Brevet FR2453338A1 — publié le 19801031

La présente invention concerne un appareil de robinetterie qui peut être rendu insensible au feu et plus particulièrement, bien que non exclusivement, un robinet à papillon ou à obturateur sphérique. Les appareils de robinetterie insensibles au feu de type classique comportent un siège qui comprend un anneau souple avec lequel un obturateur vient en contact pour interrompre ltécoulement du fluide dans l'appareil, cet anneau souple étant fait d'un matériau tendre, tel que le polytétrafluoréthylène. L'obturateur est agencé de telle façon que lorsque l'anneau souple est détruit par le feu, il vient en contact avec une lèvre métallique prévue sur le siège pour maintenir le robinet fermé. Toutefois, les normes de sécurité de nombreux pays, par exemple la norme britannique British Standard 5146, exigent qu'un contact parfaitement ajusté soit assuré entre l'obturateur et la lèvre métallique, ce qui pose de très gros problèmes de fabrication.Ces problèmes prennent un caractère encore plus aigu dans les robinets de forte taille, car la tolérance admissible entre ltobturateur et la lèvre métallique devient plus sévère à mesure que les dimensions de l'appareil augmentent. En outre, lorsque le robinet est du type à papillon ou à obturateur spherique, dans lequel il y a déplacement angulaire de ltobturateur relativement au siège ge, d'autres problèmes sont soulevés par l'effet d'écor- chement" produit par le frottement entre les surfaces en contact de l'obturateur et de la lèvre. L'invention a donc pour objet de réaliser un appareil de robinet du type précité, qui est capable de -sa- tisfaire les exigences de normes de sécurité telles que la British Standard 5i46 et qui élimine ou tout au moins atténue les inconvénients ci-dessus. Sous ce rapport, les références à la British Standard 5146 concernent la British Standard 5146: 1974, telle qu'elle a e été rédigée à l'origine et telle aussi qu'on a suggéré de la modifier avant la date de dépôt de la présente demande A cet effet, dans l'appareil de robinetterie selon l'invention, qui comprend un corps muni d'un passage qui le traverse de part en part, un obturateur déplaçable entre une première position, dans laquelle il permet l'écou- lement d'un fluide à travers le passage, et une seconde position, dans laquelle il interrompt ltécoulement du fluide, un anneau souple1 qui, dans des conditions normales de fonctionnement, fournit un siège entre le corps et l'obtu- rateur lorsque celui-ci se trouve dans sa seconde position, est.caractérisé en ce qu'il comporte un anneau supplémen- taire fait d'un matériau non métallique résistant aux fortes températures, qui fournit un siège entre le corps et l'obturateur en cas de défaillance de l'anneau souple de façon à interrompre l'écoulement du fluide à travers le passage. L'anneau non métallique est de préférence prévu pour résister à des températures d'au moins 6000C. Le matériau de cet anneau non métallique peut aussi, par nature, ne pas provoquer de détérioration par frottement; le dit anneau peut entre, par exemple, en graphite. Avantageusement un siège entoure le passage dans le corps et comprend un anneau de montage ayant une face qui, dans des conditions normales de fonctionnement, se trouve à une certaine distance de l'obturateur lorsque celui-ci se trouve dans sa seconde position, mais qui est disposée de façon que l'obturateur vienne en contact avec elle en cas de défaillance de l'anneau souple et aussi de l'anneau non métallique de façon à diminuer l'écoulement du fluide à travers le passage. L'anneau souple et/ou 1' anneau non métallique sont de préférence incorporés au siège, auquel cas l'anneau de montage présente avantageusement un évidement annulaire dans lequel l'anneau non métallique est formé par compression.L'anneau de montage est métallique et, dans une forme d'exécution particulière, il est formé de deux parties annulaires axialement en contact l'une avec l'autre de façon à retenir entre elles l'anneau non métallique; dans ce cas, une des parties annulaires peut être interposée entre l'anneau souple et l' anneau non métallique. -L'anneau souple est fait de préférence d'une résine synthétique qui est un dérivé fluoré d'hydrocarbure, comme le polytétrafluoréthylène et il est de préférence soumis aussi à un fluage à froid. L'appareil de robinetterie peut avoir la forme d'un robinet à papillon, dans lequel l'obturateur est un disque monté sur le corps de façon à pouvoir pivoter sur un axe transversal à celui du passage I1 est désirable que ce disque ait une face qui définit une -zone sphérique et qui est en contact avec l'anneau souple lorsque l'obturateur se trouve dans sa seconde position et que l'axe de pivotement soit décalé à la fois par rapport au plan du disque et par rapport à l'axe du passage, par exemple de la manière décrite dans le brevet britannique NO 1 290 325. Dans ce cas, l'anneau souple est de préférence du type de celui décrit dans le brevet britannique NO 1 305 554. Comme variante, l'appareil de robinetterie peut prendre la forme d'un robinet à obturateur sphérique monté dans le corps de façon a pouvoir tourner sur un axe transversal à celui du passage-et muni d'une lumière communi- quant avec le passage qui traverse le corps lorsque l'obturateur se trouve dans sa première position. Dans ce cas, il est prévu avantageusement deux sièges qui entourent des parties respectives du passage sur les côtés opposés de l' obturateur, chaque siège comportant un anneau souple et un anneau non métallique résistant aux fortes températures. De toute façon, l'invention sera bien comprise à 1' aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemples non limitatifs, plusieurs formes d'exécution de cet appareil: Fig. i est une vue de côté, en coupe verticale, d' un appareil de robinetterie selon l'invention1 en forme de robinet à papillon; Fig. 2 est une vue å une plus grande échelle d'un détail de l'appareil de fig. i, montrant en particulier un siège de cet appareil; Fig. 3 est une vue similaire à fig. 2 et montrant une autre forme d'exécution du siège; Fig. 4 est une vue de côté, en coupe verticale, de l'appareil de robinetterie selon l'invention, en forme de robinet à obturateur sphérique. Le robinet à papillon représenté aux fig. 1 et 2 comporte un corps 10, qu'un passage Il traverse de part en part, et un siège 12, qui est fixé à l'une des extrémités axiales du corps 10 et entoure le passage 11. Ce siège 12 est constitué par un anneau métallique 13, qui supporte deux autres anneaux 14 et 15. L'anneau 14 est fait d'une résine synthétique souple et élastique qui est un dérivé fluoré d'hydrocarbure (comme le- polytôtrafluore'thylène), qui est soumis à un fluage à froid dans un but qui sera ex pliqué plus loin. Dans la forme d'exécution représentée, 1' anneau souple est du type de celui décrit dans le brevet britannique NO 1 305 554.L'anneau 15 est fait d'un matériau non métallique résistant aux températures élevées et qui ne provoque pas de détérioration par frottement; comme exemples d'un tel matériau on peut citer "GRAFOIL", une forme de graphite commercialisée par l'Union Carbide Corporation, et "GRAFTITE", une autre forme de graphite commer cialisée par Crane Packing Ltd. L'anneau non métallique 15 est logé dans un évidement annulaire 16 formé dans l'anneau métallique de montage 13, lequel est muni de dépouilles empêchant l'anneau 15 d'être expulsé hors de l'évidement par la pression du fluide qui s'écoule à travers le passage 11, le dit anneau 15 étant formé in situ par compression dans l'évidement 16. Un obturateur, constitué par un disque 17 muni d' une face périphérique 18 analogue à celle d'une zone sphérique, est monté dans le corps 10 de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe 19 perpendiculaire à celui du passage 11, et ce, entre une première position (représentée en traits discontinus à la fig. 1), dans laquelle il permet l'écoulement du fluide à travers le passage 11, et une seconde position (représentée en traits continus à la fig. 1, dans laquelle la face 18 vient en contact étanche aveus l'anneau souple 14, de façon à interrompre l'écoulement du fluide. Dans sa seconde position, le disque 17 est en outre légèrement en contact avec l'anneau non métallique 15. L'axe de pivotement 19 de l'obturateur est décalé par rapport au plan dru disque 17 et aussi par rapport à l'axe du passage 11, et le centre de courbure de la face périphérique 18 se trouve sur cet axe du passage lorsque le disque 17 se trouve dans sa seconde position. Grâce à cet agencement, la face périphérique 18 décolle de l'anneau souple 14 lorsque le disque 17, en pivotant, s'écarte de sa seconde position1 de sorte que dans ce robinet, la fermeture étanche aux fluides n'est pas obtenue par un ajustement avec interférence entre ces pièces. Du fait que l'anneau souple 14 est sujet à un fluage à froid, le disque 17, en venant en contact avec lui, agit efficacement sur'lui pour lui donner la forme nécessaire, l'élasticité restante etant suffisante pour appliquer l'une contre l'autre les faces de l'anneau et du disque qui coopèrent de façon à établir entre elles un contact étroit. Ce formage à froid de l'anneau 14 est aidé par sa forme même et l'on se réfèrera au brevet britannique NO 1 305 554 déjà cité pour d'autres explications sur ce point. Dans le cas où l'anneau souple 14 est détruit par le feu ou est défaillant pour toute autre raison, le disque 17, lorsqu'il se trouve dans sa seconde position, vient en contact étroit avec l-'anneau non métallique 15, de façon à in- terrompre le passage du fluide; plus précisément, le taux de fuite toléré par cet anneau non métallique est suffisamment faible pour être conforme à des normes de sécurité telles que la norme britannique BS 5146.Au cas où l'anneau non métallique 15 est également défaillant, par exemple en raison d'une détérioration mécanique, le disque 17, lorsqu'il se trouve dans sa seconde position, vient en contact avec une face 20 (fig. 2) de l'anneau de montage métallique 13, qui se trouve normalement à une certaine distance du disque, et il en résulte une diminution de l'ôcou- lement du fluide à travers le passage 11. Pour empêcher que le fluide s'échappe dans l'atmosphère, un joint d'étanchéité annulaire 20a est prévu entre le corps 10 et l'anneau métallique 13, de façon à entourer le passage 11. Ce joint 20a est en graphite ou fait d'un matériau à base de graphite et il est formé par compression dans un évidement approprié de l'anneau métallique -;2. Le robinet qui vient d'être décrit est conçu de fa çon que le fluide puisse le traverser uniquement dans le sens de la flèche 21 à la fig. 2, étant donné que le fluide circulant en sens inverse aurait tendance à déloger l' anneau non métallique 15 de l'anneau de montage 13 en cas de défaillance de l'anneau souple 14. La fig. 3 montre une variante de réalisation dans laquelle le fluide peut s'écouler dans les deux sens. Dans cette variante, l'anneau métal- lique de montage li est formé de deux parties annulaires 22 et 23, qui sont en contact axial l'une avec l'autre et maintiennent entre elles l'anneau non métallique 15, une des parties annulaires étant interposée entre l'anneau 15 et l'anneau souple 14.La partie 23 est aussi disposée entre la partie 22 et le corps 10, de sorte que l'anneau non métallique 15 est encore retenu entre les parties 22 et fl Si l'anneau souple 14 est défaillant. L'anneau non métallique 15 est formé par compression dans un évidement 24 de la partie annulaire 22, en utilisant un poinçon dont la configuration correspond à celle de la partie annulaire 23. Le type de robinet représenté à la fig. 4 comporte un corps métallique 30, formé de deux parties 31 et 32, maintenues assemblées à l'aide de boulons 33. Ce corps 30 est traversé par un passage 34, qui s'retend à travers une chambre 35, dans laquelle est logé un obturateur sphérique 36, lui-même traversé par une lumière 37.L'obturateur 36 peut être entrainé par un organe de manoeuvre 38 dans un mouvement de rotation autour d'un axe 39 perpendiculaire à celui du passage 34, et ce, entre une première position, dans laquelle la lumière 2 communique avec le passage 34 de façon à permettre ltécoulement du fluide à travers le robinet (comme indiqué en traits discontinus), et une seconde position, dans laquelle la lumière ne communique pas avec le passage 34 (comme indiqué en traits continus), de sorte que l'écoulement est interrompu. Deux sièges 40 sont disposés dans la chambre 35; ils entourent des parties respectives du passage 34, de part et d'autre de l'obturateur sphérique 36. Chaque siège 40 comporte un anneau 41 en résine synthétique faite d'un dérivé fluoré d'hydrocarbure, comme le polytôtrafluorôthy lène, qui est en contact étanche avec l'obturateur 36, et un anneau 42, fait d'un matériau non métallique, résistant aux fortes températures et qui n"'écorche" pas par frotte- ment, anneau qui est en contact peu appuyé avec l'obtura- teur 36. Comme dans les formes d'exécution décrites en ré férence aux fig. 1 à 3, chaque anneau non métallique 42 est fait d'un matériau à base de graphite.Chaque anneau 42 est logé dans un évidement = prévu dans le corps 2 et conformé de façon à empêcher l'anneau d'être expulsé hors de son logement par la pression du fluide qui traverse le robinet. A côté de chaque évidement En cas de défaillance de i'anneau souple 41 de l'un ou l'autre siège 40, l'obturateur 36 vient en contact é- troit avec l'anneau non métallique 42 associé, assurant ainsi efficacement une fermeture étanche aux fluides du robinet. Si l'anneau non métallique 41 est également défaillant, l'obturateur ffi vient alors en contact avec la lèvre 44 correspondante de façon à réduire ltécoulement du fluide à travers le robinet. DanS toutes les formes d'exécution qui viennent d' être décrites, les propriétés de résistance aux températures élevées des anneaux non métalliques 15, 42 permettent au robinet de rester efficacement étanche aux fluides en position fermée, même si les anneaux souples 14, 41 sont détruits pas le feu. En outre, ôtant donne que les anneaux non métalliques 15, 42 peuvent être moulés par compression, il est relativement simple de leur donner une configuration qui assurera un contact étroit avec l'obturateur de façon à maintenir une fermeture étanche du robinet. De plus, même si le robinet subit des détériorations qui entrainent la défaillance des anneaux non métalliques 15, 42, l'anneau de montage li aux fig. 1 à 3 et la lèvre 44 à la fig. 4 maintiendront les fuites à un faible niveau dans le robinet, de sorte que les exigences de normes telles que la norme britannique BS 5146 seront satisfaites. Comme ce robinet a une grande résistance aux fortes températures en milieu non oxydant, il peut être utilisé avantageusement dans le domaine de la pétrochimie. - REYENDIChTIONS 1. - Appareil de robinetterie comprenant un corps muni d'un passage qui le traverse de part en part, un obturateur déplaçable entre une première position, dans laquelle il permet l'écoulement d'un fluide à travers lc passage, et une seconde position, dans laquelle il interrompt ltécoule- ment du fluide, et un anneau souple, qui, dans des conditions normales de fonctionnement, fournit un siège entre le corps et l'obturateur, lorsque ce dernier se trouve dans sa seconde position, caractérisé en ce qu'il comporte un anneau supplémentaire (15,42) fait d'un matériau non métallique résistant aux fortes températures, qui fournit un siège entre le corps (10,30) et l'obturateur (17,36) en cas de défaillance de l'anneau souple (14,41) de façon a interrompre l'écoulement du fluide à travers le passage (11,34). 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau non métallique (15,42) résiste à des températures d'au moins 6000C. 3.- Appareil selon la revendication l ou la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau de l'anneau non métallique (15,42) ne peut, par nature, détériorer par frottement. 4.- Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'anneau non métallique (15,42) est en graphite. 5.- Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un siège (12,40) entoure le passage (11,34) dans le corps (10,30) et comprend un anneau de montage métallique ayant une face (20, 44) qui, dans des conditions normales de fonctionnement, se trouve à une certaine distance de ltobturateur (17,36) lorsque celui-ci est dans sa seconde position, mais qui est disposée de façon que l'obturateur vienne en contact avec elle en cas de défaillance de l'anneau souple (14,41) et aussi de l'anneau non métallique (15,42),de façon à diminuer l'écoulement du fluide à travers le passage (11,34). 6.- Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'anneau souple (1,41) et/ou l'anneau non métal lique (15,42) sont incorporés au siège. 7.- Appareil selon la revendication 6, caractérieé en ce que l'anneau de montage présente un évidement annulaire (16,24,43) dans lequel l'anneau non métallique (15, 42) est formé par compression. 8.- Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'évidement (16,24,43) présente des dépouilles qui servent à retenir l'anneau non métallique (15,42). 9.- Appareil selon la revendication 7 ou la brevet dication 8, caractérisé en ce que l'anneau de montage (13) est formé de deux pièces annulaires (22,23) axialement en contact l'une avec l'autre de façon à retenir entre elles l'anneau non métallique (15). 10.- Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'une (23) des deux pièces annulaires est interpo sée entre l'anneau flexible (14) et l'anneau non métallique (15). 11.- Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau souple (14) est en résine synthétique faite d'un dérivé fluoré d' hydrocarbure, comme le polytétrafluoréthylène. 12.- Appareil selon la revendication 11, caractéri- sé en ce que l'anneau souple (14) est aussi soumis à un fluage à froid. 13.- Appareil selon l'une quelconque des revendica tions précédentes, caractérisé en ce que l'obturateur est un disque (17) monté sur le corps (10) de façon à pouvoir pivoter sur un axe (19) transversal à celui du passage (11). 14.- Appareil selon la revendication 13, caractéri sé en ce que le disque (17) présente une face périphérique (18) analogue à celle d'une zone sphérique et qui est en contact avec l'anneau souple (14) lorsque l'obturateur se trouve dans sa seconde position, et en ce que l'axe de pi votement (19) est décalé à la fois par rapport au plan du disque (17) et par rapport â l'axe du passage (11). 15.- Appareil selon l'une quelconque des revendica tions 1 a 12, caractérisé en ce que l'obturateur est un obturateur sphérique (36) monté dans le corps de façon à pouvoir tourner sur un axe (39) transversal à celui du passage (34) et muni d'une lumière (37)qui le traverse de part en part et communique avec le passage (34) qui traverse le corps (30) lorsque l'obturateur se trouve dans sa première position. 16.- Appareil selon la revendication 15, caractéri sé en ce qu'il est prévu deux sièges (40) qui entourent des parties respectives du passage (34) de part et d'autre de l'obturateur (36), chacun d'eux comprenant un anneau souple (41) et un anneau non métallique (42) résistant aux fortes températures.