Brevet FR2444868A1 — publié le 19800718

La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un robinet à boule. Elle concerne égale- ment un robinet à boule fabriqué par application de ce procédé. Les robinets à boule du genre visé ici comprennent un boisseau sphérique, ou boule, monté rotativement dans un corps muni d'embouts de raccordement à une tuyeuterie, et une tige de manoeuvre pour faire tourner la boule. Deux sièges sont appliqués de part et d'autre de la boule, en coopération étanche avec elle. Dans le cas des robinets de petites dimensions, par exemple jusqu'à un diamètre de 15 millimètres, qui sont plus spécialement envisagés ici, le corps de robinet est généralement usiné dans la masse, ce qui entraîne à la fois une perte de matière importante et un travail d'usinage important. D'autre part, la fixation des sièges fait appel au soudage ou au vissage, qui sont des opérations supplémentaires demandant, dans cette fabrication, à être réalisées avec précision. Il s'ensuit que les procédés connus de fabrication de robinets à boule, notamment de petit diamètre, sont relativement onéreux. La présente invention vise un procédé de fabrication de robinets à boule qui soit particulièrement économique, tant du point de vue de l'économie de matière que de-celui de la réduction du temps de fabrication, tout en permettant l'obtention d'un robinet à boule offrant des performances comparables à celles des robinets usinés. Suivant un premier aspect de l'invention, le procédé est destiné à fabriquer un robinet à boule du genre comprenant un corps évidé axialement dans lequel est monté rotativement un obturateur sphérique - ou boulepercé d'un canal orthogonal à son axe de rotation, ce corps étant traversé d'une tige de manoeuvre pour faire tourner la boule.Ce procédé est caractérisé par la suc cession d'étapes suivantes a) on coupe une pièce tubulaire à la longueur prévue du robinet, pour constituer le corps du robinet, le diamètre intérieur de cette pièce étant tel que la boule puisse y être introduite b) on perce dans la paroi de cette pièce un orifice dont les dimensions permettent le passage de la tige de manoeuvre c) on met en place la boule et la tige de manoeuvre d) on réalise deux anneaux formant sièges pour la boule et l'on coupe deux manchettes tubulaires dont le diamètre extérieur est légèrement supérieur au diamètre intérieur du corps pour permettre un emmanchement dur des manchettes dans le corps e) on refroidit les manchettes à une tempéra- ture telle que leur contraction permette leur coulissement dans le corps, et on les introduit dans le corps en appliquant les sièges sur la boule f) on laisse la température de l'ensemble s'équilibrer. Toute opération d'usinage onéreux se trouve ainsi supprimez. On ne procède qu'à de simples tronçonnages qui sont d'ailleurs inévitables. On peut, en effet, utiliser du tube courant ou, par raison de commodité, réaliser le corps en fer hexagonal creux extrudé. Tout au plus, une certaine reprise de l'état de surface estelle nécessaire pour obtenir une coopération satisfaisante des pièces emmanchées. Suivant une réalisation préférée du procédé, on donne aux manchettes un diamètre extérieur supérieur de 0,08 millimètre à 0,12 millimètre au diamètre intérieur du corps, et l'on refroidit les manchettes à une température comprise entre - 150 C et - 200 C. On a trouvé que cette différence de diamètre avant-emmanchement donnait la meilleure étanchéité au robinet tout en ne nécessitant qu'un refroidissement facile à obtenir industriellement, et notamment par simple plongée des manchettes dans l'azote liquide à -1950C. Toujours en vue d'une étanchéité optimale, le procédé prévoit de superfinir les surfaces coopérantes du corps et des manchettes conformément à l'indice de rugosité 0,4 RA ou 0,8 RA. Suivant une réalisation avantageuse du procédé, on donne aux manchettes une longueur comprise entre 0,7 et 0,8 fois le diamètre intérieur du corps. On a trouvé que cette longueur d'emmanchement était suffisante pour éviter l'arrachement sous pression et pour contribuer à une étanchéité satisfaisante. Suivant une réalisation préférée du procédé , on donne au corps une épaisseur moyenne comprise entre 0,15 fois et 0,22 fois le diamètre intérieur de ladite pièce. On a trouvé que cette épaisseur conférait au tube une élasticité procurant des conditions d'emmanchement optimales. Suivant une variante de réalisation du procédé, avant de refroidir les manchettes, on pratique dans leur tranche une saignée et on encastre les sièges dans cette saignée. Au prix d'un voisinage relativement simple , la manipulation des pièces en vue de l'emmanchement se trouve simplifiée. Suivant un second aspect de l'invention, celleci vise un robinet à boule comprenant un corps évidé axialement dans lequel est monté rotativement un obturateur sphérique - ou boule - percé d'un canal orthogonal à son axe de rotation, ce corps étant traversé d'une tige de manoeuvre pour faire tourner la boule. Ce robinet est caractérisé en ce que le corps comprend une pièce tubulaire dans laquelle sont insérées à emmanchement dur deux manchettes situées de part et d'autre de la boule, et appliquant chacune un siège sur la boule. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs - la Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un robinet conforme à l'invention, suivant I-I de la Figure 2, - la Figure 2 est une vue en bout suivant Il-Il de la Figure 1, - la Figure 3 est une vue éclatée montrant les premières étapes du procédé de fabrication du robinet, - la Figure 4 est une vue éclatée montrant les dernières étapes du procédé de fabrication, - la Figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une manchette avec un siège encastré. En référence aux Figures 1 et 2, le robinet conforme à l'invention comprend un corps 1 constitué d'une pièce tubulaire à alésage cylindrique et présentant extérieurement, dans l'exemple décrit, une section hexagonale. Un obturateur sphérique 2 (ou boule) est monté dans l'alésage et relié par l'intermédiaire d'un raccordement 3 du genre "tournevis" à une tige de manoeuvre 4 traversant le corps 1 par une ouverture 5 et munie d'un levier de manoeuvre 6. La boule 2 est percée d'un canal 7 orthogonal à l'axe de rotation de la tige 4. Deux sièges annulaires 8 qui, dans l'exemple décrit, sont en polytétrafluoréthylène, sont maintenus appliqués contre la boule 2 par deux manchettes 9 emman chées dur dans le corps 1. Deux rondelles métalliques 11 sont interposées entre les sièges 8 et les manchettes 9 et leur diamètre intérieur est sensiblement égal au diamètre intérieur des sièges 8. Les manchettes 9 comportent un taraudage 12 pour raccordement sur une tuyauterie. D'une façon générale, la longueur des manchettes 9, qui ne dépassent pas à l'extérieur du corps 1, est comprise entre 0,7 et 0,8 fois le diamètre de l'alésage du corps. L'épaisseur du corps est variable, du fait de sa section hexagonale, mais sa valeur moyenne est comprise entre 0,15 et 0,22 fois le diamètre de son alésage. Ainsi, dans l'exemple décrit, qui concerne un robinet au diamètre nominal de 15 X 21 millimètres ( ou h pouce), la longueur des manchettes 9 est de 19 millimètres et le diamètre de l'alésage du corps 1 est de 26 millimètres. D'autre part, le corps est réalisé dans un fer hexagonal de 32 millimètres sur plats, ce qui lui confère une épaisseur moyenne de 4,3 millimètres environ. La tige de manoeuvre 4 comporte un épaulement 19 pour serrer une rondelle d'étanchéité 13 dans un logement ménagé dans le corps 1. Du côté extérieur, une rondelle d'étanchéité 14 est serrée par une rondelle métallique 15 dans un logement similaire. Le levier de manoeuvre 6, fixé par un écrou freiné 16 vissé sur la tige 4, assure la compression des rondelles d'étanchéité 13 et 14 par l'intermédiaire de rondelles élastiques 17. On va maintenant décrire, en référence aux 3 et 4,un procédé de fabrication de ce robinet de 15x21mm. On commence par tronçonner une longueur convenable dans un profilé hexagonal courant pour constituer le corps 1. On choisit un profilé présentant un alésage central cylindrique obtenu directement par extrusion on évite ainsi une perte de matière liée au forage dans la masse. Dans l'exemple décrit, la longueur tronçonriée est de 32 millimètres. Si besoin est,on superfins l'alésage intérieur pour obtenir un état de surface correspondant sensiblement à l'indice de rugosité normalisé 0,4 RA ou 0,8 RA. On perce sur le corps 1 l'orifice de passage de la tige 4 et l'on pratique les usinages nécessaires à la mise en place des rondelles d'étanchéité. On monte ensuite la tige 4 par l'intérieur du corps, avec l'ensemble des diverses rondelles mentionnées plus haut, et l'on fixe définitivement le levier de manoeuvre 6 au moyen de l'écrou 16. Enfin, on monte la boule 2 en l'engageant dans le raccord "tournevis" 3, et l'on obtient ainsi le sous-ensemble représenté dans la partie centrale de la Figure 3. Entre temps, on a réalisé les sièges 8, les rondelles Il et les manchettes 9 (Figure 3). Pour réaliser ces manchettes, on tronçonne un tube courant en éléments de 19 millimètres de longueur, et l'on superfinit l'usinage extérieur pour obtenir un diamètre de 26,1 millimètres avec un état de surface correspondant sensiblement à l'indice de rugosité normalisé 0,4 RA ou 0,8 RA. On rappelle que le diamètre de l'alésage du corps est de 26 millimètres. D'une façon générale, le diamètre extérieur des manchettes 9 doit etre supérieur de 0,08 millimètres à 0,12 millimètres au diamètre intérieur du corps. On réalise également les taraudages 12 dans les manchettes 9. On met ensuite en place les sièges 8 et les rondelles Il en les introduisant dans le corps 1 suivant des flèches Fl (Figure 3), de manière à obtenir le sousensemble représenté dans la partie centrale de la Figure 4. On trempe ensuite les manchettes 9 dans de l'azote liquide de manière quelles prennent une température comprise entre - 1500 C et - 200 C. La con traction qu'elles subissent du fait de ce refroidissement permet de les introduire dans le corps 1 suivant les flèches F2 (Figure 4) où on les maintient appliquées contre les rondelles 11, avec une force prédéterminée, de manière à assurer le serrage voulu des sièges 8 sur la boule 2. On maintient ce montage pendant le temps nécessaire à la mise en équilibre thermique de l'ensemble. Une fois cet équilibre atteint, la dilatation des manchettes 9 provoque leur emmanchement dur dans le corps 1 et l'on obtient le robinet représenté sur les Figures 1 et 2 et précédemment décrit. Une variante de réalisatiori du robinet et de son procédé de fabrication consiste à supprimer les rondelles 11 et à encastrer les sièges 8 dans des gorges 18 pratiquées dans la tranche des manchettes 8 (Figure 5). On refroidit ensuite les assemblages ainsi obtenus et on les introduit dans le sous-ensemble représenté dans la partie centrale de la Figure 3. Au prix de l'usinage supplémentaire de la gorge 18, on a supprimé des pièces et simplifié l'opération de montage. Des essais effectués sur un robinet fabriqué conformément à l'invention ont permis de constater que les manchettes 9 présentaient une résistance à l'arrachement d'environ une tonne et une résistance à la rotation par rapport au corps d'environ 30 mkg. Aucune fuite décelable ne se produit tant que la pression du fluide ne provoque pas l'arrachement des manchettes. Le procédé selon l'invention permet donc de fabriquer un robinet sans procéder à aucun usinage directement lié au montage, donc avec économie de matière et de temps, et sans diminuer pour autant les performances de ce robinet. REVENDICATIONS 1. Procédé pour fabriquer un robinet à boule du genre comprenant un corps évidé axialement dans lequel est monté rotativement un obturateur sphérique - ou boule percé d'un canal orthogonal à son axe de rotation, ce corps étant traversé d'une tige de manoeuvre pour faire tourner la boule, caractérisé par la succession d'étapes suivantes a) On coupe une pièce tubulaire à la longueur prévue du robinet pour constituer le corps du robinet, le diamètre intérieur de cette pièce étant tel que la boule puisse y être introduite b) on perce dans la paroi de cette pièce un orifice dont les dimensions permettent le passage de la tige de manoeuvre ;; c) on met en place la boule et la tige de manoeuvre d) on réalise deux anneaux formant sièges pour la boule et lwon coupe deux manchettes tubulaires dont le diamètre extérieur est légèrement supérieur au diamètre intérieur du corps pour permettre un emmanchement dur des manchettes dans le corps e) on refroidit les manchettes à une température telle que leur contraction permette leur coulissement dans le corps, et on les introduit dans le corps en appliquant les sièges sur la boule f) on laisse la température de l'ensemble s'équilibrer. 2) Procédé conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'on donne aux manchettes un diamètre extérieur supérieur de 0,08 millimètre à 0,12 millimètre au diamètre intérieur du corps et en ce qu'on refroidit les manchettes à une température-comprise entre - 1500 C et - 2000 C. 3. Procédé conforme à la revendication 2, caractérisé en ce que, pour effectuer le refroidissement des manchettes, on les trempe dans l'azote liquide. 4. Procédé conforme à l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on superfinit les surfaces coopérantes du corps et des manchettes conformément à l'indice de rugosité 0,4 RA ou 0,8 RA. 5. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on donne aux manchettes une longueur comprise entre 0,7 et 0,8 fois le diamètre intérieur du corps. 6. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on dourine au corps une épaisseur moyenne comprise entre 0,15 fois et 0,22 fois le diamètre intérieur de ladite pièce. 7. Procédé conforme à l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, avant de refroidir les manchettes, on pratique dans leur tranche une saignée et en ce qu'on encastre les sièges dans cette saignée. 8. Robinet à boule comprenant un corps évidé axialement dans lequel est monté rotativement un obturateur sphérique - ou boule - percé d'un canal orthogonal à son axe de rotation, ce corps étant traversé d'une tige de manoeuvre pour faire tourner la boule, caractérisé en ce que le corps comprend une pièce tubulaire dans laquelle sonh insérées à emmanchement dur deux manchettes situées de part et d'autre de la boule et appliquant chacune un siège sur la boule.