Brevet FR2505969A2 — publié le 19821119

FR 2505969 A2 19821119 FR 8109831 A 19810518 La présente invention est relative à un robinetvanne, du type comprenant un corps présentant un conduit d'écoulement cylindrique horizontal qui définit une surface de siège, et un obturateur muni d'un cordon d'étanchéité en élastomère et guidé en translation verticale, ce cordon s'appliquant sur la surface de siège du corps et ayant la même forme générale que celle-ci, et dans lequel la ligne d'étanchéité du siège présente, vue perpendiculairement à l'axe du conduit d'écoulement, une forme générale en X et est obtenue, sur toute ou prati quement toute sa longueur, par translation l'une vers l'autre, suivant ledit axe, de deux demi-lignes d'étanchéité ayant ensemble une forme générale de coin. Le brevet principal décrit un robinet-vanne tel que défini ci-dessus. Dans un mode de réalisation préféré, chaque demi-surface d'étanchéité est une surface réglée qui comporte une portion courbe supérieure à peu près transversale à l'axe d'écoulement, une portion courbe inférieure se confondant avec la surface interne cylindrique d'écoulement, et entre les deux, au-dessus et au-dessous d'une zone diamétrale représentée en projection par l'axe d'écoulement, une portion intermédiaire de transition à peu près hélicoïdale en forme de rampe tournante qui relie lesdites portions supérieure et inférieure en contournant la surface cylindrique d'écoulement, au plus près de celle-ci.Dans une variante du meme mode de réalisation, la partie de chaque demisurface d'étanchéité située au-dessus de la zone de l'axe d'écoulement est remplacée par deux portions de plan convergeant vers cet axe et prolongées par des surfaces courbes de raccordement aux surfaces situées au-dessous de ladite zone. Le brevet principal prévoit que la ligne de crete du cordon d'étanchéité ait exactement la mêe forme que la ligne moyenne de la surface de siège. Ceci assure la simultanéité du premier contact cordon-siège tout le long du cordon lors de la fermeture de l'obturateur, mais, dans le mode de réalisation rappelé ci-dessus, du fait de la forme de la surface de siège dans sa portion inférieure, on n'obtient cas ensuite un écrasement uniforme du cordon dans cette zone lorsque la partie inférieure du conduit d'écoulement ne présente aucune dénivellation La présente addition a pour but d'améliorer l'uniformité de l'écrasement du cordon dans le mode de réalisation indiqué ci-dessus. Ce problème est résolu suivant l'addition par le fait que la ligne de crête du cordon d'étanchéité est définie de manière à aborder simultanément la surface de siège en tous ses points sauf dans ladite portion inférieure de cette surface, où, lors de ce premier contact, subsiste un jeu radial qui croit progressivement de chaque côté jusqu'au point bas de la cavité d'écoulement. Ainsi, pendant la phase de fermeture de l'obturateur, une fois que le contact d'étanchéité entre obturateur et siège a été réalisé sur la plus grande partie du cordon d'étanchéité, sauf sur ladite partie inférieure, les intervalles entre cordon d'étanchéité et siège, qui vont croissant sur les boucles inférieures de chaque ligne d'étanchéité en s'éloignant du plan diamétral de la tubulure d'écoulement, se réduisent progressivement, et le contact d'étanchéité se réalise progressivement, suivi également d'une compression progressive de la garniture d'étanchéité.Cette non-simultanéité des contacts d'étanchéité sur tout le pourtour de la ligne d'étanchéité et cette progressivité de l'entrée en contact avec le siège et de, la compression radiale ou normale du cordon ou de la garniture d'étanchéité compensent au moins partiellement, dans le sens de l'uniformité de l'écrasement du cordon en fin de course de fermeture de l'obturateur, la variation de l'angle a que fait avec l'axe de la tige de manoeuvre le plan tangent à la surface d'étanchéité le long de sa ligne moyenne dans la portion inférieure de la surface de siège. On peut obtenir une uniformité totale ou quasitotale de l'écrasement du cordon lorsque ledit jeu évo- lue suivant une loi du type j = a sin a - b, où a et b sont des constantes. Ceci peut s'obtenir de façon simple, dans le cas d'un conduit d'écoulement à section circulaire, en donnant à la partie inférieure du cordon, vue suivant l'axe d'écoulement, une forme circulaire de rayon supérieur à celui de la cavité d'écoulement. L'invention est exposée ci-après plus en détail à l'aide des dessins annexés, qui représentent seulement deux modes d'exécution. Sur ces dessins : - la figure 1 est une vue partielle en coupe longitudinale d'un robinet-vanne suivant l'invention ; - la figure 2 est une vue de ce robinet-vanne prise en coupe transversale suivant la ligne 2-2 de la figure 1 ; - la figure 3 illustre en coupe longitudinale du cordon le premier contact de ce cordon avec le siège ,. - la figure 4 est une vue prise en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 3 , la figure 5 est une vue analogue à la figure 4, mais correspondant à la fermeture complète de l'obturateur - la figure 6 montre en coupe transversale du cordon le contact de celui-ci avec le siège au point bas du conduit d'écoulement ; et - la figure 7 est une vue analogue à la figure 6, mais correspondant à la fermeture complète de l'obtura teur. Le robinet-vanne représenté aux figures 1 et 2 possède un corps 1 identique à celui des figures 31 à 34 du brevet principal. L'obturateur ou opercule est dans l'ensemble analogue à l'obturateur 7 des figures 31 et 32 du brevet principal, la seule différence résidant dans la forme de la ligne de crête 171 de son cordon d'étanchéité 112. En effet, dans les parties supérieures et intermédiaires du cordon 112, c'est-à-dire en suivant de chaque côté du plan de symétrie P le trajet ABCDEFG, la ligne de crete 171 a la meme forme que la ligne d'étanchéité 61 du siège, mais légèrement expansée, c'est-àdire décalée en chaque point d'une distance ou interférence constante i perpendiculairement à la surface du siège 6. Dans la partie inférieure du cordon 112, entre les deux points G qui sont les limites supérieures de la portion de la surface 6 confondue avec la cavité 4 du conduit d'écoulement 2, la forme de la ligne de crete 171 est au contraire en retrait par rapport à celle de la ligne d'étanchéité 61. Plus précisément, vue suivant l'axe X-X d'écoulement (figure 2), la partie inférieure de la ligne 171 a la forme d'un arc de cercle de rayon légèrement supérieur au rayon de la cavité 4 du conduit d' écoulement. Lorsque l'opercule 107 descend pour obturer le conduit 4, il arrive un instant t1 auquel tous les points de la ligne 171 situés au-dessus des deux points G, à savoir tous les points tels que A,B,C,D,E,F et G, viennent simultanément en contact avec la ligne 61 du siège (figures 1 et 2), Au meme instant tl, il existe un jeu radial j au-dessous des deux points G, et ce jeu croit progressivement d'une valeur zéro aux points G à une valeur maximale jM au point bas H situé dans le plan de symétrie P, sur l'axe Y-Y. Lorsque l'opercule 107 continue à descendre d'une course verticale s jusqu'à sa position de fermeture totale, dans les régions supérieure s et intermédiaires du cordon 112, c'est-à-dire au-dessus des deux points G, ce cordon s'écrase progressivement sur la surface 6, sans glisser ou pratiquement sans glisser sur cette surface, jusqu'à une valeur d'écrasement ou d'interférence i (figure 5). Comme dans toutes ces régions A,B,C,D,E,F: G, le plan tangent à la surface 6 le long de la ligne 61 fait un angle à peu près constant avec la direction Y-Y de déplacement, cet angle étant par exemple 200 ou 300, on a en tous les points i = s . sin aO = constante = i Au-dessous des deux points G, dans le brevet principal, le contact 71-61 s'effectue simultanément au temps tl, comme au-dessus des points G.Comme dans cette région l'angle a varie de a0 à 900, l'interférence i = s. sin a varie d'un Point à l'autre, de s . sin a0 au point G à s . sin 900 = s au point H. Au contraire, suivant la présente addition, on a au-dessous des points G : i = s . sin a - j, de sorte qu'il suffit de choisir : j = s. sin a - i0 = s (sin a sin aO) (I) en chaque point pour que l'interférence i soit encore égale à i0 dans cette région inférieure. La formule (I) est ainsi du type : j = a sin.i- b, avec a = s et b = s. sin aO. A titre d'exemple, pour a0 = 300, les interférences i aux points A et H, au temps t2 de fermeture étanche complète, après une course s de 2 mm à partir du temps t1 et un jeu au point H de 1 mm au temps tl, se calculent de la manière suivante d'après la formule (I): - du point A au point G 10 = 2 x sin 300 - 1 mm - au point H (j = 1 mm) i = 2 x sin 900 - 1 = 1 mm - en un point intermédiaire K situé au-dessous de G et espacé angulairement de 300 par rapport à H, on a a = 600 et il faut un jeu radial j = 0,732 mm pour obtenir la même interférence i = 2 x sin 609 - 0,732 = 2 x 0,866 - 0,732 = 1 mm On obtient ainsi une interférence ou un écrasement i qui est constant et égal à i0 sur tout le pourtour du cordon d'étanchéité. Cette propriété est intéressante et avantageuse car une interférence insuffisante en certains points risque de conduire à un défaut d'étanchéité tandis qu'une interférence excessive pro-duit une forte usure du cordon d'étanchéité. La formule (I) ci-dessus, à savoir j = s . sin a - io = s (sin a - sin a,), donne le contour de la ligne de crête 171 conduisant à une valeur uniforme i0 de i sur tout son pourtour. En pratique, on peut adopter au-dessous des deux points G une forme en arc de cercle de rayon R1 de la ligne 171 légèrement supérieur au rayon R de la cavité 4, avec R1 = R + i0 On comprend qu'en position de fermeture complète, la ligne moyenne 171 a de la surface écrasée 171 b du cordon 171 coïncide avec la ligne d'étanchéité 61 du siège 6(figure 7) ,alors qu'au brevet principal,c'est la ligne de crete 71 qui, au temps t1, coïncide avec cette ligne 61. L'agencement décrit ci-dessus s'applique à tous les modes de réalisation du brevet principal dans lesquels l'angle plan tangent - axe Y-Y varie dans la partie inférieure du siège, c'est-à-dire dans tous les modes de réalisation sauf ceux des figures 25 à 27 et 28 à 30. Lorsque le croisement des demi-lignes d'étanchéité est ponctuel (figures 1 à 30 du brevet principal), le point d'intersection remplace le tronçon vertical C,D,E des figures 1 et 2, mais le reste-du cordon est tel que défini ci-dessus. Bien entendu, l'expression "ligne de crête" utilisée ici doit être comprise au sens large, cette ligne pouvant dans certains cas être une surface de faible largeur dans le cas d'un cordon d'étanchéité à section rectangulaire, trapézoidale ou en demi-lune. REVENDICATIONS 1. Robinet-vanne suivant l'une des revendications 3 et 4 du brevet principal et dans lequel, dans la portion inférieure, l'angle que fait avec l'axe (Y-Y) de la tige de manoeuvre le plan tangent à la surface d'étanchéité varie, caractérisé en ce que la ligne de crête (171) du cordon d'étanchéité (112) est définie de manière à aborder simultanément la surface de siège (6) en tous ses points sauf dans la portion inférieure de cette surface, ou, lors de ce premier contact, subsiste un jeu radial (j > qui croit progressivement de chaque côté jusqu'au point bas (H) de la cavité d'écoulement (4). 2 Robinet-vanne suivant la revendication 1, ca caractérisé en ce que ledit jeu (j) est obtenu en donnant à la partie inférieure du cordon (171) vue suivant l'axe d'ecoulement (X-X), un rayon de courbure (R1) supérieur à celui (R2) de la cavité d'écoulement. 3. Robinet-vanne suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, si a désigne l'angle que fait avec l'axe (Y-Y) de la tige de manoeuvre le plan tangent à la surface d'étanchéité le long de sa ligne moyenne (61), ledit jeu (j) évolue suivant une loi du type j = a sin a - b, où a et b sont des constantes.