Brevet FR2509010A1 — publié le 19830107

DISPOSITIF DE COMMANDE DU DEBIT D'UN FLUIDE A GARNITURES FACILEMENT AMOVIBLES L'invention concerne un dispositif de commande du débit d'un fluide, comme un robinet, à garnitures facilement amovibles. Un robinet connu comporte un corps à passage traversant dans lequel circule le fluide à commander, un élément obturateur du passage plaçé à ltextrémité d'une tige mobile sous l'action d'un moyen d'entraînement monté à l'autre extrémité de la tige et porté par une arcade solidaire du corps, la tige traversant un chapeau vissé dans le corps, l'étanchéité de la traversée étant assurée par des garnitures maintenues en place par un presse-garnitures. Pour changer les garnitures, notamment lorsqu'elles sont usées, on désolidarise le presse-garnitures du chapeau et on le fait coulisser le long de la tige jusqu'à butée sur l'arcade, dégageant ainsi un passage d'extraction des garnitures usées et de mise en place des nouvelles garnitures autour de la tige par déformation de celles ci grâce à la fente radiale qu'elles pésentent. Cependant, cette opération est souvent difficile et quelquefois impossible car 11 espace ainsi libére entre le presse-garnitures et le chapeau reste limité, et ne peut être agrandi sans allonger d'autant la hauteur de l'arcade, et donc l'encombrement et le poids du robinet. I1 est ainsi quelquefois nécessaire, pour remplacer les garnitures, de déposer l'arcade elle-même après avoir démonté le moyen d'entraînement, et jusqu'à présent cette dépose est toujours indispensable lorsque l'on veut utiliser des garnitures annulaires non fendues dont l'efficacité est très supérieure à celle des garnitures fendues qui ne peuvent être mises en place autour de la tige qu'en les glissant le long de celle-ci. Or cette dépose est longue, et sa durée est quelquefois prohibitive, notamment lorsque le robinet est situé dans un local pollué par exemple radioactif. Le but de 11 invention est donc de proposer un dispositif de commande du débit d'un fluide dont la structure est telle qu'elle permette de changer facilement les garnitures, notamment des garnitures annulaires non fendues, sans pour autant nécessiter la dépose du moyen d'entraînement ou de l'arcade. Le dispositif de commande du débit d'un fluide selon l'invention, qui comporte un corps à passage traversant dans lequel circule le fluide à commander, et un élément obturateur du passage plaçé à l'extrémité d'une tige mobile sous l'action d'un moyen d'entraînement, la tige traversant un chapeau, l'étanchéité de la traversée étant assurée par des garnitures, est caractérisé en ce que la tige est reliée au moyen d'entraînement par un moyen facilement amovible de transmission de mouvement. La dépose rapide du seul moyen de transmission permet alors d'extraire les garnitures en les déplaçant le long de la tige. Lorsque la tige traverse l'arcade portant le moyen d'entrainement, l'invention prévoit que l'orifice de passage de la tige dans l'arcade a des dimensions suffisantes pour permettre l'extraction des garnitures. La face supérieure de l'arcade, qu'il n'est plus nécessaire de démonter, constitue une assise, centrée sur la tige, permettant de fixer aisément des outillages d'extraction et de mise en place des garnitures. De manière préférée, la tige comporte une partie filetée engagée dans un trou traversant taraudée d'un premier pignon engrenant avec un second pignon relié au moyen d'entraînement, le premier pignon étant monté à rotation sur l'arcade de manière facilement amovible. La tige et l'axe de sortie du moyen d'entraînement étant ainsi décalés, il suffit alors, pour avoir accès aux garnitures, de retirer le premier pignon après avoir désolidarisé le presse-garnitures du chapeau. De plus, lorsque le dispositif de commande est un robinet dont la tige est inclinée par rapport au passage traversant, la position excentrée du moyen d'entraînement par rapport à la tige permet d'obtenir une structure plus compacte et dont le centre de gravité est plus proche du corps ; les couples mécaniques exercés sur les moyens de liaison du corps du robinet à la canalisation sur laquelle ce dernier est monté, et dus au bras de levier du moyen d'entraînement, sont ainsi réduits, ce qui orésente un grand intérêt lorsque la canalisation est susceptible d'être soumise à des vibrations ou à des contraintes sismiques. Dans une forme de réalisation, l'orifice de passage ménagé dans l'arcade est de dimension suffisante pour laisser passer la bride du presse-garniture. Dans une autre forme de réalisation, seul le fouloir et les garnitures peuvent passer dans l'orifice, la bride du presse-garnitures étant alors constituée d'une couronne entourant la tige et de deux demi-anneaux amovibles logées dans la couronne autour de la tige pour servir de butée au fouloir. Pour changer les garnitures, après avoir déposé le premier pignon, on écarte la couronne du fouloir, ce qui permet d'extraire les deux demi-anneaux, le fouloir puis les garnitures usées étant ensuite glissés le long de la tige successivement au travers de la couronne puis de l'orifice de passage de la tige dans l'arcade. Les nouvelles garnitures sont ensuite enfilées sur la tige, et le remontage du fouloir, du presse-garnitures et du premier pignon peut avoir lieu. De manière avantageuse, la rotation de la tige est interdite par un bras fixé à une de ses extrémités sur la tige et présentant à son autre extrémité une bague glissant sur un doigt fixe. Ce doigt usiné de manière précise assure un guidaqe exact de la tige ; ce qui n'était pas le cas dans le système de guidage par barrette s'appuyant sur une arcade brute de fonderie. De manière préférée, le bras est fixé à l'extrémité libre de 3a tige et le doigt, situé à I'extérieur de l'arcade est porté ,par cette dernière. Cette disposition procure un meilleur accès au presse-garnitures, par exemple pour resserrer ce dernier en cours de fonctionnement du moyen de commande. De plus, la position du bras utilisé comme moyen d'indication de celle de l'élément obturateur est plus facilement exploitable lorsque celui ci est à l'extérieur de l'arcade, par exemple la mise en place éventuelle de contacteurs de fin de course est particulièrement aisée. Dans une forme de réalisation du dispositif de commande avantageuse pour sa compacité, le chapeau porte de part et d'autre de la tige des moyens élastiques situés en dessous de la bride du fouloir, aptes à attirer cette dernière vers le corps. On peut ainsi assurer un serrage constant et bien calibrée des garnitures en service, et la dimension axiale du presse-garnitures est réduite de la longueur des moyens élastiques qui dans un robinet connu antérieurement, agissaient directement sur les garnitures le long de la tige, au-dessus du fouloir. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description faite ci-dessous à titre d'exemple seulement en se rapportant au dessin dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un robinet selon l'invention, - la figure 2 est une élévation extérieure de ce robinet, et - la figure 3 est une vue en coupe similaire à la figure 1, mais à plus grande échelle, d'une partie du robinet selon l'invention. Le robinet représenté comporte (fig. 1) un corps 11 présentant un passage traversant 12 dont les embouts 13, 14 sont soudées à une canalisation (non représentée), une chambre 15 de forme générale cylindrique, d'axe XX' inclinée de 450 par rapport à l'axe du passage 12, communiquant par son extrémité 16 inférieure (sur la figure 3) avec le passage 12 et se terminant à son extrémité ouverte supérieure par une partie filetée 17 ménagée dans le fut du corps 11. L'extrémité 16 loge avec jeu une chemise cylindrique 18 dont l'extrémité annulaire inférieure bute sur un épaulement correspondant 19 du corps 11 entourant le passage 12, avec interposition d'un joint d'étanchéité 20, sous l'action d'un écrou 21 fileté extérieurement et vissé dans la partie 17. La partie inférieure de la chemise, percée latéralement en 22 pour assurer la continuité du passage 12, forme un siège interne 23 pour un clapet cylindrique 24 à portée d'étanchéité sphérique fixé à l'extrémité inférieure d'une tige 25, et coulissant dans la chemise 18. La partie inférieure cylindrique filetée 26 d'un chapeau 27 est vissée dans le débouché 17 de la chambre 15, et présente un trou traversant 28 dans lequel est engagée la tige 25, le trou 28 s'élargissant successivement en 29 et en 31 de manière à loger une bague de guidage 32 et des garnitures 33. Ces dernières, qui entourent la tige 25 et qui sont constituées par un empilement alterné d'anneaux de graphite expensé et d'amiante graphitée, sont maintenues en place par un fouloir 34 en forme de manchon entourant la tige 25 et pénétrant dans le trou 31 sous l'action d'une bride 35 en forme de couronne s'étendant autour de la tige 25, et présentant elle même deux trous traversant 36 diamétralement opposés par rapport à celle-ci (seul le trou 361 étant visible sur les figures 1 et 3, la partie du presse-garnitures illustrée à droite de l'axe XX' représentant une coupe à 900 de celle illustrée à gauche de cet axe). La surface interne de l'orifice central 37 de la bride 35 comporte un décrochement 38 tournée vers le corps 11 servant de butée à un épaulement externe 39 presenté par deux demi-anneaux 411, 412 loqés dans l'orifice 37, entourant la tige 25, et sur la surface inférieure sphérique 42 desquels prend appui l'extrémité supérieure du fouloir. Dans les trous 36 sont engagées des boulons 43 (seul le boulon 431 étant figuré sur le dessin) dont- les têtes 44 sont logées dans des épanouissements des trous 36 ouvrant à l'opposé du corps 11, et dont les queues 45 portent, par l'intermédiaire d'écrous 46, des manchons 47 à collerettes inférieures 48 supportant chacune un empilement de rondelles Belleville 49 formant ressort. L'extrémité supérieure des deux empilements 49 s'appuie sur une couronne 51 qui est percée de deux trous de passage 521, 522 des queues 45 et des manchons 47, qui entourent la partie supérieure cylindrique 54 en forme de col du chapeau 27, et qui est maintenue au niveau du col par butée sur un anneau 55 logé dans une rainure 56 externe du col 54. L'étanchéité du chapeau 27 par rapport au corps Il est assurée par soudure mutuelle de la périphérie de deux lèvres 57,58 présentées par le chapeau et par le corps. Le chapeau 27 comporte également un passage 59 normalement obturé par un bouchon et permettant à un fluide externe sous pression d'atteindre la face inférieure de la garniture 33 au contact de la bague de guidage 32 lorsque l'on veut chasser les qarnitures de leur logement 31, et un passage 61 raccordé à un tuyau et débouchant au milieu de l'empilement des garnitures pour recueillir le fluide susceptible de se glisser entre les garnitures et la tige 25 ou le col 54. Une arcade 62 est boulonnée au corps 11, concentriquement au chapeau 27, et comporte deux bras 63, 64 opposées par rapport à l'axe XX' et se réunissant à leurs parties éloignées du corps 11 en deux plateaux coudés superposés 65,66, le plateau 65 étant situé (sur la fig. 1) au-dessous du plateau 66, les plateaux formant chacun deux supports plans 67,68 ; 69,70, les supports 68, 70 ;67, 69 étant respectivement perpendiculaires à l'axe XX' et à un axe YY' faisant un angle de 450 avec le précédent, et présente quatre trous traversant circulaires 71, 72; 73, 74 alignés deux à deux le long des axes XX' et YY'. La partie supérieure de la tige 25, filetée, est engagée dans les trous 71 et 72 avec interposition d'une douille 75 filetée intérieurement et portant sur sa surface externe, entre les supports 68 et 70, un premier pignon 76 à couronne dentée 77 faisant avec l'axe XX' un angle de 450 dont le sommet est situé sur cet axe entre le pignon et le corps 11 du robinet. Le pignon 76 est claveté à la douille 75, ce qui l'empêche de tourner par rapport à celle-ci autour de l'axe XX', et prend appui par sa surface annulaire inférieure 79 sur un épaulement 81 de la douille 75. La douille 75 tourne sur deux roulements à rouleaux 821, 822 qui sont bloqués axialement par un écrou 83 vissé sur la partie supérieure de la douille 75, et sont logés dans un sabot 84 centré en 72 sur l'arcade et boulonné sur le support 70 L'extrémité supérieure de la tige 25, au-dessus de la douille 75, porte un bras 85 fixé par une goupille 86, l'extrémité du bras portant une bague 87 coulissant à glissement sur un doigt usiné 88, parallèle à l'axe XX', et fixée par vissage en 89 sur le support 70. Un second pignon 91 engrène avec le piqnon 76 et est porté par un arbre 92 d'axe YY', dont une extrémité 93 est engagée avec interposition d'une bague d'étanchéité 94 dans le trou 73 et l'autre extrémité constitue le plateau d'accouplement d'un motoréducteur 96 à réducteur 96 porté par un support 97 boulonné sur le support 69 et centré dans l'alésage 74, des roulements à bille 98 étant interposés entre l'arbre 92 et le support 97. Des canaux de graissage 99, 101 sont prévus pour les roulements 98 et 82. Un moyen d'actionnement manuel de l'arbre 92, comme un volant 102 (fig. 2) est prévu sur le côté du motoréducteur 96 dirigé vers l'axe XX'. Le fonctionnement du robinet qui vient d'être décrit est le suivant Le motoréducteur 96 entraîne en rotation le second pignon 91 qui mène le premier pignon 76, lequel, grâce à l'interposition des rouleaux 82, tourne autour de l'axe XX' dans le sabot 84 qui le maintien par rapport à l'arcade 62, et le bras 85 guidé par le doigt 88 empêchant la tige 25 de tourner sur elle-meme, cette dernière est entraînée par le filetage interne de la douille supportant le pignon 76 à se déplacer axialement, soit au rapprochement du corps 11 soit à l'éloignement, selon le sens de rotation du moteur et à une vitesse qui dépend du rapport d'engrenage choisi pour les pignons et le motoréducteur 96. Il est ainsi possible d'assurer la commande de la position du clapet 24 par rapport au siège 23. Lorsque le clapet est en position basse, le débit de fluide dans le passage 12 est interrompu par coopération du clapet 24 et du siège 23, et lorsque le clapet 24 est ramené en position haute, l'étanchéité du passage de la tige 25 dans le chapeau 27 est parfaite par coopération d'un contre-clapet conique 102 (fig. 3) situé à la partie supérieure du clapet 24 avec un contre-siège 103 correspondant formé à la partie inférieure du chapeau 27. Lorsque, par exemple après un certain temps de fonctionnement du robinet, il devient nécessaire de changer les garnitures 33, après avoir interrompu par les moyens non représentés l'écoulement du fluide dans le passage 12, on place le clapet en position haute, les portées d'étanchéité 102 et 103 étant en contact, on libère les garnitures en enlevant les boulons 44 et on les éjecte par introduction du fluide haute pression par l'orifice 59, en profitant de appui procuré par le clapet maintenu en position par son moyen d'entraînement. On peut ensuite dévisser les boulons maintenant le sabot 84 sur le support 70, ou déposer le bras 85, et faire pivoter sur lui-mme le pignon 76, à la main ou, au début par exemple, en actionnant le motoréducteur 96, le filetage de la tige 25 et de la douille 75 étant tel que cette dernière est soulevée avec le pignon 76 le long de la tige 25 qui reste immobile, entraînant dans son mouvement le sabot 84. L'extraction du premier pignon, rendue possible sans démontage du second pignon 91 par l'inclinaison adoptée pour les faces coopérantes de ces pignons étant complète, on glisse la bride 35 du presse-garnitures le long de la tige 25 vers le plateau 68 ; lorsque les trous 71 et 72 sont de dimension suffisante pour laisser passer la bride, celle-ci est extraite ainsi que le fouloir 34 et les garnitures -; lorsqu'au contraire le trou 72 n'est pas assez important pour laisser passer la bride 35, ce qui est le cas pour le robinet représenté, les demi-anneaux 41 sont déposés, le fouloir et les garnitures peuvent alors être glissés le long de la tige 25 d'abord dans le trou 37 présenté par la bride 35 puis dans les trous 71 et 72. Le remontage a lieu de manière inverse au démontage, après quoi le réglage optimal de la pression exercée par le fouloir 34 sur les garnitures 33 peut être aisément obtenu en prévoyant que les manchons 47 affleurent la partie supérieure de la couronne 51 lorsque la compression optimale des garnitures 33 est atteinte par effet de serrage des écrous 46 sur les queues 45. Comme on peut le constater sur la figure 2, le centre de gravité C.G. du robinet est relativement proche du corps 11, et est pratiquement centrés par rapport aux embouts 13 et 14, ce qui ne serait pas le cas si le motoréducteur 96 était monté sur l'axe XX', en bout de la tige 25, ou si les rondelles 42 étaient plaçées au-dessus du fouloir 34. REVENDICATIONS 1- Dispositif de commande du débit d'un fluide, comportant un corps (11) à passage traversant (12) dans lequel circule le fluide à commander, un élément obturateur (24) du passage plaçé à l'extrémité d'une tige (25) mobile sous l'action d'un moyen d'entraînement (95, 96, 91), la tige traversant un chapeau (27), l'étanchéité de la traversée étant assurée par des garnitures (33), caractérisé en ce que la tige est reliée au moyen d'entraînement par un moyen facilement amovible de transmission de mouvement (76), la dépose du moyen de transmission permettant d'extraire les garnitures en les déplaçant le long de la tige. 2- Dispositif de commande du débit d'un fluide selon la revendication 1, la tige traversant une arcade (62) portant le moyen d'entrainement, caractérisé en ce que l'orifice de passage (71, 72) de la tige dans l'arcade a des dimensions suffisantes pour permettre l'extraction des garnitures. 3- Dispositif de commande du débit d'un fluide selon la revendication 2, caractérisé en ce que la tige comporte une partie filetée engagée dans un trou traversant taraudé d'un premier pignon (76) engrenant avec un second pignon (91) relié au moyen d'entraînement (95, 96), ce qui permet de décaler la tige et l'axe de sortie du moyen d'entraînement, le premier pignon étant monté à rotation sur l'arcade de manière facilement amovible. 4- Dispositif de commande du débit d'un fluide selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que l'orifice de passaqe ménagé dans l'arcade est de dimension suffisante pour laisser passer la bride (35) du presse-garniture. 5- Dispositif de commande du débit d'un fluide selon la revendication 2 ou la revendication 3, caractérisé en ce que seul le fouloir (34) et les garnitures peuvent passer dans l'orifice, la bride (35) du presse-garnitures étant constituée d'une couronne entourant la tige et de moyens (41) amovibles logées dans la couronne autour de la tige pour servir de butée au fouloir. 6- Dispositif de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits moyens amovibles (40) sont constitués par deux demi-anneaux. 7- Dispositif de commande du débit d'un fluide selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige est guidée linéairement par un bras (85) fixé à une de ses extrémités sur la tige et présentant à son autre extrémité une bague (87) glissant sur un doigt fixe (88), ce qui permet un guidage exact de la tige. 8- Dispositif de commande du débit d'un fluide selon la revendication 7, comportant une arcade, caractérisé en ce que le bras est fixé à l'extrémité libre de la tige et le doigt, situé à l'extérieur de l'arcade est porté par cette dernière, permettant un accès facile au presse-garnitures. 9- Dispositif de commande du débit d'un fluide selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que pour améliorer sa compacité, le chapeau -porte de part et d'autre de la tige en dessous du fouloir (34) des moyens élastiques (42) aptes à attirer la bride (35) du presse-garnitures vers le corps.