Brevet FR2468818A1 — publié le 19810508

La présente invention a trait à un ensemble de manoeuvre de robinet, et elle se rapporte plus particulière- ment à un tel ensemble qui est capable d'appliquer à la matière de garniture d'étanchéité de la queue ou tige de manoeuvre du robinet une charge axiale prédéterminée qui est nécessaire pour réaliser une étanchéité efficace, même si la matière de garniture est susceptible de fluer au cours de sa période de vie utile. Dans le domaine technique des robinets, il existe un certain nombre de moyens destinés à assurer une étan- chéité convenable autour de la queue du tobinet pendant la longue période de vie du robinet. Cependant, dans le cas d'un certain nombre de robinets, la matière de garniture de la queue qui est utilisée est convenablement élastique pour assurer l'étanchéité mais présente la caractéristique indésirable d'être susceptible de fluer pendant sa période de vie utile lorsqu'elle est soumise à une charge axiale qui est nécessaire pour assurer une étanchéité efficace. Pour compenser le fluage de la matière de garniture, certains robinets utilisent des ressorts pour appliquer la charge axiale, comme décrit dans les brevets des EUA no 3 717 323 et no 3 916 943. Cependant, il se révèle que l'application d'une charge de ressort à la matière de gar- niture applique à la queue ou à l'organe d'isolement ou obturateur du robinet une force qui peut empêcher un fonctionnement doux et sans àcoups du robinet. D'autres ensembles de manoeuvre de robinet comprennent des moyens de réglage prévus sur la queue ou sur le dispositif de re- tenue de la garniture et que l'on peut serrer davantage au cours de la période de vie de la matière de garniture pour accroître périodiquement la charge qui lui est ap- pliquée afin de compenser le fluage. Les brevets des EUA n0 3 030 067, n0 3 030 068, n0 3 384 341, n0 3 409 268 et n0 3 920 026 décrivent des robinets qui utilisent certaines de ces caractéristiques. Bien qu'un certain nombre de robinets comprennent des ensembles de manoeuvre de robinet qui utilisent la pression de l'installation régnant à 2 4 6 8 8 1 8 l'intérieur du robinet pour produire la charge axiale désirée, ces agencements sont souvent l'objet de fuites si la pleine pression de l'installation n'est pas utilisée. En outre, un grand nombre des configurations de robinet ci-dessus mentionnées sont agencées de telle sorte qu'elles rendent impossible à la queue de venir en appui contre un siège arrière afin d'assurer la protection de la garniture de la queue aux pressions supérieures à la pression de fonctionnement normale. Par conséquent, on aurait encore besoin de disposer d'une configuration simple de queue de robinet qui permettre une utilisation efficace de la - matière de garniture de la queue qui est susceptible de fluer, qui n'entrave pas l'emploi normal du robinet et qui comporte une caractéristique de protection par venue de la queue en appui contre un siège arrière. Par conséquent, l'un des buts de la présente invention est de réaliser un ensemble de manoeuvre de robi- net qui permette une utilisation efficace d'une matière de garniture de queue susceptible de fluer sans nécessiter l'emploi de moyens élastiques ni l'exécution de réglage périodiques pour assurer qu'une charge axiale appropriée est appliquée à la matière de garniture. Un autre but de la présente invention est de réaliser un ensemble de manoeuvre de robinet du type décrit dans lequel la queue puisse venir en appui contre un siège arrière pour protéger la matière de garniture de la queue. Ces buts ainsi que d'autres sont atteints dans un mode de réalisation préféré de l'invention constitué par un ensemble de manoeuvre de robinet pour un robinet du type qui comporte un corps ayant un orifice d'entrée et un orifice de sortie, un organe d'isolement ou obturateur monté à l'intérieur du corps à rotation autour d'un axe du robinet entre des positions ouverte et fermée, et une matière de garniture de queue qui est susceptible de fluer au cours de sa période de vie utile lorsqu'elle est soumise à une charge axiale prédéterminée qui est nécessaire pour réaliser une étanchéité efficace. L'ensemble de manoeuvre comporte une queue rotative qui s'étend suivant l'axe 2A682l8 précité à travers une ouverture formée dans le corps qui est accouplée à l'organe d'isolement du robinet pour l'entraîner en rotation. La queue peut effectuer un dépla- cement axial limité indépendamment de la position axiale de l'organe d'isolement par rapport au corps. La queue comporte une partie intermédiaire ayant un premier diamètre adapté pour être reçue avec un jeu minimal dans une ré- gion intermédiaire de l'ouverture. La partie extérieure de la queue est réduite de façon à avoir un second dia- mètre inférieur au premier diamètre, de sorte qu'un épau- lement s'étendant radialement est formé entre la partie extérieure et la partie intermé- diaire. Un extrémité intérieure élargie de la queue com- porte une surface d'appui arrière s'étendant radialement adjacente à la partie intermédiaire. L'ouverture est élar- gie de façon à comporter une région extérieure, située à l'extérieur par rapport à la région intermédiaire et ayant un troisième diamètre supérieur au premier diamètre et à former, dans le corps un épaulement interne qui est approximativement aligné avec l'épaulement s'étendant radialement. L'ouverture est élargie à l'intérieur par rapport à la région intermédiaire pour former à l'inté- rieur du corps une surface de siège capable d'épouser la surface d'appui arrière de l'extrémité intérieure de la queue. Un dispositif de retenue de garniture est fixé autour de la partie extérieure de la queue pour retenir la matière de garniture de la queue à l'intérieur de la région extérieure de l'ouverture. Ce dispositif est situé à une distance axiale fixe de l'épaulement interne calculée pour appliquer une charge axiale prédéterminée à la matière de garniture, disposée entre ce dispositif et cet épaulement, lors de-sa mise en place initiale dans le robinet. La queue peut effectuer ledit déplacement axial en direction du dispositif de retenue de la garniture sans que sa surface d'appui arrière soit repoussée jusqu'au contact avec la surface de siège pour provoquer l'applica- tion, par l'épaulement s'étendant radialement et par le dispositif de retenue de la garniture, de la charge axiale prédéterminée à la matière de garniture disposée entre eux lorsque la matière de garniture de la queue devient l'objet d'un fluage un certain temps après le montage initial. Dans un mode d'exécution avantageux, le dispo- sitif comporte en outre une bague disposée autour de ladite partie extérieure de la queue de façon à recouvrir ledit épaulement s'étendant radialement et ledit épaulement in- terne, de sorte que cette bague transmet directement la charge axiale prédéterminée à la matière de garniture de la queue disposée entre la bague de retenue de garniture. D'autres caractéristiques de l'invention res- sortiront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et en regard du dessin annexé, sur lequel: - la Fig. unique est une vue partielle de côté, avec coupe partielle, d'un robinet comportant un mode de réalisation préféré de l'ensemble de manoeuvre de robinet de la présente invention. Comme on peut le voir sur la Fig. unique, l'en- semble de manoeuvre de robinet préféré 10 a été représenté utilisé dans un robinet 12 qui comporte un corps 14 muni d'un orifice d'entrée et d'un orifice de sortie (non repré- sentés). Un organe d'isolement ou obturateur 16 de robinet, qui est une noix dans le mode de réalisation préféré, est monté à l'intérieur du corps 14 de façon à pouvoir tourner autour de l'axe du robinet entre des positions ouverte et fermée. La garniture d'étanchéité 18 de la queue est une matière telle qu'une matière de garniture expansée à base de graphite. Cette matière est, de même que d'autres matières fréquemment utilisées dans les robinets de ce type, dans l'ensemble élastique et capable de s'élargir ou de se gonfler radialement pour établir un contact étanche avec une queue et avec une cavité du corps lorsqu'elle est soumise à une charge axiale prédéterminée. Cependant, la matière de garniture peut être l'objet d'un fluage désavantageux au cours de sa période de vie utile pendant qu'elle est soumise à une telle charge, fluage qui, dans certaines installations pourrait porter atteinte à l'étanchéité. La présente inven- tion a pour but d'assurer le maintien d'une étanchéité efficace même si un fluage important de la matière de gar- niture 18 de la queue se produit après le montage initial. L'ensemble 10 comporte une queue ou tige de manoeuvre rotative 20 qui s'étend suivant l'axe du robinet à travers une ouverture 22 formée dans le corps 14. La queue 20 est assemblée par un accouplement 24 à l'organe d'isolement 16 du robinet d'une manière qui permet à la rotation de la tige 20 de faire tourner l'organe d'isole- ment 16 du robinet sans aucun contact direct entre eux dans la direction axiale. La queue 20 et l'organe d'isole- ment 16 du robinet comportent des surfaces de travail plates s'étendant axialement à leurs extrémités adjacentes, un collier 26 interposé entre elles agissant sur ces sur- faces de façon à ne transmettre que le mouvement de rotation de la queue à l'organe d'isolement. Par conséquent, la queue 20 peut effectuer un déplacement axial limité à l'intérieur de l'ouverture 22 indépendamment de la position axiale de l'organe d'isolement 16 par rapport au corps 14. Un ressort 28 contenu à l'intérieur du collier 26 sollicite la queue vers le haut et l'organe d'isolement 16 vers le bas, mais il ne représente que l'une des forces qui agissent sur chacun de ces éléments au cours du fonc- tionnement du robinet et il n'empêche pas leur positionne- ment axial indépendant. Le procédé d'accouplement utilisé assure que la queue et l'organe d'isolement sont tous deux capables d'être positionnés axialement indépendamment l'un de l'autre, ce qui est désirable pour un fonctionne- ment efficace du robinet. La queue 20 comporte une partie intermédiaire qui est reçue avec un jeu minimal dans une région intermédiaire 32 de l'ouverture 22. La queue est réduite dans sa partie extérieure 34 de façon à avoir un diamètre inférieur au diamètre de la partie intermédiaire 30. Un épaulement 36 s'étendant radialement est formé à la transi- tion entre la partie intermédiaire 30 et la partie exté- rieure 34. L'épaulement 36 comporte un palier de butée 38 dont l'objet apparaîtra à l'évidence à la lecture. des explications de -l'invention données ci-dessous. Une extrémité intérieure 40 de plus grand diamètre de la queue 20 comporte une surface d'appui arrière 42 s'étendant radialement, adjacente à la partie intermé- diaire 30. L'extrémité intérieure 40 de plus grand dia- mètre limite efficacement le déplacement axial de la queue et assure sa retenue à l'intérieur de l'ouverture 22. L'ouverture 22 est élargie de façon à comporter une région extérieure 44 située à l'extérieur par rapport à la région intermédiaire 32. La région extérieure 44 -a un dia- mètre supérieur au diamètre de la partie intermédiaire 30 et, de ce fait, supérieur au diamètre de la région inter- médiaire 32 qui reçoit cette partie 32 avec un jeu minimal. Un épaulement interne 46 formé dans le corps 14 forme la transition entre ces régions de l'ouverture 22. L'épaule- ment interne 46 est approximativement aligné avec l'épaule- ment 36 s'étendant radialement lors du montage initial. L'importance que présente cet alignement sera expliquée ci-après. L'ouverture 22 est également élargie à l'intérieur par rapport à la région intermédiaire 30 pour former une surface de siège 48 à l'intérieur du corps 14. La sur- face de siège 48 est capable d'épouser la surface d'appui arrière 42 de l'extrémité intérieure 40 de la queue 20. Cependant, lorsque les épaulements 36 et 46 sont approxima- tivement alignés, au cours du fonctionnement normal du ro- binet, il n'y a aucun contact entre la surface d'appui arrière 42 et la surface de siège 48. On peut constater qu'un déplacement axial notable doit se produire avant que l'application de la queue 20 contre le siège arrière se produise effectivement. Lorsque la queue 20 a été convenablement mise en place à l'intérieur de l'ouverture 22 et assemblée à l'organe d'isolement 16, la matière de garniture 18 de la queue doit étre disposée autour de la partie extérieure 34 de la queue 20, à l'intérieur de la région extérieure 44 de l'ouverture 22. On positionne tout d'abord une bague 50 contre les épaulements 36 et 46, suivant le procédé de montage préférée bien que certaines matières de garniture 18 puissent posséder une intégrité suffisante pour que la bague 50 ne soit pas nécessaire. Dans les deux cas, la garniture 18 de la queue est initialement dimensionnée de façon à assurer qu'elle est préchargée pour assurer l'étanchéité lorsque des moyens 52 de retenue de garni- ture sont fixés autour de la partie extérieure 34 de la queue 20. Les moyens 52 de retenue de la garniture du mode de réalisation préféré représenté sur le dessin com- prennent un presse-garniture 54 qui entre en contact avec la partie supérieure de la garniture 18, et un organe 56 de retenue de pressegarniture. L'organe 56 de retenue de presse-garniture est rigidement boulonné sur le corps 14, de telle sorte qu'une distance axiale fixe existe entre les moyens 52 de retenue de la garniture et l'épaulement 46 lors du montage initial et pendant toute la durée du fonctionnement du robinet. Cette distance axiale prédéter- minée, en combinaison avec le dimensionnement initial de la garniture 18, assure que la garniture 18 de la queue est soumise à la charge axiale prédéterminée lors de sa mise en place initiale pour réaliser une étanchéité effi- cace. On doit noter que l'étanchéité est assurée indépen- damment de la pression effective qui règne à l'intérieur du robinet, à tous les niveaux jusqu'à la pression de fonctionnement normale. Comme expliqué ainsi ci-dessus, l'ensemble 10 de manoeuvre de robinet permet d'obtenir une étanchéité ef- ficace de la queue tant que les épaulements 36 et 46 res- tent alignés. L'épaulement 36 ne se déplace axialement au- dessus de l'épaulement 46 que si la pression qui règne à l'intérieur du robinet dépasse la pression de fonction- nement normale. Dans ce cas, la pression plus élevée agissant sur la queue 20 provoque son déplacement axial, comprimant ainsi davantage la garniture 18 de la queue juqu'à ce que la surface d'appui arrière de la queue vienne en appui contre son siège. La venue en appui de la queue 20 contre le siège arrière est conçue pour protéger la garniture de queue et empêcher qu'elle soit détériorée. Cependant, comme indiqué ci-dessus, un certain temps après le montage initial, la garniture 18 de la queue peut être l'objet d'un fluage. Etant donné que la distance axiale entre l'épaulement 46 et les moyens 52 de retenue de la garniture est fixe, ce fluage aurait pour effet de réduire la charge axiale appliquée à la garni- ture 18 lorsque la dimension axiale de la garniture diminue. Etant donné que la queue 20 est capable d'effectuer un déplacement axial en direction des moyens 52 de retenue de la garniture, la pression de fonctionnement normale agit alors sur la queue 20 pour soulever l'épaulement 36 s'étendant radialement au-dessus de l'épaulement 46. Il en résulte que l'épaulement 36 repousse la bague 50 vers le haut pour compenser la diminution des dimensions de la garniture 18 de la queue après que le fluage s'est produit. On doit noter qu'une valeur importante de ce déplacement axial, qui maintient la garniture 18 de la queue sous la charge axiale prédéterminée désirée, peut se produire avant que la queue 20 vienne en appui sur son siège arrière. Comme on l'a ainsi expliqué, la présente in- vention a pour objet un ensemble de manoeuvre de robinet qui permet à la matière de garniture de là queue d'être préchargée pour assurer une étanchéité efficace indépen- damment de la pression de l'installation dans laquelle est monté le robinet, qui permet d'assurer une étanchéité continue à la pression de fonctionnement normale après que la matière de garniture commence à fluer avec le vieillissement, et qui maintient une capacité d'appui de la queue contre un siège arrière pendant toute la durée de fonctionnement du robinet. 2 4 6 8 8 1 8 R E V E N D I C A T I O N S 1. Ensemble de manoeuvre de robinet destiné à un robinet comprenant un corps ayant un orifice d'entrée et un orifice de sortie, un organe d'isolement monté à l'in- térieur du corps de façon à pouvoir tourner autour d'un axe du robinet entre des positions ouverte et fermée, et une matière de garniture de queue qui est susceptible de fluer pendant toute sa période de vie utile lorsqu'elle est soumise à une charge axiale prédéterminée qui est nécessaire pour réaliser une étanchéité efficace, cet ensemble de manoeuvre de robinet étant caractérisé en ce qu'il comporte: une queue rotative (20) qui s'étend suivant ledit axe à travers une ouverture (22) formée dans ledit corps (14) et est accouplée à l'organe d'isolement (16) du robinet pour produire la rotation de cet organe, cette queue pouvant effectuer un déplacement axial limité in- dépendamment dela position axiale de l'organe d'isolement par rapport au corps; la queue comprenant une partie intermédiaire (30) ayant un premier diamètre adaptée pour être reçue avec un jeu minimal dans une région intermédiaire (32) de l'ouverture (22); la queue étant réduite dans sa partie extérieure (34) de façon à avoir un second diamètre inférieur au premier diamètre et à comporter un épaulement (36) s'éten- dant radialement entre ladite partie extérieure (34) et ladite partie intermédiaire (30) la queue présentant une extrémité intérieure élargie (40) de façon à comporter une surface radiale d'appui arrière (42) adjacente à ladite partie intermédiaire (30); l'ouverture (22) étant élargie de façon à comporter une région extérieure (44) qui est située à l'extérieur par rapport à ladite région intermédiaire (32) et qui a un troisième diamètre supérieur audit premier diamètre et à former dans le corps (14) un épaulement interne (46) approximativement aligné avec ledit épaulement (36) s'étendant rAdialement l'ouverture (22) étant élargie intérieurement par rapport à ladite région intermédiaire (32) pour former à l'intérieur du corps une surface de siège (48) capable d'épouser la surface d'appui arrière (42) de l'extrémité intérieure (40) de la queue; des moyens (52) de retenue de garniture étant fixés autour de ladite partie extérieure (34) de la queue pour retenir la matière de garniture à l'intérieur de ladite région extérieure (44) de l'ouverture, ces moyens de retenue de garniture étant situés à une distance axiale fixe dudit épaulement interne (46) calculée de façon à appliquer ladite charge axiale prédéterminée à la matière de gar- niture disposée entre les moyens de retenue et ledit épaulement interne, lors de sa mise en place initiale à l'intérieur du robinet; et la queue étant capable d'effectuer ledit déplacement axial en direction des moyens (52) de retenue de garniture sous la pression de fonctionnement normale du robinet sans que ladite surface d'appui arrière (42) soit repoussée jusqu'au contact avec ladite surface de siège (48) pour provoquer l'application, par ledit épaule- ment (36) s'étendant radialement et par les moyens (52) de retenue de garniture de ladite charge axiale prédéter- minée à la matière de garniture (18) disposée entre eux lorsque la matière de garniture devient l'objet dudit fluage un certain temps après le montage initial. 2. Ensemble de manoeuvre de robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une bague (50) disposée autour de ladite partie extérieure (34) de la queue (20) de façon à recouvrir ledit épaulement (36) s'étendant radialement et ledit épaulement interne (46), de sorte que cette bague transmet directement la charge axiale prédéterminée à la matière de garniture (18) de la queue disposée entre la bague et les moyens (52) de retenue de garniture.