Brevet FR2389054A1 — publié le 19781124

L'objet de l'invention est une soupape d'arrêt et de réglage à élément d'étanchéité conique, fixé à l'extrémité libre de la tige de soupape et qui est constitué par au moins une partie de guidage rigide, et une pièce a etancheite ayant l'élasticité du caoutchouc et reliée à la précédente.- Différentes réalisations de soupapes de ce genre sont connues, par exemple pour des installations sanitaires ; elles présentent toutes des inconvénients indésirables soit parce qu'elles sont d'un montage compliqué, soit qu'elles ont une propension aux perturbations et aux effets de fatigue ou encore qu'elles "battent" lorsqu'elles sont en service avec le bruit qui accompagne ce "battement". A titre d'exemple, on pourra se référer aux développements du brevet suisse CH/PS 566 503. ta présente invention a donc pour but la création d'une soupape du genre mentionné ci-dessus, soupape qui non seulement est simple au point de vue du montage et de la fabrication, mais qui de plus fonctionne encore de façon parfaite et sans bruit notable au bout d'une période dlutilisation prolongée. Dans ce but la soupape d'arrêt et de réglage est caractérisée, selon l'inventon, par le fait qu'il est prévu un ressort qui charge la partie guidage dans le sens de la décompression axiale, ressort qui prend appui d'une part sur la partie guidage adaptée au siege de la soupape ét d'autre part sur une partie rigide de transmission de la pression de fermeture de la tige de soupape. Ceci permet d'arriver au résultat qu'à la fermeture de la soupape non seulement la partie qui assure l'étanchéité mais également le ressort métallique est comprimé, ou déformé élastiquement, ce qui, à l'ouverture de la soupape, amène la détente de ce ressort qui, devon côté, ramène nécessairement la partie guidage dans sa position initiale en agissant sur la partie étanchéité-dans le sens d'une détente axiale. On peut compenser ainsi des effets de fatigue de la partie qui assure l'étanchéité1 dûs au vieillissement et à l'usage prolongé. Par ailleurs le "battement" de la partie guidage est pratiquement exclu. Sur le dessin joint, on a représenté plusieurs exemples d'exécution de l'invention - la Fig. 1 représente en coupe axiale un premier exemple ; - la Fig 2 représente une variante de la Fig. 1 en coupe axiale - la Fig. 3 représente en coupe axiale un deuxième exemple - la Fig. 4 représente en coupe axiale un troisieme exemple, et - la Fig. 5 une variante de la Fig. 4. La soupape représentée sur la figure 1 comporte une tige 1 guidée de façon non représentée, qui peut monter et descendre par un pas de vis également non représenté et porte à son extrémité inférieure un élément d'étanchéité conique 2. Cet élément d'étanchéité est composé dans le cas présent d'un corps de compression rigide 3, d'un corps de guidage également rigide 4, d'un ressort métallique 5, qui prend appui par ses deux extrémités sur ces corps rigides1 et d'une bague d'étan chéité 6 en caoutchouc. Cet élément annulaire 2 en plusieurs parties est vissé au moyen d'une vis à tête 7 sur l'extrémité libre de la tige i, le corps de pression 3 étant bloqué entre un épaulement du corps de vis 7a et un épaulement de la tige 1, alors que le corps de guidage 4 s'appuie sur la tête de vis 7b lorsque l'seulement d'étanchéité est détendu (partie gauche sur le dessin 1). Le corps de pression 3 a une surface interne concave 3a qui s'appuie sur une surface supérieure correspondante 6a de la bague d'étanchéité 6.Le diamètre exterieur du corps de pression 3 est choisi de façon telle que, la soupape étant fermée, il ne vienne sûrement pas buter contre le siège conique 8 de la soupape. La face frontale inférieure plane 6b de la bague d'etancheite 6 affleure extérieurement la face frontale correspondante 4b du corps de guidage 4 qui est appuyé par sa face frontale inférieure plane 4a sur l'épaulement 7b de la tête de vis 7. La surface latérale du corps de guidage 4 est adaptée à la surface du siège de la soupape.Le ressort métallique 5 constitue une bague renflée en son milieu, dont les parties cylindriques 5b des extrémités s'engagent immédiatement sur la tige 7a de la vis 7, dans le détalonnagedes deux corps 3, 4 et s'appuyent donc directement sur ces corps rigides constitués de façon rationnelle par du métal. ta bague d'étanchéité 6, dont la forme interne correspond à la forme externe du ressort 5, est reliée de façon solide, de préférence par vulcanisation, à ce ressort Ceci est même particulierement recommandé, si la bague d'étanchéité 6 est également fixée additionnellement, de façon à adhérer fortement, par vulcanisation sur l'élément de guidage 4 et/ou sur l'élément de pression 3. Sur la partie gauche de la figure 1, l'élément d'étanchéité 2 a été dessiné en position détendue, le'corps de guidage 4 se trouvant déjàdans sa position inférieure finale. Si partant de cette position une pression est exercée sur la tige 1, le corps de guidage 4 restant immobile, le corps de pression 3 va tendre le ressort métallique 5 qui s'incurvera davantage et presser radialement par déformation du volume, la bague d'étanchéité 6 contre la surface d'appui du siège de soupape 8. Le bombage du ressort métallique 5 renforce cette déformation dans le sens radial de la bague en caoutchouc 6. Sur la partie droite du dessin de la figure 1 on a représenté cet état de 11 élément d'étanchéité 2, état dans lequel l'epaule- ment de la tête de vis est espacé du corps de guidage 4. Lorsque la pression de fermeture n'est plus exercée, les deux corps rigides 3, 4 sont à nouveau écartés par le ressort 5 qui s'appuie sur eux par ses deux extrémités ; il y a déformation en sens inverse de la bague de caoutchouc 6 et décollement de cette bague du siège de soupape 8 ; cet écartement a lieu même si la bague d'étanchéité a perdu un peu de son élasticité. Comme le ressort métallique 5 ne peut être tendu que par une force relativement suffisante, un battement" du corps de guidage 4 est pratiquement exclu, contrairement à des réalisations connues dans lesquelles le corps d'appui de l'élément d'étanchéité qui repose sur la tête de vis n'est en liaison avec le corps de'pression supérieur que par la bague d'étanchéité ayant l'élasticité du caoutchouc. Comme on l'a représenté, seule l'arête du bord inférieur de la bague de caoutchouc 6 affleure la surface conique du siège de soupape 8 dans sa position détendue (partie gauche sur la figure 1), alors que la surface latérale conique de la bague d'étanchéité, et en particulier l'arête de son bord supérieur, est un peu en retrait par rapport au siège. Ce n'est que la déformation du volume qui se produit par la pression qui amène la bague d'étanchéité au contact de la surface du siège. Si, comme on l'a mentionné, les faces frontales 6a, 6b de la bague d'étanchéité 6 sont reliées avec une forte adhérence aux surfaces correspondantes 3a, 4b des corps 3, 4, un décalage des arêtes des bords extérieures de la bague d'étanchéité, dû par exemple au vieillissement, par rapport à ces corps est impossible. De ce fait on a la garantie que- l'arête du bord inférieur de la bague d'étanchéité se met immédiatement en position d'étanchéité par rapport au siège lorsqu'on ferme la soupape et que d'autre part il n'y a pas de détérioration de la bague d'étanchéité dans la région de l'arête du bord supérieur par des phénomènes de coincement. La variante représentée sur la figure 2, sur laquelle des parties analogues à celles de la figure 1 portent des références analogues, a un ressort métallique 15 dont le renflement est, vu en coupe axiale, celui d'une partie de cylindre, il n'a donc pas des parties terminales cylindriques ; ses deux faces frontales 15b qui touchent la tige de vis 17a, prennent appui directement sur la face frontale inférieure concave 13a du corps de pression 13, et respectivement sur la face frontale supérieure plane 14b du corps de guidage 14. Pour le reste, tout ce qui a été dit au sujet de l'exemple de la figure 1 reste valable, en particulier la liaison à forte adhésion entre la bague de caoutchouc 16 et le ressort métallique 15, respectivement les corpus 13 et/ou 14; le mode d'action est également analogue. On comprendra facilement que dans les deux exemples décrits ci-dessus les surfaces des corps 3a, ou 13a (et les faces correspondantes 6a ou 16a) qui agissent de concert avec la bague de caoutchouc 6 ou 16, au lieu d'être coniques peuvent être planes alors que la surface du corps de guidage 4b, ou 14b (et la surface d'étanchéité 6b, respectivement 16b qui lui correspond) seront coniques ; toutes ces surfaces peuvent être également des faces radiales planes. De même il serait possible de réaliser le corps de pression 31 ou 13, d'un seul tenant avec la tige 1 ou il ; dans ce cas la bague de caoutchouc 6 ou 16 n'a pas de liaison fortement adhésive avec le corps de pression. Dans l'exemple représenté sur la figure 3, (sur laquelle des pièces analogues portent également des référencesanalogues), le corps de pression 23 est équipé sur sa face inférieure d'une collerette annulaire axiale 23a qui repose sur le bord externe 25a d'une rondelle élastique relativement plate en forme de disque 25, alors que la partie marginale interne 25b du ressort 25 reposesur un moyeu 24b du corps de guidage rigide 24 qui entoure la tige de vis 27a. Dans l'espace compris entre le ressort 25 et le corps de guidage 24 est placée la bague d'étanchéité 26 dontla face frontale supérieure 26a est fixée avec une forte adhésion à la rondelle élastique 25. De façon rationnelle la bague d'étanchéité 26 sera également reliée de façon fortement adhérente, par vulcanisation, aux surfaces avoisinantes du corps de guidage 24, telles que le moyeu 24a de celui-ci par exemple. De plus, le corps de guidage 24 comportera dans ce cas un joint torique 29 qui assure l'étanchéité vis-à-vis de la tige de vis 27a. Sur la figure 3, on a représenté dans la partie gauche l'élément d'étanchéité 22 avec le corps de guidage 24 en position de fermeture. Dans cette position la bague d'étan chiite 26 n'affleure également que par son arête inférieure la surface du siège, alors que la face latérale conique est légèrement en retrait. Si, par l'intermédiaire de la tige 21, la pression de fermeture est exercée, la rondelle éalstique 25 se déforme sous l'action de la collerette annulaire 23a, ce qui entrâine une déformation du volume initial de la bague d'étanchéité 26 et de ce fait provoque un serrage de sa face latérale contre la face du siège, comme on l'-a representé sur la partie droite de la figure 3.La suppression de la pression de fermeture entraîne dans ce cas également la détente du ressort 25 et de ce fait un retour forcé de la bague d'etan chéité 26 dans sa forme initiale. Comme il ressort de la figure 3, la face d'appui conique du siège 28 de soupape se prolonge jusqu a la face frontale supérieure de celui-ci, il peut cependant être avantageux de donner à l'intérieur de la partie supérieure du siège 28 une forme cylindrique et de ne laisser subsister entre le pourtour cylindrique externe de la partie 23 et cette partie supérieure qu'une fente annulaire relativement étroite ; dans ce but la partie 23 peut être légèrement proéminente par rapport à la bague d'étanchéité 26. On peut améliorer de cette façon l'absence de bruit. Alors que les soupapes décrites ci-dessus comportent un ressort en forme de tube ou de disque qui prend appui sur les corps rigides de pression ou de guidage, ce ressort est un ressort à boudin 35 qui entoure la tige de vis 37a de la figure 4. Par ailleurs, ici également, des pièces analogues portent des références analogues. Contrairement aux exemples des figures I à 3, le ressort 35 ne sera naturellmenet pas relié avec une forte adhérence à la bague d'étanchéité, et la partie 34b du moyeu du corps due guidage 34 qui constitue l'appui inférieur du ressort 35 n'est pas d'un seul tenant avec celui-ci.Etant donné qu a la fermeture ou à l'ouverture de la soupape, le corps de pression 33 qui s'applique, en l'affleurant, contre la face frontale supérieure 36a de la bague d'étanchéité 36, (et qui peut être reliée avec une forte adhérence à celle-ci > est déplacé le long de la partie 34b du moyeu t la bague d'étanchéité 36 ne doit pas être reliée avec une forte adhérence à la partie 34b du moyeu afin d'éviter un cisaillement de la bague de caoutchouc de la- partie 33 en contact avec le moyeu. La bague d'étanchéité 36 n'est donc reliée rigidement qu'au corps de guidage 34, et éventuellement au corps de pression 33. Comme il est aisément visible, le ressort qui est comprimé par la pression de fermeture provoque, dans ce cas également, un déplacement forcé du corps de pression 33 et du corps de guidage 34 lorsque la pression de fermeture cesse d'être exercée, permettant une déformation en sens inverse de la bague d'étanchéité 36. La variante représentée sur la figure 5 est une combinaison du mode de construction selon la figure 3 et de celui de la figure 4 en ce sens qu'on a prévu, entre le corps de pression 43 et la bague d'étanchéité 46, une rondelle élastique 55 qui agit comme élément de ressort additionnel et qui d'un côté adhere fortement, en l'affleurant, à la bague d'étanchéité 46, et contre le bord interne supérieure de laquelle s'applique le corps de pression 43 de forme relativement réduite. Sous l'effet de la force de fermeture ce n'est donc pas seulement le ressort 45 qui est comprimé, mais la rondelle élastique 55 se déformera également un peu de façon élastique ce qui entrain une déformation correspondante de la bague d'étanchéité 46. Le ressort 45 qui prend appui des deux côtés sur des corps rigides, écartera automatiquement le corps de pression et le corps de guidage et permettra à la bague d'étan chéité de reprendre sa forme initiale. 1 résulte de ce qui précède que les soupapes d'arrêt et de réglage sont non seulement simples au point de vue du montage mais qu'elles ne présentent également que des risques très réduits de pannes et fonctionnent avec peu de bruit. REVENDICATIONS 1. Soupape d'arrêt et de réglage à élément d'étanchéité conique, fixé à l'extrémité libre de la tige de soupape (1) et qui est composé au moins d'une partie de guidage rigide (4) et d'une partie d'étanchéité à élasticité de caoutchouc (6) 'reliée à cette dernière, caractérisée en ce qu'il est prévu un ressort métallique (5) qui sollicite la partie de guidage dans le sens de la décompression axiale de l'élé- ment d'étanchéité, et qui prend appui d'une part sur la partie guidage (4), adaptée au siège de soupape (8) et d'autre part sur une partie rigide de transmission de la pression de fermeture (9) de la tige de soupape. 2. Soupape d'arrêt et de réglage selon la revendication I, caractérisée en ce que l'élément de soupape(2, 12) est un ressort annulaire, renflé au moins dans sa partie médiane (5a, 15), qui entoure la tige (7a, 17a) de la vis (7, 17) qui fixe l'élément d'étanchéité sur la tige (1, 11) et qui est épaulé par un de ses bords frontaux sur le corps de pression (3, 13) et par son autre bord frontal sur le corps de guidage (4, 14), la bague d'étanchéité (6, 16) qui entoure le ressort, constituée par exemple par du caoutchouc, étant reliée, par exemple par vulcanisation, au ressort. 3. Soupape selon la revendication 2, caractérisée en ce que la bague d'étanchéité (6, 16) est reliée additionnellement, de façon à adhérer fortement et en affleurant à l'extérieur, au corps de pression (3, 13) et/ou au corps de guidage. 4. Soupape selon une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que le ressort annulaire (5) est épaulé par des parties frontales cylindriques (5b) sur les deux parties rigides (3,4). 5. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ressort (25) est une rondelle élastique plate, sur le bord externe (25b) de laquelle vient s'appuyer une collerette externe axiale (23a) du corps de pression (23), alors que le bord interne (25b) de la rondelle élastique est placé sur un moyeu (24b) et que la bague d'étanchéité (26) qui entoure le moyeu (24b) et qui est appliquée en l'affleurant contre le corps de guidage (24), est reliée, alignée sur le dessous du ressorts et adhère frotement à lui. 6. Soupape selon la revendication 5, caractérisée en ce que la bague d'étanchéité (26) est également fixée avec une forte adhérence sur les faces contigues du corps de guidage (24) et sur le moyeu. 7. Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que le ressort est un ressort à boudin (35, 45) qui entoure le fût (37a, 47a) d'une vis (37, 47) qui fixe l'élément d'étanchéité sur la tige, ressort qui s'appuie d'un coté, directement ou par l'intermédiaire du corps de pression, sur la tige, et par son autre coté sur un élément (34a,44b) du moyeu du corps de guidage (34, 44), alors que la bague d'étan chéité (36, 46) qui entoure librement l'élément du moyeu, est reliée par sa face frontale inférieure à la pièce de guidage (34, 44) et/ou par sa face frontale supérieure, au corps de pression (33) respectivement, avec une forte adhérence, à un disque annulaire (55).