Brevet FR2323078A1 — publié le 19770401

La présente invention concerne une vanne à boisseau cylindrique avec clapet à blocage latéral. Le secteur technique de l'invention est celui de la robinetterie industrielle. On couvait actuellement divers types de vannes à clapets. Quelle que soit la forme de ces vannes, leurs clapets sont montés pivotants et sont géné- ralement manoeuvrés suivant un mouvement de bascule, de telle sorte qu'ils se déplacent à l'intérieur de la vanne et selon le type, dans le sens vertical. Afin d'assurer une parfaite étanchéité, de telles vannes nécessitent des mécanismes relativement compliqués, ce qui corrélativement entraîne une élévation de leur prix de revient. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. L'objectif à atteindre est une vanne à clapet à mouvement latéral circulaire, d'une construction simple assurant une parfaite étanchéité lorsque le clapet est en position de fermeture. Cet objectif est atteint grâce à la vanne à boisseau cylindrique selon l'invention, laquelle est composée d'un corps de vanne comportant des orifices de communication d'un fluide et d'un clapet convexe à déplacement circulaire manoeuvré de l'extérieur de la vanne, pour être amené devant un desdits orifices ou éloigné de celui-ci, caractérisé en ce que ledit clapet est entrainé par un bras, lequel est porté par un axe monté à rotation dans le corps de vanne, lequel axe comporte une partie excentrée et des moyens pour entraîner ledit bras et pour plaquer ledit clapet dans sa position d'obturation dudit orifice. Selon un mode de réalisation, ledit axe est monté à rotation dans un chapeau fixé au corps de vanne et ledit bras est coudé et comporte ainsi deux parties dont l'une est sensiblement perpendiculaire audit axe et s'étend audelà de ee dernier et dont l'autre est recourbée s'étend vers le bas et est sensiblement parallele audit axe. La partie du bras qui s'étend sensiblement perpendiculairement à lraxe comporte à son extrémité, un logement dans lequel est disposé un ressort, lequel s'appuie d'une part sur le fond dudit logement et d'autre part sur une bille de verrouillage. Ladite partie du bras qui s'étend vers le bas sensiblement parallelement audit axe coopère avec ledit clapet au moyen d'un téton solidaire de celui-ci, lequel téton s'engage dans un orifice pratiqué dans ladite partie du bras, L'excentrique de l'axe est situé à sa partie inférieure, lequel axe comporte en outre à sa partie extreme inférieure, une plaque sensiblement perpendiculaire audit axe, et comportant d'une part à une de ses extrémités, une échancrure angulaire formant deux butées et d'autre part à l'opposée de ladite échancrure, une concavité sphérique dans laquelle s'engage ladite bille de verrouillage lorsque le logement cylindrique dudit bras se trouve au droit de ladite concavité, afin que l'arbre à excentrique, la plaque échancrée et le bras coudé soient entraînés ensemble pendant la première phase de l'ouverture ou de la fermeture de la vanne. Le clapet convexe se déplace dans le boisseau d'un quart de tour et est arrêté en fin de course par des butées fixées à la vanne et disposées à 900. L'ensemble, arbre à excentrique/plaque butées/ bras coudé, est supporté par une bague disposée à l'extérieur du corps de vanne, la quelle bague est calée à l'extrémité dudit arbre et comporte un levier de manoeuvre.Ledit clapet comporte sur sa face venant en contact avec le boisseau cylindrique, un patin d'étanchéité. t'axe comporte dans sa partie qui traverse le corps de vanne, au moins une rainure périphérique dans laquelle est disposé un joint d'étanchéite,par exemple un joint torique. La vanne selon l'invention est ainsi destinée au transfert de tous fluides et peut être réalisée en mécano-soudure ou par moulage, en tous métaux ou matériaux appropriés à sa destination, tels que, acier, bronze, acier inoxydable, matières plastiques ou autres. Dans sa forme de réalisation en mécano-soudure, elle est légère, peu encombrante et d'une exécution simple. Elle peut être démontée entièrement avec facilité . Son fonctionnement est sûr et son étanchéité est parfaite. On comprendra mieux l'invention à la lecture de la description suivante uniquement donnée a titre d'exemple non limitatif ainsi qu'au dessin annexé sur lequel ta figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une vanne selon l'invention représentée en position fermée avant le blocage final du clapet. La figure 2 est une vue de dessus coupée suivant Il II d'une vanne suivant la figure 1 dont le clapet est en position fermée avant le blocage final. La figure 3 est une vue de dessus coupée suivant II Il d'une vanne suivant la figure 1 dont le clapet est en position fermée à blocage maximum. Tel qu'illustré aux-figures 1 à 3 et selon un mode de réalisation, une vanne selon l'invention est exécutée en mécano-soudure et se compose d'un. corps de vanne 1 à boisseau cylindrique la, lequel comporte deux orifices de communication d'un fluide, lb/i c, lesquels orifices sont prolongés de manière en soi connue par des manchettes terminées par des brides d'assemblage. Le corps de vanne 1 est ainsi cylindrique et comporte un fond Id à sa partie inférieure, lequel fond est plat et est perpendiculaire à l'axe dudit boisseau. Sa partie supérieure est fermée par un chapeau 2 fixé d'une manière amovible audit corps I au moyen de vis 3, par exemple au nombre de huit, qui coopèrent avec des bossages taraudés le rapportés sur ledit corps 1. Le chapeau 2 est percé en son centre et comporte un col tubulaire 2a s'étendant vers le haut et soudé sur ladite plaque qui comporte les trous de fixation au corps de vanne I. Dans le col 2a, est disposé a rotation un axe 4 s'étendant de part et d'autre dudit chapeau, lequel axe est supporté par une bague 5 par l'inter- médiaire d'une vis de blocage 6 à bout conique qui s'engage dans un logement également conique 4a réservé dans ledit axe 4. Cette bague comporte un levier de manoeuvre 7 qui lui est solidaire.Un joint d"étanchéité est disposé entre le chapeau 2 et le corps de vanne 1. L'axe 4 comporte a sa partie inférieure une partie excentrée 4b dont le diamètre est supérieur au diamètre de celle s'étendant du bas du chapeau 2 jusqu'à la bague 5, de telle sorte que l'excentrique deborde sur le côté de l'axe alors qu'à ltoppose il prolonge ledit axe. La partie excentrée 4b est montée à rotation dans un alésage réservé dans un bras 8. Ledit bras 8 est coudé à quatre-vingt dix degrés et est disposé dans le corps de vanne 1, de telle sorte que, sa partie 8a, dans laquelle est montée l'excentrique 4b se prolonge au-del de l'axe 4, (vers la droite sur la figure 1) jusqu a environ dix millimètres du boisseau la. La partie 8b dudit bras est recourbée et s'étend vers le bas de la vanne jusqu'à dépasser l'axe des orifices d'écoulements Ib/lc, d'environ vingt millimètres. Du côté de l'extrémité de la partie 8a, le bras 8 comporte un logement cylindrique borgne 8c qui débouche du côté du boisseau la. Egalement, du côté de l'extrémité de la partie 8b, ledit bras comporte un autre logement cylindrique borgne 8d débouchant du côté de l'orifice Ib; lequel logement se situe sensiblement au niveau de l'axe dudit orifice lb. Ledit bras 8 est supporté par une plaque 9, laquelle est fixée par exemple par soudure audit axe 4 a l'extrémité de l'excentrique 4b, la soudure étant pratiquée à la périphérie d'un bossage 4c, lequel est engagé dans un orifice 9a de ladite plaque 9. Ladite plaque 9 adopte la forme générale d'un pentagone irrégulier tel qu'illustré aux figures 2 et 3 et est échancrée en 9b de manière à former de part et d'autre du bras 8 deux butées 9c/9d. Les bords des butées 9c/9d sont rectilignes et divergent vers ltex- térieur de la plaque 8 suivant un angle a par exemple d'une valeur de tle.nte degrés. A l'opposé de cette échancrure 9b, la plaque 8 comporte, orientée du côté du bras 8, une concavité sphérique 9e. Cette concavité est réservée sur ladite plaque, de telle sorte que lors de la rotation du bras 8, par rapport à ladite plaque 9, le logement 8c vienne en superposition au-dessus de la concavité 9e. Dans le logement 8c et entre celui-ci et la plaque 9, est disposée une bille 10 (figure 1), laquelle est poussée du côté de ladite plaque par un ressort taré 11 prenant appui à la fois sur le fond dudit logement 8c et sur ladite bille 10. Ainsi5 lorsque le logement 8c vient en superposition sur la concavité 9e, la bille 10 est introduite en partie dans cette dernière,formant de cette manière un verrouillage de la plaque 9 sur le bras 8. La vanne selon l'invention fonctionnant par quart de tour, le débattement du bras 8 est limité par une butée de fin de course 12/13 (figures 2 et 3) en forme d'équerre. Cette butée 12/13 est fixée au chapeau 2 tel qu'on peut le voir sur la figure 1. Le bras 8 a pour fonction d'entraîner un clapet 14, lequel est d'une hauteur suffisante pour obturer l'orifice lb et est d'une forme convexe, de ma nière à pouvoir être déplacé sur le pourtour de la paroi latérale du boisseau la. Il est également d'une longueur suffisante pour que, disposé devant ledit orifice lb, il obture complètement ce dernier. Ledit clapet 14 comporte, en son centre, situé à égale distance de ses bords, un téton cylindrique 14a, lequel s'étend du côté du bras 8 et est engagé dans ledit logement cylindrique borgne 8d. Ce logement borgne 8d est d'un diamètre intérieur supérieur à- celui du téton 14a d'environ un millimètre. La longueur du téton 14a est telle, que venant en butée au fond du logement 8d, un jeu "J" est réservé entre le clapet 14 et le bras 8. Un patin d'étanchéité l4b est fixe sur la face convexe du clapet 14, orientée du côté du boisseau la. L'étanchéité de l'axe 4 au droit du col 2a est réalisée par exemple au moyen de trois joints toriques 15, disposés dans des gorges périphériques 4d, situés à égale distance l'une de l'autre. Le fonctionnement de la vanne selon 1 invention est le suivant Le clapet 14 entraîné par le bras 8 est manoeuvré par le levier 7 dans le sens de la flèche F (figure 3) pour provoquer la fermeture de la vanne et dans le sensde la flèche O (figure 2) pour son ouverture. En position ouverte, le clapet 14 est immobilisé devant la partie if du boisseau la. Lors de la manoeuvre de la vanne, pendant la première phase, à l'ouverture ou à la fermeture, la plaque 9 et le bras 8 sont verrouillés au moyen de la bille 10 dans la position représentée à la figure 2, et se déplacent ensemble. Lorsque le clapet 14 est dans la position complètement ouverte, le bras 8 vient, en fin de course, contre la butée 13. Inversement, lorsqu'il est en position fermée, le bras 8 rencontre la butée 12. L'étanchéité à la fermeture est obtenue par le déplacement latéral du bras 8, dans le sens de l'orifice d'écoulement lb, lequel déplacement est provoqué par l'excentrique 4b. Le clapet f4 est amené dans sa position de fermeture en appui sur la butée 12, tel que représenté à la figure 2, grâce au verrouillage des pièces 8 et 9. Le ressort taré 11 les maintient dans la position verrouillée tant que l'effort appliqué sur le levier de manoeuvre 7 ne dépasse pas un certain seuil, par exemple trois kilogrammes. Cette disposition permet, tel que cela vient d'être décrit, d'amener le bras 8 en appui sur la butée 12. Le blocage du clapet est provoqué au moyen de l'excentrique 4b, lorsque, le bras 8 étant en appui sur la butée 12, on continue à manoeuvrer le levier 7 dans le sens de la fermeture.Lorsque l'effort devient supérieur au seuil précédemment indi qué, la bille 10, grâce à la forme sphérique de la concavité 9, est éjectée de cette dernière et est maintenue insérée entre le ressort 11 et la plaque 9sN'é- tant plus verrouillés, un mouvement relatif du bras 8 et de la plaque 9 est possible et du fait que l'axe 4 est solidaire de la plaque 9, l'excentrique 4b toujours manoeuvré dans le sens de fermeture par le levier 7, force le bras 8 à se déplacer latéralement du côté de l'orifice lb, appliquant ainsi en le bloquant le clapet 14 contre la partie du boisseau la dans laquelle est pratiquée ledit orifice lb. Dans le cas oùle patin d'étanchéité 14a est en bon état, le blocage dudit clapet sur son orifice, s'effectue dans une position intermédiaire de la butée 9d, celle-ci s'immobilisant suivant un angle inférieur à l'angle a (figure 2). Dans le cas où le patin 14b est défectueux (figure 3), le mouvement de rotation de l'excentrique 4b est arrêté grâce à la butée 9d qui rencontre le bras 8. Si, dans cette position, l'étanchéité est mauvaise, il conviendra de changer le patin 14b. L'ouverture de la vanne se fait dans le sens de la flèche 0 (figure 2) en manoeuvrant le levier 7 dans le sens convenable et ltentralnement du clapet est obtenu par l'intermédiaire de la butée 9c venant en appui sur le bras 8. Corrélativement et au fur et à mesure que l'on actionne le levier 7, le clapet 14 s'écarte du boisseau grâce à l'action de l'excentrique 4b. Pour le bon fonctionnement de la vanne et compte tenu de la position du bras 8 légèrement excentré par rapport à l'axe passant par le centre du boisseau la, le diamètre de l'orifice borgne 8d est légèrement supérieur à celui du téton l4a. En position ouverte, le bras 8 est en appui sur la butée 13, comme la figure 3 le représente en pointillés. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art à la vanne qui vient d'être décrite uniquement à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1 - Vanne à boisseau cylindrique composée d'un corps de vanne comportant des orifices de communication d'un fluide et d'un clapet convexe à déplacement circulaire manoeuvré de l'extérieur de la vanne, pour être amené devant un desdits orifices ou éloigné de celui-ci, caractérisé en ce que ledit cla pet est entraîné par un bras, lequel est porté par un axe monté à rotation dans le corps de vanne, lequel axe comporte une partie excentrée et des moyens pour entraîner ledit bras et pour plaquer ledit clapet dans sa posi tion d'obturation dudit orifice. 2 - Vanne selon la revendication 1 dont ledit axe est monté à rotation dans un chapeau fixé au corps de vanne, caractérisé en ce que ledit bras est coudé et comporte ainsi deux parties dont l'une est sensiblement perpendiculaire audit axe et s'étend au-delà de ce dernier et dont l'autre est recourbée, -stetend vers le bas et est sensiblement parallèle audit axe. 3 - Vanne selon la revendication 2, caractérisé en ce que la partie du bras qui s'étend sensiblement perpendiculairement audit axe comporte à son extrémi té un logement dans lequel est disposé un ressort, lequel s'appuie d'une part sur le fond dudit logement et d'autre part sur une bille de verrouil lage. 4 - Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie dudit bras qui s'étend vers le bas sensiblement parallèlement audit axe coopère avec ledit'clapet au moyen d'un téton solidaire de celui ci, lequel téton s'engage dans un orifice pratiqué dans ladite partie du bras. 5 - Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'excentrique dudit axe est situé à sa partie inférieure et en ce que ledit axe comporte en outre à sa partie extrême inférieure, une plaque sen siblement perpendiculaire audit axe, laquelle plaque comporte d'une part à l'une de ses extrémités une échancrure angulaire formant deux butées et d'autre part à l'opposée de ladite échancrure, une concavité sphérique dans laquelle s'engage ladite bille de verrouillage lorsque le logement cylindrique dudit bras se trouve au droit de ladite concavité, de sorte que l'arbre à excentrique, la plaque échancrée et le bras coudé soient en trainés ensemble pendant la première phase de l'ouverture ou de la ferme ture de la vanne. 6 - Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le clapet se déplace dans le boisseau d'un quart de tour et est arrêté en fin de course par des butées fixées à la vanne et disposées à 900. 7 - Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'ensemble, arbre à excentrique/plaque butées/bras coudé est supporté par une bague disposée à l'extérieur du corps de la vanne, laquelle bague est calée à I'extrémité dudit axe et comporte un levier de manoeuvre. 8 - Vanne selon l'une quelconque des revendications I à 7, caractérisé en ce que ledit clapet comporte sur sa face venant en contact avec le boisseau cylindrique un patin d'étanchéité. 9 - Vanne selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé en ce que ledit axe comporte dans sa partie qui traverse le corps de la vanne, au moins une rainure périphérique dans laquelle est disposé un joint d'é tanchéité.