Brevet FR2482236A1 — publié le 19811113

L'invention a pour objet un joint d'étanchéité pour vanne, pour conteneur, ou pour tout autre appareillage destiné au passage, au stockage ou à la de tente d'un fluide liquide ou gazeux; et si elle est décrite ci-après dans le cas particulier de son application à des vannes, c c'est essentiellement dans un but de clarification de cet exposé, sans qu'il en résulte une limitation de sa portée qui est, au contraire, generale. Pour contrôler ou pour interdire l'écoulement d'un fluide liquide ou gazeux au travers d'une canalisation, il est fait usage de vannes de types divers, comportant par exemple t un clapet, un papillon, un tiroir ou tout autre élément jouant le rôle d'obturateur.Pour réaliser l'étan chéite à la fermeture, cet élément obturateur, posté par l'organe mobile de la vanne, coopère avec un siège fixe sur lequel il prend appui par l'intermédiaire d'un joint, dont la qualité première est de présenter une certaine souplesse permettant sa déformation lors de son serrage entre le siège et l'obturateur. Les joints utilisés à cette fin peuvent être divisés en deux catégories principales . ceux constitués en un matériau réellement souple, tel qu'un matériau élastomère, et ceux@dits métalliques. Les joints du premier type ont incontestablement une souplesse suffisante leur permettant de se déformer efficacement entre le siège et l'obturateur; mais ils présentent divers inconvénients, dont notamment une résistance chimique insuffisante à certains fluides, et une résistance physique insuffisante à des températures soit trop basses, soit trop élevées, ce qui abrege leur durée d'utilisation et nécessite de les changer assez fréquemment. Les joints du deuxième type, c'est-à-dire ceux métalliques, ne conduisent pas à ces inconvénients, car étant généralement constitués par un élément métallique de section annulaire, éventuellement renforcé par une âme élastique, ils résistent généralement bien aux divers liquides et gaz et à toutes températures élevées, moyennes ou basses. Par contre, ils n'assurent pas toujours une excellente étanchéité; il en est ainsi notamment lorsque les conditions d'appui de l'obturateur et de son joint sur son siège ne sont pas identiques sur toute la surface d'appui de l'un sur l'autre, c'est-8-dire sur tout. la longueur du joint.Ce défaut apparat par exemple particuliòremont sur les vannes à papillon, dont l'obtura- teur nécessite un montage excentré, afin de permettre, par pivotement, son passage de la position d'ouverture à celle de fermeture et inversement. CesJoinX métalliquesprésentent en outre deux autres inconvénients : leur prix de revient est relativement onéreux et surtout leur montage sur l'obturateur nécessite un usinage particulier de ce dernier et représente une opération qui augmente nettement le prix final de la vanne. L'invention remédia A tous ces inconvénients. Elle a pour objet un joint d'étanchéité constitué par un flanc métallique qui, découpé dans une feuille d'acier ou de tout autre métal ayant des propriétés analogues -Ipossède une forme générale circulaire, dont le diamètre est supérieur à celui du support avec lequel il constitue l'obturateur; - présente ainsi une partie périphérique annulaire qui constitue le joint proprement dit, coopérant avec le siège de l'obturateur; - et est fixé en deça de la périphérie de ce support, pour faciliter la déformation de sa zone périphérique sous l'effet combiné de l'appui mécanique de l'obturateur et de la pression du fluide sur la face correspondante du Joint. Un joint conforme a l'invention peut, dans la pratique, présenter diverses formes, et notamment consister en un véritable disque ou en un simple anneau, être plan dans sa partie centrale, ou posséder une forme générale de calotte sphérique, présenter une zone périphérique de section curviligne repliée en direction de l'intérieur; et ses moyens de fixation sur son support, avec lequel il forme l'obturateur, peuvent être quelconques. C'est ainsi que suivant une forme particulière d'exécution, dans le cas d'une vanne à papillon, le joint consiste en un disque en forme de calotte sphérique fixé par serrage entre la face extérieure convexe du papillon lui servant de support et la face intérieure concave d'un chapeau qui en est solidaire, mais présente un diamètre inférieur. De tels joints présentent de nombreux avantages, parmi lesquels il convient notamment de citer ceux ciaprès : - leur nature leur permet de travailler et de résister à la plupart des fluides liquides ou gazeux habituels, quelles que soient leurs températures; - leur nature et leur agencoment en font des éléments de conception simple et de prix peu élevé; - leur nature et leur forme leur permettent d'assurer une bonne et égale étanchéité dans toute les zones du siège d'une vanne, même si les contraintes de l'obturateur ne sont pas identiques dans toutes ces zones; - leurs qualités sont constantes et ne sont pas altérées par des montages et des démontages fréquents des vannes. L'invention sera bien comprise d'ailleurs à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce joint, dans le cas d'une vanne du type à papillon : Figures 1 et 2 en sont des vues en coupe transversale, respectivement en position de fermeture et en position d'ouverture. Dans ce dessin, 1 et 2 désignent les parties, respectivement amont et aval, d'un corps de vanne. Ces deux parties 1 et 2 sont séparées par une partie intermédiaire 3 aménagée pour servir de siège à la partie mobile de la vanne. Cette partie mobile consiste, comme cela est connu en soi, en un papillon 4 qui, présentant une forme générale circulaire, est porté par un axe de manoeuvre disposé transversalement par rapport au corps de vanne 1 - 2, mais monté excentré par rapport à lExe 6 des portées dans lesquelles cet axe 5 est susceptible de tourner par rapport au corps de la vanne. Grâce à cet agencement connu, le papillon peut, malgré son diamètre, passer de la position de fermeture représentée à la figure î, à celle d'ouverture visible à la figure 2. Selon l'invention, le joint associé au papillon 4 de la vanne consiste en un disque métallique 7 présentant un diamètre supérieur à celui de ce papillon, et il est maintenu appliqué contre lui par un chapeau de fixation 8, dont le diamètre est inférieur, non seulement à celui du disque 1, mais aussi à celui du papillon 4. Des moyens 9 sont prévus en diverses zones pour réaliser la fixation du disque 7 et du chapeau 8 sur le papillon 4; et il est important de noter à la fois que ces moyens sont situés en retrait par rapport à la périphérie du chapeau 8 et qu'à sa périphérie ce chapeau présente la forme curviligne visible au dessin. Le joint 7 présente en outre une forme générale de calotte sphérique, dont la périphérie 10 est repliée en direction de l'intérieur; et c'est précisément cette périphérie qui est destinée à servir de joint proprement dit, en venant s'appliquer contre le siège 3 du corps de vanne. La face extérieure du papillon 4 et la face intérieure du chapeau 8 présentent bien entendu des formes complémentaires, respectivement convexe et concave, pour permettre au disque 7 d'être emprisonné entre elles, tout en y prenant un appui régulier par toute sa surface. Comme le montre le dessin, la partie périphérique 10 du disque i~, c'est-à-dire celle servant effectivement de joint, déborde à la fois par rapport au papillon 4 et au chapeau 8. I1 en résulte qu'en raison de la déformabilité du matériau constituant le disque 1, sa partie périphérique 10 prend d'elle-meme un appui régulier et constant sur le siège 2 du corps de vanne, lorsque le papillon 4 passe de la position d'ouverture à celle de fermeture.Il est cependant essentiel do noter que cet appui mécanique du joint sur le siège est renforce' par la pression du fluide régnant en amont du papillon et agissant dans le sens des flèches Il de figure 1 sur la face interne de la partie périphérique 10 du disque 7. Par un effet combiné de appui mécanique exercé par le joint 10 sur le siège 2 @ sous l'action du papillon 4, et de la pression exercée par le fluide sur la face inter- ne de ce joint, il est possible d'obtenir me parfaite étanchéité entre les zones amont et aval du corps de vanne. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce joint de vanne qui a été ci-dessus indiquée à titre d'exemple; elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation, quel que soit bien entendu le type de la vanne, notamment les moyens permettant le déplacement relatif du joint par rapport à son siège, ainsi que les moyens complémentaires éventuels, tel que revêtement élastique, susceptibles d'être associés au joint pour parfaire l'étanchéité de son appui sur le siège. REVENDICATIONS 1.- Joint d'étanchéité pour vannes, conteneurs ou autres appareillages destinés au passage ou au stockage de fluide sous pression, caractérisé en ce qu'il est constitué par un flanc métallique (7) qui, découpé dans une feuille d'acier ou de tout autre métal ayant des propriétés analogues - possède une forme générale circulaire, dont le diamètre est supérieur à celui du support avec lequel il constitue ltobturateur; - présente ainsi une partie périphérique annulaire qui constitue le joint proprement dit, coopérant avec le siège de ltoburateur; - et est fixé- en deçà de la périphérie de ce support, pour faciliter la déformation de sa zone périphérique sous l'effet combiné de l'appui mécanique de l'obturateur et de la pression du fluide sur la face correspondante du joint. 2.- Joint d'étanchéité selon la revendication i, caractérisé en ce que le flanc le constituant consiste en un disque dont toute la surface est plane. 3.- Joint d-'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flanc le constituant consiste en un disque ayant une forme générale de calotte sphérique. 4. Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond le constituant consiste en un anneau plan. 5.- Joint d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond 3e constituant consiste en un anneau découpé dans une calotte sphérique. 6.- Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu(à sa périphérie extérieure il présente une zone de section curviligne (10) qui, repliée en direction de l'intérieur, constitue le joint proprement dit. 7. - Joint d'étanchéité selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que dans le cas de son utilisation sur une vanne à papillon, il consiste en un disque en forme de calotte sphérique fixé par serrage entre la face extérieure convexe du papillon (4) lui servant de support et la face intérieure concave d'un chapeau (8) qui en est solidaire, mais présente un diamètre inférieur.