Brevet FR2343953A1 — publié le 19771007

L'invention concerne une vanne ou un autre appareil de robinetterie comprenant un obturateur, notamment sous forme d'un clapet ou d'un tiroir, porté par l'une des extrémités d'une tige de manoeuvre d'obturateur déplaçable axialement en avant et en arrière et guidée à travers un corps de vanne et un presse-étoupe prévu sur ce corps, la partie extreme opposée de la tige étant guidée axialement et susceptible dtetre immobilisée en position de fin de course arrière dans un palier situé à l'extérieur du corps de vanne, la tige portant une butée coopérant en fin de course arrière de la tige avec une contre-butée et la tige et le corps de vanne étant munis, dans la région du presse-étoupe, d'un dispositif d'étanchéité destiné à assurer l'étanchéité en fin de course arrière de la tige. Dans une vanne connue de ce type, le palier est porté par une superstructure fixée sur le corps de vanne et la partie extreme de tige reçue dans ce palier porte un filetage par lequel cette tige est vissée dans une pièce reçue dans le palier. La butée est située dans le corps de vanne, directement à la suite de l'obturateur, et se présente sous forme d'une collerette annulaire entourant la tige et faisant corps avec elle. La contre-butée est formée par la partie du corps de vanne entourant la tige et portant le presse-étoupe.Comme le presse-étoupe n'assure pas dans tous les cas une étanchéité suffisante du passage de la tige à travers le corps de vanne, cette vanne connue est munie d'un dispositif d'étanchéité de fin de course arrière qui est constitué par la face dirigée vers l'extérieur de la collerette solidaire de la tige et par une face d'appui correspondante prévue sur la partie du corps de vanne entourant la tige, ce dispositif d'étanchéité entrant en action lorsque, à la fin de leur déplacement vers l'arrière, la tige et l'obturateur arrivent en fin de course arrière. A cette position de fin de course arrière, la tige est immobilisée axialement par sa liaison vissée avec le filetage dans le palier.La course d'ouverture de l'obturateur est donc limitée dans ce cas par la collerette de la tige, et l'une des faces de cette collerette est en outre utilisée pour assurer, dans la région du passage de la tige à travers le corps de vanne, l'étanchéité du volume intérieur de la vanne en position de fin de course arrière ou position de fin de course d'ouverture. Lorsqu'une telle vanne est utilisée pour régler l'écoulement de fluides chauds (gazeux ou liquides), la différence de température entre l'intérieur de la vanne et l'extérieur du corps de vanne est parfois très importante. Par conséquent, lorsque l'obturateur occupe une position avancée dans le corps de vanne et lorsqu'il est ensuite déplacé en arrière, la partie de tige qui est à ce moment extraite du corps de vanne peut etre très chaude. Cette partie de tige se refroidit aussitôt du fait que la température à l'extérieur du corps de vanne est-nettement plus basse.Comme la vanne est ouverte à différentes températures, les dilatations et les contractions variables de la tige - en particulier de sa partie comprise entre la collerette formant à la fois élément de butée et élément d'étanchéité et la liaison vissée dans le palier - engendrent parfois des contraintes importantes dans la tige, le palier et la superstructure de la vanne, de meme que des défauts d'étanchéité du dispositif d'étanchéité de fin de course arrière. Par exemple, le refroidissement de la partie de tige sortant à température élevée de l'intérieur du corps de vanne s'accompagne d'un raccourcissement de la tige alors que, en position de fin de course arrière, la tige est immobilisée d'un côté sur le palier et dol'autre coté par la butée (collerette).L'objet de l'invention est une vanne du type défini au début mais dont le dispositif d'étanchéité en fin de course arrière agit indépendamment de la course d'ouverture ou course vers l'arrière de l'obturateur et dans laquelle sont évitées les contraintes entre le corps de vanne et le palier pouvant résulter de différences de température. Selon l'invention, une vanne du type défini au début est essentiellement caractérisée en ce que la butée et la contre-butée sont disposées à l'extérieur du corps de vanne et en ce que le dispositif d'étanchéité de fin de course arrière est élastique. Dans une vanne ou autre appareil de robinetterie selon l'invention, les fonctions de limitation de ia course et d'étanchéité en fin de course arrière sont sépares l'une de l'autre. La limitation de la course ne s'effectue plus à i'intérieur du corps de vanne, comme dans l'art antérieur, mais à l'extérieur, du fait que la butée et la contre-butée sont prévues à l'extérieur du corps de vanne. Cette.disposition permet à l'utilisation d'un dispositif d'étanchéité de fin de course qui est élastique ou flexible. Cette élasticité assure que le dispositif d'étanchéité conserve toujours toute son efficacité, meme s'il se produit des variations de température à l'intérieur du corps de vanne, et que les variations de température ne produisent pas de contraintes supplémentaires sur la tige ou le-palier.En raison de l'élasticité ou de la flexibilité du dispositif d'étanchéité, son effet d'étanchéification augmente en outre lorsque la pression interne de la vanne augmente. I1 est possible de prévoir une contre-butée dont la position est invariable et une butée qui est immobile par rapport à la tige, quoiqu'il faille dans ce cas régler la position du dispositif d'étanchéité avec une très grande précision afin que l'effet d'étanchéification recherché soit garanti à tout moment. I1 est donc utile et avantageux que la butée et/ou la contre-butée soi(en)t réglable(s) dans le sens de l'axe de la tige. Cette réalisation permet de régler la butée ou la contre-butée de façon simple pour assurer l'effet d'étanchéification optimal du dispositif d'étanchéité et d'ajuster la vanne de façon simple en fonction des températures de service auxquelles elle peut etre exposée dans une application donnée. II est possible de prévoir une contre-butée disposée réglable et blocable à coté de la tige. Dans les cas où la partie extreme de tige guidée par le palier présente un filetage par lequel la tige est vissée dans un filetage correspondant du palier, il est cependant utile et avantageux de prévoir une butée vissée sur le filetage de la tige entre le corps de vanne et le palier. Le filetage que porte la tige et qui sert aux déplacements en avant et en arrière ainsi qu'à l'immobilisation de la tige est dans ce cas utilise en m8me temps pour le réglage de la butée. II est possible de relier la contre-butée indépendamment du palier au corps de vanne. Dans les cas où le palier est porté par une superstructure fixée sur le corps de vanne, il est cependant utile et avantageux de prévoir la contre-butée sur la superstructure. La disposition de la contre-butée peut ainsi etre très simple. Selon un mode de réalisation de l'invention, une partie du dispositif d'étanchéité prévue sur la tige s'applique en fin de course arrière de l'obturateur par une face annulaire plane contre une face d'appui plane d'une partie du dispositif d'étanchéité prévue sur le corps de vanne. Il est cependant utile et avantageux que la partie du dispositif d'étanchéité prévue dans la région du presse-étoupe sur le corps de vanne forme un évidement entourant la tige et s'évasant coniquement vers l'intérieur du corps de vanne, dans lequel vient s'ajuster, en fin de course arrière de la tige, une partie du dispositif d'étanchéité prévue sur la tige et dont la forme est complémentaire à celle de l'évidement. Cette réalisation améliore l'effet d'étanchéification du dispositif d'étanchéité. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le dispositif d'étanchéité comprend une collerette solidaire de la tige et située à proximité de l'obturateur. Les parties élastiquement déformables du dispositif d'étanchéité, assurant l'élasticité de ce dernier, sont dans ce cas placées entre la collerette et le corps de vanne. Dans un tel mode de réalisation, il est avantageux qu'une pièce d'étanchéité entourant la tige et mobile le long de celle-ci s'appuie par l'intermédiaire d'un ressort métallique sur la collerette. Cette pièce d'étanchéité coopère avec une partie du dispositif d'étanchéité prévue sur le corps de vanne et elle est pressée contre elle par le ressort. Il est également avantageux de doter le dispositif d'étanchéité d'un côté d'une face d'appui conique et de l'autre cOté d'un élément d'étanchéité élastiquement déformable s'appliquant contre la face d'appui en position de fin de course arrière de la tige. Un tel dispositif d'étanchéité procure un meilleur effet d'étanchéification. L'élément d'étanchéité est avantageusement formé dans ce cas d'un élément discoide s'appliquant contre la face d'appui par un rebord périphérique, lequel peut etre incliné par rapport au plan de l'élément discorde. Le dispositif d'étanchéité peut ainsi etre réalisé de façon très simple. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, l'élément d'étanchéité est élastique et est fixé sur le corps de vanne de manière à délimiter une chambre annulaire dans laquelle débouche un canal passant par le corps de vanne et servant à l'amenée d'un fluide de pression. Le fluide arrivant par ce canal dans la chambre annulaire presse l'élément d'étanchéité fixé sur le corps de vanne contre la collerette solidaire de la tige en position de fin de course arrière de l'obturateur. L'efficacité du dispositif d'étanchéité peut ainsi etre augmentée. Le palier de la tige est fixe par rapport au corps de vanne et est de préférence prévu sur une superstructure fixée sur ce corps. Le déplacement de la tige dans le palier et l'immobilisation de la tige peuvent etre produits de différentes manières mais il est préférable que la partie extreme de tige guide par le palier soit pourvue d'un filetage par lequel elle est vissée dans un filetage coopérant prévu dans le palier, le mouvement de translation en avant ou en arrière de la tige étant dans ce cas produit, dans la plupart des cas, par la rotation par rapport à la tige de l'élément fileté prévu dans le palier. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation préférés mais non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 est une coupe axiale schématique d'une vanne à tiroir dont le dispositif d'étanchéité en fin de course arrière et le dispositif de butée ne sont pas représentés; - la figure 2 est une coupe axiale d'un dispositif de butée et d'un dispositif d'étanchéité en fin de course arrière pour la vanne représentée sur la figure I; et - les figures 3 à 7 sont des coupes axiales de différentes variantes de réalisation d'un dispositif d'étanchéité en fin de course arrière utilisable dans une vanne comme celle de la figure 1. La vanne visible sur la figure 1 comprend une partie tubulaire 1 qui est destinée a etre montée à la façon d'un tronçon de tuyau dans une conduite. Le passage de cette partie tubulaire peut etre fermé par un obturateur 2, qui est dans ce cas un tiroir, lorsque cet obturateur occupe sa position de fin de course avant représentée sur la figure 1 La partie tubulaire 1 est surmontée d'un corps de vanne 3 et l'obturateur 2 est fixé par sa partie supérieure à l'extrémité inférieure d'une tige 4 qui traverse le corps de vanne et un presse-étoupe 5 prévu sur le cbté extérieur du corps. La partie supérieure de la tige 4 est filetée et passe par une superstructure 6 fixée sur le cOté du corps 3 qui est à l'opposé de la partie tubulaire 1, c'est-à-dire sur le cOté portant le presse-étoupe 5. A une certaine distance du presse-étoupe 5, la superstructure 6 porte un palier 7 comprenant un écrou 30 (figure 2) dont le filetage intérieur est désigné par 9, voir la figure 1, et dans lequel est vissée, par son filetage 8, la partie supérieure de la tige 4. La rotation de l'écrou 30 dans le sens approprié provoque le déplacement vers l'arrière (vers le haut) de la tige 4 et l'extraction du tiroir 2 hors du passage de la partie tubulaire 1 et la pénétration de ce tiroir dans-le corps de vanne 3.La figure 2, représentant plus en détail le palier 7 comprenant l'écrou 30 et porté par la superstructure 6, montre que le presse-étoupe 5 comprend une partie cylindrique 10 qui est d'une pièce avec le corps 3 et dans laquelle est disposée une garniture Il de presse-étoupe entourant la tige 4 et maintenue en place dans la partie cylindrique 10 par un bouchon 12 de presse-étoupe. Le dispositif de butée représenté sur la figure 2 comprend une butée 13 sous forme d'un écrou pourvu d'un filetage 14 et vissé sur le filetage 8 de la tige 4. La figure 2 montre la tige en position de fin de course arrière, où l'écrou de butée 13 s'appuie en haut sur une contre-butée 15 qui est formée dans ce cas par la face inférieure de l'écrou 30. I1 est préférable que la superstructure 6 soit pourvue d'une partie annulaire soutenant l'écrou 30 en bas, auquel cas la contre-butée serait formée par cette partie annulaire. Les figures 2 à 7 représentent différentes variantes de réalisation, conformes à l'invention, d'un dispositif 16 d'étanchéité en fin de course arrière qui est élastique et prévu à l'intérieur du corps de vanne 3. Dans toutes les variantes représentées, ce dispositif d'étanchéité comprend un évidement 17 prévu sur le corps 3, entourant la tige 4 et s'élargissant coniquement vers l'intérieur du corps de vanne, ainsi qu'une partie ou pièce 18 prévuesur la tige 4, s'élargissant coniquement vers l'intérieur du corps de vanne et s'ajustant exactement dans l'évidement 17, en le fermant, lorsque la tige est en fin de course arrière. Le dispositif d'étanchéité de la figure 2 comprend, comme ceux des figures 3, 4, 6 et 7, une collerette 19 solidaire de la tige 4 et située sur la partie inférieure de cette tige à proximité de l'obturateur.Sur la collerette 19 s'appuie, par l'intermédiaire d'un ressort métallique 21 formé d'un empilage de ressorts Belleville, une pièce d'étanchéité 20 qui est formée dans l'exemple de la figure 2 par la pièce conique 18 et qui entoure la tige 4 avec interposition de garnitures 22. Ces dernières sont comprimées dans la pièce d'étanchéité 20 par des ressorts Belleville 23. La forme de réalisation de la figure 3 se distingue essentiellement de celle de la figure 2 par le fait que le diamètre de la collerette 19 est plus grand et que le dispositif d'étanchéité comprend en outre un soufflet 24 qui entoure le ressort 21 et est fixé sur la collerette 19 et la pièce d'étanchéité 20. Le soufflet 24 assure l'étanchéité entre la tige et la pièce 20 lorsque la tige est en position de fin de course arrière. Il n'est donc pas nécessaire dans ce cas que la pièce d'étanchéité 20 contienne des garnitures. Il en va de meme pour la forme de réalisation représentée sur la figure 4, dont la différence essentielle par rapport à celle de la figure 2 réside dans l'utilisation d'un ressort métallique 21 d'une autre conformation. Toutes les variantes représentées du dispositif d'étanchéité comprennent d'un c8té une face d'appui conique et de l'autre côté un élément d'étanchéité élastiquement déformable qui s'applique contre cette face d'appui en position de fin de course arrière de la tige 4. Dans les formes de réalisation des figures 2 à 4, la face d'appui conique est prévue sur le corps de vanne 3 et l'élément d'étanchéité est constitué de la collerette 19, de la pièce d'étanchéité 20 et du ressort 21. Dans le forme de réalisation de la figure 5, l'élément d'étanchéité, également prévu sur la tige 4, est d'une seule pièce et est formé d'un élément discorde ou coupelle élastique 25 possédant un bord périphérique 26 orienté obliquement vers le bas et s'appliquant contre la face d'appui conique prévue sur le corps 3.Le fluide contenu dans le corps de vanne exerce une pression sur la coupelle et presse son bord 26 contre la face d'appui du corps 3. La forme de réalisation de la figure 6 se distingue de celle de la figure 5 par la prévision, sur le corps 3, d'un élément d'étan -chéitd élastique supplémentaire qui ferme d'un côté une chambre annulaire 28 dans laquelle débouche un canal 29 traversant le corps de vanne et servant à l'amenée d'un fluide de pression. La tige 4 est également pourvue d'une collerette 19, laquelle est dotée dans ce cas, en haut, d'un chanfrein formant une face d'appui conique. Contre cette face d'appui conique de la collerette 19 s'applique le rebord annulaire intérieur 31, dirigé obliquement vers le haut, d'un élément d'étanchéité discoide 27. La forme de réalisation représentée sur la figure 7 comprend également un élément d'étanchéité élastique, 32, qui entoure la tige 4 et est fixé sur le corps de vanne 3 mais qui est réalisé dans ce cas sous forme d'un soufflet tronconique. Cet élément d'étanchéité s'appuie à l'intérieur sur une partie tronconique 18 solidaire de la tige 4 et formant une transition entre la collerette 19 et la partie supérieure de la tige. L'élément d'étanchéité 32 en forme de soufflet crée plusieurs zones d'étanchéité annulaires qui se succèdent. REVENDICATIONS 1. Vanne ou autre appareil de robinetterie comprenant un obturateur, notamment sous forme d'un clapet ou d'un tiroir, porté par l'une des extrémités d'une tige de manoeuvre d'obturateur déplaçable axialement en avant et en arrière et guidée à travers un corps de vanne et un presse-étoupe prévu sur ce corps, la partie extreme opposée de la tige étant guidée a*ia- lement et susceptible dletre immobilisée en position de fin de course arrière dans un palier situé à l'extérieur du corps de vanne, la tige portant une butée coopérant en fin de course arrière de la tige avec une contre-butée et la tige et le corps de vanne étant munis, dans la région du presse-étoupe, d'un dispositif d'étanchéité destiné à assurer l'étanchéité en fin de course arrière de la tige, caractérisé en ce que la butée et la contre-butée sont disposées à l'extérieur du corps de vanne et en ce que le dispositif d'étanchéité de fin de course arrière est élastique. 2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que la butée et/ou la contre-butée est ou sont rEglabe(s) dans le sens de l'axe de la tige. 3. Vanne selon la revendication 2, dans laquelle la partie extreme de tige guidée par le palier est pourvue d'un filetage par lequel elle est vissée dans un filetage correspondant prévu dans le palier, caractérisée en ce que la butée porte un filetage et est vissée sur le filetage de la tige entre le corps de vanne et le palier. 4. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle le palier est porté par une superstructure fixée sur le corps de vanne, caractérisée en ce que la contre-butée est prévue sur la superstructure. 5. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la partie du dispositif d'étanchéité prévue dans la région du presse-étoupe sur le corps de vanne forme un évidement entourant la tige et s'élargissant coniquement vers l'intérieur du corps de vanne,. dans lequel s'ajuste, en position de fin de course arrière de la tige, une partie du dispositif d'étanchéité prévue sur la tige et s'élargissant coniquement vers l'intérieur du corps de vanne. 6. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le dispositif d'étanchéité comprend une collerette solidaire de la tige et située à proximité de l'obturateur. 7. Vanne selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'une pièce d'étanchéité entourant la tige et disposée mobile le long de cette tige s'appuie sur la collerette par l'intermédiaire d'un ressort métallique. 8. Vanne selon la revendication 6, caractérisée en ce que le dispositif d'étanchéité comprend un élément d'étanchéié élastique fixé sur le corps de vanne et s'appliquant en position de fin de course arrière de la tige contre une face d'appui conique de la collerette ou d'une partie de tige faisant corps avec cette collerette. 9. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisée en ce que le dispositif d'étancheité présente d'un coté une face d'appui conique et de l'autre cOté un élément d'étanchéité élastique s'appliquant en position de fin de course arrière de la tige contre cette face d'appui. 10. Vanne selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité est un élément discoide élastique s'appliquant par un bord périphérique contre la face d'appui. 11. Vanne selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'élément d'étanchéité élastique est fixé sur le corps de vanne et délimite une chambre annulaire dans laquelle débouche un canal traversant le corps de vanne et servant à l'amenée dans cette chambre d'un fluide de pression.