Brevet FR2471534A1 — publié le 19810619

L'invention concerne un robinet obturateur tournant et en particulier le joint entre l'obturateur tournant et le siège. Dans les robinets à obturateur tournant, par exemple les robinets sphériques qui fonctionnent dans des conditions de température et de pression élevées, en particulier si l'on exige une ouverture et une fermeture rapides du robinet et plus spécialement s'il est de grandes dimensions et fonctionne avec des fluides radioactifs ou d'autres fluides dangereux pour la vie1 on exige que l'étanchéité complète de l'obturateur contre le siège soit assurée avec une vitesse de fermeture de 3 à 5 secondes au maximum. A des températures qui ne dépassent pas 2500C, il est connu d'utiliser un caoutchouc plastique pour les surfaces de siège, en tout cas pour la gorge mobile de siège.L'inconvénient de cette matière est la limitation de la température de fonctionnement qui, habituellement, ne doit pas dépasser 2500C, la longévité réduite et l'usure relativement rapide des surfaces de contact. Du point de vue de la longévité à des températures et à des pressions élevées, il apparait que le plus avantageux est un joint "métal sur métal". On connaît des solutions utilisant le système de joint "métal sur métal" dans lequel, à une surface de contact sphérique de l'obturateur correspond une surface de siège sphérique semblable, en tout cas sur un anneau de siège réglable. Les obturateurs de ce genre supportent bien des températures et des pressions élevées mais leur inconvénient principal est qu'en particulier lors du démarrage et de l'arrêt du fonctionnement, il se produit un échauffement non uniforme des deux éléments de joint. Leurs températures respectives sont également différentes pendant le fonctionnement.Habituellement, la température de l'obturateur est plus élevée que la température des sièges, en tout cas des anneaux de siège qui sont habituellement en contact avec le corps de robinet, plus froid. On ne peut obtenir une étanchéité complète que s'il s'établit un "contact de surface" entre les surfaces de joint, ce qui est impossible quand laobturateur et le siège ont des températures différentes. L'inconvénient principal des joints d'obturateurs tournants à surfaces de joint sphériques est donc une étanchéité imparfaite en service car, étant donné la dilatation différente due à la température différente des surfaces de contact des deux éléments de fermeture, les surfaces de joint sont en contact entre elles le long d'un cercle et non par une surface. Les inconvénients des structures connues sont supprimés selon l'invention par la disposition donnée selon l'invention à l'obturateur tournant, surtout au joint de l'obturateur tournant et du siège, en tout cas de l'anneau de siège, dans un robinet formé d'un corps de robinet dans l'axe d'écoulement duquel sont prévus d'une part un obturateur tournant, d' autre part un siège, en tout cas un anneau de siège, caractérisé par le fait que l'obturateur présente une paire de surfaces de joint coniques disposées symétriquement autour de l'axe de rotation et que l'anneau de siège est muni d'une surface de siège conique, les angles d'ouverture de la surface de joint conique et de la surface de siège des anneaux de siège étant égaux. L'obturateur peut être une sphère ou un autre corps de forme appropriée. L'obturateur peut en outre être fabriqué par soudage en croix de deux tubes étant rendu borgne par soudage de pénétration à l'autre tube ou par un fond soudé en place et étant muni aux deux extrémités de surfacesde joint meulée et le deuxième tube présentant une ouverture d'écoulement. Avantageusement, la largeur de la surface de joint de ltobturateur est plus grande que la largeur de la surface de joint de l'anneau de siège. On obtient une fabrication simplifiée aussi bien de l'obturateur que des surfaces de siège de l'obturateur et du siège, surtout grâce au fait que d'une part une surface conique peut être engendrée avec plus de précision et plus facilement qu'une surface conique et d'autre part, la surface de siège de la surface conique de ltobturateur et du siège a seul besoin d'être précise et parfaite. La solution selon l'invention se distingue par une grande fiabilité et par une étanchéité complète car l'angle d'ouverture des surfaces coniques ne varie pas même quand les deux composants ont une température différente et un contact de surface entre les surfaces de joint est assure par le fait que la surface conique de joint de l'obturateur a une plus grande largeur que la surface conique de joint du siège. Un exemple d'exécution concret de l'objet de l'invention est représenté schématiquement par les dessins annexés sur lesquels - la figure 1 montre une exécution fondamentale dans le cas d'une forme usuelle d'obturateur sphérique - la figure 2 montre un détail des surfaces de joint de l'obturateur - la figure 3 montre une variante de l'invention dans le cas d'un obturateur tubulaire - la figure 4 montre un détail de la partie siège de 1' obturateur de la figure 3. Le robinet à obturateur tournant selon l'invention comporte un corps 1 dans l'axe d'écoulement duquel est monté de manière à pouvoir tourner, dans des paliers 2, 3, un obturateur 4 qui est sphérique dans la disposition fondamentale de la figure 1 tandis que selon la variante de la figure 3, il est fabriqué par soudage de tubes. Le corps 1 est muni en outre, dans l'axe d'écoulement, d'anneaux de siège 6. Les ur- faces-de joint 7 de l'obturateur sphérique 4 et du soudage de tubes sont prévues par paires, symétriques entre elles autour de l'axe de rotation et meulées coniquement. Les surfaces de siège coniques 8 des anneaux de siège 6 sont aussi exécutées de la même façon.Une condition de l'effet d'étanchéité est que les surfaces coniques de joint 7 de l'obturateur 4, 5 et les surfaces coniques de siège 8 des anneaux de siège 6 présentent le même angle d'ouverture 2a. Une autre condition d' une étanchéité complète est que la largeur des surfaces de joint 7 de ltobturateur 4, 5 soit supérieure à la largeur des surfaces de siège 8 des anneaux de siège 6. L'obturateur 5 formé de tubes soudés est obtenu par pénétration en croix de deux tubes 9, 10 dont l'un 9 est continu tandis que l'autre tube 10 est rendu borgne à ses deux extrémités par la soudure de pénétration avec le tube 9 ou par soudage d'un fond et présente aux deux extrémités des surfaces de joint meulées 7. Si le robinet selon l'invention est ouvert pendant le fonctionnement, c'est-à-dire si le canal d'écoulement 11 du corps de robinet 1 se raccorde à l'ouverture d'écoulement 12 de l'obturateur 4, 5, les anneaux de siège de sortie 6 sont soulagés et occupent une position éloignée de l'obturateur 4, 5. Sur un signal de fermeture, lorsque les surfaces de siège 8 des anneaux de siège 6 sont éloignées, il se produit une rotation rapide de 900 de l'obturateur 4, 5 et les surfaces de siège 8 des anneaux de siège 6 sont poussées contre les surfaces de joint 7 de l'obturateur 4, 5 et se déplacent relativement à l'obturateur 4, 5.Etant donné que les surfaces de joint 7 de l'obturateur 4, 5 ainsi que les surfaces de joint 8 des anneaux de siège 6 sont coniques et ont le même angle d'ouverture 2a, il se produit une étanchéité complète même si l'obturateur 4, 5 et les anneaux de siège 6 ont des températures différentes car en cas de différences de température, l'angle d'ouverture 2a ne varie pas de sorte qu'il se produit un contact de surface entre les surfaces de siège 8 des anneaux de siège 6 et les surfaces de joint 7 de l'obturateur 4, 5. Etant donné que la largeur des surfaces de joint 7 de l'obturateur 4, 5 est supérieure à la largeur des surfaces de siège 8 des anneaux de siège 6, un contact de surface suffisant est aussi assuré entre les surfaces de joint 7 de l'obturateur 4, 5 et les surfaces de siège 8 des anneaux de siège 6. Sur un signal d'ouverture du robinet, il se produit tout d'abord un soulagement et un coulissement des anneaux de siège 6 et une rotation rapide de 900 de l'obturateur 4, 5 ce qui fait que le canal d'écoulement 11 du corps de robinet est relié à l'ouverture d'écoulement 12 de l'obturateur. REVENDICATIONS 1. Robinet à obturateur tournant, comprenant un corps dans l'axe d'écoulement duquel sont montés d'une part un obturateur tournant, d'autre part un anneau de siège mobile, caractérisé par le fait que l'obturateur (4, 5) présente une paire de surfaces de joint coniques (7) disposées symetrique- ment autour de l'axe de rotation et que l'anneau de siège (6) est muni d'une surface de siège conique (8), les angles d'ouverture (2a) de la surface de joint conique (7) de l'obturateur (4, 5) et de la surface de siège (8) des anneaux de siège (6) étant égaux. 2. Robinet selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'obturateur (4) est sphérique ou constitue un autre corps compact de forme appropriée présentant une ouverture d'écoulement (12). 3. Robinet selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'obturateur (5) est formé par soudage de tubes, par pénétration en croix de deux tubes (9, 10), un tube (10) étant rendu borgne par soudage de pénétration avec l'autre tube (9) ou par un fond soudé et présentant aux deux extrémités des surfaces de joint meulées (7) et le deuxième tube (9) étant munie d'une ouverture d'écoulement (12). 4. Robinet selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la largeur (b) de la surface de joint (7) de l'obturateur (4, 5) est plus grande que la largeur de la surface de siège (8) de l'anneau de joint (6).