Brevet FR2521685A1 — publié le 19830819

t 1685 Perfectionnement aux raccords de canalisations avec clapet du type à boulet tournant. La présente invention concerne les raccords de canalisations dans lesquels un embout mâle est engagé dans un embout femelle, l'engagement assurant l'ouverture d'un clapet prévu sur au moins l'un de ces éléments, le clapet étant du type à boulet tournant Dans un clapet de ce type, un élément d'obturation de forme généralement sphérique est monté dans un élément de raccord avec son centre coïncidant avec l'axe du canal de passage du fluide à contr 8 ler, cet élément sphérique qui prend appui sur un siège au débouché du canal dans la chambre de clapet comportant un alésage diamétral lequel peut, par des moyens adéquats, être amené en coïncidence avec le canal de passage du fluide pour assurer l'ouverture du clapet ou être orienté sensiblement à 900 pour assurer la fermeture du clapet. Un raccord à clapet de ce type est décrit notamment dans le brevet U S NO 4 181 149 D'une manière typique les moyens assurant la rotation du boulet autour d'un axe transversal à l'axe du canal de passage du fluide sont constitués par une glissière de guidage formant un angle avec ledit axe, réalisée dans l'élément d'obturation sphérique coopérant avec un téton de guidage solidaire d'une pièce qui, lors des opérations d'accouplement et de désaccouplement, est soumise à un déplacement longitudinal relatif par rapport à la pièce portant le siège de l'élément obturateur et l'élé- ment obturateur lui-même Une variante suggérée par le brevet U.S NO 3 078 065 consiste à rendre l'axe formant les tétons de guidage solidaire de l'élément d'obturation sphérique et à réaliser les glissières de guidage pour ces tétons dans la pièce qui est soumise au déplacement longitudinal relatif. L'intérêt des clapets de ce type est qu'ils permettent de réaliser en position d'ouverture, un passage de section pratiquement constante si l'alésage de l'élément d'obturation présente la même section que le canal de passage du fluide dans l'élé- ment de raccord En outre la section du passage est importante relativement au diamètre puisque,si la rotation de l'élément d'obturation sphérique est de 900, le diamètre de l'alésage peut atteindre d x sin ( largeur réduite, il est nécessaire de guider l'élément sphé- rique pour que son plan de rotation passe par l'axe du passage et soit perpendiculaire à l'axe des tétons On risque autrement que l'alésage ou la calotte assurant l'obturation ne soient pas en coïncidence avec le siège, ce qui provoquerait une fuite Pour y remédier et comme décrit dans le brevet U S. 4.181 149 il est nécessaire de prévoir des moyens de guidage qui fixent l'axe de rotation de l'organe d'obturation sphéri- que Ceci oblige à une construction complexe avec usinage sur l'élément d'obturation sphérique de faces sécantes parallè- les au plan de rotation sur lesquelles sont réalisés les bouts d'axe définissant l'axe de rotation, les portées devant de plus être réalisées dans des éléments de guidage coulissant dans des glissières Ces éléments situés latéralement à l'élé- ment d'obturation sphérique accroissent l'encombrement diamé- tral de l'ensemble formant clapet donc le diamètre du raccord. En outre l'automatisme ne peut être obtenu que moyennant un ressort de rappel qui sollicite l'élément d'obturation sphérique et la pièce portant le siège contre la poussée d'emboîtement des éléments du raccord Dans le brevet U S. NI 4 181 149, cette poussée est transmise par l'intermédiaire des éléments de guidage des bouts d'axe de l'élément obturateur et en réalité, du fait du jeu nécessaire pour que l'organe obturateur s'applique correctement sur le siège, par les bouts d'axe, la bille et le siège Les bouts d'axe sont de ce fait soumis à une charge élevée par unité de surface et à une usure correspondante. La présente invention a pour but de remédier à ces -inconvé- nients en réalisant les moyens de guidage à l'intérieur du volume de l'élément d'obturation sphérique et en transmettant la poussée du ressort de rappel audit élément d'obturation sphérique par une portée en calotte sphérique. L'invention a été rendue possible par le fait que seule une calotte sphérique de l'élément d'obturation assure en fait l'obturation et que seul un secteur en zone sphérique d'environ 1800, appelé ci-après secteur en zone sphérique actif, se déplace au contact du siège. Conformément à l'invention le clapet comporte un fût axial fixe placé au fond du corps de l'élément de raccord, dirigé vers la sortie du raccord et alésé au diamètre du passage du raccord, ce fût présentant à son extrémité correspondante au fond du corps une portée pour le-ressort de rappel et, à son autre extrémité un flasque radial dont les deux faces latérales tangentent la surface extérieure du fût, un chambrage débouchant dans le secteur en zone sphérique opposé au secteur actif étant réalisé dans l'élément d'obturation sphérique, ce chambrage comportant des surfaces coopérant en contact glissant avec les faces latérales du flasque du fût et l'axe d'entraînement en rotation de l'élément d'obturation étant porté par le flasque du fût et perpendiculaire auxdites faces. Selon une autre caractéristique de l'invention et en bénéficiant du fait qu'aucun organe de guidage ou d'entraînement en rotation ne se trouve en saillie par rapport à l'enveloppe sphérique de l'organe d'obturation, le siège d'obturation est formé dans un logement hémi-sphérique au diamètre de l'élément d'obturation réalisé dans la pièce portant le siège et la poussée du ressort de rappel est transmise par une bague cylindrique entourant le fût et se terminant par une portée en zone sphérique prolongeant le logement hémi-sphérique de l'élément portant le siège. Avec l'invention, le guidage de l'élément d'obturation sphé- rique est assuré par l'emboîtement sphérique de la bille entre la pièce portant le siège et la bague cylindrique de poussée. D'autres caractéristiques de la présente invention apparai- tront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation faite ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle d'un embout de raccord femelle dans la position de fermeture du clapet; la figure 2 est une vue analogue dans la position d'ouver- ture; la figure 3 est une vue en coupe partielle par III-III de figure 2, la figure 4 est une vue en élévation du fût, la figure 5 en est une vue en bout, la figure 6 est une vue en bout de l'élément d'obturation sphérique par VI-VI de figure 2 et la figure 7 est une vue par VII-VII de figure l de l'élément d'obturation sphérique et du fût. Dans les dessins la référence 1 désigne le corps du raccord, la étant la souche qui comporte des moyens de fixation sur une canalisation, ces moyens étant d'un type quelconque connu et non représentés, lb étant la chemise tubulaire du corps qui porte des moyens de clavetage, ici une gorge lc, avec l'autre élément du raccord, ici l'élément mâle 2 représenté schématiquement La souche la et la chemise tubulaire lb sont assemblées par un filetage ld le désigne le passage pour le fluide réalisé dans la souche et lf un redan à l'extré- mité frontale de la partie de la chemise tubulaire, redan qui délimite la chambre à clapet Dans la chambre à clapet sont logés la pièce porte-siège 3, la bague de poussée 4, le fût 5, le ressort de rappel 6 et l'élément d'obturation sphérique 7. La pièce porte-siège 3 est une bague cylindrique qui coulisse de façon étanche grâce à un joint 3 a dans la chambre à clapet. Elle comporte un forage axial 3 b dont la section correspond à celle du passage le, l'extrémité frontale étant décolletée pour former un nez 3 c qui vient s'engager dans un suralésage 2 a à l'extrémité de l'élément 2, l'étanchéité étant assurée par un joint 3 d La face opposée ou arrière de la pièce 3 est usinée en portée hémi-sphérique 3 e au diamètre de l'élément d'obturation 7 et le siège est constitué par un joint 3 f. La bague de poussée 4 coulisse librement dans la chambre de clapet, elle comporte un forage axial 4 a dont le diamètre permet l'engagement de la tête du fût 5 Sa face avant est usinée en zone 4 b au diamètre de l'élément d'obturation 7 et sa face arrière forme une portée 4 c pour le ressort 6 qui est un ressort à boudin. Le fût 5 comporte un alésage axial 5 a ayant la même section que le passage le Sa face arrière 5 b s'adapte dans le fond de la souche la et elle est entourée par une collerette 5 c qui est serrée entre la face d'extrémité de la chemise lb et le fond de la souche la La face avant de la collerette c forme portée pour le ressort 6 Le fût 5 d proprement dit est cylindrique mais il présente à son extrémité un flasque radial 8 dont les deux faces latérales parallèles 8 a sont tangentes au cylindre extérieur du fût 5 d L'arête arrière 8 b du flasque radial est chanfreinée en secteur de zone pour autoriser une course suffisante de la tête du fût dans le logement sphérique de l'organe obturateur sans interférer avec la paroi de ce logement De même, le fût est chanfreiné en 5 e pour permettre la rotation de l'élément d'obturation. La tête du fût porte d'autre part un bout d'axe ou broche 9 qui est perpendiculaire aux faces 8 et qui est situé de manière à se trouver dans les deux plans diamétraux à 450 du logement sphérique pour les deux positions extrêmes du clapet, savoir celle o la pièce porte-siège 3 est en appui sur le redan lf et celle o elle est repoussée par l'enfon- cement de l'élément de raccord 2 (figures 1 et 2). L'élément d'obturation sphérique 7 comporte un alésage d'axe diamétral 7 a dont la section correspond à celle du passage le et un chambrage défini par un suralésage 7 b coaxial à l'alésage 7 a, suralésage qui correspond au diamètre extérieur du fût 5 d et par une saignée à faces parallèles 7 c dont l'écartement est égal à l'épaisseur du flasque radial 8 de manière que les faces 8 a puissent coulisser à frottement doux entre les faces 7 c La saignée 7 e et le suralésage lb sont limités à sensiblement la pénétration du fût 5 dans l'organe d'obturation sphérique pour la position d'ouverture du clapet représentée à la figure 2 Une saignée 7 d selon un plan diamétral à 450 est réalisée dans l'organe d'obturation sphérique, cette saignée 7 d étant perpendiculaire aux faces 7 c et située dans le plan radial à 450 voisin du débouché de l'alésage 7 a La largeur de cette saignée est sensiblement égale au diamètre de la broche 9 et sa profondeur au moins égale à la hauteur de la calotte sphérique délimitée par le plan de la trajectoire de la broche 9. Le fonctionnement est analogue à celui des dispositifs à clapet sphérique rotatif du même type savoir, en partant de la position représentée à la figure 1, l'accouplement du raccord réalisé par l'enfoncement du nez de l'élément 2 fait reculer la pièce porte-siège 3 et la bague de poussée 4 contre l'action du ressort 6 L'élément d'obturation sphé- rique pris dans le logement réalisé entre la pièce porte- siège 3 et la bague de poussée 4, recule également et la broche 9 qui est fixe puisque solidaire du fût exerce une pression sur la face avant de la saignée 7 d, ce qui assure la rotation de l'élément d'obturation sphérique jusqu'à l'ali- gnement des forages 3 b, 7 a, 5 a et le, ce qui donne un passage en ligne droite de section constante pour le fluide Lors du désaccouplement l'ensemble des pièces 3 et 4 et de l'élément obturateur 7 est repoussé par le ressort 6 et la broche 9 prend appui contre la face arrière de la saignée 7 d pour faire tourner l'élément obturateur en sens inverse de 90 a, ce qui ramène une calotte plane en coïncidence avec le siège. Les deux mouvements sont guidés avec précision du fait du coulissement à frottement doux entre les faces 8 a et 7 c. On a décrit ci-dessus un mode de réalisation préférentiel du clapet à élément d'obturation sphérique conforme à l'inven- tion mais des variantes de réalisation sont possibles sans sortir du cadre de la présente invention C'est ainsi que la broche 9 peut être montée sur la bille, avec une fente ou une boutonnière de guidage de préférence perpendiculaire à l'axe du fût réalisée dans les faces 8 a L'invention pourrait être appliquée à une vanne à obturation cylindrique, le joint du siège 3 f peut être porté par l'élément obturateur sphérique 7, etc. Revendications 1 Un raccord de canalisation avec clapet du type à boulet tournant dans lequel un élément d'obturation de forme géné- ralement sphérique est monté dans un élément de raccord avec son centre coïncidant avec l'axe du canal de passage du fluide à contrôler, cet élément sphérique qui prend appui sur un siège au débouché du canal dans la chambre de clapet comportant un alésage diamétral lequel peut, par des moyens adéquats, être amené en coïncidence avec le canal de passage du fluide pour assurer l'ouverture du clapet ou être orienté sensiblement à 900 pour assurer la fermeture du clapet, caractérisé en ce que le clapet comporte un fût axial fixe placé au fond du corps 1 de l'élément de raccord, dirigé vers la sortie du raccord et alésé 5 a au diamètre du passage le du raccord, ce fût présentant à son extrémité correspondante au fond du corps une portée pour le ressort de rappel et, à son autre extrémité un flasque radial 8 dont les deux faces latérales 8 a tangentent la surface extérieure du fût, un chambrage débouchant dans le secteur en zone sphérique opposé au secteur actif étant réalisé dans l'élément d'obturation sphérique, ce chambrage comportant des surfaces 7 c coopérant en contact glissant avec les faces latérales 8 a du flasque 8 du fût et l'axe 9 d'entraînement en rotation de l'élément d'obturation 7 étant porté par le flasque 8 du fût et perpendi- culaire auxdites faces 8 a-7 c. 2 Un raccord de canalisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que le siège d'obturation est formé dans un logement hémi-sphérique 3 e au diamètre de l'élément d'obtu- ration réalisé dans la pièce 3 portant le siège et la poussée du ressort de rappel 6 est transmise par une bague cylindrique 4 entourant le fût 5 et se terminant par une portée en zone sphérique 4 b prolongeant le logement hémi-sphérique 3 e de l'élément portant le siège. 3 Un raccord de canalisation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, I caractérisé en ce que le siège est constitué par un joint 3 f entourant le débouché de l'alésage axial 3 b dans le fond de la chambre hémisphérique 3 e. 4 Un raccord de canalisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'arête arrière 8 b du flasque radial 8 est chanfreinée en secteur de zone. 5 Un raccord de canalisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'extrémité du fût 5 est chanfreinée en Se à l'opposé du flasque 8. 6 Un raccord de canalisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la tête de fût porte une broche 9 fixe perpendiculaire aux faces 8 a située de manière à se trouver dans les deux plans diamétraux à 450 du logement sphérique pour les deux positions extrêmes du clapet, et l'élément d'obturation sphérique 7 présente une saignée 7 d selon un plan diamétral à 450, cette saignée 7 d étant perpendiculaire aux faces 7 c et située dans le plan radial a 45 voisin du débouché de l'alésage 7 a. 7 Un raccord de canalisation selon -l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la tête du fût présente une fente ou une boutonnière sensiblement perpendiculaire à l'axe du fût 5 au niveau du flasque 8 et l'élément d'obturation sphérique 7 comporte une broche 9 fixe engagée dans ladite fente ou boutonnière et située dans le plan radial à 450 voisin du débouché de l'alésage 7 a.