Brevet FR2311238A1 — publié le 19761210

La présente invention concerne un joint d'étanchéité de vanne à boisseau sphérique. Plus particulièrement, ce joint d'étanchéité est destiné à être monté à l'intérieur de vannes à boisseau sphérique réalisé en matière plastique moulée, équipant des conduits de ventilation, de transport de fluide trouvant son utilisation en matière de robinetterie, de climatisation. On connaît actuellement des conduits de transport de fluide, de ventilation équipés d'organes d'obturation comprenant un boisseau sphérique, destiné à se déplacer dans un corps de vanne et permettant une orientation variable du flux de liquide ou d'air le traversant. Cependant, lorsque la vanne est en position de fermeture, il existe toujours un débit de fuite entre le corps de vanne et le boisseau sphérique ; pour limiter ce débit, et également permettre un mouvement doux et continu du boisseau par rapport au corps de vanne, on fixe généralement des joints en feutre, cuir, etc.... sur lesquels porte le boisseau. Cependant, cette disposition présente l'inconvénient de nécessiter une main d'oeuvre importante pour effectuer le collage des joints en matière textile ou animale à l'intérieur du corps de vanne ; de plus, ces matières étant sensibles à I'humidité de l'ambiance, il s'ensuit des conditions d'étanchéité et de fonctionnement variables en fonction des conditions climatiques ; enfin, malgré la présence des joints dans ces matières, pour que ltétanchéité soit assurée dans des conditions satisfaisantes, l'usinage du boisseau sphérique doit être exécuté en respectant des normes relativement strictes, ce qui en accroSt considérablement son prix de revient. Dans le cas d'une vanne à boisseau sphérique, l'usinage des parties en frottement nécessite une précision d'un prix de revient élevé. La présente invention se propose de re médier à ces inconvénients et a pour but de créer un joint insensible aux conditions climatiques et chimiques et évitant des spécifications d'usinage ou de moulage strictes du boisseau. A cet effet, l'invention concerne un joint d'étanchéité de vanne à boisseau sphérique caractérisé en ce qu'il se compose de plusieurs surfaces de révolution de même axe, raccordées entre elles, les cercles intérieurs de raccordement étant sur un anneau sphérique concentrique au boisseau de la vanne. Selon une autre caractéristique, les surfaces de révolution sont des cylindres et des cônes, raccordés entre eux par des bagues dont les cercles de raccordement, côté intérieur, constituent des arêtes saillantes. Ainsi, les arêtes saillantes entrent en contact avec le boisseau sphérique et assurent l'étanchéité ; de plus, le joint, étant constitué de plusieurs surfaces raccordées entre elles, présente une certaine flexibilité, ce qui permet, d'une part, au boisseau de se mouvoir librement à l'intérieur du joint, d'autre part, d'assurer un contact permanent des arêtes avec le boisseau tout en tolérant des conditions d'usinage moins strictes que dans les dispositifs antérieurs. Selon une autre caractéristique, ce joint est constitué par un anneau sphérique limité à un grand cercle et un petit cercle, le grand cercle étant matérialisé par une bague de diamètre intérieur inférieur au boisseau de la vanne et de diamètre extérieur inférieur au corps de vanne, bague sensiblement plus épaisse que les surfaces de révolution la constituant. Les dimensions sont définies pour assurer un contact permanent entre le boisseau et le corps de vanne. Selon une autre caractéristique, le joint se place dans chaque demi-coquille du corps de vanne et est couplé à un joint identique placé symétriquement par rapport au plan diamétral de la vanne. Ainsi, les deux bagues assurent ltétanchéité au niveau du corps de vanne ; de plus, la disposition de deux joints identiques symétriquement présente l'avantage, d'une part, de n'avoir qu'un seul type de pièce détachée et, d'autre part, d'assurer un débattement important du boisseau à l'intérieur du corps de vanne. Selon une autre caractéristique, les surfaces de révolution du joint comportent des découpes-e-n~créneau débouchant sur le cercle limitant l'anneau sphérique. Selon une autre caractéristique, ce joint est limité à deux petits cercles, de part et d'autre du grand cercle de boisseau, l'un des deux petits cercles étant renforcé par une bague sensiblement plus épaisse que les surfaces de révolution, l'autre comportant des découpes en créneau. Ainsi, les découpes en créneau permettent d'insérer le joint sur le boisseau, et d'éviter la mise en place d'un deuxième joint, tout en donnant des caractéristiques d'étanchéité satisfaisantes. Enfin, compte-tenu de la plus grande flexibilité du joint dans la région où il est crénelé, les spécifications d'usinage du boisseau sont moins sévères. Selon une autre caractéristique, ce joint est réalisé en plastique injecté et moulé, ce qui présente l'avantage de permettre une -fabrication industrielle et économique et de fournir un produit insensible aux conditions climatiques et chimiques suivant la matière et l'élaboration employée. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des divers modes de réalisation représentés schématiquement sur les dessins, dans lesquels - La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un corps de vanne équipé d'un premier mode de réalisation de joint d'étanchéité selon l'invention, - La figure 2 est une coupe diamétrale de ce premier mode de réalisation du joint, - La figure 3 est une coupe diamétrale d'un autre mode de réalisation du joint selon l'invention, - La figure 4 est une coupe diamétrale d'un autre mode de réalisation du joint. La figure 1 représente un corps de vanne 1, réalisé à l'aide de deux demi-coquilles 11 et 12. L'obturateur de vanne est constitué par un boisseau sphérique 2, disposé à l'intérieur ou corps de vanne 1. Le boisseau 2 est percé d'un orifice (non représenté sur la figure) destiné au passage de l'air ou du fluide, le boisseau n'ayant pour but que de permettre une orientation différente du flux d'air ou de fluide traversant la vanne. Selon un autre mode d'utilisation, on règle le débit d'air ou de fluide à travers la vanne par la rotation du boisseau, une rotation de 900 correspondant alors à une fermeture. Quel que soit le mode d'utilisation du boisseau 2, l'air ou le fluide sous pression dans le conduit C ah e, lorsque le boisseau est en position de fermeture, un débit de fuite entre le boisseau et letcorps de vanne. Pour limiter ce débit de fuite, on dispose les joints J1 et J2 dans chacune des demi-coquilles du corps de vanne. La figure 2 représente une coupe diamétrale d'un joint tel que J1. Selon cette figure, le joint se compose de plusieurs surfaces de révolution R1, R2, R3, R4, R5, R6 présentant le même axe de révolution X-X'. Ces surfaces sont raccordées entre elles selon des cercles C1, C2, C3, C4, C5. Les cercles intérieurs C1, C2, C5 de raccordement sont sur un anneau sphérique concentrique au boisseau de la vanne ; les arêtes saillantes, qu'ils forment à l'intérieur du joint, appuient sur la surface sphérique du boisseau pour assurer l'étanchéité. Le joint représenté est limité par un grand cercle matérialisé par une bague B, sensiblement plus épaisse que les surfaces de révolution constituant le joint.La bague B comporte un diamètre intérieur égal à celui du boisseau de la vanne, et un diamètre extérieur égal à celui du corps de vanne, ce qui fait que, en s'appuyant sur le corps de vanne, elle assure également l'étanchéité entre joint et corps de vanne. Le joint de la figure 2 est destiné à être couplé à un joint identique, chacun de ces joints étant disposé symétriquement à l'intérieur des demi-coquilles constituant le corps de la vanne ; l'étanchéité est toujours assurée par au moins l'un des deux joints J1 ou J2 (voir figure 1), quel que soit le mouvement du boisseau sphérique entre les deux positions P1 et P2. La figure 3 représente une coupe d'un autre mode de réalisation, dans lequel le joint est destiné à être monté seul sur le boisseau sphérique d'une vanne. Il se compose, comme précédemment, de plusieurs surfaces de révolution R1, R2, R3, R4, R5, raccordées entre elles selon des cercles. Les arêtes intérieures de ces cercles appuient sur le boisseau sphérique pour assurer l'étan- chéité. Le joint est limité à deux petits cercles CO et C5, séparés entre eux par un cercle de plus grand diamètre, correspondant au diamètre du boisseau. En conséquence, pour permettre l'introduction de ce joint sur le boisseau, des créneaux K1, K2, etc... sont prévus entre les cercles C2 et C5.Pour éviter des détériorations lors de la mise en place. du joint, le cercle C2 comporte une bague de renforcement B, qui a également pour fonction de positionner le joint sur le corps de vanne et d'assurer l'étanchéité côté corps de vanne. Compte-tenu de la présence des créneaux sur une partie du joint, le débattement du boisseau de vanne se trouve réduit, le boisseau devant s'appliquer sur au moins le cercle C1 pour que l'étanchéité à la périphérie soit assurée. Aux caractéristiques d'étanchéité présentée par les joints des figures 2 et 3, vient s'ajouter la possibilité de les produire industriellement et économiquement à l'aide de plastique injecté, moulé, soufflé, thermoformé, ou tout autre technique permettant I'élaboration'ae ce genre de matière première. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Joint d'étanchéité de vanne à boisseau sphérique, caractérisé en ce qu'il se compose de plusieurs faces de révolution de même axe, raccordées entre elles, les cercles intérieurs de raccordement étant sur un anneau sphérique concentrique au boisseau de la vanne. 20) Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que les surfaces de révolution sont des cylindres et des cônes, raccordés entre eux par des bagues dont les cercles de raccordement, côté intérieur, constituent des arêtes saillantes. 3 ) Joint d'étanchéité selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il est constitué par un anneau sphérique limité à un grand cercle: et un petit cercle, le grand cercle étant matérialisé par une bague, de diamètre intérieur égal au boisseau de la vanne et de diamètre extérieur égal au corps de vanne, bague sensiblement plus épaisse que les surfaces de révolution la constituant. 4 ) Joint d'étanchéité selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il se place dans chaque demicoquille du corps de vanne et est couplé à un joint identique, placé symétriquement par rapport au plan diamètral de la vanne. 50) Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les surfaces de révolution comportent des découpes en créneau débouchant sur le cercle limitant l'anneau sphérique. 60) Joint d'étanchéité selon les revendications 1, 2 et 5, caractérisé en ce qu'il est limité à deux petits cercles de part et d'autre du grand cercle de boisseau, l'un des deux petits cercles étant renforcé par une bague sensiblement plus épaisse que les surfaces de révolution, l'autre comportant des découpes en créneau. 70) Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est réalisé en plastique injecté, moulé, soufflé, thermoformé ou tout autre technique permettant l'élaboration de ce genre de matière première.