Brevet FR2512157A1 — publié le 19830304

La présente invention concerne les robinets à tournant sphérique, avec corps construit en deux ou trois pieces et avec obturateur sphérique non arbré , et notamment les robinets à tournant sphérique de ce type utilisés en cryogénie. Dans le type de robinets ici considéré, l'étanchéité au passage du fluide est obtenue par l'action de la pression sur la sphère, qui fait plaquer celle-ci sur le siège aval. Cependant, pour amorcer ce phénomène, et aussi pour obtenir l'étanchéité à basse pression, il est nécessaire de donner une précompression initiale des sièges sur la sphère. Or, les sièges de ce genre de robinets sont fabriqués en élastomères, polymères ou plastomères dont le coefficient de dilatation ou de rétraction est très nettement superieur à celui des aciers qui constituent le corps et la sphère du robinet. Pour le polytétrafluoréthylène ( PTFE ) qui est le plus couramment utilisé dans la fabrication des sièges, ce coefficient est ainsi 8 foins supérieur à celui de l'acier. Lorsqu'un robinet à tournant sphérique, avec sphère non arbrée, est employé pour arrêter un fluide froid, dans le domaine d'application particulier de la cryogénie, la rétraction importante des sièges annule leur précompression sur la sphère , et le robinet ne peut plus rester étanche à basse pression. La présente invention vise à éliminer cet inconvénient, en fournissant un perfectionnement aux robinets à tournant sphérique du type précédemment rappelé qui permet une compensation de la rétraction des sièges aux basses températures pour obtenir en permanence une bonne étanchéité. A cet effet, dans le robinet à tournant sphérique selon l'invention, les deux sièges pressés de part et d'autre de l'obturateur sphérique possèdent chacun, du côté opposé à l'obturateur, une portée tronconique coopérant avec une face d'appui tronconique complémentaire appartenant soit au corps métallique du robinet ou à l'un de ses embouts, soit à un porte-siège métallique monté sous le corps et/ou entre les embouts du robinet. Lors du montage initial du robinet à température ambiante, l'étanchéité doit déjà être obtenue évidemment entre chaque siège et la sphère, mais aussi entre chaque siège et la face d'appui métallique correspondante, suivant une surface conique. De plus, si la face d'appui tronconique appartient à un porte-siège qui constitue une pièce libre distincte du corps et des embouts, il faut en outre que l'étanchéité soit réalisée entre, d'une part, les deux porte-sièges et,d'autre part, le corps et/ou les embouts. Quand,le robinet étant en service sur une installation, la température de l'ensemble baisse du fait d'un échange thermique avec le fluide froid véhiculé dans l'installation, la rétraction plus importante des sièges fait qu'ils vont se déplacer axialement en se rapprochant du centre de la sphère, par glissement de leurs portées tronconiques sur les surfaces d'appui respectives. Par suite de ce déplacement, l'étanchéité de chaque siège sur la surface d'appui correspondante du corps ou de l'un des embouts, ou sur le porte-siège, est maintenue, avec accentuation de la pression due à la rétraction radiale, et la compression des sièges sur la sphère est maintenue elle aussi, comme résultante du glissement de chaque siège sur la face d'appui tronconique correspondante. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce robinet à tournant sphérique: Figure 1 est une vue d'ensemble, en coupe longitudinale , d'un robinet à tournant sphérique conforme à l'invention ; Figure 2 représente, à l'échelle agrandie, un détail de la figure 1. Sur le dessin, le repère 1 désigne le corps tubulaire en acier d'un robinet à tournant sphérique, aux extrémités duquel sont vissés deux embouts 2 également en acier, qui comportent sur leurs faces terminales des trous borgnes 3 pour leur vissage à l'aide d'une clé appropriée, et sur lesquels sont respectivement montées deux brides de raccordement 4 . L'obturateur sphérique 5 , monté tournant suivant un axe 6 perpendiculaire à celui du corps 1 , est lié en rotation avec une tige de commande 7 montée tournante dans un palier 8 solidaire du corps 1, l'étanchéité étant ici assurée par une garniture 9 pressée par le serrage d'un écrou 10 , ainsi que par un joint 11 . Un levier de manoeuvre 12 , représenté partiellement sur la figure 1, est assemblé à l'extrémité extérieure de la tige de commande 7. Entre l'obturateur sphérique 5 , d'une part, et l'ensemble fixe constitué par le corps 1 et ses deux embouts 2 , d'autre part, sont montés deux sièges opposés 13 de forme générale annulaire t réalisés en polytétrafluoréthylène ( PTFE ). Chaque siège 13 possède, comme le montre plus précisément la figure 2 -une face extérieure cylindrique 14 en contact avec la paroi intérieure du corps 1 , et obturant aussi une gorge annulaire de ce corps 1 dans laquelle est logé un joint torique 15 - une face-sphérique concave 16, appliquée contre l'obturateur sphérique 5 et, - se raccordant à la dite face sphérique 16 mais située du côté opposé à l'obturateur 5 , une portée tronconique 17. Chaque embout 2 présente, à son extrémité tournée vers l'obturateur sphérique 5 , une face d'appui tronconique 18 pour la portée tronconique 17 du siège 13 correspondant. De cette disposition, il résulte que si la température baisse, le siège 13 en se rétractant radialement effectue aussi un déplacement axial en direction de l'obturateur sphérique 5,par suite du glissement de sa portée tronconique 17 le long de la surface d'appui correspondante 18 suivant la flèche 19 . La compression de chaque siege 13 sur l'obturateur est ainsi maintenue. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce robinet à tournant sphérique qui a été décrite ci-dessus, à titre d'exemple; elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation et d'application conçues suivant le même principe. En particulier, les détails du corps 1 et de ses embouts 2 peuvent être modifiés, les matériaux indiqués n'ont aucun caractère limitatif et, surtout, les faces d'appui tronconiques 18 destinées aux sièges 13 , peuvent appartenir soit aux embouts 2 , soit au corps 1 proprement dit, soit encore à des pièces internes supplémentaires dites porte-sièges, sans que l'on s'éloigne de l'esprit de l'invention. REVENDICATION Robinet à tournant sphérique, avec corps construit en deux ou trois pièces, et avec obturateur sphérique non arbré, utilisable notamment en cryogénie, caractérisé en ce que les deux sièges (13) pressés de part et d'autre de l'obturateur sphérique (5) possèdent chacun, du côté opposé à l'obturateur, une portée tronconique (17) coopérant avec une face d'appui tronconique complémentaire (18) appartenant soit au corps métallique (1) du robinet ou à l'un de ses embouts (2), soit à un porte-siège métallique monté sous le corps (1) et/ou entre les embouts(2) du robinet.