Brevet FR2471536A1 — publié le 19810619

La présente invention concerne un clapet anti-retour dit aussi "de non retour" ou "de retenue", du type comprenant un corps qui contient un obturateur eoulissant suivant l'axe du corps et des moyens de rappel élastique de l'obturateur vers- son siège . Ces clapets anti-retour sont des appareils de robinetterie destinés à être montés dans l'une des deux positions opposées en un point d'une canalisation véhiculant un fluide afin d'interdire la circulation du fluide dans un sens et de l'autoriser dans l'autre sens , ce de façon automatique L'invention est principalement applicable aux clapets anti-retour destinés à équiper les- circuits d'alimentation en eau chaude et en eau froide sanitaires. Les clapets anti-retour sont de plus en plus utilisés dans des applications diverses . Dans leur application à des réseaux sanitaires , les clapets anti-retour doivent obéir notamment à des exigences d'ordure acoustique et d'ordre hydraulique. Pour ce qui concerne les qualités hydrauliques que doivent posseder les clapets anti-retour , il faut essentiellement , d'une part , que la fermeture (application de l'obturateur sur son siège) soit étanche à la fois sous une faible pression aval et sous une forte pression aval , et , d'autre part , que l'ouverture du clapet (écartement de l'obturateur par rapport au siège) s'opère pour une faible pression dans le sens d'écoulement autorisé. L'invention a pour but de fournir un clapet anti-retour remplissant ces deux conditions et pouvant par conséquent être utilisé de façon satisfaisante dans les réseaux sanitaires. A cet effet, l'invention a pour objet un clapet anti-retour du type précité, caractérisé en ce que le corps comporte dune part plusieurs montants paralleles à son axe et guidant extérieurement l'obturateur en translation, et d'autre part un moyeu central de guidage axial de la partie centrale de cet obturateur. Ce double guidage de l'obturateur confère à ce dernier une sensibilité extrême aux sollicitations hydrauliques qui tendent soit à le rapprocher de son siège, soit à l'en écarter. En effet, l'obturateur,parfaitement guidéine peut en aucun cas s'écarter de l'axe sur lequel il doit se déplacer, ni tourner autour de cet axe. La conception du clapet anti-retour de l'invention devient particulièrement pratique et économique lorsque le moyeu est relié aux montants par un croisillon pour constituer une cage de guidage monobloc fixée dans le. corps du clapet. Si de plus les montants , le moyeu et le croisillon sont situés en aval du siège de l'obturateur, aucun obstacle à l'écoulement n'existe en amont de l'obturateur, de sorte que toute l'énergie mécanique du fluide est disponible pour effectuer l'ouverture du clapet. En outre, tout risque de coincement est exclu, ce qui garantit l'ouverture aux faibles pressions déterminées par la raideur des moyens élastiques de rappel de l'obturateur, lorsque la position extrême de l'obturateur vers l'amont est définie par la butée d'une surface radiale de cet obturateur sur une surface radiale du corps. Ainsi,les caractéristiques hydrauliques recherchées sont obtenues essentiellement en réalisant un double guidage de l'obturateur,et,en outre,de préférence, en éliminant tout obstacle à la veine fluide du côte "amont" de l'obturateur et en réalisant une géométrie obturateur/ siège éliminant totalement tous les risques de coincement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en faisant référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre dlexemples non limitatifs et parmi lesquels la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un clapet anti-retour suivant l'invention; la Fig. 2 montre à plus grande échelle un détail du clapet anti-retour de la Fig 1; la Fig 3 est une vue, également à plus grande échelle et en coupe axiale, de la cage de guidage du clapet anti-retour de la Fig 1; les Fig. a et 5 sont des vues en coupe prises respectivement suivant les lignes 4-4 et 5-5 de la Fig. 3;; les Fig. 6 et 7 sont des vues de la cage de guidage de la Fig. 3 prises respectivement en regardant suivant les flèches 6 et 7 de la Fig. 3; la Fig. 8 est une vue en perspective de la cage de guidage de la Fig. 3, la Fig. 9 est une vue de lvobturateur du clapet anti-retour de la Fig. 1 suivant la flèche 9 de cette figure; la Fig. 10 est une vue en coupe axiale de l'obturateur de la Fig. 9, la Fig. ll montre en coupe longitudinale une variante du clapet anti-retour de la Fig. 1; les Fig. 12 et 13 sont des vues partielles en coupe axiale de deux variantes de la garniture dUetan- chéité équipant un clapet anti-retour conforme à celui de la Fig. 1 OU à celui de la Fig. 11. Dans toute la description qui va suivre, lorsquBil sera fait référence à amont ou à l'aval, cela doit sUentendre par rapport au sens d'écoulement autorise du fluide qui est défini par la flèche f sur la Fig. 1. Le clapet anti-retour, en effet, autorise liecoulement suivant la flèche f et lsinterdit suivant la direction inverse de la flèche f. Le clapet anti-retour des Fig. 1 à 10 comprend un corps 1 de révolution, d'axe X-X coaxial et un obturateur 2, qui estmonté à l'intérieur d'une cage de guidage 3 fixée elle-même à l'intérieur du corps 1. Dans l'exemple de la Fig. 1, le corps 1 est réalisé en deux parties 4 et 5, respectivement amont et aval, vissées l'une dans l'autre en 6 avec interposition d'une garniture d'étanchéité 7 logée dans une gorge 8. Chacune des deux parties 4 et 5 du corps 1 présente dans sa partie extérieure libre une tubulure,respectivement 9 et -10, destinée au raccordement du clapet dans la canalisation qui doit le recevoir. Dans l'exemple représenté, les tubulures 9 et 10 sont du type femelle; en variante, elles pourraient être toutes les deux du type mâle, ou bien l'une du type mâle et l'autre du type femelle. Tout autre type de raccordement -classique. en rohinetterie (écrou prisonnier tournant, brides...) pourrait encore être adopté aux deux extrémités du corps 1. Intérieurement, les deux parties 4 et 5 constituant le corps 1 du clapet sont profilées de façon à définir pour I'intérieur de ce corps une forme en tonneau 11 entre deux collerettes radiales amont 12 et aval 13 limitant intérieurement les tubulures 9 et 10. Cette forme en tonneau constitue pour l'intérieur du corps un élargissement de la section de passage du fluide qui permet de conserver une section de passage importante à ce niveau malgré la présence de l'obturateur 2 et de la cage 3. La collerette amont 12 du corps 1 présente à son extrémité aval un épaulement radial 14 servant de butée à l'extrémité amont de la cage de guidage 3. De même, la collerette aval 13 présente à son extrémité amont un épaulement radial 14acontre lequel bute l'extrémité aval de la cage 3. La face radialement intérieure de la collerette amont 12 a la forme d'un convergent-divergent 15-16 dont 9a partie aval 16 constitue un siège pour l'étanchéité de la fermeture du clapet. La cage de guidage 3 (voir Fig. 1 et 3 à 8) est constituée en amont d'un anneau circulaire 18 d'où partent quatre montants 19 parallèles à l-'axe X-X, espacés angulairement de 900, sur lesquels vïent coulisser par sa périphérie l'obturateur 2 et qui constituent donc les éléments de guidage extérieurs de cet obturateur. A son extrémité aval, qui est libre, chaque montant 19 présente un décrochement 20 destiné à venir en appui par sa face radiale 21 contre l'épaulement radial 14a de la collerette 13 et à effectuer par sa face axiale 22 un centrage de la cage par rapport à la face intérieure cylindrique de cette collerette 13. Au voisinage de leur extrémité aval et en amont du décrochement 20, les quatre montants 19 sont reliés par un-croisillon 23 centré sur l'axe X-X et qui porte sur sa face amont un moyeu de guidage 24. Ce moyeu, qui constitue l'organe de guidage intérieur de l'obturateur 2, a la forme d'un cylindre d'axe X-X de la face amont duquel part un alésage borgne interne 25 légèrement divergent vers l'amont. L'obturateur 2 (Fig. 1-2 et 9-10) a extérieurement la forme d'une ogive tronquée à ses deux extrémités. Sa face amont présente une légère concavité 26. Au voisinage de cette face concave 26, l'obturateur 2 comporte une gorge périphérique 27 à section rectangulaire dans laquelle est partiellement logée une garniture 28 qui, dans le cas des Fig. 1 à 14 est torique. La paroi aval de cette gorge 27 se prolonge radialement vers l'extérieur pour former un épaulement radial 29 situé en regard de l'épaulement 14 de la collerette 12. Ainsi, la forme en ogive de l'obtura- teur 2 présente un décrochement à l'emplacement de la gorge 27. De la face aval de l'obturateur 2 part un alésage borgne 30 dont la surface intérieure coulisse sans jeu sur la surface extérieure du moyeu 24 de la cage de guidage 3. Un ressort hélicoïdal de rappel 31 est disposé à l'intérieur de la chambre constituée par les alésages 30 de l'obturateur 2 et 25 du moyeu 24, disposés en regard l'un de l'autre, et est comprimé entre les fonds de ces deux alésages. La raideur de ce ressort 31 est choisie de façon que l'obturateur 2 s'ouvre pour de très faiblespressions dans le sens de la flèche f. Sur sa surface extérieure, l'obturateur 2 présente quatre rainures longitudinales 32 qui coopèrent sans jeu avec les montants 19 de la cage de guidage 3. En l'absence de toute pression de fluide, comme représenté aux Fig. 1 et 2, le ressort 31 applique la garniture 28 contre la face aval 16 formant siège du convergent-divergent 15-16. I1 existe alors un jeu radial relativement important entre la partie 2a de l'obturateur située en amont de la gorge 27 et le convergent-divergent 15-16. A partir d'une certaine valeur de l'effort axial subi par l'obturateur vers l'amont, l'écrasement de la garniture 28 devient tel que les faces radiales 29 de l'obturateur et 14 du corps 1 viennent en contact; même dans cette position limite de l'obturateur 2, il subsiste un petit jeu radial entre sa partie amont 2a et le convergent-divergent 15-16. Ceci garantït l'absence de coincement de l'obturateur lorsque le sens des- efforts axiaux qu'il subit s'inverse. De plus, le double guidage en translation de l'obturateur 2 (montants 19 - rainure 32 et moyeu 24-alésage 30) interdit de façon sure à l'obturateur de tourner ou de se mettre en biais par rapport à l'axe X-X. I1 en résulte quelle clapet anti-retour réagit à l'ouverture même pour de très faibles pressions suivant la flèche f, et plus pré cisément pour des valeurs de la pression voisine de la valeur qui equilibre l'effort développé par le ressort 31. La conception du dispositif d'étanchéité garniture 28-siège 16 assure également une bonne étanchéité même pour une très faible pression aval. Gracie a la forme en ogive de l'obturateur 2,on obtient des débits irrporLants- à grande owerture,avec une faible perte de charge.La face tronquée concave 26 assure un fonctionnement silencieux du clapet,oemtre décrit dans la demande de brevet français nO 77.13- 413. Le clapet anti-retour de la Fig. 1 est très simple de fabrication et de montage puisque, si l'on excep te les garnitures- d'étanchéité, il ne comporte, outre son corps 1, que la cage monobloc 3, l'obturateur monobloc 2 et le ressort 31. Le montage s'effectue de la façon suivante. l'obturateur 2 muni de sa garniture d'étanchéité torique 28 est enfilé sur le moyeu 24 de la cage 3, avec interpo sition du ressort de rappel 31; l;ensemble cage 3-obtura teur 2 est ensuite coincé entre les deux parties 4 et 5 du corps 1, que l'on visse l'une dans l'autre avec interpo sition de la garniture d'étanchéité 7. Dans la variante de la Fig. 11, le corps 1 du clapet anti-retour est réalisé en une seule pièce. Dans cette variante, la cage de guidage 3 est serrée entre l'épaulement radial 14 de la collerette 12 et un circlips 33 mis en place dans une gorge 34 située à l'extrémité amont de la tubulure aval 10 du corps 1. Par rapport au premier mode de réalisation, la collerette aval 13 et son épaulement radial 14a 1ainsi que le décrochement 20 des montants 19, devenus sans objet , sont supprimés. Le clapet anti-retour de la Fig. 11 présente les mêmescaraetéristi- ques hydrauliques et acoustiques que celui de la Fig. 1, mais son montage et sa fabrication sont facilités puis qu'il ne comporte qu'un nombre réduit de pièces. Les Fig. 12 et 13 montrent deux variantes de la garniture d'étanchéité 28 équipant l'obturateur 2. Dans les deux cas, la garniture d'étanchéité est constituée par une-partie massive 35 entièrement logée dans la gorge 27 de l'obturateur et prolongée par une lèvre 36 dont l'extré- mité libre est tournée vers l'aval et qui fa-it saillie hors de cette gorge. Cette lèvre 36 permet d'obtenir une auto-étanchéité: lorsque l'obturateur est en position de fermeture, la pression aval du fluide vient appliquer cette lèvre de façon étanche contre la face aval 16 dii convergent-divergent 15-16. Dans le cas de la Fig. 12, la partie massive 35 de la garniture d'étanchéité est similitorique; dans le cas de la Fig. 13, cette partie massive 35 a une forme à peu près rectangulaire avec, dans ses coins, des bourrelets 37 destinés à éviter sa rotation et à maintenir la lèvre 36 bien en place à l'embouchure de la gorge 27. De nombreuses autres variantes de l'invention sont bien entendu envisayeables, notamment en ce qui concerne le nombre des montants 19 de la cage de guidage, le mode de fixation de cette cage à l'intérieur du corps 1 du clapet anti-retour, la forme extérieure de l'obturateur 2 et les moyens de positionnement du moyeu interne 24 par rapport aux montants longitudinaux 19. - REVENDICATTONS 1.- Clapet anti-retour, du type comprenant un corps qui contient un obturateur coulissant suivant l'axe du corps et des moyens de rappel élastique de l'obturateur vers son siège, caractérisé en ce que le corps (1) comporte d'une part plusieurs montants (19) parallèles à son axe (X-X) et guidant extérieurement l'obturateur (2) en translation, et d'autre part un moyeu central (24) de guidage axial de la partie centrale de cet obturateur. 2.- Clapet anti-retour suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyeu (24) est relié aux montants (19) par un croisillon (23) pour constituer une cage de guidage monobloc (3) fixée dans le corps (1). 3.-- Clapet anti-retour suivant la revendication 2 , caractérisé en ce que les montants (19) , le moyeu (24), et éventuellement le croisillon (23), sont situés en aval du siège (16) de l'obturateur (2). 4.- Clapet anti-retour suivant l'une quelconque des revendications 1 à- 3, caractérisé en ce que l'obturateur (2) possède un alésage borgne (30) qui coulisse sur la surface extérieure du moyeu (24). 5.- Clapet anti-retour suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le moyeu (24) présente un alésage borgne (25) et en ce que les moyens de rappel de l'obturateur (2) sont constitués par un ressort (31) comprimé entre les fonds des alésages borgnes (25,30) du moyeu et de l'obturateur. 6.- Clapet anti-retour suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'obturateur (2) est un corps de révolution muni de rainures axiales (32) en prise avec les montants (19). 7.-- Clapet anti-retour suivant la revendication G, caractérisé en ce que 1' obturateur (2) a la forme d'une ogive tronquée dont la face amont (26) est concave. 8.- Clapet anti-retour suivantl'une quelconque des revendications 1 à7 , caractérisé en ce que la position extrême de l'obturateur (2) vers l'amont est définie par la butée d'une surface radiale (29) de cet obturateur sur une surface radiale (14) du corps (1). 9.- Clapet anti-retour suivant la revendication 8, caractérisé en ce qu'en amont de sa surface radiale (29), l'obturateur (2) présente une gorge annulaire (27) dans laquelle est partiellement logée une garniture d'étan chéité (28). 10.- Clapet anti-retour suivant la revendication 9, caractérisé en ce que la garniture d'étanchéité (28) possède une lèvre extérieure (36) tournée vers l'aval. 11.- Clapet anti-retour suivant l'une quelconque des revendications là 10, caractérisé en ce que le corps (1) présente, à l'emplacement du siège (16), une forme en convergent-divergent (15-16). 12.- Clapet anti-retour suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le corps (1) possède une forme en tonneau (11) dans la région des montants (19). 13.- Clapet anti-retour suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le corps (1) est en deux parties (4, 5) vissées l'une dans l'autre et dont chacune présente un épaulement de butée (14,14 ) pour unie extrémité de la cage (3). 14.- Clapet anti-retour suivant la revendication 2, caractérisé en ce le corps (1) est monobloc et en ce que la cage (3) est retenue entre un épaulement de butée (14) du corps et un circlips (33) logé dans une gorge (34) de ce corps.