Brevet FR2318378A1 — publié le 19770211

La présente invention porte sur une soupape de raccordement comportant un alésage dans lequel est formé un siège conique contre lequel est maintenu un obturateur appuyé par un ressort. On connaît des soupapes destinées au remplissage et au vidage de réservoirs de gaz a haute pression, en particulier d'accumulateurs hydrauliques, dans lesquelles une bille métallique est appliquée sur le siège conique Pour ouvrir la soupape, il faut séparer la bille du siège contre lequel s'appliquent le ressort et la pression du gaz contenu dans le réservoir. La soupape s'ouvre habituellement à l'aide d'une broche creuse montée sur un tuyau flexible de remplissage ou de vidage. Avec ce type de soupape, pour avoir une bonne étanchéité, il faut observer des tolérances de fabrication très serrées, car la bille s'applique au siège suivant une ligne. Des stries dans la portée du siège ou des impuretés peuvent provoquer des fuites de la soupape. Pour obtenir un contact suivant une surface entre le siège et l'obturateur, on a utilisé des soupapes comportant un siège perpendiculaire à l'alésage. Sur ce siège est appliqué un obturateur en caoutchouc souple qui s'appuie alors sur toute la surface du siège. Le contact suivant une surface entre l'obturateur et le siège de la soupape compense bien les inégalités de la surface du siège, mais une telle soupape présente facilement des anomalies de fonctionnement quand on la soumet à une pression différenteilles, c' est-a-dire une pression élevée dans le réservoir et une faible pression au raccord de remplissage. Pour ouvrir une telle soupape sous une pression élevée, il faut séparer la face frontale de l'obturateur de la surface du siège dans la direction de l'axe de l'alésage. Or, au début de l'ouverture, le caoutchouc, cause de la pression différentielle élevée, adhère a la surface du siège jusqu'd ce que sa déformation a cet endroit ait produit une contrainte suffisante pour assurer la séparation.Ces fortes contraintes peuvent détériorer le caoutchouc ou l'arracher de la pièce métallique sur laquelle il est collé, ou fixé par exemple par vulcanisation. De telles avaries sont inévitables avec les soupapes du genre indiqué quand on les actionne souvent sous une pression élevée. On connaît aussi des soupapes dans lesquelles les surfaces de contact de l'obturateur et du siège sont métalliques. Ces soupapes exigent une précision et une qualité très élevées des surfaces de contact. Une impureté présente sur les surfaces de contact provoque des fuites de la soupape. Le but de l'invention est de réaliser une soupape du type indiqué qui ait une bonne étanchéité et une longue endurance, même en cas de manoeuvres fréquentes sous de fortes différences de pression, sans que la surface de contact de son siège doive obligatoiremeiit être de haute qualité. A cet effet, la soupape conforme à l'invention est caracterisée en ce que l'obturateur est en plastique déformable élastiquement et comporte une arête pouvant être amenée en contact avec la surface du siège, des moyens étant par ailleurs prévus pour limiter la course de l'obturateur dans le siège dans le sens de fermeture. Lors de la fermeture de la soupape conforme à l'invention, l'arête de l'obturateur vient en contact avec le siège. L'obtu- rateur étant en plastique élastique, se déforme, de sorte qu'il y a contact suivant une surface entre l'obturateur et le siège. En raison du limiteur de course, l'obturateur ne peut se déplacer que d'une quantité définie dans-le siège dans le sens de fermeture. Sa déformation et la surface de contact formée sont ainsi bien définies. Le dis#positif de limitation permet de fixer le déplacement de l'obturateur dans le siège, de façon que sa déformation reste dans les limites admissibles pour le plastique employé. le dispositif précité empêche en outre l'obturateur de sortir du siège conique quand il est soumis à de très fortes pressions. Dans un mode avantageux de réalisation de l'invention, l'obturateur a la forme d'un cylindre de révolution, et l'arête de contact correspond à la bordure de la face antérieure du cylindre précité. Dans ce mode de réalisation, l'obturateur se déforme au contact de l'arête et du siège, de façon à former une surface de contact tronconique dont l'étendue est également fixée par le dispositif de limitation. Le dispositif de limitation comporte de préférence un organe d'appui tronconique reposant par sa grande face sur la face antérieure de l'obturateur, la grande face précitée ayant au repos un plus petit diamètre que la face antérieure de l'obturateur, et l'organe tronconique présentant une surface latérale plus inclinée sur l'axe de l'alésage que la surface de contact du siège. L'organe d'appui posé sur l'obturateur, en raison de l'obliquité de sa surface latérale par rapport à la surface de contact du siège, ne peut se déplacer dans le siège que d'une quantité définie avant que le bord de sa grande face touche la surface du siège. L'arête de l'obturateur dépassant de ce bord n'est donc déformée par la surface du siège que jusqu'à ce que le diamètre de la face frontale supérieure de l'obturateur, à l'état comprimé, soit exactement égal au diamètre de la grande face frontale de l'organe d'appui. On peut choisir la différence des diamètres des faces de l'organe d'appui et de l'obturateur de façon à avoir exactement la déformation élastique admissible désirée de l'obturateur quand celui-ci entre dans le siège. Un exemple de réalisation de l'invention est représenté à titre non limitatif sur la figure 1 qui est une coupe axiale d'une soupape conforme à l'invention montée dans la paroi d'un réservoir à pression et d'un raccord de tuyau flexible utilisable pour la manoeuvre de cette soupape, - la figure 2 est une vue de détail agrandie de la figure 1, représentant l'arête de contact à l'état non comprimé - la figure 3 est une vue de détail analogue à la figure 2, montrant l'obturateur en position d'obturation. La soupape 1 représentée sur la figure I est pas exemple vissée dans la paroi 2 d'un réservoir sous pression, tel qu'un accumulateur hydraulique. Dans l'alésage 3 de la soupape 1 ouvert vers l'intérieur du réservoir est monté un obturateur cylindrique 4 appliqué par une arête 8 (figure 2) sur un siège conique 9 par un ressort hélicoïdal 5. Celui-ci est comprimé entre un anneau de retenue 6 monté dans l'alésage 3 et une surface d'appui 7 de l'obturateur 4. Ce dernier comporte à l'arrière une queue de guidage 10 qui est entourée par le ressort hélicoidal 5. Sur la face antérieure de l'obturateur 4 est posé un organe d'appui tronconique Il maintenu sur l'obturateur 4 par une queue 13 logée dans un trou pratiqué dans la face antérieure précitée. L'organe d'appui 11 est dimensionné de façon que lorsque l'obturateur 4 n'est pas appliqué sur le siège 9, l'arête 8 déborde d'une longueur "a" au-delà du bord 12 de la grande face de l'organe d'appui 11. Le diamètre de la grande face précitée est donc inférieure de 2a au diamètre de la face antérieure de l'obturateur. La surface latérale de l'organe d'appui est plus inclinée sur l'axe de l'alésage 3 que la surface de contact du siège 9. Les obliquités de ces deux surfaces par rapport à l'axe de l'alésage 3 diffèrent de l'angle 0 (figure 3). Dans l'extrémité rétrécie de l'alésage 3 extérieure au réservoir se trouve un joint torique 14, dont la fonction est expliquée plus loin. La partie de la soupape 1 située en dehors du réservoir est pourvue d'un filetage 15 dont la fonction est également expliquée plus loin. Pour remplir ou vider le réservoir, on utilise un raccord 17 monté à l'extrémité d'un tuyau flexible 16 et comportant une broche creuse 18, qui peut être introduite dans la partie rétrécie de l'alésage 3. A l'extrémité associée au tuyau flexible de cette broche 18 se trouve un collet 19 sur lequel s'appuie un chapeau fileté 20 qui vient se visser sur le filetage 15 de la soupape 1. L'ouverture de la soupape se fait par vissage de l'ecrou- chapeau 20 ; l'effort axial ainsi produit sur la broche 18 est nécessaire pour ouvrir la soupape-surtout dans le cas des fortes pressions. Le chapeau fileté a ainsi deux fonctions : ouvrir la soupape et maintenir la broche 18. Quand on visse le chapeau 20, la broche 18 pénètre dans la soupape et agissant sur l'organe d'appui 11, sépare l'obturateur 4 du siège 9 où il était appliqué par le ressort 5 et la pression du fluide du réservoir. Quand la soupape est ouverte, le joint torique 14, appliqué contre la broche 18, empêche le fluide de s'échapper dans l'atmosphère. Une entaille 21 pratiquée à l'extrémité de la broche 18 permet une libre communication entre le tuyau flexible et le réservoir quand la soupape est ouverte : le réservoir peut alors être rempli de gaz ou vidé, comme on le désire. La figure 2 montrant en détail l'obturateur 4 et l'organe d'appui 11 posé sur lui, représente l'obturateur 4 dans la position où son arête 8-touche juste le siège 9. Comme on l'a déjà mentionné plus haut, la grande face de l'organe d'appui 11 a un plus petit diamètre que la face antérieure de l'obturateur, de sorte que l'arête 8 se trouve à la distance "a" du bord 12 de l'organe d'appui-ll. Quand l'obturateur 4 entre dans le siège 9 sous l'action du ressort 5 et le cas échéant de la pression régnant dans le réservoir, l'arête 8 se déforme. Il se forme alors latéralement sur l'obturateur une surface de contact 22 (figure 3), qui s'appuie sur le siège 9. La figure 3 montre aussi que l'obturateur 4 peut se déplacer dans la direction de fermeture seulement jusqu a ce que le bord 12 de la grande face de l'organe d'appui Il vienne en butée sur le siège 9. Ainsi, l'obturateur 4 ne peut dépasser le siège 9 et sortir de la soupape en cas de fortes pressions dans le réservoir. Ce risque existe en particulier avec les matières plastiques qui peuvent fluer après avoir subi pendant un certain temps des pressions ou des températures élevées.L'obturateur 4 doit s'appuyer sans jeu : cela est assuré par la configuration décrite de l'organe d'appui, et en particulier par l'inclinaison de sa surface latérale par rapport à la surface de contact du siège. On utilise pour l'obturateur 4 unematière plastique tenace et élastique relativement dure telle qu'une résine de polyacétal. La matière plastique utilisée a des limites en ce qui concerne la contrainte limite admissible en compression et la déformation élastique correspondante. Un choix convenable du dépassement a" de l'arête 8 permet d'obtenir une contrainte maximale de compression PmaX (figure 3) en dessous de la valeur limite admissible pour la matière plastique de l'obturateur 4. Le dépassement "a" doit par ailleurs être suffisant pour couvrir les imprécisions de fabrication ou les écarts de forme du siège conique, et tenir compte des stries ou particules incrustées, pour assurer ainsi une bonne étanchéité. Quand, à partir de la position fermée représentée sur la figure 3, l'obturateur 4 est enfoncé sous l'action de la broche 18 jusqu'en position ouverte, l'arête 8 revient dans sa position initiale représentée sur la figure 2. C'est juste avant qu'elle se sépare du siège 9 qu'elle est le plus chargée. Dans le cas de la soupape décrite, on peut choisir la résistance de la matière plastique de l'obturateur 4 suffisamment grande pour que l'arête 8 ne soit pas détruite sous les pressions maximales usuelles des réservoirs. Sous ces pressions, les élastomères usuels pour joints sont surchargés. Comme on l'a mentionné, la soupape décrite sert principalement au remplissage ou au vidage de réservoirs à gaz comprimé. Elle peut aussi être utilisée dans un circuit sous pression comme prise de pression à laquelle on peut brancher par exemple un manomètre au moyen du raccord 17. REVENDICATIONS 1. Soupape de raccordement comportant un alésage dans lequel est formé un siège conique contre lequel un obturateur est maintenu appliqué par un ressort, caractérisée en ce que l'obturateur (4) est en matière plastique déformable élastiquement et comporte une arête (8) pouvant être amenée en contact avec la surface du siège (9), des moyens (11) étant par ailleurs prévus pour limiter la course de l'obturateur (4) dans le siège (9) dans le sens de fermeture. 2. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'obturateur (4) a la forme d'un cylindre de révolution et que l'arête (8) est le bord de la face antérieure du cylindre précité. 3. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'obturateur (4) a la forme d'un tronc de cane dont la surface latérale fait avec l'axe de l'alésage (3) un angle inférieur à l'angle que fait avec cet axe la surface de contact du siège (9), et en ce que l'arête (8) est le bord de la face antérieure du tronc de clone. 4. Soupape selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que le dispositif de limitation comporte un organe d'appui tronconique (11) reposant par sa grande face sur la face antérieure de l'obturateur, et dont la grande face précitée a un plus petit diamètre que la face antérieure de l'obturateur (4), et la surface latérale est plus inclinée sur l'axe de l'alésage (3) que la surface de contact du siège (9). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'organe d'appui (11) est en métal. 6. Soupape selon une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'obturateur (4) comporte à l'arrière une queue de guidage (10) entourée par un ressort hélicoïdal (5) comprimé entre une surface d'appui-(7) de l'obturateur (4) et un organe de retenue (6) monté dans l'alésage (3). 7. Dispositif selon une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'obturateur (4) est en une résine de polyacétal.