Brevet FR2303217A1 — publié le 19761001

La présente invention concerne un dispositif du type distributeur pour la commande de l'écoulement de fluides, avec un obturateur exécutant dans le corps de distributeur un mouvement alternatif rectiligne dans le sens axial entre deux positions ex trêmes, dispositif comportant d'une part une bague d'étanchéité conformée en organe d'obturation apte à coopérer avec deux sièges et, d'autre part, deux sièges associés à ladite bague, avec possibilité, entre les deux sièges d'une part et la bague d'étanchéité de l'autre, d'un mouvement relatif dans la direction de l'axe longitudinal de l'obturateur± subordonné au mouvement alternatif rectiligne de ce dernier, dans les positions extrêmes duquel la bague est appliquée de façon étanche contre la face tournée vers elle du siège correspondant. L'invention a pour objet de réaliser un dispositif du type précité de construction simple, permettant une obturation parfaitement étanche des canaux et voies a fermer, une commande sans interférence de l'écoulement du fluide et une grande souplesse d' emploi. A cet effet, dans le dispositif selon l'invention, la bague d'étanchéité a une section en U, dont l'amie sert à la fixation de la bague sur un élément du distributeur, tandis que les ailes du profil en U sont conformées en lèves annulaires élastiques facilement déformables, les sièges associés aux lèvres de la baguez ont la forme de sièges annulaires, saillant aux deux extrémités axiales de la bague en direction de celle-ci et arrondis sur leur bord libre, séparés de la base de l'amie du profil en U de la bague par une distance supérieure à celle qui sépare de la même base la naissance des lèvres annulaires, et la longueur du déplacement axial relatif de la bague, d'une part, et la distance axiale entre les sièges annulaires tournés l'un vers l'autre et associés aux lèvres annulaires de la bague, d'autre part, sont choisies de telle façon et ont une relation mutuelle telle que le déplacement de l & turateur se poursuit après qu'une des lèvres est venue s'appliquer contre le siège associés, la lèvre annulaire en position d'étanchéité épousant avantageusement l'arrondi du siège associé lorsqu'elle est appliquée contre lui dans la position extrême correspondante de l'obturateur.L'ensemble peut en outr,e être agencé de telle façon que la bague d'étanchéité est fixée par l' & e de son profil en U sur l'obturateur et que ledit profil est ouvert vers I'extérieur, les lèvres annulaires étant for mées par les extrémités libres des ailes du profil, que les siè ges annulaires sont formés sur le corps fixe du distributeur, que la distance qui les sépare de l'axe longitudinal de l'obturateur et du corps est supérieure à celle qui les sépare de la naissance des lèvres de la bague d'étanchéité et que la distance entre les sièges annulaires opposés, associés aux lèves de la bague d'étanchéité est supérieure à la longueur de cette dernière, mesurée dans le sens axial, mais inférieure à la somme de la longueur de la course axiale de l'obturateur et de la longueur axiale de la bague d'étanchéité. L'ensemble peut toutefois être aussi agencé de telle façon que la bague d'étanchéité est fixée par l'amie du profil en U de sa section sur la face interne du corps fixe du distributeur et que ledit profil est ouvert en direction de l'in extérieur, les lèvres annulaires étant formées par les extrémités libres des ailes du profil, que les sièges annulaires sont formés sur l'obturateur mobile du distributeur, que la distance qui les sépare de la face interne du corps est supérieure à celle qui les sépare de la naissance des lèvres de la bague d'étanchéité, et que la distance entre les sièges annulaires opposés, associés aux lèvres de la bague d'étanchéité est supérieure à la longueur de cette dernière, mesurée dans le sens axial, et supérieure aussi à la -différence entre la longueur de la course axiale de l'obturateur et la longueur axiale de la bague d'étanchéité. Le dispositif selon l'invention présente l'avantage d' assurer, lors de l'utilisation du nouveau type de joint d'étanchéi té, une commande de 1 ltécoulement exempte dtinterférences, ce qui signifie que la bague d'étanchéité ferme sur un côté le canal correspondant avant de libérer le canal situé sur l'autre côté, de sorte que toute fuite de l'air arrivant avec l'air d'échappement est exclue en cours de fonctionnement. La construction selon l'invention donne aux lèves annulaires de la bague d'étanchéité une très grande élasticité, ce qui assure, d'une part, une étanchéité parfaite dans les positions extrêmes de l'obturateur et, d'autre part, l'absence d'interférence déjà mentionnée.En outre, l'ensem- ble-est agencé de façon que la bague d'étanchéité peut être utilisée, soit comme organe mobile, monté par exemple sur l'obturateur et ayant avantageusement dans ce cas son profil ouvert vers l'ex extérieur, soit comme organe fixe, monté par exemple sur le corps de distributeur et ayant dans ce cas son profil ouvert vers l'inté- rieur. Le dispositif selon l'invention a par ailleurs l'avantage que la bague obturatrice coopérant avec deux sièges continue à as surer sa fonction même si lors de la fabrication de l'obturateur et du corps de distributeur ainsi que lors de la fabrication et du montage de la bague d'étanchéité et des sièges qui lui sont associés, une très grande précision n'a pas été respectée. En outre, le risque d'un recul éventuel de l'axe de l'obturateur est diminue. De toute façon, on est assuré que la bague d'étanchéité prendra toujours une position bien définie et qu'il ne peut arriver, comme pour les bagues d'étanchéité montées déplaçables axialement entre deux butées, qu'elle prenne une position intermédiaire remettant en question sa fonction d'organe d'étanchéité. Tous ces avantages sont obtenus avec une construction simple et un montage extremement facile. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, deux formes d'exécution de ce dispositif: Fig. 1 est une vue en coupe axiale d'une première forme d'exécution du dispositif selon l'invention; Fig. 2 est une vue en coupe axiale d'un détail du dispositif de fig. 1; Fig. 3 est une vue en coupe axiale partielle d'une seconde forme d'exécution du dispositif selon l'invention. Les deux formes d'exécution représentées dans les figures sont celles d'un dispositif de commande de l'écoulement d'un fluide, conformé en distributeur 5/2. Elles comportent un obturateur exécutant dans le corps de distributeur un mouvement alternatif rectiligne dans le sens axial entre deux positions extrêmes. Elles comportent en outre, entre autres, d'une part une bague d'étanchéité conformée en organe d'obturation et coopérant avec deux sièges et, d'autre part, les deux sièges associés à ladite bague. Il peut être prévu d'autres bagues ou éléments d'étanchéité qui, avec la bague conformée en organe d'obturation, ont pour fonction de diriger le courant de fluide d'une source vers l'un ou l'autre appareil récepteur ou de ce dernier vers une conduite de décharge. Ces éléments du dispositif sont bien connus et il n'est donc pas nécessaire de les décrire en détail. En ce qui concerne la bague d'étanchéité conformée en organe d'obturation et les deux sièges qui coopèrent avec telle, l'ensemble est agencé de telle façon qu'il se produit entre les deux sièges, d'une part, et la bague d'étanchéité, de l'autre, un mouvement relatif dans la direction de l'axe longitudinal de l'ob- turateur, subordonné au mouvement alternatif rectiligne de ce dernier, la bague d'étanchéité venant s'appliquer contre la face touo née vers elle du siège correspondant lorsque l'obturateur se trouve dans une de ses positions extrêmes. Dans le dispositif représenté à la fig. 1, l'obturateur 2 exécute dans le corps de distributeur 1 un mouvement alternatif rectiligne dans la direction de la double flèche 3. Il porte une bague d'étanchéité 7, conformée en organe d'obturation coopérant avec deux sièges, et d'autres joints annulaires 8, 9 connus en soi. De cette façon, le dispositif commande l'écoulement du fluide entre la source 4 et les deux appareils récepteurs 5, 6 d'une part, et entre ces derniers et des conduites de décharge associées d'autre part. Selon l'invention, la bague d'étanchéité 7 a, vue en coupe transversale, un profil en U, avec une âme 10 et deux ailes il et 12.L'âme 10 sert à la fixation de la bague d'étanchéité sur l'ob- turateur 2, ladite bague étant enfilée sur l'obturateur de façon que l'ouverture du profil en U soit tournée vers l'extérieur et que les extrémités libres des ailes 11, 12 forment des lèvres annulaires continues, élastiques et facilement déformables. A ces lèvres de la bague d'étanchéité sont associés deux sièges 13, 14, qui sont également annulaires et sont conformés en saillies situés de part et d'autre de la bague d'étanchéité, donc sur le côté A et le côté B de cette dernière, et tournées vers les lèvres, comme 1' indiquent les flèches 15, 16. La distance a entre ces sièges et la base 17 de l'âme du profil en U de la bague est supérieure à la distance b qui sépare la naissance des lèvres de cette même base. Le bord libre des saillies annulaires 13, 14 qui constituent les sièges est arrondi et comme chaque lèvre, par suite de sa conformation, est élastique et facilement déformable, elle épouse le contour du siège annulaire correspondant lorsqu'elle est appliquée contre lui dans la position extrême correspondante de l'obturateur 2, ce qui est le cas pour la lèvre 12 et le siège 14 à la fig. 1. L'élasticité et la flexibilité des lèvres, la continuité de leur contact avec les sièges sont améliorés, et surtout la possibilité d'une interférence dans le fonctionnement est évitée, lorsque, selon une autre caractéristique de l'invention, la longueur de la course de l'obturateur d'une part et, d'autre part, la distance axiale C entre les deux sièges associés aux lèvres de la bague d'étanchéité sont choisies de telle façon et ont entre elles une rela tion telle que le déplacement de l'obturateur se poursuit après que la lèvre est venue s'appliquer contre le siège correspondant. Dans la forme d'exécution représentée, la distance axiale C entre les sièges est supérieure à la longueur L, mesurée dans le sens axial, de la bague d'étanchéité, mais elle est inférieure à la somme de la longueur de la course axiale de l'obturateur et de la longueur axiale de la bague d'étanchéité.On est ainsi assuré que dans chacune des positions extrêmes de l'obturateur1 la lèvre correspondante est appliquée fortement contre le siège annulaire associé, qu'elle épouse son arrondi et que, de ce fait, on obtient une étanchéité et une obturation parfaites de la voie à fermer, en évitant en outre toute interférence, puisque la lèvre qui se trouve en position de fermeture reste, pendant le déplacement de l'obturateur vers le siège opposé, appliquée contre son siège jusqu'à ce que l'autre lèvre vienne en contact avec le sien et ferme l'autre voie, ceci avec une déformation progressive et un retour progressif à la position de départ. Il est donc impossible que les deux voies soient ouvertes en même temps. La bague d'étanchéité 7 est représentée seule à la fig. 2 à une plus grande échelle. On peut voir que la face interne 25 par laquelle la bague est montée sur l'obturateur est légèrement concave. Elle peut être formée par exemple de trois parties juxtaposées: deux parties extrêmes 25a, 25b, coniques et symétriquement opposées, dont le bord correspondant à l'extrémité axiale de la bague est plus près de l'axe de cette dernière que l'autre bord, et une partie centrale 25c, qui est cylindrique et se trouve à la distance maximale de l'axe précité. Grâce à cette conformation, la bague d'étanchéité faisant fonction d'organe d'obturation pour deux sièges peut être montée, avec une certain tension initiale dans le sens axial, dans une gorge ou entre deux collets de itobturateur de telle façon que tout déplacement axial entre les collets ou les flancs de la gorge devient impossible. On peut voir aussi que la bague présente sur chacune de ses faces en bout une rainure circulaire 26,-27, dont la distance qui la sépare du bord inférieur de la bague est comprise entre 1/3 et 1/5 de celle qui la sépare du bord extérieur, dont la largeur est approximativement égale à la profondeur et à la distance qui sépare son bord intérieur du bord intérieur de la bague. Les deux rainures circulaires sont coaxiales, elles sont décrites avec le même rayon à partir de l'axe de la bague et sont en outre conte nues dans des plans parallèles, perpendiculaires à l'axe longitudinal de la bague. La profondeur de la gorge trapézodale 28 entre les deux ailes Il et 12 du profil en U est, mesurée dans le sens radial, à peu près égale à la moitié de la largeur radiale de la bague et est avantageusement comprise entre 6/11 et 7/12 de cette largeur.Cette gorge trapézodale converge de 1' extérieur vers l'intérieur et les deux flancs obliques qui la délimitent sur les côtés forment avec un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de la bague un angle compris entre 50 et 15 et de préférence égal à 100. Le rapport entre la longueur axiale de la bague et son diamètre intérieur est compris entre 1/5 et 1/7 et avantageusement égal à 1/6, tandis qu'avec le diamètre extérieur, ce rapport est compris entre 1/7 et 1/8. La bague d' étanchéité peut être faite de caoutchouc ou d'une matière plastique élastomère. Dans la forme d'exécution représentée à la fig. 3, la bague d'étanchéité 30 qui, pour le reste, est conformée exactement comme celle 7 déjà décrite, est montée sur un élément fixe du dispositif, à savoir sur le corps 31 (sur sa face interne), tandis que les sièges annulaires 32, 22, tournés l'un vers l'autre, sont formés sur l'obturateur 34, de part et d'autre de la bague 30. Cette dernière est fixée au corps 31 par l'âme 35 du profil en U de sa section, l'ouverture 36 de ce profil est tournée vers l'intérieur et les lèvres annulaires sont formées par les extrémités libres des ailes 37, 38 du profil. La distance f qui sépare les sièges annulaires de la face interne du corps de distributeur est supérieure à celle s qui les sépare de la naissance 39 des lèvres, et la distance axiale T, qui sépare l'un de l'autre les sièges annulaires 32, 33 tournés l'un vers l'autre et associés aux lèvres de la bague d'étanchéité, est supérieure à la fois à la longueur M de ladite bague, mesurée dans le sens axial, et à la différence entre la longueur de la course de l'obturateur 34 et la longueur axiale M de la bague. On a ainsi un agencement qui est l'inverse de celui décrit en référence aux fig. 1 et 2, mais dont l'effet est identique. - REVENDICATIONS 1. - Dispositif du type distributeur pour la commande de l'écoulement de fluides, avec un obturateur exécutant dans le corps de distributeur un mouvement alternatif rectiligne dans le sens axial entre deux positions extrêmes, ce dispositif compos~ tant en outre, d'une part, une bague d'étanchéité conformée en organe d'obturation apte à coopérer avec deux sièges et, d'autre part, deux sièges associés à ladite bague, avec possibilité, entre les deux sièges, d'une part, et la bague d'étanchéité d'autre part, d'un mouvement relatif dans la direction de l'axe longitudinal de l'obturateur, subordonné au mouvement alternatif rectiligne de ce dernier, dans les positions extrêmes duquel la bague est appliquée de façon étanche contre la face tournée vers ' elle du siège correspondant, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité a, vue en coupe transversale, un profil en U, dont l'â- me sert à la fixation de la bague sur un élément du distributeur, tandis que les ailes du profil en U sont conformées en lèvres annulaires élastiques facilement déformables, en ce que les sièges associés aux lèvres annulaires ont la forme de sièges annulaires, saillant aux deux extrémités axiales de la bague en direction de celle-ci et arrondis sur leur bord libre, séparés de la base de l'âme du profil en U de la bague par une distance supérieure à celle qui sépare de la même base la naissance des levres annulaires, et en ce que la longueur du déplacement axial relatif de la bague, d'une part, et la distance axiale entre les sièges annulaires tournés l'un vers l'autre et associés aux lèvres annulaires, d'autre part, sont choisies de telle façon et ont une relation mutuelle telle que le déplacement de l'obturateur se poursuit après que l'une ou l'autre des lèvres est venue s'appliquer contre le siège associé, la lèvre en position d'étanchéitt e-pou- sant avantageusement l'arrondi du siège associé lorsqu'elle est appliquée contre ce dernier dans la position extrême correspondante de l'obturateur. 2.- Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité est fixée par l'âme de son profil en U sur l'obturateur, ledit profil étant ouvert vers l'extérieur et les lèvres annulaires étant formées par les extrémités libres de ses ailes, en ce que les sièges annulaires sont formés sur le corps de distributeur fixe et la distance qui les sépare de l'axe longitudinal de l'obturateur est supérieure à celle qui les sé pare de la naissance des lèvres de la bague d'étanchéité, et en ce que la distance entre les sièges annulaires opposés associés aux lèvres de la bague d'étanchéité est supérieure à la longueur de cette dernière, mesurée dans le sens axial, mais inférieure à la somme de la longueur de la course axiale de l'obturateur et de la longueur axiale de la bague d'étanchéité. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité est fixée par l'âme du profil en U de sa section sur la face interne du corps de distributeur fixe, ledit profil étant ouvert en direction de l'intérieur et les lèvres annulaires étant formées par les extrémités libres de ses ailes, en ce que les sièges annulaires sont formés sur l'obturateur, mobile, du distributeur, en ce que la distance qui les sépare de la face interne du corps est supérieure à celle qui les sépare de la naissance des lèvres de la bague d'étanchéité, et en ce que la distance entre les sièges annulaires opposés associés aux lèvres de la bague d'étanchéité est supérieure à la longueur de cette dernière, mesurée dans le sens axial, et supérieure aussi à la différence entre la longueur de la course axiale de l'ob- turateur et la longueur axiale de la bague d'étanchéité. 4.- Dispositif selon l'une- quelconque des revendications 1 à 3, earac-térisé en ce que les bords libres des ailes du profil en U de la bague d'étanchéités dans la position de repos de cet 2 e nière; qui correspond a la position médiane de ltobtviratear, dix rgent vers i'- extérieur, tandis qu'elles sont parallèles entre dans les positions de travail de l'obturateur. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité conformée en organe d'obturation apte à coopérer avec deux sièges est logée, avec une certaine tension initiale dans le sens axial, dans une gorge ou entre deux collets sur la face périphérique de l'obturateur, de telle façon que tout déplacement axial de la bague entre les flancs de la gorge ou entre les collets est impossible, la face de révolution interne de la bague étant concave. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité présente sur chacune de ses faces en bout une rainure circulaire séparée du bord intérieur de la bague par une distance dont le rapport avec la distance qui sépare ladite rainure du bord extérieur de la bague est compris entre 1/3 et 1/5, la largeur de la rainure étant à peu près égale, d'une part, à sa profondeur et, d'autre part à la distance qui la sépare du bord intérieur de la bague, en ce que les deux rainures circulaires sur les deux faces en bout de la bague d'étanchéité sont coaxiales, sont décrites avec un même rayon en prenant pour centre l'axe longitudinal de la bague et sont contenues dans des plans parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe longitudinal de la bague, et en ce que la profondeur de la gorge formée entre les ailes du profil en U, dont la section converge de l'extérieur vers le centre de la bague, est, mesurée dans le sens radial, égale à environ la moitié de la largeur radiale de la bague et avantageusement comprise entre 6/11 et 7/12 de cette largeur.