Brevet FR2302463A1 — publié le 19760924

La présente invention concerne un dispositif permettant en agissant sur des organes accessibles extérieurement, de régler le positionnement du siège par rapport au boisseau obturateur dans un appareil de robinetterie L'invention concerne essentiellement les appareil s d'obturation constituant des robinets et munis d'un organe d'obturation central formé d'un boisseau cylindrique ou sphérique traversé par un passage longitudinal, le boisseau étant susceptible d'etre déplacé angulairement pour mettre alternativement en communication le passage traversant le boisseau avec les éléments de canalisation raccordés ou pour obturer les dites canalisations, les faces pleines du boisseau étant amenées face aux singes u robinet Un premier objet auquel vise l'invention est de permettre le réglage par des organes accessibles extérieurement du positionnement de chacun des sièges amont et aval par rapport au boisseau central On connait dés dispositifs permettant d'ajuster le positionnement du siège par rapport au boisseau, le siège étant prévu légèrement déplaçable selon l'axe de passage du fluide, correspondant à un mouvement de rapprochement et d'éloignement par rapport à ltobturateur Cette disposition, connue en soi,permet de régler de façon précise le siège qui est ainsi amené dans une position complémentaire par rapport au boisseau central en s'ajustant exactement à ce dernier ; on évite ainsi d'avoir à usiner de façon extrèmement rigoureuse les pièces coopérant entre elles et le réglage du positionnement longitudinal du siège permet de corriger dléventuelles imperfections en ce qui concerne la conformation du boisseau ou son positionnement dans le corps de vanne On peut également en utilisant cette disposition corriger l'usure au niveau des sièges ou du boisseau et rattraper un léger jeu qui aurait pu se produire sur telle ou telle partie du siège la zone où le segment du siège annulaire qui serait légèrement décollé par rapport au boisseau pouvant ainsi être ramenée au contact du boisseau en rétablissant l'étanchéité On connait des dispositifs de ce type qui permettent notamment de régler par zones ou segments la couronne qui constitue le siège du boisseau ; selon des techniques connues , ce réglage peut être effectué après simple dépose de la cellule indépendante constituant le corps du robinet , les organes de réglage étant accessibles par chaque extrémité ainsi dégagée de la cellule. I1 peut etre souhaitable de pouvoir procéder au réglage du siège et à son rapprochement, ou éventuellement à son éloignement par rapport au boisseau central d'obturation , sans démontage de l'appareil. On connait à cet effet des dispositifs de réglage du siège par l'extérieur, ces dispositifs faisant appel à une vis de réglage disposée radialement par rapport à l'axe longitudinal de passage du fluide , cette -vis radiale agissant par un effet de came sur le siège ou sur un organe d'appui agissant lui-meme sur le siège . Dans ces dispositifs les vis ou tiges de pression sont réparties régulièrement sur la périphérie du corps et positionnées en accord avec les sièges à régler .Leur déplacement perpendiculairement au conduit a pour effet un glissement relatif de deux pentes avec décomposition de l'effort en une poussée radiale très importante et une poussée axiale beaucoup plus faible Ce dispositif connu présente des défauts importants qui limitent en pratique son efficacité et ses possibilités d'emploi 1)- La nécessité d'un-usinage précis et parfaitement en correspondance des différents éléments et logements de ceux-ci , rend ce système particulièrement délicat et onéreux 2)- La charge réelle sur le portage d'étanchéité dépend de facteurs variables qui rendent son contrôle aléatoire, tel le coefficient de frottement d'éléments métalliques mobiles en contact avec le produit transporté .Cette grossière approximation peut conduire à des surcharges importantes ou localisées sur les portages d'étanchéité avec détérioration de ceux-ci et difficultés de maneouvre voire blocage de l'appareil 3)- Le déplacement des moyens de pression donne lieu à une charge radiale parasitaire très importante pour une charge axiale utile beaucoup plus faible. Outre des difficultés d'équilibrage entre les vis augmentant rapidement avec le nombre de celles-ci, ces efforts sont défavorables à la bonne tenue des pièces annulaires coulissantes entre elles Les faibles possibilités de réglage d'un système à forte pente sont également à noter L'invention vise à remédier à ces inconvénients et permet de réaliser un dis positif de réglage accessible de l'extérieur et permettant d'obtenir un réglage par zones du siège par rapport au boisseau d'obturation central dans des conditions beaucoup plus fines sûres et précises par rapport aux dispositifs anté rieurement connus Un autre objet de l'invention vise à réaliser un dispositif de sécurité évitant les surcharges de pression accidentelles dans le corps de vanne On sait en effet que la capacité constituée par le corps de vanne ou de robinet -dans laquelle est positionné le boisseau d'obturation , retient en position de fermeture du boisseau une certaine quantité de fluide emprisonné dans cette capacité ; les conditions thermiques pouvant évoluer (différentes températures diurnes et nocturnes ) le fluide emprisonné dans cette capacité peut etre soumis à des différences de température provoquant une augmentation importante de la pression jusqu'à provoquer une déformation des parois du corps L'invention permet également de remédier à cet inconvénient en assurant par les mêmes moyens qui permettent d'obtenir le réglage extérieur du siège , un système d'évacuation automatique du fluide emprisonné dans le corps du robinet en cas de surcharge accidentelle A cet effet l'invention concerne un appareil d'obturation interposé sur une canalisation de transport de fluide du type robinet, comportant un boisseau tournant associé à un siège d'étanchéité en forme de couronne et venant s'appliquer sous tension sur le boisseau ledit siège étant associé à un des dispo sitifs de réglage permettant d'assurer le déplacement linéaire du siège selon une direction axiale correspondant au déplacement du fluide caractérisé en ce que ces moyens de réglage sont constitués par un organe de transmission monté à pivotement sur un axe transversal par rapport à l'axe longitudinal d'écoulement du fluide , cet organe de transmission étant susceptible de dépla- cement angulaire selon son axe de pivotement et comportant au moins deux branches séparées par l'axe de pivotement, une première branche étant as sociée à un organe de commande apte à provoquer son déplacement angulaire par pivotement la branche opposée étant amenée au contact d'une face arrière du siège et étant ainsi apte à retransmettre au dit siège et dans un sens parallèle à l'axe longitudinal d'écoulement du fluide l'action provoquée par l'organe de commande Par exemple l'organe est disposé radialement et il est constitué par une vis déplaçable linéairement par rotation et coopérant avec un piston amené au contact de la branche longitudinale de l'organe de transmission De préférence le piston est en communication avec la vis radiale par un organe ressort calibré De préférence encore et selon une caractéristique importante de l'invention la branche longitudinale de l'organe de transmission est associée à un organe formant butée et limitant le déplacement angulaire de l'organe de transmission, le piston solidaire de la vis de réglage et actionnant la branche longitudinale de l'organe de transmission comportant une tige traversant un alésage central prévu dans la vis de réglage , l'extrémité de cette tige débordant à l'extérieur de cet alésage constituant ainsi un repère permettant de visualiser le déplacement du piston Selon une autre caractéristique de l'invention l'organe de transmission est constitué par une barrette coudée à deux branches inégales , l'angle formé par les deux branches du coude étant arrondi et cet angle curviligne reposant sur un point d'appui transversal formant axe de pivotement et indépendant du siège une branche étant disposée longitudinalement et venant au contact du piston de l'organe de réglage radial, l'autre branche étant disposée radialement et étant engagée par son extrémité dans un logement récepteur situé sur la face arrière du siège Selon une variante l'extrémité de la branche longitudinale de l'organe de transmission pivotant est prévue avec une lumière traversée par un ergot venu du piston , cette branche étant ainsi apte à être entrainée angulairement autour de son axe de pivotement par les déplacements tant vers le haut que vers le bas du piston Selon cette caractéristique on permet de dégager l'organe de réglage et de pression constitué par l'organe de transmission pivotant par rétraction vers le haut du piston ; cette rétraction peut être opérée par exemple à la suite de l'action d'une surcharge accidentelle de pression au sein de la capacité centrale ; on réalise ainsi un dispositif constituant soupape de sécurité au cas d'une surcharge accidentelle au niveau de la capacité centrale D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit et qui est donnée en rapport avec des formes de réali sations de l'invention présentées à titre d'exemples non limitatifs et en se référant aux dessins annexés La figure 1 représente une vue d'une première forme de réalisation et la figure 2 représente une vue d'une variante dont la figure 3 représente un détail. La figure 4 représente un détail d'un organe de réglage selon une autre variante De façon connue en soi l'organe d'obturation est formé ici par un boisseau sphérique 1 et contenu dans la capacité 2 de la cellule de l'appareil d'obturation ; sur le boisseau vient s'appliquer le siège formé de la couronne annulaire 3 pourvue de joints d'étanchéité 4. La couronne annulaire arrière 5 complete le passage du siège 3 et elle supporte l'élément intermédiaire 6 vissé en 7 sur la couronne 5; celle-ci sera réalisée en plusieurs éléments permettant le montage Cet élément intermédiaire 6 supporte vers sa partie avant un rebord 8 constituant l'axe de pivotement pour l'organe de transmission 9 ; ce dernier est formé de deux branches coudées 10 et 10' ; la branche radiale 10 est engagée dans le logement ll disposé sur la face arrière du siège 3 ; l'angle intérieur formé entre les deux branches est arrviforme ou arrondi et il repose sur le rebord lui-meme arrondi et de profil complémentaire 8 ; la branche longitudinale 10' de l'organe de transmission 9 vient reposer longitudinalement sur l'organe intermédiaire 6 et sa face supérieure est au contact du piston 12 subissant par l'intermédiaire du ressort 13 l'action de la vis de réglage 14 ; on voit que le mouvement radial de la vis 14 pénétrant plus ou moins dans son logement permet de déplacer linéairement le piston 12 qui vient prendre appui sur la branche longitudinale 10' de l'organe de transmission 9 lequel est alors entrainé dans un mouvement angulaire de sorte que sa branche radiale 10 repousse le siège 13 vers l'obturateur 1 On réalise ainsi un dispositif assurant la transformation intégrale de la poussée radiale de la vis de réglage 14 en effort axial de la branche 10 sur le siège 3 Le calcul approprié de la longueur respective des branches 10 et 10' permet d'assurer un effet de démultiplication de I'action par bras de levier La figure 2 représente une variante dans laquelle le boisseau 21 est associé au siège 23 ; l'organe de transmission pivotant 29 est monté sur un axe 28 lui-même monté coulissant entre les deux branches 28a et 28b de la pièce support en U 26 L'axe 28 peut alors avantageusement être constitué par un support torique entourant l'ensemble du siège 23 Dans cette variante l'extrémité terminale de la branche 30' de la branche de transmission 29 est prévue avec une lumière engagée sur l'axe d'une pièce de raccordement formant ergot ou champignon 31 et venue du piston 32 ce dernier subit l'action de la vis de réglage 34 par l'intermédiaire d'une bague 33 en résine fluorée ou élastomère On comprend que dans cette variante la surpression intervenant dans la capacité 22 contenant le boisseau 21 agira sur le piston 32 et tend à le ramener vers le haut ; dans ce mouvement l'extrémité terminale du téton ou du champignon 31 va agir sur la branche longitudinale 30' de organe de transmission 29 pour le ramener vers le haut en assurant ainsi le dégagement vers l'arrière du siège ce qui provoquera l'échappement du fluide en surpression au sein de la capacité 22. Dans l'exemple de la figure 1 le phénomène sera identique ; le ressort 13 peut être calibré de telle façon qu'au delà d'une pression déterminée au sein de la capacité 2 le piston 12 est remonté vers le haut en dégageant ainsi l'organe de transmission 9 dont l'action de mise en pression du siège sur le boisseau sera allégée ce qui permettra un léger décollement du siège en assurant ainsi l'échappement du fluide emprisonné dans la capacité 2 . Le dispositif de l'invention permet de contrôler la charge mécanique réelle sur le joint d'étanchéité ; en effet cette charge s'exerce par l'intermédiaire du ressort 13 (figure 1) ; en outre l'organe de transmission 9 à deux branches possède lui-même une élasticité angulaire entre les deux branches de sorte que la pression exercée sur la face arrière du siège ne peut aboutir à une force de coincement susceptible de s'opposer au fonctionnement normal du robinet par blocage de l'obturateur notamment dans le cas d'appareils motorisés L'organe radial pourra être soumis à l'action d'outils de réglage comportant des dispositifs dynamométriques permettant de régler exactement la charge exercée sur le siège ; en effet l'organe de transmission angulaire 9 transmet intégralement la poussée radiale sur le siège Le dispositif de l'invention évite les efforts perpendiculaires sur les sièges tels qu'ils étaient réalisés dans les dispositifs à rampe ou effet de came connus antérieurement. Le système de l'invention permet encore de maintenir le siège en position bien définie et d'agir sur une surface du siège proche de la surface d'étan chéité ; ces caractérîstiquesdiminuent les effets de basculement ou de recul du siège pendant son passage devant le conduit de l'obturateur lors des manoeuvres d'ouverture et de fermeture de l'appareil I1 est encore possible de n!utiliser en premier service que le joint amont le joint aval étant mis en réserve sous une tension légère . En cas de fuite amont , le second siège sera mis en service par un réglage des vis de pression correspondant. . Le système de l'invention permet l'utilisation de pistons à ressort . Comme ceux-ci sont soumis à la pression de la capacité interne de l'appareil , en cas de surpression dans cette capacité ces pistons sont repoussés avec diminution ou annulation correspondante de leur charge sur les éléments de tension, permettant ain -si un décollage momentané du siège aval qui présente dans ce cas au fluide des surfaces différentielles légèrement négatives. Après évacuation d'un peú de liquide et diminution de pression interne , l'ensemble d'étanchéité se remet dans sa position initiale et reprend toute son efficacité L'ensemble de réglage est moins onéreux et moins délicat que les système s antérieurs et il permet des tolérances d'exécution et de positionnement des pièces relativement larges avec possibilité de déplacement longitudinal des sièges important. Dans le système ainsi réalisé la mise en place ou la sortie des organes de réglage pour le démontage de l'ensemble est facile, rapide et aisée Diverses variantes de réalisation peuvent être obtenues à partir des éléments décrits ; ainsi on peut donner à l'organe de transmission une forme annulaire l'organe de transmission est alors constitué par une couronne ou corps de révolution à section en L et fendu pour permettre l'insertion de cet organe ou son dégagement à la manière d'un circlips .L'axe matériel de pivotement représenté en 28 dans l'exemple de la figure 2 peut dans ce cas être constitué par un tore inséré dans le support 26 formé d'une couronne à section en U En outre le dispositif de poussée selon l'invention permet l'emploi de tout système pneumatique , hydraulique électrique ou autre pour assurer le déplacement de l'organe de commande agissant sur l'organe de transmission pivotant Ainsi selon la figure 4 le poussoir 40 solidarisé avec l'élément basculant de transmission de poussée 41 forme par son extrémité supérieure piston à double effet dans le corps 42 Le premier effet , mécanique, est obtenu par une compression réglable du ressort 43 par le chapeau vissé 44 La contre-poussée vers le haut, décollant les sièges , est produite au moment choisi, par admission dans la capacité 45 d'un fluide quelconque sous pression, ce fluide pouvant entre, par exemple > celui transporté par la canalisation sur laquelle est monté le robinet, le fluide cheminant par des canaux (non représentés sur la figure 4 ) munis d'électrovannes commandées depuis l'exté- rieur . On peut ainsi par exemple décoller les sièges par admission du fluide sous pression dans la chambre 45 préalablement au mouvement d'ouverture du robinet. REVENDICATIONS 1 - Appareil d'obturation interposé sur une canalisation de transport de fluide, du type robinet , comportant un boisseau tournant associé à un siège d'étanchéité en forme de couronne et venant s'appliquer sous tension sur le boisseau ledit siège étant associé à des dispositifs de réglage permettant d'assurer le déplacement linéaire du siège selon une direction axiale correspondant au déplacement du fluide caractérisé en ce que ces moyens de réglage sont constitués par un organe de transmission monté à pivotement sur un axe transversal par rapport à l'axe longitudinal d'écoulement du fluide, cet organe de transmission étant susceptible de déplacement angulaire selon son axe de pivotement et comportant au moins deux branches séparées par l'axe de pivotement une première branche étant associée à un organe de commande apte à provoquer son déplacement angulaire par pivotement, la branche opposée étant amenée au contact d'une face arrière du siège et étant ainsi apte à retransmettre au dit siège et dans un sens parallèle à l'axe longitudinal d'écoulement du fluide l'action provoquée par l'organe de commande 2 - Appareil selon la revendication 1 caractérisé en outre en ce que ledit organe de transmission comporte deux branches formant entre elles un angle différent de 180O et une branche disposée selon une direction sensiblement longitudinale est associée au dit organe de commande , ce dernier traversant le corps du robinet selon une direction sensiblement radiale en présentant vers l'extérieur une face susceptible de subir l'action de moyens de réglage assurant son déplacement linéaire 3 - Appareil selon la revendication 2 , caractérisé en ce que l'organe de commande est constitué par une vis déplaçable linéairement par rotation et coopérant avec un piston amené au contact de la branche longitudinale de l'organe de transmission 4 - Appareil selon la revendication 3 9 caractérisé en ce que ledit piston est en communication avec la vis radiale par un organe ressort calibré . 5 - Appareil selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que la branche longitudinale de l'organe de transmission est associée à un organe formant butée et limitant le déplacement angulaire de l'organe de transmission , le piston solidaire de la vis de réglage et actionnant la branche longitudinale de l'organe de transmission comportant une tige traversant un alésage cen tral prévu dans la vis de réglage , l'extrémité de cette ::ige débordant à l'e- térieur dé cet alésage constituant ainsi un repère permettant de visualiser le déplacement du piston agissant sur l'organe de transmission 6 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'organe de transmission est constitué par une barrette coudée à deux branches iné gales, l'angle formé par les deux branches du coude étant arrondi et cet angle curviligne reposant sur un point d'appui transversal formant axe de pivo tement et indépendant du siège la branche la plus Icngue étant disposée longitudinalement et venant au contact du piston de organe de réglage radial, la branche la plus courte étant disposée radialement et étant engagée par son extrémité dans un logement récepteur situé sur la face arri'ere du siège 7 - Appareil selon .l'une des revexrlicatials 1à 5, caractérisé en Q qpe l'extrémité de la branche longitudinale de l'organe de transmission pivotant est prévue avec une lumière traversée par nn ergot venu du piston, cette branche étant ainsi apte à être entrainée angulaireinent autour de son axe. de pivotement par les déplacements tant vers le haut que vers le bas dsl piston . 3 - Appareil selon la revendication 1 caractérisé ei. ce que l'organe de commande agissant sur l'organe de transmission pivotant est lui-même associé à des moyens de télécommande aptes à provoquer à distance le déplacement de cet organe de commande , ces moyens étant constitués par un fluide de transmission de pression 9 - Appareil selon la revendication 1 , caractérisé en outre en ce que l'organe de commande agissant sur l'crgane de transmission pivotant est associe ffi des moyens d'asservissement à la pression du fluide transitant par le corps de vanne , une face au moins de cet organe de commande étant au contact du -dit fluide acheminé par un canal approprié la pression s'exerc,ant sur cette face étant apte à engenarer le déplacement du dit organe de commande . 10 - Appareil selon la revendication 9 caractérisé en outre en ce que le canal de transmission de la pression du fluide transitant dans le corps de robinet comporte des moyens d'obturation associés à des moyens de télécommande permettant la mise en position inactive du dispositif d'asservissement