Brevet FR2509415A1 — publié le 19830114

La présente invention se rapporte à une valve obturatrice et plus précisément à un système de valves d'obturation pour chalumeau d'oxycoupage et de soudage. Il a été décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n0 3 û76 494 un sous-ensemble constituant la tige d'une valve à pointeau et comportant une bille qui peut être appli quée contre un siège annulaire pour empêcher un fluide de passer. tiais,à cause de l'usure par frottement et pour d'autres raisons, la durée de service de cette valve connue, jusqu'à ce qu'elle n'assure plus une fermeture suffisamment hermétique, est plus courte que désiré. L'invention vise à augmenter la durée de service d'une valve d'obturation. La valve obturatrice décrite comporte un corps percé d'un premier alésage, qui débouche dans un second alésage de plus grand diamètre en formant un siège d'obturateur annulaire, et un sous-ensemble constituant une tige de valve, qui peut être monté dans ce corps et qui comporte une première bille, retenue, tout en pouvant tourner, dans un alésage de cette tige et destinée à être appliquée contre ce siège de façon à interdire le passage du fluide entre les alésages du corps, bien que la tige soit maintenue à une certaine distance dudit siège, ainsi qu'une seconde bille de plus petit diamètre qui, montée dans un autre alésage de la tige, peut y tourner et venir en contact avec la première bille du côté axialement opposé au siège. La tige de la valve contient avantageusement du lubrifiant destiné à être transmis à la première bille par la rotation de la seconde. L'invention concerne une valve obturatrice destinée à augmenter la durée de service du sous-ensemble qui constitue sa tige, avant qu'il se produise des fuites importantes entre ce sous-ensemble et le siège, alors que la valve se trouve dans sa position de fermeture. L'invention sera décrite plus en aétail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel la figure 1 est une coupe verticale, avec arrachement, d'un chalumeau d'oxycoupage et de soudage comportant des valves selon l'invention; la figure 2 est une coupe fragmentaire à plus grande échelle, représentant la valve selon l'invention en position de fermeture; la figure 3 est une coupe fragmentaire à échelle encore plus grande, représentant la valve en position d'ouverture; et la figure 4 est une coupe fragmentaire d'une partie du canal de passage de l'oxygène. La figure 1 représente un chalumeau d'oxycoupage, désigné dans son ensemble par 10, comportant une poignée tubulaire 11. Une plaquette antérieure 13, montée à l'avant de la poignée, est percée de trois ouvertures distinctes destinées à maintenir des conduits 14 à 16 à l'écartement voulu, le conduit 14 étant pour l'oxygène de coupage, le conduit 15 pour l'oxygène de préchauffage et le conduit 16 pour un gaz combustible. Les extrémités antérieures des conduits 14, 15 et 16 précités sont fixées dans une tête 18 classique de chalumeau, et communiquent avec des canaux appropriés formés dans la pointe 22 du chalumeau par des passages 19, 20 et 21 respectivement. La pointe 22 du chalumeau est maintenue dans la tête par un écrou 23. Etant donné que la tête a une conformation classique, elle ne sera pas décrite. Deux oreilles 29, faisant saillie vers le haut et espacées transversalement,sont formées sur la poignée tubulaire. Les extrémités des deux bras 31 d'un levier fourchu de manoeu vrc 34 passent de bas en haut, dans des ouvertures allongées de la poignée et sont articulées sur un pivot 32 monté dans les oreilles 29. Le chalumeau comporte un talon B, qui est monté à l'extrémité postérieure de la poignée tubulaire et qui comprend un corps principal 41. Une partie 43 qui contient la valve pour l'oxygène et la partie (non représentée) qui contient la valve pour le gaz combustible forment deux branches qui sont solidaires du corps principal. La partie 43 comporte un raccord 44 qui est destiné à être relié à un conduit (non représenté) allant à une source (non représentée) d'oxygène sous forte pression. Le raccord comporte un alésage 45. De même, la partie qui contient la valve pour le gaz combustible comporte un raccord (non représenté) destiné à être relié à une source (non représentée) d'un gaz combustible approprié, tel que l'acétylène. Le talon du chalumeau comporte aussi un canal 60 de sortie de l'oxygène de coupage, un canal 61 de sortie de J'oxygène de préchauffage et un canal 62 de sortie de gaz, dans lesquels sont montées les extrémités postérieures des conduits 14, 15 et 16, respectivement. Le talon comporte encore un canal 63, qui loge l'extrémité postérieure d'un tube 69 entourant une tige-poussoir et qui débouche dans un alésage 75. Un bouchon 80 est vissé dans l'extrémité pèstérieure de l'alésage 75, un joint torique (non représenté) étant disposé entre la tête de ce bouci3n BU et le talon de façon à réaliser l'étanchéité.Une extrémité d'un ressort -elcoijal 89 s'appuie contre le bouchon, tandis que son extrémité opposée porte contre une partie de plus grand diamètre d'un organe 91 de retenue d'un siège, en repoussant constamment cet organe vers l'avant. L'organe de retenue comporte un obturateur qui peut être appliqué contre le siège 81, de façon à empêcher le fluide de passer de l'alésage 75 au canal 63, lorsque cet organe occupe sa position la plus avancée. Une tige-poussoir 103, dont l'extrémité postérieure est fixée à l'organe de retenue du siège, permet de déplacer cet organe contre l'action élastique du ressort 89, jusqu'à une position permettant au fluide de passer de l'alésage 75 au canal 63. La tige-poussoir passe dans son tube 69 et porte un joint torique 104 assurant l'étanchéité avec ce tube. L'extrémité antérieure de la tige-poussoir est en contact avec un bras 31, de sorte que, lorsqu'on fait pivoter le levier de manoeuvre dans le sens de la flèche 115, cette tige est déplacée dans le sens qui amène l'organe de retenue à la position d'ouverture de la valve, en permettant au fluide de passer de l'alésage 75 dans le canal 63. Comme la conformation et le fonctionnement des éléments mentionnés du chalumeau sont pour la plupart ceux qui ont été décrits dans le brevet n03 076 494 précité, ils ne seront pas décrits plus en détail. Cependant, le brevet précité est indiqué à titre de référence à laquelle on pourra se reporter, si nécessaire. La partie 43 est conformée de manière à constituer en partie un corps de valve comportant un alésage 53, qui débouche à l'extérieur par un embout fileté 49. La jonction de l'extrémité intérieure de l'alésage 53 avec l'alésage 54 d'arrivée de l'oxygène forme un siège annulaire 52, cette extrémité intérieure de 11 alésage 53 ayant un diamètre plus grand que l'extrémité adjacente de l'alésage 54 et y étant coaxiale. L'alésage 53 communique aussi avec le canal 61 de passage de l'oxygène de préchauffage par un passage 67, tandis que l'alésage 54 le fait communiquer avec le canal 55. Le canal 55 fait communiquer l'alésage 45 avec l'alésage 75. Pour permettre à l'oxygène de passer de l'alésage 54 au passage 67 et pour, inversement, l'empêcher de passer entre cet alésage et ce passage, le corps contient un sous-ensemble formant une tige de valve, désigné de façon générale par 92 (voir figure 2). Le sous-ensemble comporte une tige 93 orientée axialement, à l'extrémité de laquelle est fixé un bouton 94 destiné à la faire tourner. Une partie intermédiaire 93a de la tige est filetée de façon à s'ajuster dans la partie taraudée complémentaire adjacente de l'alésage 53. La tige passe, en pouvant tourner, dans un écrou 95 à presse-étoupe qui est vissé sur l'embout 49. L'écrou contient un presse-étoupe 96 destiné à réaliser l'étanchéité entre la tige, lui-même et le bord annulaire extérieur de l'embout.Par ailleurs, une bague de presse-étoupe 97 est montée sur la tige, en-deçà du presse-étoupe 96, tandis qu'une rondelle élastique 98 est logée dans une gorge de cette tige, en-deçà de cette bague, de façon à limiter l'amplitude du déplacement vers l'extérieur de ladite tige par rapport à l'alésage 53, afin d'empêcher d'enlever cette tige du talon du chalumeau lorsque l'écrou à presse-étoupe a été bloqué sur l'embout. L'extrémité intérieure de la tige de valve est percée d'un alésage axial 101, dont le diamètre transversal est plus grand que sa longueur axiale. L'extrémité externe de l'alésage 101 débouche dans la grande base d'un alésage tronconique 102, dont la petite base débouche dans un alésage cylindrique 87 ayant un diamètre transversal notablement plus faible que celui de l'alésage 101. L'autre extrémité de l'alésage 87 débouche dans un alésage conique 88. Le diamètre transversal de l'alésage 87 est supérieur à la longueur axiale de cet alésage. Une bille 100 est montée dans l'alésage 87; elle a le diamètre voulu pour s'ajuster en pouvant tourner sur la paroi qui délimite cet alésage 87 et pouvoir pénétrer dans les alésages 88 et 102. La bille 100 est empêchée de se déplacer axialement dans un sens par son contact avec la paroi qui délimite l'alésage 88. Une bille 99, dont le diamètre est sensiblement plus grand, est placée dans l'alésage 101 et est maintenue en contact avec lui par le bord annulaire 93d, rabattu de la collerette 93c de la tige de valve. Le rabattement est effectué de façon à permettre à la bille 99 de tourner librement dans la tige et à la maintenir en contact avec la bille 100.Ainsi que l'on peut le remarquer sur la figure 3, la bille 99 a le diamètre voulu pour se placer axialement à l'intérieur de la collerette 93c, ce diamètre étant sensiblement plus grand que celui de l'alésage 54 à proximité de l'alésage 53 et sensiblement plus petit que celui de cet alésage 53. Les axes des alésages 53, 87, 88, 102 et 101 du siège 52 et de l'extrémité de l'alésage 54 débouchant dans ce siège coincident. La bille 100 est donc en contact avec la bille 99 du coté axialement opposé au siège, en empêchant cette bille 99 de s'écarter axialement de la partie reserrée de la collerette, tout en permettant aux deux billes de tourner l'une par rapport à l'autre et par rapport à la tige de valve. Par ailleurs, les alésages 87 et 101 ont les diamètres voulus pour empêcher les billes 100 et 99, respectivement, de se déplacer latéralement de manière appréciable. Ainsi que l'on peut le remarquer sur la figure 2, la bille 99 a un diamètre suffisamment grand pour s'appliquer contre le siège 52 de façon à empêcher le fluide de passer de l'alésage 54 à l'alésage 53, bien que le bord annulaire de la collerette 93c se trouve à une certaine distance axiale de ce siège 52. Par ai1leurs#, le diamètre extérieur maximum de la collerette 93c est assez inférieur au diamètre de l'extrémité intérieure de l'alésage 53 pour laisser subsister un interstice annulaire entre la partie adjacente de la paroi du talon du chalumeau, qui délimite cet alésage, et la surface périphérique de cette collerette.Le passage 67 pour l'oxygène débouche dans cet interstice, si bienque, lorsque la bille 99 n'est écartée que d'une faible distance de sa position de contact avec le siège, l'oxygène peut passer de l'alésage 54 dans ledit interstice, puis dans ce passage 67. Un lubrifiant 86 est contenu dans les alésages 87, 88 et 102, de sorte que, lorsque la bille 99 tourne en restant en contact avec la bille 100, cette dernière transmet en tournant du lubrifiant à cette bi#lle 99. Comme la valve destinée à commander le passage du gaz combustible, du raccord d'alimentation, monté sur le talon du chalumeau, au canal 62, est identique à celle qui a été représentée et décrite en regard des figures 2 et 3, elle ne sera pas décrite. Quand le chalumeau est utilisé, il y a de l'oxygène sous pression dans l'alésage 45 et il peut passer dans l'alésage 75 par le canal 55, mais il ne peut passer dans le canal 63 puisque le levier 34 est en position de fermeture. En faisant tourner le bouton 94 de la valve 92 de commande de l'oxygène dans le sens approprié, on déplace la tige de valve de la distance désirée en la faisant passer de la position de la figure 2 à celle de la figure 3, pour permettre à l'oxy- gène sous pression de passer par l'alésage 54 dans l'alésage 53, puis, par le passage 67, dans le canal 61 et ensuite à la pointe du chalumeau par le conduit 15. L'importance de l'ouverture dégagée par la tige de valve détermine la pression de l'oxygène de préchauffage à la pointe du chalumeau.De même, la tige de la valve de commande du passage du gaz combustible est réglée de façon que du gaz parvienne à la pointe du chalumeau. Lorsque la bille 99 vient initialement en contact avec le siège, la rotation appliquée au bouton 94 fait tourner la tige de valve par rapport à cette bille 99 et fait tourner celle-ci dans l'alésage 87 par rapport à la bille 100. La rota ticn ainsi impartie à la bille 100 transfère du lubrifiant venant de l'alésage 88 (et/ou des alésages 87 et 102) à la bille 99. Lorsqu'on désire envoyer de l'oxygène de coupage à la pointe du chalumeau, on fait pivoter le levier 34 dans le sens de la flèche 115, ce qui repousse la tige-poussoir 103 vers l'arrière de façon à déplacer l'organe de retenue à l'écart de ce siège 81. Par suite, de l'oxygène passe de l'alésage 75 dans le canal 63, puis, par le canal 108, dans le canal 60, de sorte qu'il peut parvenir à la pointe du chalumeau par le conduit 14. Le talon du chalumeau est en laiton, tandis que les billes 99 et 100 sont en acier inoxydable. Cependant, l'invention est bien entendu applicable à un chalumeau dont le talon est composé d'une matière plus dure ou plus tendre que celle dont les billes sont composées. Dans les dispositifs connus à une seule bille, comme celui qui est décrit dans le brevet n0 3 076 494 précité, et dans lesquels la collerette de la tige de valve est rabattue de façon à empêcher cette bille de tourner, le cycle de service (nombre d'ouvertures et de fermetures de la valve), avant que le siège soit usé par frottement en provoquant des fuites, est approximativement égal à 100 a 150 manoeuvres.Cependant, l'invention a permis de porter ce cycle de service a plus dè 3500 manseuvres. Avec l'utilisation des billes 99 et 100, mais sans le lubrifiant 86, le cycle de service est égal e environ 1000 à 15'je lanoeuvres. Par conséquent, en montant la bille 99 de façon que la tige c#e la valve puisse tourner par rapport à cette bille 99 lorsque cette der fière est appliquée sur le siège 52, on augmente notablement la durée de service du sous-ensemble qui constitue cette tige. - Bien qu'il soit avantageux que le diamètre de la bille 99 soit à peu près le double de celui de la bille 100, cette dernière peut avoir un diamètre éjal ou inférieur à celui de cette bille 99. Si la bille 100 est trop petite, on n'obtient pas la forte augmentation de la durée de service. Il va de soi qu'il est possible d'apporter diverses modifications à la valve obturatrice représentée et décrite, sans s'écarter du domaine de l'invention. REUENDICATIONS 1. Valve comprenant un corps (41) percé d'un premier alésage (53) et d'un second alésage (54) qui débouche dans le premier et qui, à proximité de celui-ci, a un diamètre plus faible, de façon à former, à sa jonction avec ledit premier alésage (53) un siège annulaire (52), ainsi qu'un sousensemble (92), constituant une tige de valve, qui est monté dans le corps (41) de façon à pénétrer dans le premier alésage (53) et qui peut être déplacé entre une position d'ouverture permettant à un fluide de passer de l'un à l'autre de ces alésages et une position de fermeture dans laquelle il est appliqué contre le siège (52) en empêchant le fluide de passer entre lesdits alésages, ce sous-ensemble comportant une tige (93) à axe longitudinal, un bord terminal (93d) annulaire qui est disposé dans le premier alésage (53) et qui est adjacent au siège (52), un premier tronçon (101) d'alésage qui débouche dans ce bord (93d) du côté du second alésage (54) et un second tronçon d'alésage (87) qui débouche dans ce premier tronçon (101) du côté opposé au bord (93d), et une première bille (99), que la tige (93) maintient dans ce premier tron çon(lOl), de façon qu'elle se trouve plus près du siège (52) que ledit bord (93d) et qu'elle s'applique contre ce siège pour empêcher le fluide de passer entre les alésages (54,53) lorsque le sous-ensemble (92) occupe sa position de fermeture, valve caractérisée en ce que la première bille (99) peut tourner par rapport à la tige de valve (93) et en ce qu'un organe (100) en contact avec cette première bille est monté de façon à pouvoir tourner dans le second tronçon d'alésage (87) et de façon à empêcher ladite première bille de se déplacer axialement par rapport au siège (52) tout en permettant à cette première bille de tourner par rapport à lui. 2. Valve selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe (100) est une seconde bille. 3. Valve selon la revendication 2, caractérisée en ce que le diamètre de la seconde bille (100) est égal à celui de la première bille (99). 4. Valve selon la revendication 2, caractérisée en ce que le diamètre du second tronçon d'alésage (87) est plus faible que celui du premier tronçon (101), le diamètre de la seconde bille (1ou) étant inférieur à celui de la première bille (99). 5. Valve selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la tige (93) de valve comporte une collerette annulaire (93c) qui délimite en partie le premier tronçon d'alésage (101) et qui est rabattue (en 93d) de façon à maintenir la première bille (99), logée dans ce premier tronçon, en contact avec la seconde bille (100). 6. Valve selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisée en ce que la tige (93) de valve comporte un troisième tronçon d'alésage (88), qui débouche dans le second tronçon (87) et qui contient un lubrifiant (86) destiné à être transmis de la seconde bille (100) à la première (99) pendant que ces billes tournent l'une par rapport à l'autre. 7. Valve selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps (4 ) de valve fait partie d'un chalumeau d'oxycoupage ou de soudage qui comporte une tête (18), une pointe (22) montée dans cette tête, laquelle comporte au moins deux conduits (15,16) qui débouchent dans la pointe, un talon (41) qui comporte au moins deux canaux (60,62), un passage (55) pour chacun de ces conduits, reliant chacun d'eux à un passage respectif (45), l'un (15) de ces conduits comportant un passage d'entrée, un passage de sortie qui débouche dans l'un des passages et dans les premier (53) et second (54) alésages, le-premier alésage (53) communiquant avec l'un de ces passages d'entrée et de sortie et le second alésage (54) communiquant avec l'autre des passages d'entrée et de sortie.