Brevet FR2516627A1 — publié le 19830520

La présente invention concerne un robinet du type qui comporte une clé rotative, par exemple un robinet à boisseau ou une soupape à sphé-rique, et du type qui comporte un corps de robinet ayant au moins deux orifices destinés à assurer les connexions extérieures et un orifice muni d'un arbre rotatif destiné à faire tourner la clé qui est supportée afin qu'elle puisse tourner et qui peut tourner autour d'un axe de rotation en établissant au moins une position de fermeture et une position d'ou- verture du robinet, la clé comprenant à cet effet au moins une région équatoriale ayant au moins un alésage et étant conduite successivement au niveau d'une bague d'étanchéité placée à l'un des orifices de connexion du corps lors de la rotation de la clé autour de son axe de rotation. Le robinet selon l'invention se caractérisé en ce que la clé, dans la position de fermeture du robinet, coopère de façon étanche avec une bague d'étanchéité, sui- vant une zone annulaire de contact plus éloignée de l'axe de rotation de la clé que de la surface de cette clé à d'au- tres emplacements de la zone équatoriale. De cette manière, un robinet du type précité est tel que, dans la position d'ouverture du robinet, le frot- tement s'opposant à la rotation de la clé dans le sens de fermeture, est relativement faible ou nul étant donné que le contact entre la clé etles bagues assurant l'étanchéité a lieu à une pression de contact plus faible que celle qui est exercée dans la position de fermeture du robinet Ainsi, le robinet a une plus grande durée d'utilisation entre les échanges des bagues d'étanchéité, cette caractéristique étant obtenue aussi bien à cause de la pression réduite appliquée aux bagues d'étanchéité dans la position d'ouver- ture du robinet qu'au fait que les bords de l'alésage de la clé passent devant la bague avec une pression de con- tact contre les bagues qui est bien plus faible que la pression de contact appliquée par la clé dans la position de fermeture du robinet La pression de contact appliquée à la bague d'étanchéité dans la position de fermeture du robinet peut être, du fait des caractéristiques de cons- truction du robinet, supérieure à la pression de contact à l'intérieur des robinets de type connu dans lesquels la pression de contact est telle que la fermeture du robinet nécessite l'application d'une force de rotation atteignant une valeur maximale de 75 N m alors que, dans le cas du robinet selon l'invention, on peut obtenir une pres- sion de contact d'étanchéité telle qu'une force de rota- tion de l'ordre de 350 N m doit être exercée sur l'ar- bre rotatif du robinet, c'est-à-dire correspondant-à une pression d'étanchéité qui est environ cinq fois supérieure à celle qui est obtenue jusqu'à présent à l'aide des ro- binets à boisseau ou soupapesà sphérique du type connu ac- tuellement. Chaque zone équatoriale ayant la plus grande distance précitée au centre de la clé ou à l'axe de rotation est de préférence réalisée avec une largeur supérieure au plus grand diamètre de la face de la bague d'étanchéité qui est au contact de la clé De cette manière, la surface totale de contact des bagues d'étanchéité assure l'application d'une même pression d'étanchéité ou de contact contre la clé dans toutes les positions de fermeture de la clé. Dans ce cas, la clé a une forme cylindrique ou conique et la zone équatoriale de la clé, c'est-à-dire la zone précitée qui, lors de la rotation de la clé, passe au niveau de la région de contact de la bague d'étanchéité, est avantageusement formée par des paires de tronçons ayant des surfaces coniques ou cylindriques et disposées en regard, ces tronçons ayant la même configuration si bien qu'une paire au moins de ces tronçons de surface cylindrique ou conique placés en regard a simultanément un axe commun et se trouve à une plus grande distance de l'axe de rotation de la clé que dans le cas des paires restantes des tronçons précités de surface cylindrique ou conique Cette caractéris- tique concerne avec précision un mode de réalisation avanta- geux de clé de type cylindrique ou conique selon l'inven- tion. Dans le cas o le robinet est une soupape à sphé- rique, la zone équatoriale de la clé est de préférence for- mée par des paires de tronçons de surface sphérique placés en regard, ayant une même courbure, si bien que, simulta- nément, une paire au moins des tronçons de surface sphé- rique placés en regard a un même centre et se trouve à une plus grande distance du centre de la sphère que dans le cas des paires restantes de tronçons de surface sphérique. Il s'agit d'une caractéristique d'un mode de réa- lisation avantageux de robinet selon l'invention sous forme d'une soupape à sphérique car une partie seulement de la zone équatoriale de la clé doit avoir son centre sur l'axe de rotation de la clé. La paire de tronçons de surface conique, cylin- drique ou sphérique, n'ayant pas d'alésage, a avantageu- sement, sur la clé, la plus grande distance au centre de la sphère ou à l'axe de la clé si bien que, simultanément, tous les tronçons de surface ayant un alésage se trouvent à une plus faible distance du centre de la sphère ou de l'axe de la clé De cette manière, la plus grande pression de contact appliquée par la clé contre les bagues d'étan- chéité à l'intérieur du corps entreles bagues et la paire de tronçons de surface formés sur la clé n'ayant pas d'alé- sage, est conservée. La bague d'étanchéité placée au niveau de chacun des orifices du corps qui sont destinés à être raccordés, en avant de la zone équatoriale de la clé, est de préfé- rence fixée au corps, et, simultanément, la clé, dans la zone équatoriale ayant des alésages, reste tou- jours hors du contact de la bague d'étanchéité De cette manière, un mode de réalisation est tel que les orifices des alésages de la clé ne viennent jamais au contact de la bague d'étanchéité dont la durée de vie est accrue puis- que l'usure due aux orifices précités est supprimée. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel la figure 1 est une perspective de clé réali- sée selon l'invention; la figure 2 représente la clé de la figure 1 en élévation latérale; la figure 3 représente la clé de la figure 1 mais en élévation frontale; la figure 4 est une coupe d'une variante suivant la ligne I-I de la figure 3; la figure 5 est une coupe suivant la ligne IIII de la figure 3; la figure 6 représente un mode de réalisation ayant des surfaces planes au niveau de l'alésage; et la figure 7 représente une bague d'étanchéité. La figure 1 représente une clé 1 selon l'inven- tion, destinée à une soupape à sphérique La clé a un alé- sage 2 ayant un orifice se trouvant dans un tronçon 3 de surface sphérique, à une plus faible distance du centre de la sphère qu'un tronçon 4 de surface sphérique qui ne comporte pas d'alésage A sa partie supérieure, la clé a une surface 5 au milieu de laquelle est disposée une butée 6 de forme parallélépipédique destinée à être au contact d'un arbre rotatif de commande (non représenté) passant dans le corps tion de la clé placé à l'extrémité de l'accouplement sur la clé ayant une encoche de forme complémentaire de celle de la butée 6. La figure 2 représente la même clé en élévation latérale, comportant des faces arrondies de transition en- tre les parties 3 et 4 de surface Cette clé est du type unidirectionnel car elle a un seul alésage, mais, selon l'invention, la clé peut être de type à deux ou trois voies, sous forme de robinet à boisseau ou de soupape à sphérique. La clé 1 peut tourner autour d'un axe de rotation 7 et la surface sphérique 4 a son centre qui est confondu avec le centre 8 de la clé Dans le mode de réalisation considéré, le centre de la sphère se trouve au point d'intersection de l'axe 7 de rotation et de l'axe 9 de l alésage 2 La figure 2 représente la zone équatoriale 10 de la clé, c'est-à-dire la zone qui, lors de la rotation de la clé 1, passe successivement en regard d'une bague d'étanchéité placée dans le corps La figure 7 représente un mode de réalisation de bague 12 d'étanchéité, la zone 14 de contact de la bague qui assure l'étanchéité contre la clé lors- que celle-ci est en position fermée, est représentée en position oblique par rapport au plan de la bague d'étan- chéité Une butée interne 16 formée dans la bague est des- tinée en pratique à réduire le bruit créé par le robinet lorsqu'il est en position de fermeture, dans les modes de réalisation dans lesquels la surface 3 vient aussi au contact de la bague 12, la pression de contact étant cependant ré- duite. La clé 1 est représentée en élévation frontale sur la figure 3, de m Ame que la zone équatoriale 10. La figure 4 représente une coupe suivant la ligne I-I de la figure 3, mais dans un mode de réalisation dans lequel la butée 6 est remplacée par une cavité 18 destinée à coopérer avec l'arbre de commande de rotation Les traits interrompus représentent le profil habituel 20 de la clé d'une soupape à sphérique habituelle, et on comprend ainsi facilement pourquoi la clé 1 selon l'invention exerce une plus faible pression de contact sur les bagues 12 d'étan- chéitéplacées dans le corps lorsque la clé est en position d'ouverture, contrairement au cas o elle est en position de fermeture. La figure 5 représente une coupe de la clé 1 dans la zone équatoriale 10, suivant la ligne II-II de la fi- gure 3 Les traits mixtes 22 représentent l'orbite du tron- çon 4 de surface sphérique de la clé 1. La figure 6 représente un mode de réalisation de clé 1 dans lequel seuls des tronçons opposés 4 de surface ont - une forme sphérique et comportent des transitions arrondies jusqu'à des surfaces planes 26 dans lesquelles l'alésage 2 de la clé débouche, et une surface 24 opposée à la sur- face 5 a aussi une surface plane La distance séparant les surfaces 5 et 24 correspond à la largeur de la zone équa- toriale 10 De cette manière, on peut obtenir un corps de robinet de faible hauteur et dans ce cas, on obtient tous les avantages de l'invention. Les transitions arrondies jusqu'aux surfaces 26 réduisent l'usure de la bague 12 d'étanchéité par rapport à des orifices correspondants d'alésages formés dans la clé de forme sphérique. Chaque fois que plusieurs alésages sont formés dans la clé 1, dans la zone équatoriale 10 de celle-ci, un tronçon unique de surface n'ayant pas d'alésage et de plus grande largeur, mesurée suivant la périphérie de la clé 1 dans la zone équatoriale 10, par rapport au plus grand diamètre de la baque 12 d'étanchéité, doit être présent, en face de la zone 14 de contact de la bague avec la clé 1 La zone 14 de contact est plus petite que le tronçon de surface ne compor- tant pas d'alésages Les orifices du corps qui sont destinés à être raccordés, qui peuvent être protégés par les tronçons de surface qui sont en dehors des alésages de la clé 1, se Lrouvent tous, en vue radiale, en face de la zone équatoriale , mais le corps peut comprendre d'autres orifices qui peuvent etre raccordés et qui par exemple peuvent être disposés en face de l'orifice du corps destiné au passage de l'arbre de commande de la clé. REVENDICATIONS 1 Robinet du type qui comprend une clé rotative, telle qu'une soupape à sphérique ou un robinet à bois- seau, du type qui comporte un corps ayant au moins deux orifices destinés à former des raccordements externes et un orifice destiné au passage d'un arbre rotatif destiné à faire tourner la clé qui est supportée afin qu'elle puisse tourner autour d'un axe de rotation en déterminant au moins une position de fermeture et une position d'ouverture du robinet, la clé comprenant b cet effet au moins une zone équatoriale ayant au moins un alé- sage et passant successivement en face d'une bague d'étan- chéité placée à l'un des orifices de raccordement du corps, lors de la rotation de la clé autour de son axe de rotation, ledit robinet étant caractérisé en ce que la clé ( 20), dans la position de fermeture du robinet, coopère de façon étan- che avec la bague d'étanchéité ( 12) le long d'une zone de contact de forme annulaire placée plus loin de l'axe de rotation ( 7) ou du centre ( 8) de la clé ( 1) que la sur- face ( 3, 26) de la clé ( 1) à d'autres emplacements de la zone équatoriale ( 10). 2 Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque zone ( 4) du contact ou partie de la zone équatoriale se trouvant à la plus grande distance du centre ( 8) ou de l'axe de rotation ( 7) de la clé ( 1) a une largeur ( 30) supérieure au plus grand diamètre de la face de contact ( 14) de la baque d'étanchéité ( 12) avec la clé ( 1). 3 Robinet selon l'une des revendications 1 et 2, du type à boisseau comportant une clé de forme cylindrique ou conique, caractérisé en ce que la zone équatoriale ( 10) de la clé, c'est-à-dire la zone qui, lors de la rotation de la clé, passe au regard de la zone de contact de la bague d'étanchéité ( 12),estformée par des paires de tronçons de surface conique ou cylindrique placées en regard, ayant une même configuration si bien que, simultanément, une paire au moins de ces tronçons de surface cylindrique ou conique placée en regard a un axe commun ( 7) et se trouve à une plus grande distance de l'axe de rotation ( 7) de la clé ( 1) que les autres paires de tronçons préci tes de surface cylindrique ou conique. 4 Robinet selon l'une des revendication 1 et 2, du type d'une soupape à sphérique, caractérisé en ce que la zone équatoriale ( 10) de la clé ( 1) est formée par des paires de tronçons de surface sphérique ( 3, 4) placés en regard et ayant une moem courbure, si bien que, simulta- nément, une paire au moins des tronçons de surface sphérique placés en regard ( 4) a un même centre ( 8) et se trc uve à une plus grande distance du centre ( 8) de la sphère ( 1) que les autres paires restantes de tronçons de-surface sphé- rique ( 3). Robinet selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la paire de tronçons de sur- face ( 4) de forme conique, cylindrique ou sphérique, n'ayant pas d'alésage, présente la plus grande distance au centre ( 8) de la sphère ou à l'axe ( 7) de la clé sur celle-ci, et, simultanément, chaque tronçon de surface ( 3, 26) ayant un alésage se trouve à une plus faible distance du centre 6 Robinet selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité ( 7) disposée à chacun des orifices du corps destinésau rac- cordement, en face de la zone équatoriale ( 10) de la clé ( 1),est fixée au corps si bien que, simultanément, la clé ( 1), dans les zones équatoriales ( 3, 26) ayant des alésa- ges, reste à distance de la baque d'étanchéité ( 12). 7 Robinet selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que la bague d'étanchéité ( 12) a une bu- tée ( 7) orientée radialement et dirigée vers l'intérieur, faisant un angle obtus avec la surface ( 14) de la bague d'étanchéité ( 12) qui est en contact avec la clé ( 1).