Brevet FR2282592A1 — publié le 19760319

La présente invention concerne un obturateur à clapet comportant un organe d'obturation qui est mobile dans un perçage ménagé dans un boitier entre deux positions de travail et qui est équipé d'éléments de clapet coopérant avec des sièges de clapet par l'intermédiaire de joints de clapets de manière à interrompre momentanément les communications entre les liaisons prévues dans le boitier de l'obturateur pour l'alimentation de l'agent de pression, l'envoi de cet agent à l'endroit d'utilisation et le retour de l'agent de pression utilisé, en fonction do la position axiale de l'organe d'obturation. Dans les obturateurs à clapet connus actuellement, les joints de clapet sont constitués de Joints du type rond (Joint annulaire à section droite circulaire) aptes à coopérer avec des sièges de clapet plans ou de joints plans aptes à coopérer avec des sièges de clapet classiques également plans ou pourvus d'un rebord d'tanchéité. Le pricipal inconvénient de ce type d'obturateur à clapet consiste en ce qu'il est nécessaire d'exercer sur l'organe d'obturation une force de maintien axiale relativement importante pour le maintenir dans l'une ou l'autre de ses deux positions de travail. Des moyens particuliers sont nécessaires à cette fin, tels que par exemple un ensemble d'assistanc- pneumatique, ce qui rend l'obturateur beaucoup plus compliqu et plus cher. Le but de l'invention est essentiellement de proposer un obturateur dans lequel oes forces nécessaires de maintien axial sont engendrées par les joints destinés à prévenir toute fuite de l'agent d\e pression entre l'organe d'obturation et le boitier en direction des deux extrémités de oe dernier, ces forces étant amplement suffisantes pour maintenir l'organe d'obturrtiorr dans l'une ou l'autre de ses potions de travail. A cette fin, chacun des joints de clapet comporte une partie annulaire qui est conçue pour être influencé dès le début du contact de ce Joint avec le siège de clapet correspondant pour venir en butée auto-étanche sur celui-ci, sous l'action de la force résultant de la pression et du débit de l'agent de pression en direction dudit siège de clapet. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et qui se réfère aux dessins ci-annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe de l'obturateur à clapet selon la présente invention, la figure 2 est une vue en coupe d'une variante de l'obturateur de la figure 1, et la figure 3 est une vue en coupe d'une autre variante de l'obturateur de la figurel. L'obturateur à quatre voies qui est représenté à la figure 1 comporte un boitier 1 dans le sens longitudinal duquel est ménagé un perçage 2. Un organe d'obturation 3 3 est monté mo- bile dans le perçage 2. Le boitier 1 comporte un orifice d'entrée 4 destiné à entre alimenté par un agent de pressior de travail, deux orifices de sortie 5 et 6 destinés à'être reliés à des conduits pour envoyer l'agent de pression à l'endroit dtutilisation, et deux orifices de décharge 7 et 8 pour le retour de l'agent de pression utilisé. Le déplacement de l'organe d'obturation 3 entre ses deux positions de travail est obtenu par l'envoi d'impulsions de pression à travers deux orifices de commande 9 et 10 prévus dans les extrémités 1a et lb du boitier 1 de l'obturateur. L'organe d'obturation 3 comporte, en sa partie centrale, un premier élément de clapet 12 mobile dans une première cavité 11 du boitier 1 et à ses extrémités, un second et un troisième élément clapet 17 et 18 mobiles dans des cavités d'extrémité 13 et 14 du boitier 1 ; les éléments da clapet 17 et 18 assurant également le maintien en place en direction radiale de l'organe d'obturation 3 dans le perçage 2 du boitier 1. Les éléments de clapet 17 et 18 sont équipés respectivement sur leur surface extérieure de joints d'étanchéité 19 et 20 destiné à empêcher une fuite de l'agent de pression au travers des éléments de clapet 17 et 18 en direction des orifices de commande 9 et 10 et inversement.Dans la réalisation représentée, les joints 19 et 20 sont constitués de joints ronds coulissants à faible coefficient de friction statique ce qui permet un déplacement rapide de l'organe d'obturation 3. il est entendu cependant que ces joints 19 et 20 pourraient être de type classique. Le premier élément de clapet 12 coopère,selon la posi- tion axiale de l'organe d'obturation 3, soit avec un siège de clapet 21 ménagé entre les orifices 4 et 5, de manière à autori ser ainsi l'écoulement de l'agent de pression de l'orifice d-n- triée 4 vers l'orifice de sortie 6, soit avec un siège de clapet 22 ménagé entre les orifices 4 et 6 de manière à autoriser l'é- coulement de l"qent de pression de l'orifice 4 vers l'orifice de sertie 5.Dans le premier cas, (représenté sur la figure i), le troisième ont de clapet 18 coopère avec un siège de clapet 24 ménagé entre l'orifice de sortie 6 et l'orifice de retour 8 de manière à prévenir le passage vers ce dernier de imagent de pression.Simultanément, l'agent de pression utilisé peut s'é- couler de l'orifice de sortie 5 vers l'orifice de retour 7 étant donné que le second élément de clapet 17 se trouve écarté de na siège de clapet 23 qui est ménagé entre les orifices 5 et 7. Dans le second cas, ce second élément de clapet 17 coopère avec le siège 23 de manière à prévenir le passage de l'agent de pression en direction de l'orifice de retour 7, l'agent de pression uti lisé pouvant sréceuler de l'orifice 6 vers l'orifice de sortie 8 de par la séparation du troisième élément de clapet 18 de son siège 24. Chacun des éléments de clapet 12, 17 et 18 comporte respectivement à ses extrémités situés en regard des sièges de clapet 21, 22, 23 et 24 correspondants des joints de clapet 25, 26, 27 et 28 qui sont pourvus chacun selon l'invention d'une partie annulaire en forme de lèvre 25a, 26a, 27a et 28a. Les joints 25 et 26 disposés sur le premier élément de clapet 12 sont conçus de manière que leurs lèvres respectives 25a et 26a soient dirigées radialement vers l'extérieur en oblique en direction des sièges de clapet 21 et 22. Les lèvres de ces joints constituent ainsi une sorte de ventouse pour l'élément de clapet 12 et procurent ainsi à cet élément un contact de butée auto étanche avec le siège 21 ou le siège 22. Les joints 27 et 28 prévus respectivement sur le second 17 et troisième 18 éléments de clapet sont conçus de manière que leurs lèvres 27a et 28a soient dirigées radialement vers l'intérieur én oblique en direction des sièges de clapet respectifs 23 et 24 ou éventuellement parallèlement à ces sièges. De cette manière, à partir du moment où, de par le déplacement de l'organe d'obturation, les joints 27 et 28 viennent en contact avec leur siège correspondant, ces joints seront soumis à une force dirigée sensiblement axialement en direction des sièges de clapet ce qui définit pour chacun des éléments de clapet 17 et 18 un contact de butée auto-étanche avec le siège de clapet corr.spondant. Dans la variante représentée à la figure 2, l'élément de clapet 12 est équipé d'un joint unique 33 formant double clapet qui est également pourvu d'une partie annulaire 33a. Cotte partie présente en section droite la forme d'un triangle dont le sommet est dirigé radialement vers I1 extérieur de l'organe d'obturation 3. En d'autres termes, la partie annulaire 33 est pourvue de deux surfaces tronconiques opposées qui sont aptes à coopérer avec les sièges de clapet 34 et 33, ces derniers présentant des surfaces coopénntes 34a et 35a qui sont dirigées en oblique en direction de la périphérie de la partie annulaire 33a. Compte tenu de la forme de la partie annulaire 33a, du joint 33 et de la forme des surfaces 34a et 35a des sièges 34 et 35, il est clair que le joint 33 est influencé à partir du moment où il vient en contact avec l'un des sièges 34 et 35 par une force dirigée sensiblement axialement en direction du siège 34 ou 35 respectivement, ce qui procure au joint 33 un contact de butée auto-étanche avec chacun des sièges 34 et 35. Le fonctionnement de l'obtunfour à quatre voies décrit sur la figure 1 est le suivant Par l'intermédiaire d'une impulsion de pression envoyée à l'orifice de commande 10, l'organe d'obturation 3 se trouve déplacé vers la gauche (si l'on considère la figure 1) dans sa première position de travail. L'agent de pression de travail traverse l'obturateur entre l'orifice d'entre 4 et l'orifice de sortie 6, l'orifice de retour 8 étant fermé de par la coopération du troisième élément de clapet 18 avec son siège 24. L'agent de pression, une fois utilisé, est renvoyé vers l'obturateur qu'il traverse entre l'orifice de sortie 5 et l'orifice de retour 7. Col es les joints 25 et 28 qui sont alors en butée sur leur siège respectif 21 et 24 ont une forme propre à assurer, conçue indiqué plus haut une auto-étanchéité avec ces derniers, il est clair que les forces de friction qui apparaissent aux joints 19 et 20 prévus sur la surface extérieure des éléments de clapet 17 et 18 sont aptes à maintenir l'organe d'obturation 3 dans ladite position de travail. Si alors, une impulsion de pression d'amplitude suffisante est envoyée à l'orifice de commande 9, 11 organe d'obturation 3 se trouve déplacé vers la droite (si lton considère la figure 1) vers sa secondeposition de travail à l'encontre des forces de friction développées par les joints 19 et 20. Dans cette position, l'agent de pression traverse l'obturateur entre l'orifice d'entrée 4 et l'orifice de sortie 5 et l'agent de pression utilisé traverse l'obturateur entre l'orifice de sortie 6 et l'orifice de retour 8.Comme les joints 26 et 27 qui sont alors utilisés sont conçus pour définir un contact auto-étanche des éléments de clapet 12 et 17 sur les sièges de clapet respectifs 22 et 23, il est clair que les forces de friction apparaissant au niveau des Joints 19 et 20 seront suffisantes pour maintenir l'organe d'obturation 3 dans ladite second position de travail jusqu'à ce qu'une impulsion de pression soit envoyée à ltorifice de commande 10. La présente invention permet ainsi obtenir un obturateur de construction très simple etde type bistable c'est à dire apte à demeurer dans l'une ou l'autre de ses deux positions de travail en l'abs-nce de toute commande, sans qu'il soit néces- saire de prévoir de moyens particuliers aptes à définir cette "bistabilité". Sijnécessaire, les caractéristiques intrinsèques de wbistabilitéw de l'obturateur peuvent être accrues par un dimensionnement correct des joints de clapet.En particulier, si les joints de clapet de l'obturateur sont conçus pour que le bord des lèvres des joints 25 et 26 montés sur le premier élément de clapet 12 pour coopérer avec les sièges 21 et 22 circonscrivent une surface supérieure à celle qui est circonscrite par le bord des lèvres des joints 27 et 28 montés sur le second 17 et le troisième 18 éléments de clapet pour coopérer avec les sièges 23 et 24, ce qui est le cas dans la réalisation représentée, on obtent une force axiale résultante dirigée dans le sens corr-- pondant à une plus grande étanchéité des joints alors en contact avec leurs sièges respectifs, force qui s'ajoute aux forces de friction engendrées au niveau des joints 19 et 20. Un autre moyen d'accroitre les forces de mari tien de l'organe d'obturation sans avoir à utiliser des moyens extérieurs, est représenté à la figure 3. Sur cette figure, chacune des extrémités du boitier comporte des aimants permanents 29 et 30 qui coopèrent avec des plaques de matière ferromagnétique 31 et 32 convenablement fixées aux extrémités de l'organe d'obturation 3 et plus précisément aux extrémités des éléments de clapet 77 et 18.Bien entendu, on pourrait envisager une disposition inverse selon laquelle chacun des éléments de clapet 17 et 18 serait pourvu ou réalisé d'un aimant permanent apte à coopérer avec les extrémités du boitier 11 réalisées en matériau ferromagnétiqu- La forme particulière des joints de clapet de l'invention permet d'obtenir de nombreux avantages. D'une manière générale en ce qui concerne les obturateurs, lorsque l'organe d'obturation est déplacé de l'une à l'autre de ses positions de travail, sa position d'étanchéité doit être obtenue simultanément à différents endroits du boitier de sorte qu'il est important de maintenir les écarts possibles entre les différentes parties de l'obturateur dans des limita très étroites. Avec l'obtura- teur de l'invention, les joints de clapet ont, gracie à leur forme, une souplesse telle qu'elle autorise un certain "surdéplacement" de l'organe une fois franchi le seuil d'étanchéité théorique ce qui permet d'être assuré d'obtenir une étanchéité réelle quand bien même il y ait certains écarts ou variations de position entre une ou plusieurs parties de l'obturateur. Cette souplesse permet en tout état de cause de diminuer les tolérances de fabrication des différentes parties constitutives de l'obturateur il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation représentés et que de nombreuses modifications concernant notamment le nombre de voies de ltobtura- teur, peuvent être apportées sans sortir du cadre de la demande. REVENDICATIONS 1. Obturateur à clapet comportant un organe d'obturation qui est monté mobile dans un perçage de boitier entre deux positions de travail et qui est pourvu d'éléments de clapet co opérant avec des sièges de clapet par le moyen de joints de ma- nière à interrompre momentanément les communications entre l.s liaisons prévues dans le boitier de l'obturateur pour l'alimen- tation de agent de pression de travail, l'envoi de cet qent à l'endroit d'utilisation et le retour de l'agent de pressa utilisé, en fonction de la position de l'organe d'obturstion caractérisé en ce que chaque joint de clapet comporte une partie annulaire qui est conçue pour entre influencée dès le début de la prise de contact de ce joint avec le siège de clapet correspon- dant pour Stra amenée sur celui-ci en contact auto-étanche sous l'action de la force engendrée par la pression et le débit de l'agent de pression en direction du siège de clapet en question. 2. Obturateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie annulaire de chacun des joints de clapet destiné à interrompre la communication entre les liaisons prévues pour l'envoi vers l'endroit d'utilisation de l'agent de pression de travail et les liaisons prévues pour le retour de l'agent de pression utilisé consiste en une livra dirigée radialeeent vers l'intérieur en oblique en direction du siège dg clapet corres- pondant. 3. Obturateur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie annulaire du ou des joints de clapet disposés sur le ou les élément de clapet destinés à couper les communica- tions entre la ou ives liaisons prévues pour l'alimentation de l'agent de pression et les liaisons prévues pour l'envoi de cet agent de pression vers l'endroit d'utilisation, consiste en une lèvre dirigée radialement vers l'estérieur en oblique en direction du siège de clapet correspondant. 4. Obturateur selon la revendication 2, dans le cas où le nombre de liaisons prévues pour envoyer l'agent de pression vers l'endroit d'utilisation sont au nombre de deux, caractérisé en ce que la partie annulaire du joint de clapet formant double joint qui est monté sur l'élément de clapet de manière à couper alternativement la communication entre ces deux liaisons et la liaison prévue pour l'alimentation de l'agent de pression, présente en section droite la forme dcun triangle dont le sommet est dirigé radialement vers l'extérieur, ce double joint de clapet coopérant alternativement avec deux surfaces de clapet qui sont dirigées en oblique en direction de la périphérie de la partie annulaire précitée dudit joint.