Brevet FR2341797A1 — publié le 19770916

La présente invention se rapporte à une soupape-papillon dans laquelle un obturateur en forme de disque tourne autour d'une tige de soupape agissant comme un pivot. Dans les soupapes-papillon de types connus, on utilise habituellement un disque circulaire qui peut tourner dans le passage contrôlé par la soupape entre une position d'ouverture et une position de fermeture. Lorsqu'il est dans la position de fermeture, un obturateur s'applique contre un siege de la soupape de façon à empêcher une fuite de fluide dans le tuyau sous pression qui est destiné à être commandé par la soupape. Il est essentiel dans des soupapes de ce type que le joint d'étanchéité ainsi établi sur le siege à chaque fermeture de la soupape et pendant toute la durée de service de celle-ci assure une coupure efficace de l'écoulement de fluide sans nécessiter d'entretien fréquent du siège.Puisque le siège est habituellement soumis à des conditions d'usure du fait de facteurs tels que la corrosion et des variations de la température ou similaires, il est souhaitable de prévoir un siege idéal qui ne soit absolument pas affecte par ces facteurs. Il est prévu dans la soupape une tige traversant le siège, de sorte qu'il se produit une usure entre cette tige et le siège En conséquence, il est souhaitable de disposer d'un ensemble d'étanchéité permettant d'empêcher le fluide de fuir entre la tige de la soupape et son siege. En outre, il est souhaitable de prévoir un siège de soupape qui soit agencé pour être monté sur la surface circonférentielle intérieure d'un corps de la soupape et pour entrer en contact avec des collerettes tubulaires, de telle sorte que la soupape soit maintenue en position entre les collerettes et que le corps de soupape et les collerettes tubulaires soient en contact mutuel étroit en vue d'empêcher une fuite du fluide. L'invention a pour objectif important de fournir une soupape-papillon dans laquelle la partie centrale d'un siège de soupape est pourvue d'un profil en saillie de manière qu'un obturateur placé dans la position de fermeture soit poussé élastiquement sur son bord périphérique par la partie en saillie du siège. Suivant une autre caractéristique importante de la présente invention, il est prévu une soupape-papillon dans laquelle une gorge annulaire est ménagée dans la surface circonférentielle intérieure d'un trou formé dans un siege dans lequel est engagée la tige de soupape, cette gorge recevant un joint d'étanchéité qui comprend un support annulaire et une bague torique agencée pour être insérée a l'intérieur du support. Suivant une autre caractéristique importante de la soupape-papillon selon l'invention, un bossage en queue d'aronde est prévu dans la surface circonférentielle intérieure du corps de soupape, une rainure en queue d'aronde correspondant au bossage est formée dans la surface circonférentielle extérieure du siège de la soupape et chacune des deux faces opposées de deux saillies annulaires servant à définir la rainure en queue d'aronde dans le siège de soupape a un profil arrondie, tandis que la surface circonférentielle extérieure de chaque saillie a un profil conique et présente un plus grand diamètre que le côté de la face opposée. Suivant une autre caractéristique de la soupape-papillon selon l'invention, la zone extrême de la partie cylindrique d'un obturateur au travers duquel est engagée une tige de la soupape définit un plan s'étendant jusqu'a la péri phérie de l'obturateur, tandis que le siege de la soupape présente un profil correspondant a celui de l'obturateur. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description suivante et des figures jointes, donnees à titre illustratif mais non limitatif. La Figure 1 est une coupe longitudinale d'une soupape-papillon dans laquelle l'obturateur se trouve dans une position de fermeture du passage d'écoulement au travers du siège de la soupape. La Figure 2 est une vue en coupe partielle du corps, du siege et de l'obtu- rateur de la soupape de la Figure 1, ce dernier étant représenté dans une position d'ouverture. La Figure 3 est. une coupe fragmentaire du corps, du siège, de l'obturateur et du joint d'étanchéité, faite suivant l'axe de la tige de soupape. La Figure 4 est une coupe partielle du corps, du siège et de l'obturateur de la soupape. La Figure 5 est une vue en perspective d'un autre obturateur de la soupape selon l'invention, et la Figure 6 est une vue de face et en coupe partielle d'une soupape-papillon dont l'obturateur se trouve dans la position de fermeture. Une soupape-papillon 10 agencée selon l'invention comprend essentiellement un corps 11, un siège 12, une tige 13, un obturateur 14 et un joint d'étanchéité 15 et elle est disposée entre deux collerettes tubulaires 16, 16 en étant agencée pour contrôler i'écoulement du fluide par ouverture et fermeture d'un passage 17. Le corps 11 de la soupape comporte un bossage 21 en queue d'aronde dans sa surface circonférentielîe intérieure. Des saillies annulaires 22, 22 et des rainures annulaires 23, 23 ont des sections droites circulaires comme le montre la Figure 3. On a désigné par 24 le col du corps de la soupape. La tige de soupape 13 est située sur l'axe passant par les centres du col 24 et du corps de soupape et elle traverse le siège et le corps de soupape. Le siège 12 a uné forme annulaire. Dans la surface circonférentiel'le ex térieure de ce siège, il est prévu une rainure 27 en queue d'aronde qui cor respond au bossage 21 du corps 11. Le siège 12 s'adapte contre la surface circonférentielle intérieure 21 du corps 11. Le siège 12 s'adapte contre la surface circonferentielle intérieure du corps 11. Le corps 11 est formé d'un métal tandis que le siège 12 est forme de caoutchouc synthétique ou d'une matière plastique présentant d'excellentes propriétés de résistance à l'usure, d'élasticité et de durabilité.Le siège 12 a une plus grande largeur (dimension considerée dans la direction d'écoulement du fluide) que celle du corps de soupape il et il dépasse légèrement de ce dernier, de sorte que, quand la soupape-papillon est insérée entre les collerettes tubulaires 16, 16 et est boulonnée; le siège 12 est poussé vers l'intérieur de la distance correspon dant audit dépassement à l'aide des collerettes tubulaires 16, 16. En consé quence, deux côtes 28, 28 du siege de soupape 12 et des collerettes tubulaires sont amenés en contact étroit l'un avec l'autre par l'élasticité du caoutchouc synthétique ou de la matière plastique.Il s'etablit ainsi un joint étanche entre la soupape-papillon et les collerettes tubulaires sans avoir a faire intervenir de garniture d'étanchéité pour la tuyauterie. Les saillies annulaires 29, 29 délimitant la rainure en queue d'aronde dans la surface ci rconférentiel le extérieure du siège 12 s'engagent dans la rainure 23 du corps 11 de la soupape. Les faces opposées des saillies 29, 29 ont un profil arrondi et des faces 29b, 29b inclinées vers l'extérieur sont formées à partir des parties 29a, 29a correspondant au diamètre le plus grand. Ainsi, les surfaces extérieures 29b, 29b des saillies 29, 29 sont inclinées de manière que le plus grand diamètre se trouve du côté des faces opposées et le petit diametre sur les côtés 28, 28. L'angle e d'inclinaison des surfaces en question (Figure 4) est de préférence compris entre 15 et 200, mais il peut avoir toute autre valeur appropriée. Il est évident que la surface circonférentielle intérieure du corps 11 de la soupape est une surface inclinée venant dans le prolongement de chacune des rainures 23, 23 de manière à rejoindre les sur faces inclinées 29b, 29b du siège de soupape. Selon l'invention, du fait de la présence des surfaces inclinées 29b, 29b, le corps 11 de la soupape a un profil lui permettant de recouvrir le siège 12. En conséquence, quand le corps de soupape est disposé entre les collerettes tubulaires, le siège de la soupape ne peut pas dépasser du côté du corps. En outre, puisque les saillies 22, 22, 29, 29 ont un profil arrondi, le corps s'applique bien contre le siege de façon à éviter son dégagement et on peut maintenir rigidement le siege de la soupape en position à partir du moment de sa fabrication et pendant toute sa durée de service. La Figure 3 est une coupe de la tige 13 passant par le corps de soupape 11 et le siège 12, la figure mettant en evidence un joint d'étanchéité 15. Ce joint d'étanchéité 15 comprend une bague torique 31 qui est engagée dans la tige 31, ainsi qu'un support 34 de forme annulaire qui soutient la bague torique 31 et qui est engage dans une gorge 33 ménagée dans la surface cir conferentielle interieure. Le diamètre de la circonférence intérieure de la partie horizontale 34a du support 34 est plus grand que celui de la tige de soupape 13, tandis que le diamètre interieur de la partie verticale 34b correspond a la zone dans laquelle la bague torique est soumise a une poussée dirigee de l'extérieur pour etre appliquée contre la tige de soupape. La bague torique 31 est étroitement maintenue sur la tige et elle est poussée contre celle-ci par le support 34. La force de réaction résultant de cette action de poussee est appliquée à la surface circonférentielle intérieure de la partie verticale 34b du support 34, de sorte que l'étanchéité établie entre le siege 12 et la tige 13 est parfaite et qu'on empêche efficacement une fuite de fluide avec une telle disposition simple.Si on considère le joint établi entre l'obturateur 14 et le siège 12 comme le premier joint d'etancheite, le joint men tionné ci-dessus constitue le second et il contribue à empêcher encore une fuite de fluide vers le côte inférieur de la soupape. La tige de soupape 13 traverse le siège 12 en deux points et il est prévu deux joints d'étanchéité 15, 15 dans la soupape 10, comme le montre la Fig. 1. Chacun des joints d'étanchéité peut être place à proximité de la surface cir conférentielle extérieure du siège ou bien dans une autre partie située plus à l'intérieur dé celui-ci. Le support 34 est de préférence constitué d'un alliage d'aluminium ou d'acier inoxydable. Ce support 34 est fixé dans le siège dans la position la plus rapprochée d'une source de fuite possible. L'obturateur 14 a une forme extérieure ayant le profil d'un disque, comme indiqué sur les Figures 5 et 6 et il est muni d'une partie cylindrique 37 que traverse la tige de soupape 13. L'obturateur est agencé de façon à être aminci en direction de sa périphérie et son bord périphérique a un profil convergent, comme le montre la Figure 4. Ce bord périphérique 38 est rendu convergent par un biseautage ménagé sur chaque côté. En variante, on peut mouler l'obturateur en utilisant un moule agencé pour former le bord périphérique 38 avec un profil convergent et une partie superieure arrondie. Aux extrémites de la partie cylindrique de l'obturateur 14 qui coupent le bord périphérique 38, il est prévu des parties planes 39, 39 orientees perpen di cul ai rement a la tige de soupape 13. Les parties du bord périphérique 38 proches de chacune des extrémites de la partie cylindrique 37 sont situees dans des plans 40 partant des parties planes 39, 39. Du fait de la disposition de ces plans 40, d'autres parties du bord périphérique peuvent etre biseautées avec une forme convergente sans dommage des parties planes 39, 39. Les parties planes 39, 39 sont agencées pour entrer en contact étroit avec une partie plane 41 du siège de soupape de maniere à empêcher une fuite de fluide de s'etablir entre l'obturateur et le siège, meme lors de la rotation de l'obturateur. Si une encoche ou une partie similaire est formée par biseautage sur les parties planes 39, 39, du fluide risque de fuir par cette encoche.Selon l'invention, en prévoyant les parties planes 39, 39 et le prolongement plan 40, on assure une bonne étanchéité entre le siège 12 et l'obturateur 14 de la soupape. L'obturateur 14 est fixé sur la tige de soupape 13 par des moyens Qe fixation 35, 35 qui comprennent chacun un boulon, un écrou et une rondelle élastique. La surface circonfêrentielle intérieure du siege 12 constitue une face d'appui pour 1 'obturateur. Toute la circonférence intérieure, sauf les parties planes 41, 41 agencées pour entrer en contact avec les deux parties planes 39, 39 de l'obturateur a la section indiquée sur la Figure 4. Comme le montre cette figure, la périphérie intérieure du siège de soupape n'a pas un diamètre uniforme dans le sens de la largeur (direction d'écoulement du fluide) mais la partie centrale est en saillie et elle a par conséquent un diamètre inférieur à celui des deux parties laterales. La partie centrale 42 en saillie a une section convexe qui rejoint graduellement les parties cylindriques 43, 43 situées des deux cotés. Chaque zone de coin des parties cylindriques 43, 43 et les cotés 28, 28 sont profilés de manière à avoir une forme arrondie. Le diamètre au point le plus haut de la partie centrale en saillie est inférieur au diamètre de l'obturateur 14 et ce dernier est fermé de façon à pousser la partie la plus haute de la zone centrale en saillie dans la direction radiale. Quand l'obturateur se trouve dans la position de fermeture, la partie centrale en saillie 42 exerce une poussee élastique surlebord périphérique de l'obturateur, ce qui empêche absolument le passage du fluide. En outre, le siège de la soupape est déformé dans les lisières existant entre la partie centrale en saillie et les parties cylindriques. En consequence, il ne se produit pas dans le siège de la soupape une déformation qui empêcherait l'établissement d'une étanchéité entre le siège et d'autres éléments. La partie plane 41 du siege 12 a une plus forte épaisseur que d'autres parties. Dans les réalisations connues, lorsque la partie que traverse la tige de la soupape a une grande épaisseur, on n'obtient qu'une étanchéité imparfaite entre le siège et la tige de la soupape. Cependant, selon la pre- sente invention, puisque les joints d'étanchéité 15, 15 sont logés dans la partie de forte épaisseur du siège 12, comme mentionne ci-dessus, l'épaisseur du siège est uniformisée, ce qui permet d'obtenir une étanchéité parfaite. La tige 13 de la soupape est supportée a rotation par le corps 11 et le siège 12. Une extrémité de la tige dépasse extérieurement du corps 11 et elle est munie d'une nervure ou bien d'un embout carré de façon qu'on puisse faire tourner la tige de la soupape à l'aide d'une poignée (non représentée) ou d'un organe similaire. La soupape-papillon 10 selon l'invention est fixée sur les collerettes tubulaires 16, 16 à l'aide de plusieurs boulons 45. On peut assurer la fixation de la soupape uniquement à l'aide des collerettes tubulaires, mais ensuite la soupape peut coulisser dans la direction de la circonference. Selon 1 'inven- tion, il est prévu sur le corps 11 quatre parties de montage 47 comportant un trou de boulon 46 et on menage dans la surface périphérique du corps 11 plusieurs évidements 48 destinés à recevoir des boulons. Lorsqu'on utilise une soupape-papillon 10 telle que celle des Figures 2 et 6, les collerettes tubulaires 16, 16 sont fixées a l'aide de douze boulons. Le nombre de boulons n'est évidement pas limité à douze, et on peut monter la soupape non seulement comme indiqué sur les dessins a l'aide des collerettes tubulaires, mais elle peut être fixée directement sur d'autres dispositifs. Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles a l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans que l'on ne s'ecarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Soupape-papillon caractérisée en ce qu'elle comprend un corps compor- tant un bossage en queue d'aronde dans sa surface circonférentielle intérieure, un siège muni dans sa surface circonférentielle extérieure d'une rainure en queue d'aronde agencée pour recevoir ledit bossage et définissant une face d'appui sur sa surface ci rconférenti elle intérieure, une tige de soupape montée a rotation, traversant le corps et le siège et dépassant par une extrémité- dudit corpus, un obturateur en forme de disque qui est monté sur la tige et qui comporte un bord périphérique plus mince que sa partie centrale, et des joints d'étanchéité de forme annulaire qui sont disposés sur la surface intérieure d'un trou du siège dans lequel passe la tige et qui sont montés sur ladite tige, en ce que la partie centrale de la face d'appui du siège de soupape fait saillie a une hauteur supérieure à celle des deux parties latérales et en ce que le diamètre du siege dans la partie centrale en saillie est plus petit que celui dé l'obturateur de la soupape. 2.- Soupape-papillon selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit joint d'étanchéité comprend une bague torique montée sur la tige de soupape et en contact avec cette dernière ainsi qu'un support de ladite bague torique qui est agence pour être fixé dans une gorge ménagée dans la surface circonférentielle intérieure du trou de traversée dudit siège de la soupape. 3.- Soupape-papillon selon la revendication 1, caractérisée en ce que deux saillies de forme annulaire prevues sur le siège dans des positions opposées et definissant entre elles ladite rainure en queue d'aronde sont pourvues d'un profil arrondi sur leurs deux faces opposees et en ce que les surfaces extérieures des saillies ont un profil conique dont le grand diamètre est situé du côté desdites faces opposées. 4.- Soupape-papillon selon la revendication 1, caracterisée en ce que l'obturateur comporte une partie radialement cylindrique dans laquelle est engagée la tige de soupape et il est prévu à chaque extrémite de cette partie cylindrique un méplat s'étendant jusqu'au bord périphérique de l'obturateur dans une direction perpendiculaire a la tige de soupape et en ce que ledit siege de la soupape est pourvu de parties planes qui sont agencées pour entrer en contact avec des parties planes de l'obturateur.