Brevet FR2289826A1 — publié le 19760528

L'invention se rapporteaux clapets de vannes, de robinets à soupape ou plus généralement d'appareils de sectionnement, du type comportant un joint d'étanchéité torique en matière plastique. On connait déjà de tels clapets dont la surface externe cylindrique est creusée en forme de gorge annulaire sensiblement demi-circulaire en constituant un logement pour le joint d'étanchéité dont les dimensions et la nature sont adaptées aux caractéristiques du fluide traversant l'appareil de sectionnement : nature, agressivité chimique, viscosité, température, pression. ... Or, on a constaté, à l'usage, un fluage progressif du joint d'étanchéité présentant une certaine élasticité dû, en premier lieu, à la pression exercée par le fluide en amont du clapet et, en second lieu, au jeu radial existant entre le clapet et son siège. La pression exercée par le fluide en amoe t du clapet tend à écraser le joint d'étanchéité sur le siège de clapet en augmentant leur surface en contact et sollicite également le joint à l'extérieur de son logement en forme de gorge. I1 en résulte un accroissement important de l'effort nécessaire à l'ouverture du clapet et un risque de voir le joint d'étanchéité se désolidariser du clapet et etre entrainé vers l'aval par le fluide en mouvement. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients et à cet effet, elle propose un clapet de vanne, de robinet à soupape et plus généralement d'appareil de sectionnement, du type comportant une gorge annulaire sensiblement demi-circulaire dans laquelle est logé un joint d'étanchéité torique en matière plastique, de nature et de dimensions adaptées aux caractéristiques physiques et chimiques du fluide traversant cet appareil de sectionnement, caractérisé par le fait que le clapet comprend au moins une voie de passage débouchant d'une part dans la gorge à l'endroit où le joint est en appui et, d'autre part en un endroit où la pression régnante est plus petite que la pression du fluide situé en amont du clapet, cette différence de pression ayant pour effet de solliciter, en permanence, le joint d'étanchaté dans sa gorge. Les autres caractéristiques de l'invention résulteront de la description qui suivra en référence aux dessins annexés dans lesquels Les figures 1 et 1A sont deux vues schématiques en coupe par un plan axial illustrant un clapet selon l'invention, respectivement fermé et ouvert. Les figures 2 et 2A sont deux vues schématiques en coupe par un plan axial illustrant une vanne trois voies selon l'invention respectivement dans ses deux positions possibles. Sur les figures 1 et 1A, est représenté schématiquement et partiellement un appareil de sectionnement tel qu'une vanne ou un robinet à soupape, ayant un clapet 1 et un siège de clapet 2. Le clapet 1 comporte, de façon connue en soi, une gorge annulaire 3 sensiblement demi-circulaire dans laquelle est logé un joint d'étanhésité torique 4, en matière plastique, de nature et de dimensions adaptées aux caractéristiques physiques et chimiques du fluide 5 traversant l'appareil de sectionnement Selon l'invention, le clapet 1 comprend des voies de passage 6a, 6b, 6c débouchant d'une part dans la gorge 3 à l'endroit où le joint torique 4 est en appui -et, d'autre part, dans la face aval 9 du clapet 1.Ces voies de passage 6a, 6b, 6C sont régulièrement disposées autour de l'axe de révolution 7 du rlapet 1 et débouchent dans la partie de la gorge 3 se trouvant le plus à l'amont par rapport au sens d'écoulement du fluide 5 illustré par les flèches 8. La pression p du fluide dans les voies de passage est celle du fluide en aval du clapet ou, ce qui est équivalent, la différence # P = P-p est égale à la perte de charge de fluide au passage du clapet si on appelle P la pression du fluide 5 en amont du clapet 1. Le joint d'étanchéité 4 est soumis aux endroits où les voies de passage débouchent dans la gorge, à des forces F proportionnelles à :\ P et dirigées vers l'intérieur du clapet 1, normalement à la surface @@@@@e du joint torique. Ces forces Font pour effet de maintenir le joint d'étanchéité 4 appliqué dans la gorge, d'éviter la désolidarisation de ce joint et * clapet et d'empecher toute déformation du joint due à la pression P du fluide 5. Les voies de passage 6a, 6b, 6c, en nombre quelconque, sont délimitées, de préférence, par deux pièces la, lb constituant le clapet, coopérant l'une avec l'autre. La pièce principale la, reliée à l'organe de ma oeuvre de l'appareil de sectionnement, comporte, par exemple, une rainure circulaire 10 et des gorges axiales et radiales 10a, coopérant avec des gorges correspondantes axiales et radiales 10b creusés dans la pièce lb comportant la gorge 3. Sur les figures 2 et 2A, est représentée une vanne à trois voies comportant une chemise cylindrique 11 ayant une partie médiane I2 prolongée de part et d'autre par deux parties latérales 13a, 13b, de plus petit diamètre et un obturateur 14 coulissant axialement dans la chemise ll et ayant une zone médianexenflée 15 prolongée axialement de part et d'autre par deux tiges 16a, 16b de plus petit diamètre que les parties latérales 13a, 13b et respectivement terminées par des pistons I7a, 17b coulissant de façon étanche dans la chemise 11 à I'endroit des parties latérales 13a, 13b. Un premier conduit 18 débouche dans la partie médiane 12 de la chemise 11. Deux autres conduits I9a, 19b débouchent respectivement dans les parties latérales 13a, 13b de la chemise. L'obturateur 14 est garni de deux joints d'étanchéité toriques 20a, 20b ayant sensiblement le meme diamètre moyen que les parties latérales 13a, 13b de la chemise et logés dans des gorges annulaires 21a, Zlb de l'obturateur 14 situées respectivement aux jonctions de la zone médiane renflée et des deux tiges 16a, 16b. L'obturateur 14 comporte, suivant f'inrvention, des voies de passage 22, 23 débouchant, d'une part, respectivement dans les gorges 21a, 21b et, d'autre part, dans un trou borgne axial 24 percé dans l'obturateur et débouchant à l'extérieur de ce dernier. La pression exercée par le fluide traversant la vanne trois voies sur les joints d'étanchéité Z0a, 20b étant supérieure à la pression atmosphérique régnant dans le trou borgne 24 et les voies de passage 22, 23, les deux joints d'étanchéité 20a, 20b sont maintenus collés dans leursgorgesrespectives21a, 21b aux endroits où débouchent les voies de passage 22, 23. Naturellement, le nombre des voies de passage 22, 23 et leur disposition autour de l'axe de la vanne trois voies peuvent faire l'objet de très nombreuses variantes, REVENDICATIONS 1. - Clapet de vanne, de robinet soupape et plus généralement d' lppareil de sectionnement, du type comportant un gorge annulaire sensiblement demicirculaire dans laquelle est logé un joint d'étanchéité torique en matière plastique, de nature et de dimensions adaptées aux caractéristiques physiques et chimiques du fluide traversant cet appareil de sectionnement, caractérisé par le fait que le clapet comprend au moins une voie de passage débouchent d'une part dans la gorge à l'endroit où le joint est en appui et, d'autre part, en un endroit où la pression régnante est plus petite que la pression du fluide situé en amont du clapet, cette différence de pression ayant pour effet de solliciter , en permanence, le joint d 'étanchéité dans sa gorge 2. - Clapet suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une voie de passage débouche dans la face aval du clapet. 3. - Clapet suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'une voie de passage débouche à l'extérieur de l'appareil de sectionnement. 4. - Clapet suivant l'une quelconque des revendications I à 3, caractérisé par le fait qu'unie voie de passage est déterminée par un espace Iibre ménagé entre au moins deux pièces faisant partie du clapet. 5. - Clapet suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que au moins deux rainures axiales et/ou radiales coopérant l'une avec l'autre pour constituer l'espace libre formant une voie de passage, sont creusées repective- ment dans chacune des deux pièces du clapet.