Brevet FR2524106A1 — publié le 19830930

La présente invention concerne une soupape compre- nant un carter, fermé par un couvercle amovible, une tige de soupape traversant ce couvercle et un organe de serrage pour bloquer le couvercle sur le carter en exerçant une force orientée principalement en direction axiale de la tige de soupape. Dans des soupapes prévues pour des températures et des pressions élevées, l'étanchéité de la jonction entre le couvercle et le carter de soupape est particulièrement importante Une connexion à joint étanche peut être obte- nue au moyen d'une jonction à boulons, qui doit être pressée au préalable relativement fortement Il en résulte une construction massive grossière et qui, néanmoins, n'est pas suffisamment fiable Il a été également proposé des carters de soupape en une seule pièce sans couvercle. Mais une soupape de ce genre est d'entretien difficile. Une autre difficulté réside dans l'absence de fonction dite d'étanchéité "vers l'arrière" dans la position ouverte de la soupape On connait également des soupapes, dans lesquelles le couvercle est fixé au carter par une jonction à vissage renforcée par soudage Cette jonction est ef- fectivement étanche, mais elle est coûteuse et son emploi est compliqué. La présente invention a pour but de réaliser une soupape qui reste étanche dans des conditions sévères causées par de larges variations de température et de pression à l'intérieur de la soupape, mais qui, néanmoins est d'entretien facile et non compliqué, exécuté à travers l'ouverture laissée libre par un couvercle amovible. Dans ce but, l'invention a pour objet une soupape caractérisée en ce que le couvercle est maintenu entre le carter de soupape et un organe de serrage, la force de blocage étant transmise, vers un côté du couvercle, par l'organe de serrage, et, vers le côté opposé du couvercle, à partir du carter, par l'intermédiaire d'une garniture d'étanchéité de joint, le carter comportant des organes de guidage pour guider et verrouiller l'organe de serrage dans une position de blocage, ces organes de guidage provoquant des déplacements successifs, l'un en direction axiale de la tige de soupape, et l'autre sous la forme d'une rotation autour de la tige, cette garniture de joint étanche étant élastiquement compressible dans une marge d'au moins 5 %, en maintenant ainsi une pression de contact étanche entre l'organe de joint et le couvercle, ainsi qu'entre le couvercle et l'organe de serrage à crampons. Par cette disposition, le couvercle est bloqué entre le carter de soupape et l'organe de serrage, la force de blocage étant transmise sur le couvercle à partir du carter et de l'organe de serrage par l'inter- médiaire d'une garniture de joint étanche L'organe de serrage est guidé dans sa position correcte de blocage au moyen d'organes de guidage Ce guidage est effectué par des mouvements consécutifs, l'un en direction axiale de la tige de soupape, et un second sous la forme d'une rotation partielle autour de la tige. Divers avantages sont obtenus par l'utilisation d'une garniture de joint compressible ayant la propriété d'expansion lorsque la charge est supprimée Premièrement, la garniture de joint peut être utilisée plusieurs fois. Deuxièmement, des déformations dans la soupape proprement dite n'affectent pas l'étanchéité Troisièmement, la garniture compense efficacement les défauts éventuels de dimensions dans les éléments de la soupape L'élasti- cité de la garniture de joint assure un contact étanche entre la garniture et le couvercle et un contact de blocage entre le couvercle et l'organe de serrage L'ap- plication correcte de la garniture de joint peut être vérifiée en contrôlant la force, qui est nécessaire pour obtenir le blocage du couvercle La garniture de joint peut être prévue plus grande que son espace de montage, ce qui est 3 2524106 une disposition favorable dans des soupapes destinées à l'emploi à des températures et des pressions élevées. Suivant un mode de réalisation de l'invention, la soupape comprend une garniture de joint élastiquement compressible capable de subir une compression relative qui maintient ses propriétés élastiques d'au moins 5 % et de préférence de 10 à 25 % Le terme "élastique" signifie que l'organe comprimé se dilate à nouveau lorsque la charge de compression est supprimée La gar- niture peut être réalisée en graphite flexible approprié. Elle peut être enroulée à partir d'un ruban de graphite. Un graphite en ruban approprié contient des agents liants dans une proportion de 1 % ou moins encore. Les organes de guidage peuvent avantageusement comporter des gorges et des doigts ou collerettes de guidage Un guidage simple et fiable et des moyens de verrouillage comprennent un accouplement du type à balonnette La compression peut être réalisée en prévoyant une ou plusieurs surfaces hélicoïdales agissant sur l'organe de serrage à crampons Ces surfaces peuvent être disposées de manière à permettre, dans la phase finale de blocage, un léger déplacement vers l'arrière en direction de la tige de soupape, ce qui est une variante du blocage à baïonnette La position de blocage de l'organe de serrage peut être assurée en le reliant au carter de soupape au moyen d'un dispositif d'immobili- sation détachable, tel qu'une vis, un axe fileté, ou analogue Ce dispositif d'immobilisation peut être égale- ment un élément à ressort relativement puissant, ou une agrafe à ressort, ou analogue. L'invention est expliquée ci-après, à l'aide d'un exemple de réalisation avec référence aux dessins an- nexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe d'une soupape conforme à l'invention dans le plan de son canal de traversée; la figure 2 est une vue en coupe par II-II de la figure 1, 4 2524106 et la figure 3 est une vue en coupe perpendiculaire au canal d'écoulement d'une partie de la soupape de la figure 1. Dans les dessins, la référence 1 désigne le carter de soupape et la référence 2 désigne le couver- cle Une tige de soupape 3 traverse le couvercle 2. Autour de la tige de soupape 3, sont disposées des bagues de joint 4 qui sont chargées axialement par un manchon 5. Un organe de serrage et de blocage 6 est fixé directement au carter de soupape 1 La portion supérieure de cet organe de serrage 6 agit comme un organe de support de tige de soupape Une plaque de support 8 transmet une charge sur le manchon 5 et elle est connectée à l'or- gane de serrage 6 par des boulons 7 (figure 3). Le joint entre le couvercle 7 et le carter 1 est rendu étanche par une garniture de-joint circulaire élas- tiquement compressible 9, laquelle est en contact, d'un c 8 té, avec une surface d'étanchéité 10 du couvercle 2, et, de l'autre c 8 té, avec une surface d'étanchéité Il du carter de soupape 1 La dimension axiale de la garni- ture de joint 9 est égale à au moins 5 millimètres et de préférence 15 à 30 millimètres. Comme matériau pour la garniture 9 on peut utiliser du graphite préalablement traité, qui doit permettre une compression élastique d'au moins-5 pour cent, et de pré- férence de 10 à 25 pour cent La garniture 9 peut Ctre réalisée par un ruban de graphite flexible ne comprenant qu'un faible pourcentage de liant, dans certains cas, inférieur à un pour cent L'élasticité axialede la garniture doit être égale à au moins 0,25 millimètres et, de préférence, être comprise entre 1,5 et 7,5 millimètres Une garniture de graphite ne doit pas subir de variations définitives importantes pendant la durée de vie normale de la soupape. L'organe de serrage 6 est disposé contre le carter 2524106 de soupape 1 de telle manière que sa surface de contact 12 se trouve en face de la surface de contact correspon- dante 13 du carter Lorsque l'organe de serrage a été ainsi mis en places une force est transmise, à partir de sa surface de contact 12, sur une surface de contact 14 du couvercle 2, la garniture de joint 9 étant alors comprimée Le couvercle 2 et l'organe de serrage 6 sont assemblés entre eux à l'aide d'un accouplement du type à baïonnette L'organe de serrage 6 comporte deux ap- pendices opposés 15 (figure 1) pourvus de surfaces supérieure et inférieure 23 et 24, qui, dans une première phase, sont guidées, par une gorge 16 (figure 2) du carter 1, en direction axiale de la tige de soupape 3. Lorsque ces appendices ont atteint le fond 25 de la gorge 16, la garniture de joint 9 se trouve comprimée, au moins principalement, dans son état final de compres- sion L'organe de serrage 6 est alors tourné dans le sens des aiguilles d'une montre (figure 2), de manière à déplacer chacun des appendices 15 dans une gorge 17 jusqu'à ce qu'une portion de fixation 18 de ces ap- pendices s'engage dans une saillie 19 du carter de soupape 1 Les portions de fixation 18 sont alors fixées aux saillies 19 par des vis 20 (figure 1) pour immobili- ser le blocage à baïonnette. La gorge 17 est formée au-dessous d'une collerette 21 Sa surface supérieure 22, qui coopère avec la surface supérieure 23 de l'appendice 15, peut être légèrement hélicoïdale, de manière à exercer une compression légè- rement accrue de la garniture 9 dans la phase finale de blocage L'accouplement à ba Tonnette peut également être immobilisé par un élargissement étroit dirigé vers le haut à l'extrémité de la gorge 17. La référence 26 indique le conduit d'écoulement de traversée et 27 désigne l'organe obturateur de soupape. L'invention n'est pas limitée à l'exemple décrit 6 2524106 et représenté Diverses modifications et variantes restent possibles sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. 7 2524106 R E V E N D I C A T I O N S 1 Soupape comprenant un carter ( 1) avec un cou- vercle amovible ( 2) qui est traversé par une tige de soupape ( 3), et des moyens de serrage ( 6) pour bloquer le couvercle sur le carter, la force de blocage de ces moyens de serrage s'exerçant principalement dans la direction axiale de la tige de soupape ( 3), soupape caractérisée en ce que le couvercle ( 2) est maintenu entre le carter ( 1) et un organe de serrage ( 6), la force de blocage étant transmise, vers un côté du cou- vercle, par l'organe de serrage, et vers le côté opposé du couvercle, à partir du carter, par l'intermédiaire d'une garniture de joint étanche ( 9), le carter comportant des organes de guidage ( 15, 16, 17) pour guider et ver- rouiller l'organe de serrage ( 6) dans une position de blocage, ces organes de guidage provoquant des dépla- cements successifs, l'un en direction axiale de la tige de soupape, et l'autre sous la forme d'une rotation au- tour de la tige, cette garniture de joint étanche ( 9) étant élastiquement compressible sur au moins 5 %, en maintenant ainsi une pression de contact d'étanchéité permanente entre la garniture de joint et le couvercle, ainsi qu'entre le couvercle et l'organe de serrage. 2 Soupape suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la compression de la garniture de joint ( 9) reste élastique-à l'intérieur d'une marge de compression de 10 à 25 %. 3 Soupape suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la garniture de joint élas- tique ( 9) est constituée par un organe flexible en graphite. 4 Soupape suivant la revendication 3, caractérisée en ce que la garniture de joint ( 9) est constituée par un ruban de graphite contenant une faible proportion de liant. 8 2524106 Soupape suivant l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisée en ce que les organes de guidage ( 15, 16, 17) sont disposés pour coopérer avec au moins un organe en forme d'appendice ( 15) de l'organe de serrage ( 6). 6 Soupape suivant la revendication 5, caractérisée en ce que l'organe de serrage ( 6) est solidarisé avec le carter de soupape ( 1) par un accouplement à baïonnette. 7 Soupape suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 6, caractérisée en ce que les organes de guidage comprennent une surface de guidage hélicoïdale ( 22) disposée pour comprimer la garniture étanche ( 9) au cours de la phase de rotation du mouvement de blocage de l'organe de serrage ( 6). 8 Soupape suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les organes de guidage comprennent des moyens ( 22, 23) pour permettre un léger mouvement de l'organe de serrage ( 6) l'éloignant du carter ( 1), dans la phase finale du déplacement de blocage de l'organe de serrage. 9 Soupape suivant l'une quelconque des revendi- cations 1 à 8, caractérisée en ce que l'organe de serrage ( 6) est relié au carter de soupape ( 1) au moyen d'un dis- positif de verrouillage ( 18, 20) s'opposant à un déplace- ment de rotation de l'organe de serrage relativement au carter.