Brevet FR2545904A1 — publié le 19841116

La présente invention se rapporte au domaine des clapets sphériques et plus particulièrement à des clapets sphériques jetables en matière plastique. Des clapets sphériques de conception connue sont révélés par exemple dans le brevet US NO 3 550 902 et le brevet Japonais publié avant examen N0 57-37160. De tels clapets sphériques- comprennent des bouchons tubulaires ayant des parties de connexion pour recevoir les extrémités de pipelines et en aboutement contre les parois extrêmes externes du logement du clapet. Sur les surfaces externes des bouchons tubulaires sont prévus des rebords ou brides s'étendant vers 17extérieur faisant face aux parois extrêmes externes du logement du clapet. Le clapet sphérique comprend de plus des écrous de bouchon ayant des collerettes s'étendant vers l'intérieur et des parties filetées internes. Ainsi, on peut obtenir une connexion ferme entre le logement du clapet et les bouchons tubulaires quand les parties internes filetés des écrous de bouchon sont vissées sur les parties externes filetées du logement du clapet. Le clapet sphérique révélé dans le brevet US NO 3 550 902 présente cependant les inconvénients qui suivent (a) Le raccord est simplement inséré dans le corps du clapet donc quand la bille est en position fermée le raccord et la bille ont tendance à se déconnecter du logement du clapet du fait de la pression du fluide côté amont, sur la bille, quand le bouchon tubulaire coté aval est retiré du logement, par exemple afin de remplacer la bague d'appui ou le Joint torique monté dans le raccord. (b) Les bagues d'appui en polytétrafluoroéthylène n'ont pas d'élasticité, donc les surfaces de contact des bagues sont usées par le frottement de rotation de la bille. Une étanchéité entre la bille et les bagues est par conséquent rapidement réduite. Ainsi, les bagues doivent être remplacées au bout d'un temps comparativement court d'usage du clapet. (c) Les bagues contactent les gorges annulaires qui sont formées dans le corps du clapet et le raccord des deux côtés, donc il y a probabilité que les bagues soient extrudées dans le passage d'écoulement lorsque la pression du fluide est appliquée aux bagues par la bille. (d) Après avoir connecté le clapet sphérique aux pipelines, les pipelines peuvent s'écarter de l'axe du passage d'écoulement lors de l'application de chaleur en excès ou d'une force externe. Cet écart des pipelines provoque des dég ts des écrous du bouchon et réduit la performance d'étanchéité entre le logement du clapet et les bouchons tubulaires,- entre le corps du clapet et le raccord et entre le raccord et la bille. Dans la construction du clapet sphérique révélé dans le brevet japonais publié avant examen NQ 57-37160, le raccord est vissé dans le corps du clapet. Par conséquent, si les bouchons tubulaires et les écrous sont retirés du logement du clapet tandis que la bille est en position fermée, la bille et le raccord ne se déconnectent pas du logement du clapet du fait de la pression appliquée du fluide. Cependant, comme dans le cas du brevet US NO 3 550 902, la bille est déconnectée du logement du clapet lorsque le raccord est retiré du corps du clapet afin de remplacer les bagues. Dans le cas de-cet art antérieur, un remplacement périodique des bagues usées est requis. De plus, ce type de clapet sphérique présente les mêmes inconvénients (c) et (d) que le précédent. La présente invention a pour objet principal un clapet sphérique perfectionné permettant d'éliminer sensiblement les inconvénients conventionnels ci-dessus. La présente invention a pour autre objet un clapet sphérique où la bille et le raccord ne se déconnectent pas du logement du clapet sous la pression du fluide. La présente invention a pour autre obJet un clapet sphérique où les bagues ne s'extrudent pas dans le passage d'écoulement sous la pression du fluide, afin d'obtenir une excellente performance d'étanchéité sur un usage étendu du clapet. Selon la présente invention, on prévoit un clapet sphérique qui comprend un logement traversé d'un passage d'écoulement; une bille sphérique montée dans le logement pour un-mouvement entre une position ouverte et une position fermée; des bouchons tubulaires ayant des moyens de connexion pour recevoir les extrémités de pipelines et en aboutement contre les parois extrêmes externes du logement du clapet, lesbouchonstubulaires étant pourvus de brides ou rebords annulaires s'étendant vers l'extérieur; et des écrous de bouchon pourvus de brides ou rebords ou collerettes annulaires s'étendant vers l'intérieur coopérant avec les brides annulaires s'étendant vers l'extérieur des bouchons tubulaires et de filets internes coopérant avec les filets externes du logement.Cela permet une connexion ferme entre le logement du clapet et les bouchons tubulaires lorsque les filets internes des écrous sont vissés sur les filets externes du logement. Le logement du clapet est pourvu d'un corps tubulaire qui se termine à une extrémité par un trou cylindrique et à l'autre extrémité par un trou cylindrique plus grand, un raccord tubulaire adhérant à l'intérieur du trou cylindrique plus grand du corps du clapet et étant traversé d'un trou cylindrique, et une chambre de clapet formée entre le corps et le raccord. La chambre est destinée à recevoir de façon rotative la bille traversée du trou cylindrique. Sur les surfaces en vis-à-vis du corps du clapet et du raccord faisant face à la bille, des gorges annulaires de coupe transversale rectangulaire sont formées. Dans les gorges annulaires s'adaptent des bagues annulaires faites en polytétrafluoroéthylène dur s'appuyant sur des bagues annulaires élastiques faites en caoutchouc élastique afin d'avoir un contact serré avec la bille. Dans un clapet sphérique selon un autre aspect de l'invention, les parois extrêmes externes du logement du clapet ont sensiblement la forme de surfaces sphériques convexes ayant des rayons centrés sur l'axe du passage d'écoulement. Les parois. extrêmes internes des bouchons tubulaires coopérant avec les parois extrêmes externes du logement du clapet sont de forme complémentaire aux surfaces sphériques convexes des parois extrêmes externes. Les parois extrêmes internes des brides des écrous ont sensiblement la forme de surfaces sphériques concaves dont les rayons sont centrés sur l'axe du passage d'écoulement. Les parois extrêmes externes des brides des bouchons tubulaires sont de forme complémentaire des surfaces sphériques concaves des parois extrêmes internes. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe transversale partielle en élévation d'un mode de réalisation d'un clapet sphérique selon la présente invention; et - la figure 2 est une vue semblable à la figure 1 mais montrant un autre mode de réalisation de la présente invention. En se référant maintenant aux dessins, des modes de réalisation préférés d'un clapet sphérique fait, par exet een chlorure de polyvinyle,y y sont illustrés. Sur la figure 1, le chiffre de référence 10 indique un logement contenant un corps Il de clapet et un raccord 12. Le corps Il est traversé d'un trou cylindrique à une extrémité et d'un trou cylindrique de plus grand diamètre à l'autre extrémité. Les trous coïncident et communiquent l'un avec l'autre le long de l'axe du logement 10. Le raccord 12 est traversé d'un trou cylindrique et il s'adapte très serré à l'intérieur du trou de plus grand diamètre du corps 11. La surface externe du raccord - adhère à la surface interne du trou plus grand par tout agent adhésif approprié afin de former une chambre de clapet placée centralement dans le logement 10. Dans la chambre est placée une bille sphérique rotative 13 traversée d'un trou cylindrique qui coincide avec les trous du logement 10. La bille 13 est supportée pour une rotation sur deux groupes de bagues annulaires et de bagues d'appui,que l'on décrira en détail ci-après. La bille est destinée à être tournée au moyen d'une tige 13A et d'un levier 14 qui lui est connecté. Il faut noter que les trous prévus à une extrémité du corps Il du clapet, dans le raccord 12 et dans la bille 13 forment un passage d'écoulement du clapet sphérique. Sur les surfaces du corps 11 et du raccord 12 faisant face à la bille 13 et à proximité du passage d'écoulement sont formées deux gorges annulaires 11D et 12B de coupe transversale rectangulaire . Les gorges annulaires 11D et 12B sont disposées parallèlement par rapport au plan normal à l'axe du logement du clapet. Dans les gorges annulaires 11D et 12B s'adaptent des bagues annulaires 15 et 16 faites en polytétrafluoroéthylène dur s'appuyant sur des bagues élastiques annulaires 17 et 18 faites en caoutchouc élastique naturel ou synthétique. Les surfaces des bagues 15 et 16 en aboutement contre la bille 13 sont de forme conique, afin de former une étanchéité entre les bagues 15 et 16 et la bille 13. Les bagues élastiques 17 et 18 ont une coupe transversale rectangulaire et elles servent à solliciter les bagues 15 et 16 contre la bille 13 à la bonne pression. Quand la bille 13 est tournée à sa position fermée par manoeuvre du levier 14, la pression du fluide en amont du passage d'écoulement est appliquée à la bille 13. A son tour, la pression du fluide peut être transmise aux bagues élastiques 17 et 18 par les bagues d'appui 15 et 16. Comme les bagues d'appui 15 et 16 et les bagues élastiques 17 et 18 s'adaptent dans les gorges rectangulaires 11D et 12B, la pression du fluide appliquée aux bagues 15 et 16 pae la bille 13 est totalement transmise aux bagues élastiques 17 et 18 et non pas vers le passage d'écoulement. De même, comme les bagues d'étanchéité 15 et 16 contactent les parois internes des gorges rectangulaires 11D et 12B, par leurs trois côtés, il n'y a pas de probabilité que les bagues'd'étanchéité 15 et 16 s'extrudent dans le passage d'écoulement. De plus, comme les bagues élastiques 17 et 18 ont en elles-mêmes de ltélasticité, elies résistent à la pression appliquée et repoussent les bagues 15 et 16 vers la bille 13. En conséquence, on peut obtenir un contact serré entre les bagues 15 et 16 et la bille 13. Même si la couche de polytétrafluoroéthylène sur les bagues 15 et 16 est considérablement réduite en épaisseur par la rotation avec frottement de la bille 13, la performance d'étanchéité des bagues d'étanchéité est toujours maintenue par l'élasticité des bagues élastiques 17 et 18. De plus, les bagues élastiques 17 et 18 servent à aligner la bille 13. Quand la bille 13 est pressée par la pression du fluide et s'écarte de sa position d'origine, c'est-à-dire de la position sur l'axe du passage d'écoulement, les bagues élastiques 17 et 18 repoussent la bille 13 par l'intermédiaire des bagues d'appui 15 et 16 pour la ramener à sa position correcte d'origine. Ainsi, la bille 13 peut être continuellement maintenue sur l'axe du passage d'écoulement. La partie extrême du corps Il du clapet est pourvue d'une paroi extrême externe lIA en aboutement contre une paroi extrême interne 19A d'un bouchon tubulaire 19. La partie extrême du raccord 12 est pourvue d'une paroi extrême externe 12A en aboutement contre une paroi extrême interne 20A d'un bouchon tubulaire 20. Le bouchon tubulaire 19 est le bouchon situé en amont et le bouchon tubulaire 20 est le bouchon situé en aval. Ces bouchons tubulaires 19 et 20 sont traversés de trous du même diamètre que celui du passage d'écoulement du logement 10 et ils ont des parties de réception des extrémités de fixation de pipelines (non représentés) au clapet sphérique.Des joints toriques 27 et 28 sont disposés entre le corps Il du clapet et le bouchon tubulaire 19 et entre le raccord 12 et le bouchon tubulaire 20 respectivement pour empêcher une fuite du fluide du clapet sphérique. Les parties extrêmes externes du corps 11 du clapet sont pourvues de filets externes 11B et 11C sur leurs surfaces périphériques externes pour coopération avec les filets internes 23A et 24A sur des écrous 23 et 24 de bouchon. Les écrous 23 et 24 ont des brides annulaires 25 et 26 s'étendant vers l'intérieur qui coopèrent avec des brides annulaires 21 et 22 s'étendant vers ltextérieursur 2es bouchmsfibulaires 19 et 20.Ainsi, on peut obtenir une connexion ferme entre le logement 10 et les bouchons tubulaires 19 et 20 lorsque les parties intérieurement filetées des écrous 23 et 24 sont vissées sur les parties extérieurement filetées du corps Il et lorsque les brides 25 et 26 viennent en contact avec les brides 21 et 22. Comme on l'a décrit ci-dessus, puisque le raccord 12 et le corps 11 du clapet adhèrent l'un à l'autre par un agent- adhésif, même si le bouchon tubulaire 20 situé en aval est retiré pendant la condition fermée du clapet sphérique, la bille 13 et le raccord 12 ne peuvent être déconnectés du corps Il du clapet par la pression du fluide. De même, on peut facilement comprendre qu'une réparation et un remplacement du logement 10 ou bien un remplacement des joints toriques 27 et 28 peuvent être facilement effectués en desserrant les écrous 23 et 24 et en les retirant du logement 10. La figure 2 montre un autre mode de réalisation de l'invention par rapport à la construction de connexion entre le corps du clapet et les bouchons tubulaires. Le clapet sphérique 110 de la figure 2comprend de nombreux éléments semblables au clapet sphérique 10 de la figure 1. Ces éléments-sont désignés par les mêmes chiffres de référence précédés du chiffre "1", et ils diffèrent de leurs contreparties uniquement pour les points mentionnés. Dans l'autre mode de réalisation, les parois extrêmes externes 111A et 112A du corps 111 du clapet et d'un raccord 112 ont la forme sensiblement de surfaces sphériques convexes ayant des rayons centrés sur l'axe du passage d'écoulement. Les parois extrêmes internes associées 119A et 120A des bouchons tubulaires 119 et 120 ont la forme.de surfaces sphériques concaves, c'est-à-dire que la forme des parois extrêmes internes 119A et 120A complète les parois extrêmes externes 11A et 112A. Il faut noter que les centres des rayons ci-dessus peuvent être placés au loin de l'axe du passage d'écoulement. Les parois extrêmes internes 125A et 126A des parties de bride 125 et 126 des écrous 123 et 124 ont la forme de surfaces sphériques concaves ayant des rayons centrés sur l'axe du passage d'écoulement. Les parois extrêmes externes associées 121A et 121B des parties de bride 121 et 122 des bouchons tubulaires 119 et 120 ont la forme de surfaces sphériques convexes complémentaires. Il faut noter que les parois extrêmes internes 125A et 126A peuvent être formées dans des plans perpendiculaires à ltaxe du passage d'écoulement. Cependant, comme on l'a précédemment mentionné, si de telles parois extrêmes internes 125A et 126A ont la forme de surfaces sphériques concaves, alors les parois extrêmes externes convexes complémentaires 121A et 122A des parties de bride coopèrent pour former une connexion plus étanche entre les écrous 123 et 124 de bouchon et les bouchons tubulaires 119 et 120. Les parois extrêmes externes IlIA et 112A du corps 111 du clapet et du raccord 112 ont de préférence la forme de surfaces sphériques ayant de grands rayons. De préférence, leur rayon est égal à 4 à 20 fois le diamètre D du passage d'écoulement. Et mieux, les rayons ont 10 à 20 fois le diamètre D. Quand le clapet sphérique est fermement connecté aux pipelines, le pipeline situé en aval peut s'écarter de l'axe du passage d'écoulement lorsque de la chaleur en excès ou une force externe est appliquée par toute condition extérieure. Par suite, le bouchon tubulaire 120 s'écarte en même temps que le pipeline. Dans un tel cas, le bouchon tubulaire 120 peut être déplacé en glissant le long de la paroi extrême externe sphérique 112A du raccord 112, c'est-à-dire que l'écrou 124 et le raccord 112 ne peuvent recevoir la force en excès. En conséquence, la performance d'étanchéité entre l'écrou 124 et le raccord 112 ne peut se détériorer. La description ci-dessus s'applique également au pipeline cbté amont et au bouchon tubulaire 119. REVENDICATIONS 1.- Clapet sphérique du type comprenant un logement traversé d'un passage d'écoulement; une bille sphérique montée dans ledit logement pour un mouvement entre une position ouverte et une position fermée; des bouchons tubulaires ayant des moyens de connexion pour recevoir les extrémités de pipelines et en aboutement contre des parois extrêmes externes dudit logement, lesdits bouchons tubulaires étant pourvus de brides annulaires s'étendant vers l'extérieur; et des écrous de bouchon pourvus de brides annulaires s'étendant vers l'intérieur, coopérant avec lesdites brides annulaires s'étendant vers l'extérieur desdits bouchons tubulaires et des filets internes coopérant avec lesdits filets externes dudit logement; ainsi une connexion ferme entre ledit logement et lesdits bouchons tubulaires est obtenue lorsque les filets internes desdits écrous sont vissés sur les filets externes dudit logement; caractérisé en ce que ledit logement est pourvu de un corps tubulaire (11, 111) se terminant à une extrémité par un trou cylindrique et à l'autre extrémité par un trou cylindrique plus grand; un raccord tubulaire (12, 112) adhérant à l'intérieur dudit trou cylindrique plus grand dudit corps et étant traversé d'un trou cylindrique; et une chambre de clapet formée entre ledit corps (11, 111) et ledit raccord (12, 112), ladite chambre étant destinée à recevoir de façon rotative ladite bille (13, 113) traversée d'un trou cylindrique; et en ce que sur les surfaces en vis-à-vis dudit corps (11,111) et dudit raccord (12, 112) faisant face à la bille (13,113) sont formées des gorges annulaires (11D, 12B; 111D, 112B) de coupe transversale rectangulaire., avec dans lesdites gorges annulaires, des bagues annulaires d'appui (15, 16; 115, 6) faites en polytétrafluoroéthylène s'appuyant sur des bagues annulaires élastiques (17, 18; 117, 118) faites en caoutchouc élastique afin d'avoir un contact très serré avec ladite bille (13, 113). 2.- Clapet sphérique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parois extrêmes externes (111A, 112A) du logement (110) précité ont sensiblement la forme de surfaces sphériques convexes ayant des rayons centrés sur l'axe du passage d'écoulement précité, et les parois extrêmes internes (1I9A, 120A) des bouchons tubulaires (119, 120) coopérant avec les parois extrêmes externes (111A, 112A) du logement (110) sont de forme complémentaire des surfaces sphériques convexes des dites parois extrêmes externes (IlIA, 112A); et en ce les parois extrêmes internes (125A, 126A) des brides (125, 126) des écrous (I 23, 124) ont sensiblement la forme de surfaces sphériques concaves ayant des rayons centrés sur l'axe dudit passage d'écoulement, et les parois extrêmes externes (121A, 122A) des brides (121, 122) des bouchons tubulaires (119, 120) sont de forme complémentaire des surfaces sphériques concaves desdites parois extrêmes internes (125A, 126A).