Brevet FR2439918A1 — publié le 19800523

La présente invention a pour objet un robinet d'arrêt et de réglage comprenant un joint conique qui est fixé à l'extrémité libre de la brnche filetée et dont l'élément élastomérique est disposé entre un élément de guidage inférieur rigide et une rondelle Belleville supérieure. Dans une forme de réalisation connue d'un tel robinet, la rondelle Belleville se présente, à l'état détendu, comme une rondelle métallique plane qui, au moment de la fermeture du robinet, est soumise par une surface tronconique fixee à I'extrémité inférieure de la broche, à une pression axiale orientée radialement vers rieur, qui a pour effet de lui imposer une déformation élastique concave correspondant à la forme de ladite surface tronconique.Or, dans ce moye de réalisatian connu, en particulier lorsque toute la surface de la rondelle Belleville repose uniquement sur ltélément d'étanchéité élastomérique, cette rondelle se déplace vers le bas pratiquement sans déformation pendant la fermeture du robinet jusqu'au moment de son application contre la surface conique du siège (sous ltéleent d'étanchéité élas tomérique). Ce n'est qu'au cours de la dernière partie du mouvement de fermeture que la rondelle Belleville métallique subit une déformation concave qui reduit forcément un peu son diamètre extérieur, de sorte qu'elle s'écarte de la surface du siège, tout en Pénétrant axialement plus profondément dans celle-ci jusqu'à ce qu'elle soit réap pliquée contre cette surface. Dans ces conditions, une diminution brusque des forces scexerçant sur la rondelle Belleville (au moment de l'ouverture du robinet) peut avoir pour conséquence, du fait que son diamètre tend à nouveau à s'agrandir, que la rondelle grippe contre le siège La présente invention a étié conçue pour éviter cet inconvénient.A cette fin, l'invention apporte un robinet d'arrêt et de réglage qui est caractérisé en ce que la rondelle elleville présente, à l'étant détendu, un angle de conicité prédéterminé et en ce qu'elle s'applique, par sa face concave, contre une surface conique correspondante de l'élément d'étanchéité, tandis que la face inférieure de la région périphérique radialement intérieure de l'éle- ment de pression applique contre la face concave de ladite rondelle Belleville. Grâce à cette forme de réalisation, la rondelle Belleville conique subit, au moment de la fermeture du robinet, une diminution de sa cambrure qui se traduit par une légère augmentation de son diamètre ; ceci a pour effet, d'une part, d'accélérer la procédure de fermeture et d'assurer une ferme application de la rondelle contre le siège, ce qui évite, notamment au cours de la dernière section de la course de fermeture, un flottement indésirable de la rondelle tandis que, d'autre part, pendant ltouverture du robinet, la suppression des contraintes qui s'exerçaient sur la rondelle Belleville a pour effet une réduction de son diamètre qui rend pratiquement impossible un coincement ou un grippage de celle-ci. Il s'est révélé particulièrement avantageux que la conicité de la rondelle Belleville soit calculée, par rapport à la course de fermeture relativement petite du robinet, de façon que quand le robinet est fermé, ladite rondelle présente encore une certaine cambrure, c'est-àdire, ne soit pas plane. Dans une forme de réalisation préférée, le bord radialement intérieur de la rondelle Belleville prend appui sur un épaulement de la vis qui fixe le joint à la broche filetée, de sorte que son bord intérieur est en permanence serré entre ladite vis et ltélément de pression et, ainsi, est rendu solidaire des mouvements de ceux-ci. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la fig. 1 est une vue en coupe axiale d'un premier exemple de réalisation d'un robinet selon l'invention - la fig. 2 est une coupe axiale similaire d'une variante de réalisation du robinet de la fig. 1 ; et - la fig. 3 est une coupe axiale analogue d'un second exemple de réalisation. Le robinet d'arrêt et de réglage représenté sur la fig. I comporte une broche 1 pouvant se déplacer alternativement vers le haut et vers le bas et qui est guidé dans son mouvement axial rectiligne d'une manière non représentée, cette broche portant, à son extrémité inférieure, un joint conique 2 qui coopère avec un siège conique de forme correspondante 3. Le joint 2 est monté sur l'épaulement d'une vis à tête 4 qui s'engage par en-dessous dans la broche I. Ce joint comprend un élément de gvidage métallique prenant appui contre la tête de la vis 4, un élément d'étanchéité 6 en une matière élastomérique et une rondelle Belleville 7 s'appliquant sur la face supérieure tronconique de ltélément d'étanchéité 6.Du fait de la forme légèrement concave de la surface d'enveloppe de l'élément d'étanchéité 6, la surface d'enveloppe du joint 2 qui, par ailleurs, correspond à la conicité du siège 3 présente dans la région de l'élément d'étanchéité 6 un léger renfoncement. Le bord interieur de la rondelle Belleville, qui s'avance radialement vers l'intérieur, au-dessus du bord intérieur de l'element d'étanchéité 6 repose sur l'épaulement 4a de la vis 4 résultant de la forme étagée de sa tige, cependant que d'autre part, sur la face supérieure convexe du bord intérieur de la rondelle Belleville T repose le bord intérieur de la face concave d'une bague de pression 8 qui est montée sur l'extrémité inférieure de la broche 1 avec interposition d'une rondelle d'égalisation 9.Dans l'état détendu représenté sur la fig. 1, l'angle de courbure a de la rondelle Belleville 7 par rapport au plan radial du robinet est avantageusement d'environ 70, tandis que l'ange correspondant ss de la face inférieure concave de l'élément de pression 8 est d'environ 30. Sur la fig. 1, le joint 2 a été reprssenté dans sa position de fermeture mais encore sans contrainte, c'est-à-dire que ltélément de guidage 5 du joint est déjà parvenu à sa position de fermeture contre le siège 3, mais que les éléments 6 et 7 ne sont pas encore soumis à une contrainte. Si, maintenant, on déplace encore légèrement la broche 1 vers le bas pour développer une pression de fermeture, il en résulte, l'élément de guidage 5 restant immobile, un mouvement conjoint de l'élément de pression 8 et de la vis 4 vers le bas. Ce mouvement a pour conséquence que le bord intérieur de la rondelle Belleville 7, qui prend appui contre le bord extérieur du siège 3 du robinet est poussé vers le bas, cependant que sa cambrure diminue, au point que toute la face inférieure concave de l'élément de pression 8 vient s'appliquer contre la rondelle Belleville 7. Ceci entraîne une déformation correspondante de l'élément d'étanchéité 6 qui est refoulé radialement vers ltextérieur contre le siège 3 par la compression axiale. L'augmentation de la pression de contact de la rondelle Belleville contre le siège, d'une part, qui résulte du léger agrandissement du diamètre de la rondelle Belleville 7, et la conicité encore présente de cette rondelle Belleville 7, d'autre part, s'opposent au refoulement de la matière de l'élément d'étanchéité 6 dans la région de la rondelle 7.En effet, on a constaté que malgré la liaison fixe usuelle, de préférence, également prévue ici, due par exemple à une vulcanisation de l'élément d'étanchéité 6à l'élément de guidage 5 et à la rondelle Belleville 7, la matière d'étanchéité est refoulée au bord extérieur de la rondelle Belleville lorsque, comme c'est le cas dans les modes de réalisation connus, le diamètre extérieur de la rondelle Belleville diminue légèrement sous l'effet de la pression de fermeture de sorte que sa face inférieure, initialement plane, se déforme et devient convexe. Or, un tel refoulement de matière conduit facilement à une destruction locale de l'élément d'étanchéité sous l'effet des forces d'écrasement et de cisaillement. Lorsque la branche 1 remonte en vue d'ouvrir le robinet, le bord intérieur de la rondelle Belleville 7, serré entre l'épaulement 4a de la vis et l'élément de pression 8 est positivement entraîné en même temps que la rondelle Belleville 7 et l'élément d'étanchéité 6 se détendent. Il en résulte un rappel automatique des divers composants du robinet de l'état de contrainte à l'état de repos, ce dans tous les cas, et même lorsqu'après un service prolongé, l'élément d'étanchéité 6 a perdu un peu de son élasticité. Dans 11 exemple de réalisation précédent, la surface périphérique de la rondelle Belleville 7 est perpendiculaire à la surface frontale concave ou convexe de l'élément d'étanchéité. Il en résulte, comme on le voit sur la fig. t, que l'angle de conicité de cette surface périphérique est légèrement plus grand que celui du siège 3. Il peut en résulter, dans certains cas, que l'arête extérieure 7a de la rondelle Belleville 7, qui est souvent vive est trop fortement pressée contre la surface du siège, ce dont peuvent résulter des marques indésirables dans cette surface. Cet inconvénient peut être évité en abattant légèrement l'arrête extérieure de la rondelle Belleville 7. Une autre solution avantageuse consiste à choisir pour la surface périphérique de la rondelle Belleville un angle de conicité plus grand que celui du siège avec lequel elle coopère. Une telle variante est illustrée par la fig. 2. Comme on le voit, la rondelle Belleville 17 du robinet d'arrêt et de réglage de la fig. 2, qui pour le reste est identique à celui représenté sur la fig. 1, ne s'applique pas, en pension, contre la surface du siège par son arête extérieure libre t7a. Dans ce mode de réalisation, il convient de veiller que l'angle de conicité de la surface périphérique de la rondelle Belleville 17 soit, en pression, au moins ffigal et, de préférence, légèrement supérieur à l'angle de conicité de la surface du siège. Dans ces conditions, on réalise également des conditions parfaites d'application de cette arête pendant le serrage et le desserrage de la rondelle Belleville 17 contre la surface du siège du robinet. Il est bien évident qu' ici également, l'arête d'étanchéité 17a pourrait être légèrenient abattue. La fig. 3 illustre un autre exemple de réalisation de l'invention. Dans ce cas, l'extréinaté inférieure de la broche 21 joue le râle d'un élément de pression et possède, à cette fin, un épaulement 28 qui applique contre le bord intérieur de la face supérieure convexe de la rondelle Belleville 27 de l'élément d'étanchéité 22. L'élément d'étanchéité conique 22 situé entre L'épaulement de pression 28 et la tête de la vis de fixation ?4 possède ici aussi, en plus de la rondelle Belleville 27 mentionnée, un élément de guidage métallique 25 et un élément d'étanchéité 26 en une matière élastomérique, entourant l'extrémité 21a de la broche 21, et qui est rendu solidaire, de préférence par vulcanisation, de la rondelle Belleville 27 et de l'élément de guidage 25.A la différence des mondes de réalisation décrits ci-dessus, la rondelle Belle'rille 27 ne prend appui ici que sur l'élément d'étanchéité 26; ceci ne lui permet pas, comme dans les exemples précéden-ts, grecs à une solidarisation axiale avec la broche, d'assurer positivement le retour des parties déformées de l'élément d'étanchéité à leur position de repos. Par contre, dans le cas présent, on a prévu entre une bordure intérieure 25e de l'élément de guidage 25 et l'extrémité 21a de la broche 21, sur le corps de la vis un ressort hélicoïdal 30.Le perçage de l'élément de pression 25 adapté pour recevoir le diamètre extérieur de la partie inférieure 21a de la broche a été légèrement rétréci pour accueillir le ressort 30, l'épaulement 25b résultant de la broche 21 permettant une course suffisante pour qu'ici également, la diminution de la courbure de la rondelle Belleville 27 qui n'est que de quelques degrés, par exemple d'environ 40 comme dans les exemples précédents puisse avoir lieu pendant la fermeture du robinet. De son côté, le ressort 30 assure que l'élément d'étanchéité forme des composants 25, 26 et 27 se place toujours dans une position de depart déterminée par son application contre la tête de la vis. Le positionnement ainsi assuré par le ressort 30 garantit que de légers rétrécissements éventuels de l'élément d'étanchéité pouvant résulter du vieillissement, n'ont pas pour conséquence d'écarter l'élément d'étanché-it8 de son siège alors qu'il n'est pas encore comprimé, c'està-dire que ce positionnement assure que l'élément de guidage 25 est parfaitement pressé contre le siège dès le commencement de la fermeture du robinet. Il va de soi que les indications données en regard des figures 1 et 2 en ce qui concerne la forme et la déformation de la rondelle élastique restent valables dans ce dernier exemple. D'ailleurs, on a constaté qu'une rondelle Belleville précambrée comme il est spécifié ci-dessus, et dont la cambrure diminue de quelques degrés sous effet de la pression, a une plus longue durée qu'une rondelle Belleville plate qui sous l'effet de la compression doit se cambrer du même nombre de degrés. Les robinets qui viennent d'être décrits sont particulièrement bien adaptés aux installations sanitaires ; ils sont fiables, silencieux et ils assurent une étanchéité parfaite, même après avoir été manoeuvrés un grand nombre de fois. REVENDICATIONS 1. Robinet d'arrêt et de réglage comprenant un joint conique qui est fixé à l'extrémité libre de la broche filetée et dont l'élément élastomérique est disposé entre un élément de guidage inférieur rigide et une rondelle Belleville supérieure, caractérisé en ce que la rondelle Belleville (7, 17, 27) présente, à l'état détendu, un angle de conicité prédéterminé et en ce qu'elle s'applique, par sa face concave, contre une surface conique correspondante de l'élément d'étanchéité (6,26), tandis que la face inférieure de la région périphérique radialement intérieure de l'élément de pression (8, 28) s'applique contre la face concave de ladite rcndelle Belleville (7, 17, 27). 2. Robinet selon la revendication t, caractérisé en ce que la surface périphérique de la rondelle Belleville (7, 27) est limitée par une surface conique qui est perpendiculaire à la surface frontale concave ou convexe de la rondelle et dont l'angle de conicité est plus petit que celui de la surface du siège du robinet. 3. Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface périphérique de la rondelle Belleville (17) est limitée par une surface conique dont l'angle de conicité est supérieur à l'angle de conicité de la surface du siège du robinet au moins du nombre de degrés nécessaire pour diminuer la cambrure de la rondelle Belleville au moment de la fermeture dudit robinet. 4. Robinet selon lsune quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le bord d'étanchéité (7a, 17a) de la rondelle Belleville (7, 17) qui coopère avec le siège (3, 23) est abattu. 5. Robinet selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que, en coupe axiale, l'angle de courbure (a ) de la rondelle Belleville (7, 17, 27) à l'état détendu fait avec le plan radial de celle-ci un angle d'environ 70 et en ce que l'angle dont la courbure de la rondelle diminue pendant la fermeture du robinet est d'environ 4 . 6. Robinet selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la vis à tête (4) qui assure la fixation du joint (2) par en-dessous à l'extré- mité de la broche présente une tige ou un corps étagé et en ce que le bord intérieur de la rondelle Belleville (7, 17) est tenu entre l'épaulement résultant (4a) de la vis et l'élément de pression (8). 7. Robinet selon la revendication 6, caractérisé en ce que la face inférieure de l'élément de pression (8) est limitée par une surface tronconique dont l'angle de courbure ( ss ) par rapport au plan radial s'élève, en coupe axiale, à environ 3 . 8. Robinet selon l'une quelconque des revendications î à 5, caractérisé en ce que comme élément de pression, on a prévu, sur la broche (21), un épaulement (28) et en ce que, entre l'extrémité frontale de la section terminale (21a) de la broche (21), entourée par la rondelle Belleville (27) et l'élément d'étanchéité (26), et une bordure intérieure (25a) de l'élément de guidage !25) est monté un ressort hélicoidal (30) qui presse le joint (22), formé des parties reliées entre elles (25, 26, 27), contre la tête de la vis de fixation (24) qui relie, par en-dessous, ledit joint à la broche (21).