluides à haute pression0 Les modèles connus de robinets de ce type, par exemple ceux décrits dans les brevets français 1.356.329 et son addition, 1.509.141 et 2.094.215 de lademanderesse, comportent un corpssmuni d'une canalisation amont et d'une canalisation aval, dans lequel est disposé un obturateur sphérique guidé en rotation autour d'un axe perpeidiculalre à l'axe des canalisations et muni d'un orifice de passage du fluide.En position d'ouverture, l'obturateur est tourné de telle sorte que son orifice soit coaxial aux canalisations. En position de fermeture, ltobturateur est tourné de 900 et ne présente plus que des parties pleines en face des sièges0 l'étanchéité entre les cvn lisations et l'obturateur tournant est assurée par des sièges a-nnulnires, chacun d'eux étant coaxial à une canalisation et muni de garnitures vers l'obturateur tournant0 les sièges sont libres en translation selon l'axe des canalisations, et sont appliqués, avec leur garniture élastique, contre l'obturateur tournant par l'intermédiaire de ressorts ou de la pression différentielle du fluide stappliquant sur les faces opposées, Un problème important de ce type d'organe d'obturation est constitué par l'étanchéité entre les sièges et l'obturateur tournant. l'étanchéité dépend notamment du bon portage des sièges et de leur garniture sur l'obturateur, de la pression des surfaces en contact, du matériau constituant les garnitures0 Une caractéristique importante des garnitures-est leur durée de vie0 Une durée de vie trop courte des garnitures oblige à concevoir le corps du robinet de façon à permettre un démontage facile desdites garnitures, et augmente les frais de maintenance. Pour avoir une bonne durée de vie, le matériau des garnitures doit avoir une bonne-résistance au vieillissement, sous l'effet de la température et des agents corrosifs, et une bonne résistance à Cette usure est notamment provoquée par le frottement des garnitures sur l'obturateur à chaaue mouvement de celui-ci, cette érosion étant augmentée par la présence de particules sur la sphère métallique. les matériaux souples du type élastomère ont l'avantage par leur élasticité de se déformer au contact des particules solides sans que celles-ci n'y créent des rayures ou des arrachements. Ces matériaux ne peuvent toutefois titre utilisés pour des robinets montés sur des canalisations de grandes dimensions ou véhiculant des fluides à haute pression en raison de leur résistance mécanique insuffisante pour supporter les fortes pressions d'appui entre sièges et obturateur. Lorsque l'écssement est limité par le siège, le frottement du siège contre l'obturateur crée des risques de grippa ge. Des garnitures en matériau souple sont inadaptées aux robinets pour grandes canalisations ou pour fluide à haute pression. Une autre caractéristique importante des garnitures est leur coefficient de frottement au contact de l'obturateur. Un faible coefficient de frottement permet de n'utiliser qu'un faible couple pour la rotation de l'obturateur0 Pour les garnitures des sièges de robinets destinés à canalisations de grandes dimensions et à des fluides sous pression, on a cherché jusqu'à présent des matériaux conciliant les diverses qualités requises, à savoir : dureté et résistance mécanique pour supporter les pressions d'appui élevées entre sièges et obturateur,bon coefficient de frottement. les garnitures généralement employées ont été réalisées à partir de téflon, nylon, polnide, etc.0 Ces matériaux ont toutefois l'inconvénient de se laisser rayer par les particules dures transportées par le fluide et sont donc inadaptés pour les robinets destinés aux applications envisagées ci-dessus0 l'invention a pour objet de fournir un dispositif dtétan- chéité avec garnitures susceptible de résister à des pressions d'appui élevées mais doté d'un bon coefficient de frottement, et doté par ailleurs d'une bonne résistance à l'usure ml4me au contact de fluides chargés de particules solides pour assurer dans ces conditions une bonne étanchéité. Conformément à l'invention, l > organe d'obturation comporte - un corps muni d'orifices d'entrée et de sortie, - un obturateur muni dLun canal de passage du fluide, mobile en ro tation entre une position de fermeture et une position d'ouverture, - des dispositifs d'étanchéité entre les canalisations d'entrée ou de sortie et l'obturateur,formés chacun d'un siège annulaire coax ial à la canalisation et des garnitures annulaires montées vers ledit obturateur, - des moyens d'application ou de manoeuvre de ces dispositifs selon l'axe des canalisations, et est caractérisé par le fait que les faces de sièges situéesvis à vis de l'obturateur sont munies - d'au moins une bague annulaire réalisée en un matériau dur résis tant à l'abrasion, - d'au moins une bague annulaire réalisée en un matériau élastomère élastique, L'invention va maintenant être décrite avec plus de détails en se référant à un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple et représenté sur le dessin. La figure unique est une coupe d'une partie d'un robinet à obturateur muni de dispositifs d'étanchéité selon l'invention. Tel qu'il est représenté au dessin, le robinet comprend un corps 1 muni d'une canalisation 11 d'entrée et d'une canalisation de sortie 12 opposée. Dans ce corps est monté un obturateur 2, sphérique, guidé en rotation selon un axe 22 perpendiculaire à l'axe des canalisations Il et 12 et muni d'un canal intérieur 2-1- d'ase perpendiculaire à l'axe de rotation 220 L'obturateur permet,lorsque le canal est coaxial avec les canalisations, la circulation du fluide dans le sens de la flèche 3. L'étanchéité entre le corps 1 et 11 obturateur 2 est assurée par des dispositifs d'étanchéité 4, opposés, coaxiaux aux canalisations 11 et 12, qui sont appliqués en permanence contre ledit obturateur par des ressorts 5, régulièrement répartis, prenant appui contre la portée 14 du corps. Chaque dispositif d'étanchéité 4 est formé d'un siège annulaire 41 coulissant librement sur une portée cylindrique 13 du- corps, l'étanchéité étant assurée par un joint torique 42. La face 43 opposée à l'obturateur comporte une bague annulaire 44, intérieuret encastrée dans le siège et une bague annu- laire 45 extérisuret e g ement encastrée dan-s le siège0 la bague intérieure 44 supporte l'effort de pression du siège et par sa dureté assure le décollage des particules qui avaient adhéré à l'obturateur pendant son mouvement de déplacement rotatif par rapport au siège. Elle assure par ailleurs une étanchéité relative entre siège et obturateur. Le choix d'un matériau à faible coefficient de frottement réduit le couple nécessaire pour la rotation de l'obturateur 2. La bague extérieure 45 réalise une bonne étanchéité. Son écrasement qui serait important sous forte pression, par suite de sa grande déformabilité, est limitée par la proximité de la bague dure 44 qui détermine le rapprochement relatif du siège et de l'obturateur sous l'action de la pression d'application donnée par les ressorts 5, pression nécessaire pour réaliser l'étanchéité. Les bagues 44 et 45 peuvent etre mises en place dans l'armature du siège directement par moulage dans ledit siège ou dtre rapportées. La bague dure servant à décoller les particules de ltos- turateur est montée à l'intérieur lorsque le dépôt de particules s'effectue sur la zone de ltobturateur située vis à vis de la cana- lisation d'entrée. la bague dure est montée à l'extérieur lorsque le dépit des particules s'effectue dans la chambre 6 extérieure, comprise entre l'obturateur et le corps. Le dispositif peut comporter également une bague dure intérieure et une bague dure extérieure entourant au moins une bague souple intermédiaire. le nombre et la disposition des bagues dures ou souples peuvent entre adaptés aux besoins, Il est bien entendu qur l'on peut sans sortir du cadre de l'invention, imaginer des variantes et perfectionnements de détail de mdme qu'envisager l'emploi de moyens équivalents. REVENDICATIONS lo Organe d'obturation comportant : - un corps muni d'orifices d'entrée et de sortie, - un obturateur muni d'un canal de passage du fluide, mobile en ro tation entre une position de fermeture et une position d'ouvertu re, - des dispositifs d'étanchéité entre les canalisations d'entrée ou de sortie et l'obturateur, formés chacun d'un siège annulaire coaxial à la canalisation et de garnitures annulaires montées vers ledit obturateur, des moyens d'application ou de manoeuvre de ces dispositifs selon l'axe des canalisations, caractérisé par le fait que les faces de sièges situéesvis à vis de l'obturateur sont munies - d'au moins une bague annulaire réalisée en un matériau dur, résis tant à l'usure, ayant un-bon coefficient de frottement, - d'au moins une bague annulaire réalisée en un matériau élastique.