Brevet FR2522385A1 — publié le 19830902

ROBINET A BOISSEAU SPHERIQUE. La présente invention concerne un robinet å boisseau sphérique comportant, entre deux tubulures de branchement, l'une d'entrée et l'autre de sortie de l'dcoulement, un corps tubulaire à l'intérieur duquel est monté à pivotement autour d'un axe, un boisseau sphérique. Un tel boisseau sphérique comporte outre la lumière classique mettant en communication les deux tubulures précitées, lorsque le robinet est ouvert, un trou de purge qui assure,à la fermeture du robinets la mise à l'air libre de la canalisation branchée sur la tdbulure de sortie. Le robinet du type ci-dessus indiqué est en particulier utilisé pour désacoupler une canalisation sous pression branchée sur sa tubulure de sortie. En effet, avant de désacoupler une telle conduite, on ferme le robinet ce qui entraîne automatiquement la mise à l'air libre de cette canalisation par le trou de purge du boisseau sphérique. Dans un mode de réalisation connu, le boisseau sphérique coopère à l'intérieur du corps tubulaire du robinet avec deux joints toriques réalisés en une matière souple élastiquement déformable. Ces deux joints toriques se trouvent à l'int8rieur de deux logements annulaires disposés symetriquement de part et d'autre du pran qui contient l'sue de rotation du tournant sphérique et qui est perpendiculaire à l'axe de la lumière pratiqué dans ledit boisseau. Le logement annulaire des joints toriques a la forme d'une rainure ou saignée comprenant un fond bordé par deux parois opposées. Le robinet de type connu, Ci-dessus décrit, présente l'inconvénient suivant : lors de la manoeuvre de fer- meture ou d'ouverture du robinet, le trou de purge vient couper le joint torique disposé du c8té de la tubulure de sortie ; au bout d'un nombre relativement élevé de manoeuvres, on s'est aperçu que le passage du trou de purge sur le joint torique avait pour effet de provoquer une usure anormale de celui-ci. La présente invention a pour but de remédier à l'inconvénient précité et, à cet effet, elle se propose de décrire un robinet, dont le logement du joint torique, qui est coupé en cours de manoeuvre par le trou de purge, ait une forme empêchant la détérioration dudit joint de façan que le robinet puisse etre manoeuvré un très grand nombre de fois sans que luron ait à changer ce joint. Selon l'invention, la zone adjacente aux deux bords périphériques extérieurs du logement annulaire de joint est conformée de façon que la force de cisaillement à laquelle est soumis le joint, lors du passage de la lumière et notamment du trou de purge, ait une composante tendant à pousser le joint vers l'intérieur de son logement. La présente invention a donc pour objet un robinet à boisseau sphérique comportant, entre deux tubulures de branchement, l'une d'entrée et l'autre de sortie, un corps tubulaire à l'intérieur duquel est monté à pivotement autour d'un axe, un boisseau sphérique comportantt d'une part, une lumière mettant en communication les deux tubulures précitées et, d'autre part, un trou de purge reliant, lorsque, dans la position de fermeture du robinet, la communication entre les deux tubulures est interrompue par le boisseau sphérique, la tubulure de sortie avec un orifice d'échappement pratiqué dans la paroi du robinet, le boisseau sphérique coopérant à l'intérieur dudit corps tubulaire avec deux joints toriques disposés à l'intérieur de logements annulaires, les deux logements annulaires précités étant disposés de part et d'autre de l'axe de rotation du boisseau sphérique et de part et d'autre du trou de purge, tant le boisseau sphérique est dans la position correspondant à la fermeture du robinet, caractérisé par le fait que, si l'on se place dans un plan R passant par l'axe du joint torique disposé du c8té de la tubulure de sortie, et si l'on désigne parez l'angle formé entre, d'une partt la tangente à la section, par le plan R, de la portée sphérique du boisseau aux points O et Q où le logement annulaire du joint débouche dans ladite portée sphérique, et, d'autre part, la zone de paroi qui délimite le logement annulaire en ces mêmes points 0 et Q > ledit anglet a une valeur inférieure à 900. On préfère que les deux logements annulaires recevant les joints toriques, qui coopèrent avec le bois seau,sphérique, satisfasse aux caractéristiques gdométri- ques visées ci-dessus. Lorsque ces conditions géométriques sont remplies, on est sOr que, quel que soit le sens de rotation du boisseau sphérique à l'ouverture ou à la feneetu- re du robinet, la force de cisaillement s'exerçant sur chaque joint torique au passage de la lumière et pour l'un des deux, au passage de la lumière et du trou de purge, ait une composante tendant à repousser le joint torique vers l'intérieur de son logement. Dans un mode préféré de réalisation du robinet selon l'inventiona les deux logements annulaires des joints toriques sont sensiblement disposés selon deux plans parallèles, symétriquement par rapport à l'axe de rotation du boisseau sphérique ; le corps tubulaire définit un chambrage où débouchent les extrémités des canalisations des tubulures d'entrée et de sortie, les deux logements annulaires des joints toriques étant ménagés auxdites extrémités chacun des logements annulaires des joints toriques a une section radiale quadrangulaire ouverte sur le chambrage, ladite section étant délimitée par une gorge à section en U et une bague rapportée, la gorge à section en U comportant deux parois opposées sensiblement parallèles, reliées entre elles par un fond, la partie de la section, qui est délimitée par la bague, étant sensiblement parallèle audit fond la bague rapportée est emmanchée dans une cavité annulaire ménagée à l'intérieur des canalisations des tubulures d'entrée et de sortie, ladite bague constituant une entretoise entre, d'une part, le boisseau sphérique et, d'autre part, l'épaulement périphérique, qui délimite la cavité annulaire précitée dans lesdites canalisations ; le trou de purge est rectiligne, son axe étant disposé dans le plan qui passe par l'axe de rotation du boisseau sphérique et qui est perpendiculaire à l'axe de la lumière ; l'une au moins des tubulures comporte une extrémité mAle ayant deux filetages séparés par une portée lisse, le premier filetage étant pratiqué à ltextrémité de la tubulure et coopérant avec le filetage intérieur d'une conduite d'alimentation, le second filetage coopérant avec un écrou comportant un logement ouvert vers le premier filetage, un joint torique étant placé autour de la portée lisse et venant dans le logement de l'écrou lors du serrage de celui-ci pour être comprimé dans ledit logement quand il arrive en butée contre la conduite d'alimentation. Pour mieux faire comprendre ltobjet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre d'exemple purement illustratif et non limitatif, un mode de réalisation représenté sur le dessin annexé. Sur ce dessin - la figure 1 est une vue pour partie en coupe axiale, pour partie en élévation, du robinet à boisseau sphérique selon l'invention, en position ouverte - la figure 2 est une vue agrandie d'une partie de la coupe axiale de la figure 1 - la figure 3 est une vue de dessus selon III-III du robinet à boisseau sphérique de la figure 1, mis en position fermée ; - la figure 4 est une coupe axiale partielle selon IV-IV de la figure 3. Le robinet à boisseau sphérique de cet exemple de réalisation a été désigné par 1 dans son ensemble. Il comprend un corps tubulaire 2 définissant un chambrage cylindrique 3. De part et d'autre du corps tubulaire 2 Sont vis- sées, au moyen de taraudages 4, deux tubulures, l'une d'entrée désignée par 5 dans son ensemble et l'autre de sortie désignée par 6 dans son ensemble. La structure des tubulures 5, 6 d'entrée et de sortie n'est précisée qu'à titre d'exemple, car il est clair que le robinet selon l'invention peut, sans sortir du cadre de l'invention, recevoir d'autres types de tubulure de rac cordement. Dans cet exemple, l'extrémité mâle émergente de la tubulure de sortie 6 est lisse ; elle est destinée à autre raccordée soit à une tubulure de diamètre égal ou différent par l'intermédiaire d'un raccord de type "union" soit à un orifice taraudé par l'intermédiaire d'un raccord de type "union niale". L'extrémité male émergente de la tubulure d'entrée 5 comporte deux filetages consécutifs séparés par une portée lisse 55.Le filetage d'extrémité coopère avec le filetage interieur d'une conduite rigide d'alimentation 9 ; l'autre filetage coopère avec un écrou 7 au droit de la portée lisse 55 est mis en place un joint torique d'étanchéité 8. L'écrou 7 comporte un logement périphérique 10 ouvert en direction de l'extrémité de la tubulure 5 ; le joint 8 se positionne au serrage dans le logement 10. L'étanchéité est obtenue quand le joint 8 est comprimé entre l'écrou 7, la portée lisse 55 et l'extrémité de la conduite 9. De la sorte, on oriente d'abord la tubulure 5 par rapport à la conduite 9, comme on le désire, puis on établit l'étanchéité par serrage de l'écrou 7 et compression du joint 8 entre des surfaces lisses. Dans cet exemple, les deux tubulures 5, 6 d'entrée et de sortie sont en ligne droite, mais il v de soi qu'elles peuvent avoir une autre disposition notamment en équerre. Le vissage des deux tubulures d'entrée et de sortie à l'intérieur des extrémités taraudées du corps tubulaire 2 se fait avec interposition d'un joint d'étanchéité 11. A l'intérieur du chambrage cylindrique 3 du corps tubulaire 2 est disposé un boisseau sphérique 12. A l'inté- rieur de celui-ci est ménagée une lumière 13, dont l'axe est un diamètre du boisseau sphérique 12. La lumière 13 est cylindrique ; son diamètre est égal à celui des canalisations 5a, 6a définies par les deux tubulures 5, 6 d'entrée et de sortie. L'axe de rotation du boisseau sphérique 12 est un diamètre de celui-ci. L'axe de la lumière 13 et l'axe de rotation du boisseau sphérique 12 sont sécants et perpendiculaires entre eux. L'axe de rotation du boisseau sphérique 12 est défini par le tourillonnement d'un moyeu 14 dans un logement pratiqué dans le corps tubulaire 2. Le moyeu 14 débouche à l'extérieur du corps tubulaire 2 et est solidaire d'une poignée de manoeuvre 15.Le moyeu 14 et le bois seau sphér4pe 12 sont reliés au moyen d'un élément prismatique à base carrée 19 solidaire du moyeu 14 ; l'élément 19 est reçu dans un logement 20 (figure 1) de forme complémentaire pratiqué dans le boisseau sphérique 12, l'axe dudit logement 20 étant sensiblement confondu avec l'axe de rotation du boisseau sphérique 12. Une patte 16 solidaire de la poignée de manoeuvre 15 coopère avec deux butées 17, 18 (figure 3) pour limiter le mouvement de rotation de la poignée à un quart de tour, soit 90 . Lorsque la poignée de manoeuvre 15 vient en appui par sa patte saillante 16 contre la butée 17, le robinet à boisseau sphérique est ouvert, c'est-à-dire que l'axe de la lumière 13 est aligné avec l'axe des tubulures 5, 6 d'entrée et de sortie. Si la poignée de manoeuvre 15-vient en appui par sa patte attenante 16 contre la butée 18, le robinet à boisseau sphérique est fermé et l'axe de la lumière 13 est alors disposé perpendiculairement à l'axe comnain des tubulures 5, 6 d'entrée et de sortie. Dans le boisseau sphérique 12, on a également ménagé un trou de purge 21 ne coupant pas la lumière 13. L'axe du trou de purge 21 est rectiligne et est disposé dans le plan qui passe par l'axe de rotation du boisseau sphérique 12 et qui est perpendiculaire à l'axe de la lumière 13. Le trou de purge 21 a la forme d'un cylindrique de plus petit diamètre que la lumière 13, se terminant à chaque extrémité par un débouché conique 22a, 22b, dont l'angle au sommet est égal à 90 . Lorsque le robinet est fermé, le trou de purge 21 met en communication le conduit branché sur la tubulure de sortie 6 avec un orifice d 'échappement 23 pratiqué dans la partie du corps tubulaire 2, qui est opposée au moyeu d'entrainement 14.L'orifice d'échappement 23 est obturé par un opercule 24 de nature poreuse, par exemple en bronze fritté ; on pourrait utiliser tout autre dispositif permettant la protection interne contre les poussières tout en assurant l'échappement de l'air lors de la purge. A l'intérieur du chambrage 3 du corps tubulaire 2, le boisseau sphérique 12 coopère avec deux joints toriques moulés 25. Chaque joint torique 25 est disposé à l'intérieur d'un logement annulaire 26 pratiqué sur l'extrémité inté rieure de chacune des tubulures 5, 6 dans la zone où lesdites canalisations Sa, 6a-desdites tubulures débouchent à l'intérieur du chambrage 3. Les deux logements annulaires 26 des joints toriques 25 sont sensiblement disposés selon deux plais parallèles, symétriquement par rapport à l'axe de rotation du boisseau sphérique 12. Chacun des logements annulaires 26 des joints toriques 25 a une section radiale quadrangulaire ouverte sur le chambrage 3, ladite section étant délimitée par une gorge à section en U et une bague rapportée 27. La gorge à section en U comporte deux parois opposées 26a, 26b sensiblement parallèles, reliées entre elles par un fond 26c (figure 2). La partie de la section, qui est délimi par la bague 27, est sensiblement parallèle au fond 26c. La bague rapportée 27 est emmanchée dans une cavité annulaire ménagée à l'intérieur des canalisations Sa, 6a des tubulures d'entrée et de sortie 5, 6.Elle constitue une entre toise entre, d'une part, le boisseau sphérique 12 et, d'autre part, l'épaulement périphérique 28, qui délimite la cavité annulaire précitée dans les canalisations 5a, 6a. En se référant à la figure 2, on voit que si l'on se place dans un plan R passant par l'axe du joint torique 25 et si l'on désigne par cC l'angle formé entre, d'une part, la tangente à la section, par le plan R, de la portée sphérique du boisseau 12 aux points O et Q où le logement annulaire 26 du joint 25 débouche sur ladite portée sphérique, et, d'autre part, la zone de paroi 26b, 27a qui délimite le logement annulaire 26 en ces mêmes points O et Q, ledit angle a a une valeur inférieure à 90". De la sorte, la force de cisaillement, qui s'exerce tangentiellement sur le joint torique 25 à ltoxwerture ou à la fermeture du robinet, pré sente une composante parallèle à la paroi 265 ou 27a du logement annulaire 26. Dans ces conditions, au passage du débouché du trou de purge 21, le joint torique 25 aura tendance à pénétrer à l'intérieur de son logement sous l'effet de la force de cisaillement qui lui est appliquée, ce qui évite de I'endonanager et lui assure une plus grande longévité. I1 y a lieu de souligner que la réalisation des logements annulaires 26 ne soulève aucune difficulté d'usinage, étant donné qu'fus ont une section en U et que la contre-dépouille formé au voisinage de leur bord, qui est le plus éloigné de l'axe de rotation du boisseau 2 est constituée par une bague rapportée 27, qui est mise en place après l'usinage des logements en U. On voit que dans la position ouverte du robinet à boisseau sphérique elle que représentée sur la figure 1la tubulure d'entrée 5 communique avec la tubulure de sortie 6 du robinet par l'intermédiaire de la lumière l3.Si à partir de cette position, on tourne d'un quart de tour, la poignée 15 pour l'amener dans la position représentée sur la figure 3, le boisseau sphérique 12 prend alors la posi- tion représentée sur la figure 4 : l'axe de la lumière est disposé perpendiculairement à l'axe des deux tubulures 5, 6 et l'écoulement provenant de la conduite rigide 9 est interrompue par le boisseau sphérique 12. Par contre, le trou de purge 21 met en communication la canalisation 6a de la tubulure de sortie 6 avec l'orifice d'échappement 23. Ainsi, un tel robinet peut être utilisé à chaque fois que l'on désire désacoupler la conduite branchée sur la tubulure de sortie 6 ; il suffit de fermer le robinet et la conduite considérée, dont l'alimentation est coupée est alors simultanément mise à l'air libre sans avoir besoin d'être déconnectée. Un autre avantage du robinet des figures 1 à 4 réside dans son mode de raccordement à la conduite rigide 9 d'alimentation. En effet, le raccordement du robinet sur la conduite rigide 9 doit satisfaire à un double impératif celui de permettre une liaison étanche entre la conduite 9 et le robinet, et celui aussi de permettre une orientation angulaire au robinet par rapport à la conduite 9 dans le but de permettre , par exemples la manoeuvre sans difficulte du levier 15. Pour ce faire, on visse l'extrémité mAle filetée de la tubulure d'entrée 5 du robinet à l'interieur de ltou verture filetée de la conduite 9.En fin de vissage, on -------------------------------------------------------------------oriente le robinet dans la position désirée puis pour assurer l'étanchéité de la liaison, on serre l'écrou de serra- ge 7 contre l'extrémité de la conduite 9 de façon à compri- mer le joint d'étanchéité 8. On voit. donc que l'étanchéité de la liaison entre le robinet et la conduite 9 est indé- pendante de l'orientation angulaire donnee au robinet, de sorte que l'on peut obtenir sans difficulté à la fois l'étanchéité requise et l'orientation désirée. Il est bien entendu que le mode de réalisation ci-dessus décrit n'est aucunement limitatif et pourra donner lieu à toutes modifications dEsirables, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. Revendications 1 - Robinet à boisseau sphérique comportant, entre deux tubulures de branchement, l'une d'entrée et l'autre de sortie, un corps tubulaire à l'intérieur duquel est monté à pivotement autour d'un axe un boisseau sphérique comportant, d'une part, une lumière mettant en communication les deux tubulures précitées et, d'autre part, un trou de purge reliant, lorsque, dans la position de fermeture du robinet, la communication entre les deux tubulures est interrompue par le boisseau sphérique > la tubulure de sortie avec un orifice d'échappement pratiqué dans la paroi du robinet, le boisseau sphérique coopérant à l'intérieur dudit corps tubulaire avec deux joints toriques disposés à l'intérieur de logements annulaires, les deux logements annulaires précités étant disposés de part et d'autre de l'axe de rotation du boisseau sphérique et de part et d'autre du trou de purge, quand le boisseau sphérique est dans la position correspondant à la fermeture du robinet, caractérisé par le fait que > si l'on se place dans un plan R passant par l'axe du joint torique (25) disposé du cOté de la tubulure de sortie (6), et si l'on désigne par l'angle formé entre, d'une part, la tangente à la section, par le plan R, de la portée sphérique du boisseau (12) aux points O et Q où le logement annulaire (26) du joint (25) débouche dans ladite portée sphérique, et, d'autre part, la zone de paroi qui délimite le logement annulaire (26) en ces mimes points O et Q, ledit angle a une valeur inférieure à 900. 2 - Robinet selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les deux logements annulaires (26) des joints toriques (25), qui coopèrent avec le boisseau sphérique (12), ont sensiblement la mEme configuration. 3 - Robinet selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que les deux logements annulaires (26) des joints toriques (25) sont sensiblement disposés selon deux plans parallèles, symétriquement par rapport à l'axe de rotation du boisseau sphérique (12). 4 - Robinet selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que le corps tubulaire (2) définit un chambrage (3) où débouchent les extrémités des canalisations (5a, 6a) des tubulures d'entrée et de sortie (5,6), les deux logements annulaires (26) des joints toriques (25) étant ménagés auxdites extrémités. 5 - Robinet selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que chacun des logements annulaires (26) des joints toriques (25) a une section radiale quadrangulaire ouverte sur le chambrage (3), ladite section étant délimitée par une gorge à section en Vet une bague rapportée (27), la gorge à section encomportant deux parois opposées (26a, 26b) sensiblement parallèles, reliées entre elles par un fond (25c), la partie de la section,qui est délimitée par la bague (27), etant sensiblement parallèle au fond (26c). 6 - Robinet selon la revendication 5, caractérisé par le fait que la bague rapportée (27) est emmanchée dans une cavité annulaire ménagée à l'intérieur des canalisations (5a, 6a) des tubulures d'entrée et de sortie (5,6),1adite bague constituant une entretoise entre, d'une part, le boisseau sphérique (12) et, d'autre part, l'épaulement périphérique (28), qui délimite la cavité annulaire précitée dans les canalisations (Sa, 6a). 7 - Robinet selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le trou de purge (21) est rectiligne, son axe étant disposé dans le plan qui passe par l'axe de rotation du boisseau sphérique (12) et qui est perpendiculaire à l'axe de la lumière (13). 8 - Robinet selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que l'une au moins des tubulures (5,6) comporte une extrémité mAle filetée destinée à etre vissée à l'intérieur d'une conduite d'alimentation (9) et autour de laquelie sont disposés un joint d'étanchéité (8) et un écrou (7) permettant l'écrasement dudit joint contre l'extrémité femelle filetée de la conduite d'alimentation (9). 9 - Robinet selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'écrou (7) précité comprend un logement périphérique (10) recevant le joint d'étanchéité (8).