Brevet FR2504638A1 — publié le 19821029

La présente invention concerne une vanne-papillon dont le corps est entièrement revêtu d'un seul matériau élastomère, ou autre matière présentant des propriétés analogues. Dans l'état actuel de la technique, il est connu des vannes-papillons dont le corps est entièrement revêtu d'élastomères Mais en général les élastomères revêtant l'intérieur et l'extérieur du corps sont de duretés diffé- rentes, ou de natures distinctes De plus, l'accrochage du revêtement en élastomère sur le corps se fait soit au moyen de trous traversants ménagés dans celui-ci, soit par collage, ce qui, dans ce dernier cas, nécessite une prépa- ration de surface adéquate du corps et limite le choix des élastomères utilisés, ces derniers n'étant pas tous col- lables Enfin, les passages des axes du papillon dans le corps ne sont pas revêtus d'élastomère et doivent être usinés avec précision pour permettre la mise en place de garnitures d'étanchéité et de paliers. L'invention a pour but de fournir une vanne-papillon de fabrication économique dont le corps est revêtu inté- rieurement et extérieurement d'un même matériau élastomère. A cet effet, l'invention a pour objet une vanne- papillon du type précité caractérisée en ce que le maté- riau élastomère revêtant entièrement et directement le corps de vanne, sans interposition d'un matériau de liai- son, est de même nature et de même dureté en tous points du corps. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple non limitatif et parmi lesquels: la Fig 1 est une vue de face avec arrachement partiel du corps de la vanne-papillon objet de l'invention; la Fig 2 est une vue en coupe prise suivant la ligne 2-2 de la Fig 1; la Fig 3 est une vue en coupe partielle suivant la ligne 3-3 de la Fig 1; la Fig 4 est une vue de détail de la partie cerclée A de la Fig 2; la Fig 5 est une vue de face, avec arrachement par- tiel, d'une variante de vanne-papillon suivant l'invention; la Fig 6 est une vue en coupe prise suivant la ligne 6-6 de la Fig 5; la Fig 7 est une vue en coupe d'une autre variante de vanne-papillon suivant l'invention. La vanne-papillon conforme à l'invention, représentée à titre d'exemple sur les Fig 1 à 3, est constituée es- sentiellement d'un corps de vanne 1, d'un papillon (non représenté) et d'un revêtement 2 en matériau élastomère. Le corps 1, métallique, venu de fonderie, a la forme générale d'un anneau cylindrique d'axe X-X La paroi ex- térieure 3 du corps 1 est cylindrique et sa paroi inté- rieure 4 de forme générale cylindrique est creusée d'une gorge 5 annulaire dont le profil est en forme de queue d'aronde dont les angles peuvent être arrondis A chaque extrémité, le corps 1 présente une face plane 6 dans la- quelle est ménagé un lamage 7 se raccordant par un arrondi 8 à la partie cylindrique de la paroi 4 Dans la partie radialement extérieure du lamage 7 est creusée une gorge circulaire 9 dont le fond est raccordé d'une part à la face plane 6, d'autre part au lamage 7 par des arrondis. Enfin, le corps 1 comporte deux extensions diamétralement opposées 10 et 11 percées de deux passages cylindriques 12 et 13 venus de fonderie ou usinés grossièrement pour l'arbre de commande et l'axe du papillon et d'axe commun Y-Y Les deux passages 12 et 13 se terminent à leurs ex- trémités débouchant vers l'intérieur du corps 1 par deux alésages 14 de plus grand diamètre que celui des passages 12-13. Le revêtement 2 est réalisé avec un seul matériau élastomère non collé au corps 1, ce qui permet de s'affran- chir des opérations de préparation de surface et d'encol- lage du corps et d'avoir un plus large choix d'élastomères utilisables, certains élastomères étant difficilement col- lables Le revêtement 2 peut être réalisé, par exemple, par surmoulage du corps 1 placé en insert dans un moule. Le revêtement 2 présente dans le plan médian, o le papillon prend appui en position de fermeture, une surépais- seur importante 15 à profil sphérique tourné vers l'inté- rieur de la vanne et servant de siège au papillon Cette surépaisseur est en regard de la gorge circulaire 5 et per- met de garantir un ancrage précis et fiable du revêtement dans la zone o se concentrent les efforts de fermeture et d'assurer une excellente endurance et une meilleure tenue au vieillissement grâce à l'importance du volume d'élasto- mère concerné. Aux passages de l'arbre de commande 12 et de l'axe 13 du papillon, le revêtement 2 présente des portées 16 de forte épaisseur, logées dans les alésages 14 du corps 1, dont les extrémités 17 tournées vers l'intérieur de la vanne ont la forme d'une calotte sphérique, ce qui permet d'as- surer une ligne d'étanchéité continue entre le papillon et la surépaisseur 15 formant siège Les portées 16 assurent l'étanchéité aux passages de l'arbre de commande et l'axe du papillon, et l'étanchéité entre papillon et corps de vanne. Sur la paroi extérieure 3, sur les faces planes 6 d'extrémité, sur les extensions 10 et Il du corps 1 ainsi que sur l'intérieur des passages 12 et 13 d'arbre de commande et d'axe du papillon, le revêtement 2 a une épais- seur réduite. Les lamages 7 des faces d'extrémités 6 du corps 1 sont recouverts d'une couche de revêtement 2 plus épaisse. Ainsi, le corps 1 entièrement revêtu présente des surfaces d'extrémité 18 planes et parallèles. Des excroissances circulaires 19 font saillie axiale- ment par rapport aux surfaces d'extrémité 18 Dans l'exemple rapporté, ces excroissances sont au nombre de quatre; leur crête fait une saillie d'au moins deux milli- mètres et l'angle au sommet est de 900 environ. Lors du serrage du corps 1 entre des brides de rac- cordement avec deux tuyauteries adjacentes, les excrois- sances circulaires 19 assurent une étanchéité du type laby- rinthe tandis que la gorge 9 remplie par le revêtement 2 définit un bourrelet d'élastomère 20 similitorique fournis- sant une étanchéité complémentaire. Enfin (voir Fig 3), la surépaisseur 15 du revêtement se raccorde au revêtement des faces latérales 6 du corps 1 par deux parties inclinées 21. Le papillon peut être réalisé en matériau insensible à la corrosion ou en tout autre matériau, celui-ci étant, soit revêtu de matériau élastomère identique ou non à celui recouvrant le corps 1, soit protégé par un revêtement métallique. Les avantages présentés par la vanne objet de l'in- vention sont les suivants: le corps 1 métallique étant moulé, les passages d'arbre et d'axe 12 et 13 sont usinés grossièrement ou laissés bruts de fonderie le revêtement 2 en matériau élastomère formant une peau continue sur le corps de vanne n'a pas besoin d'être collé, ce qui permet l'utilisation d'une plus large gamme d'élastomère et dispense des opérations de prépa- ration de surface avant la mise en place du revêtement le revêtement 2 en matériau élastomère entoure le corps de vanne de toutes parts, à l'intérieur comme à l'exté- rieur Il en résulte que les problèmes de moulage du revêtement sont simplifiés notamment en ce qui concerne l'étanchéité à obtenir, vis-à-vis de l'extérieur, entre le moule et le corps servant d'insert; suppression de garnitures d'étanchéité rapportées pour les passages d'arbre et d'axe du papillon, les portées 16 en matériau élastomère assurant elles-mêmes l'étan- chéité; le revêtement des passages 12 et 13 joue le rôle de palier intégré pour l'arbre et l'axe du papillon; l'existence d'une gorge annulaire 5 en forme de queue d'aronde dans le corps de vanne permet, d'une part, d'obtenir un excellent ancrage du revêtement dans le corps, notamment lors du refroidissement du revêtement après son moulage et lors des manoeuvres du papillon, d'autre part, d'avoir une épaisseur d'élastomère opti- male pour un bon comportement du matériau dans le temps, en particulier en présence de fluides chauds; l'importante masse de revêtement élastomère procurée par la gorge annulaire 5 à section en queue d'aronde et la surépaisseur 15 la recouvrant fait que, lors du re- froidissement après moulage, il se produit un retrait donnant un profil sphérique à la surface de la surépais- seur 15 formant siège du papillon, profil qui épouse la sphère engendrée par le papillon lors de son mouvement les bourrelets 20 de matériau élastomère assurent une étanchéité supplémentaire à celle procurée par les excroissances 19; le corps de vanne est protégé intérieurement et exté- rieurement contre la corrosion. En variante, on peut envisager une vanne-papillon dont le corps est réalisé en deux parties qui s'assemblent suivant le diamètre perpendiculaire à l'axe Y-Y commun des passages d'axe et d'arbre du papillon Le corps assemblé est ensuite revêtu d'un matériau élastomère, y compris les boulons d'assemblage, comme il vient d'être décrit précé- demment. En variante encore, il peut être envisagé de réaliser le corps de la vanne-papillon en deux parties, chacune d'elles étant revêtue séparément de matériau élastomère - Les deux parties revêtues du corps peuvent ensuite être assemblées après qu'une manchette 22, en matière plastique ou autres matières analogues et à section en forme générale de U, ait été mise en place à l'intérieur du corps 1 de vanne (Fig 5 et 6) La surépaisseur 15 du revêtement 2 en matériau élastomère permet d'avoir une compressibilité et une élasticité suffisantes pour que l'étanchéité entre la manchette 22 et le papillon soit réalisée. Enfin, en dernière variante (Fig 7), on peut envisa- ger une vanne-papillon dont le corps muni de brides d'ex- trémité 23 est entièrement revêtu de matériau élastomère, le revêtement des brides 23 portant des excroissances cir- culaires 19 pour réaliser, après serrage entre des brides correspondantes des deux tuyauteries adjacentes, une étanchéité du type labyrinthe. REVENDICATIONS 1. Vanne-papillon à corps revêtu intérieurement et extérieurement d'un matériau élastomère caractérisée en ce que ledit matériau élastomère revêt entièrement et di- rectement le corps ( 1) de vanne sans interposition d'un matériau de liaison et en ce qu'il est de même nature et de même dureté en tous points du corps ( 1). 2. Vanne-papillon à corps revêtu selon la revendi- cation 1 caractérisé en ce que des passages d'arbre et d'axe ( 12-13) du papillon sont également revêtus du même matériau élastomère que celui recouvrant le corps ( 1). 3. Vanne-papillon à corps revêtu selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisée en ce que le matériau élastomère constituant un revêtement ( 2) présente des portées ( 16) épaisses logées dans des alésages ( 14) ména- gés dans les passages d'arbre et d'axe ( 12-13) du papillon. 4. Vanne-papillon à corps revêtu selon la revendica- tion 3 caractérisée en ce que les portées ( 16) ont leurs extrémités ( 17) tournéesvers l'intérieur de la vanne, en forme de calotte sphérique. 5 Vanne-papillon à corps revêtu selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisée en ce que le revêtement ( 2) en matériau élastomère présente dans la zone o le papillon s'appuie en position de fermeture, une surépais- seur ( 15) en regard d'une gorge annulaire ( 5) du corps ( 1). 6 Vanne-papillon à corps revêtu selon la revendica- tion 5 caractérisée en ce que la gorge annulaire ( 5) du corps présente un profil en queue d'aronde. 7. Vanne-papillon à corps revêtu selon l'une des revendications 5 et 6 caractérisée en ce que la surépais- seur ( 15) présente une surface de contact sphérique avec le papillon. 8. Vanne-papillon à corps revêtu selon l'une des revendications 4-et 7 caractérisée en ce que les surfaces sphériques sont obtenues par le retrait du matériau élas- tomère lors de sa mise en oeuvre. 9 Vanne-papillon à corps revêtu selon l'un des re- vendications 1 à 8 caractérisée en ce que le revêtement ( 2) en matériau élastomère présente des bourrelets ( 20) logés dans des gorges circulaires ( 9) creusées dans des lamages ( 7) des faces d'extrémité ( 6) du corps ( 1). 10 Vanne-papillon à corps revêtu selon l'une quel- conque des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que le corps ( 1) est réalisé en deux parties qui, après assem- blage, sont revêtues du même matériau élastomère. 11. Vanne-papillon à corps revêtu selon l'une quel- conque des revendications 1 à 9 caractérisée en ce que le corps ( 1) est réalisé en deux parties, chacune d'elles étant revêtue séparément du même matériau élastomère. 12. Vanne-papillon à corps revêtu selon la revendi- cation 11 caractérisée en ce qu'une manchette ( 22) en ma- tière plastique ou autres matières analogues est disposée à l'intérieur du corps 1. 13. Vanne-papilon à corps revêtu selon l'une quel- conque des revendications 1 à 12 caractérisée en ce que le corps ( 1) comporte des brides d'extrémité ( 23).