Brevet FR2555702A1 — publié le 19850531

La présente invention est relative à une val- ve de sécurité du genre de celles qu'on utilise par exemple sur les vérins ou étançons hydrauliques assurant le soutène- ment dans les mines. On sait qu'une pile de soutènement hydraulique de mine, comporte des vérins de poussée qu'on serre entre le toit et le mur des tailles ou des galeries. Ces vérins exercent une poussée considérable, et ils ont à contenir la pression exercée par les épontes. Cette dernière étant toutefois susceptible de croître, pour atteindre des valeurs pratiquement illimitées, il est nécessaire de prévoir sur les circuits hydrauliques des vérins de soutènement, une soupape de limitation de pression, dite " valve de coulis- sement ". On connait des valves de coulissement de ce type, par exemple par le brevet Français numéro 2 504 974. Une telle valve de coulissement peut être réalisée en plusieurs variantes, c'est-à-dire en utilisant comme élément de rap- pel élastique, tantôt un ressort métallique, tantôt un coussin gazeux, tantôt un empilage de rondelles élastiques. L'ensemble conduit à une valve d'encombrement relativement important. La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients, en réalisant une valve de sécurité hydrau- lique de coulissement, plus particulièrement adaptée au cas o le rappel élastique est assuré par un coussin gazeux comprimé, et dont la structure corresponde à la fois à un petit nombre de pièces constitutives, et à un encombrement global extrêmement réduit. Une valve de sécurité hycdraulique selon 1' invention, comprend un corps métallique creux vissé sur un siège métallique sur la face avant duquel sont prévus un orifice pour l'arrivée du fluide sous pression, et un ori- fice pour sa sortie, tandis que, sur ce siège, est posée une rondelle d'appui, que surmonte un clapet soumis à la poussée d'un coussin gazeux comprimé dans la chambre arriè- re du corps creux, et elle est caractérisée en ce qu'entre le clapet et la chambre arrière du coussin gazeux, se trou- ve un joint en matière élastique, dont la face avant est appliquée sur toute la surface du clapet, alors que, vers l'arrière de sa face arrière, dépasse un pied central pre- nant appui sur le fond arrière du corps creux à l'intérieur duquel il se trouve, ce pied arrière élastique étant pré- contraint au serrage, après assemblage de la valve. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, l'extrémité arrière du pied du joint souple prend appui contre la face interne du fond arrière du corps creux, O10 lequel possède, à cet endroit, un canal de gonflage de gaz, dont l'orifice se trouve ainsi masqué par l'appui du pied Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le pied du joint élastique possède, en creux,une gorge périphérique située à proximité de son extrémité d'ap- pui sur le fond définissant, dans le corps, la chambre arrière à gaz. Suivant une autre caractéristique de linven- tion, le joint élastique possède, à l'avant, un lamage creusé de façon à définir une jupe périphérique souple avant, afin de coiffer l'ensemble du clapet et de larondel- le Suivant une autre caractéristique de l'inven- tion, la jupe périphérique souple qui fait saillie sur la face avant du joint, se trouve prolongée par une jupe péri- phérique souple arrière, dépassant en vis à vis vers l'ar- rière du joint. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, l'assemblage de la valve s'effectue en vissant le corps sur le siège, avec interposition de la rondelle, du clapet et du joint élastique, si bien que, sur la valve as- semblée, les deux jupes périphériques avant et arrière du joint, sont contraintes à la compression axiale, entre le corps et le siège sur lequel il est vissé, tandis que le pied arrière central du joint est précontraint à la compres- sion, contre le fond arrière du corps, pour maintenir le clapet et sa rondelle d'appui en butée contre le siège, dont l'orifice de sortie est ainsi obturé. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention,l'orifice de sortie est situé au centre du siège, s57o2 face à une protubérance centrale de la face avant du clapet qui l'obture au repos. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le clapet 6 a la forme d'un disque dont la face avant est munie d'une protubérance centrale qui prend place dans l'évidement central de la rondelle d'appui. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, la rondelle d'appui est plate, à l'exception d' une nervure circulaire qui lui est concentrique et fait: saillie sur sa face avant, pour prendre appui sur le siè- ge, si bien que la rondelle d'appui ne masque jamais toute la section de l'orifice par lequel le canal d'arrivée du fluide sous pression débouche sur le siège. Le dessin annexé, donné à titre d'exem- ple non limitatif, permettra de mieux comprendre les carac- téristiques de l'invention. Figure 1 est une vue en élévation, d'une valve de sécurité selon l'invention. La figure 2 en est une vue en coupe longitudinale, montrant la valve assemblée et en position de repos. Figure 3 est une vue éclatée en coupe, montrant le détail des pièces mobiles de la valve. La valve illustrée sur les dessins com- prend un corps métallique creux 1, dont l'extrémité avant est munie d'un filetage intérieur 2, qui permet de la vis- ser sur un siège métallique 3. Le siège 3 possède un embout de raccor- dement 4, permettant de le relier à un circuit hydraulique par exemple à celui d'un vérin de soutènement de mine.La pression ainsi envoyée par le vérin ( flèche 5), pénètre par un canal d'arrivée 6 du raccord 4, jusqu'à un orifice d'arrivée 7, situé de façon excentrée sur la face d'appui du siège 3. Sur cette même face, le siège 3 est pourvu d'un orifice central 8, qui débouche sur l'extérieur (flè- che 9) par un canal de sortie 10. Le corps 1 possède deux épaulements intérieurs successifs, à savoir: - un premier épaulement 11 situé à proximité du filetage 2, 2555702- et destiné à venir en butée sur la périphérie de la face d'appui du siège 3; - un second épaulement 12, de plus petit diamètre, disposé entre l'épaulement 11 et le fond transversal arrière 13. En son centre, le fond arrière 13 est percé par un canal de gonflage 14, prévu pour recevoir une alimentation en gaz sous pression, destinée à remplir la chambre arrière 15 du corps 1 Au montage, on intercale entre le corps 1, et le siège 3, une rondelle d'appui 16, un clapet 17, et un joint élastique en matière déformable 18. La rondelle 16 est une rondelle rigide qui définit un évidement central 19. Cette rondelle est pla- te, à l'exception d'une nervure annulaire 20 qui lui concen- trique, et fait saillie sur sa face avant, pour prendre appui sur le siège 3, dont l'orifice d'arrivée 7 ne peut ainsi être jamais que partiellement obturée. Le clapet 17 est réalisé d'une pièce sous la forme d'un disque plat 21 muni dans sa partie centrale, d'un bossage 22 qui fait saillie sur sa face avant. Le bos- sage 22 vient se loger dans l'évidement 19 de la rondelle 16, pour obturer l'orifice de sortie 8, tant que la valve est en position de fermeture. te joint élastique 18 est réalisé d'une pièce, en matière déformable. Il se présente sous la for- me d'un solide de révolution qui possède: - une jupe périphérique avant 23 et une jupe périphérique arrière 24, situées dans le prolongement l'une de l'au- tre, de part et d'autre d'une membrane transversale 25; - un lamage 26, prévu en creux sur sa face avant, pour re- cevoir l'empilage du clapet 17 et de la rondelle d'appui 16; - un pied central 27, faisant saillie sur sa face arrière, pour se terminer par une gorge périphérique 28, que pro- longe une extrémité d'appui 29; --l'extrémité d'appui 29 du pied 27 est préférablement réa- lisée sous la forme d'une jupe périphérique entourant une creusure centrale 30, qui vient masquer le canal de gon- flage 14 Le fonctionnement est le suivant: En position de repos, la valve occupe la position illustrée sur la figure 2. Pour la mettre en ser- vice, il suffit de gonfler le coussin gazeux défini par la cavité arrière 15, en envoyant un gaz sous pression par le canal de gonflage 14. Au cours de cette opération, le gaz sous pression déforme élastiquement la jupe périphérique de l'extrémité 29, pour laisser le gaz pénétrer à force dans la cavité 15. La valve est alors prête à fonctionner. Par sa précontrainte de compression, le pied 27 maintient le clapet 17 et la rondelle 16 en apppui sur le siège 3.Les jupes 23 et 24 sont, elles aussi, soumises à une précon- trainte de compression, entre le siège 3 et l'épaulement 12. Apres montage de la valve sur un étançon de mine, la pression d'arrivée (flèche 5), s'applique dans la chambre annulaire avant 31, définie entre le siège et la face avant de la rondelle d'appui 16. Tant que cette pres- sion ne devient pas prépondérante, la poussée exercée simul- tanément par la précontrainte du pied 27, et par le coussin gazeus de la chambre 15, maintient le bossage 22 en appui sur l'orifice de sortie 8 qui reste ainsi obturé. Dès que la pression d'alimentation (flè- che 5) dépasse le seuil prédéterminé, le clapet 17 s'ouvre et une certaine quantité ( généralement faible) du liquide sous pression est évacuée par le canal de sortie 10, ce qui a pour effet immédiat de faire baisser la pression amont ( flè- che 5). On voit que, pendant les phases d'ou- verture et de fermeture de la valve, les déplacements du cla- pet 6 s'accompagnent de déformations équivalentes dans le joint élastique 18, si bien que le clapet 17 n'est nullement perturbé dans son mouvement. On voit également que, même si le cla- pet 6 venait à se détériorer, aucun risque de blocage hy- draulique de l'étançon ne serait à redouter, comme cela se- rait le cas si du liquide d'alimentation ( flèche 5) venait à pénétrer dans la chambre arrière 15 du coussin gazeux. La présence de la gorge 28 permet à la pression gazeuse régnant dans la chambre arrière 15 de con- tribuer à augmenter la force d'application de l'extrémité 29, contre le fond 13, pour obturer de façon étanche le canal de gonflage 14. On voit que le profil spécial du joint 18 selon l'invention est spécialement conçu pour assurer simul- tanément quatre fonctions essentielles-à la bonne marche de la soupape, à savoir: - le gonflage par un gaz en pression de la chambre arrière ; - étanchéité totale du coussin gazeux défini dans cette cham- bre 15; - étanchéité totale aux fluides de toutes natures présents dans la chambre annulaire avant 31; - le libre mouvement d'ouverture ou de fermeture du clapet de décharge 17. REVENDICATIONS 1 -Valve de sécurité hydraulique comprenant un corps métallique creux (1) vissé sur un siège métallique (3) sur la face avant duquel sont prévus un orifice ( 7) pour l'arrivée du fluide sous pression, et un orifice (8) pour sa sortie, tandis que, sur ce siège, est posée une rondelle d'appui (16) que surmonte un clapet (17) soumis à la poussée d'un coussin gazeux comprimé sans la chambre arrière (15) du corps creux (1), caractériseen ce qu'entre le clapet (17) et la chambre arrière (15) du coussin ga- zeux, se trouve un joint (18) en matière élastique, dont la face avant est appliquée sur toute la surface du clapet (17), alors que, vers 1' arrière de sa face arrière,dé- passe un pied central (27) prenant appui sur le fond arriè- re (13) du corps creux (1) à l'intérieur duquel il se trou- ve, ce pied arrière élastique (27) étant précontraint au serrage, après assemblage de la valve. 2 - Valve de sécurité suivant la revendication 1, caractérisée en ce que l'extrémité arrière ( 29) du pied (27) du joint souple (18) prend appui contre la face inter- ne du fond arrière (13) du corps creux (1), lequel possè- de, à cet endroit, un canal de gonflage de gaz (14),dont l"orifice se trouve ainsi masqué par l'appui du pied (27). 3 - Valve desécurité suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le pied (27) du joint élastique (18) possède, en creux, une gorge périphérique (28) située à proximité de son extrémité (29) d'appui sur le fond (13) définissant, dans le corps (1), la chambre arrière à gaz (15). 4 -Valve de sécurité suivant l'une quelcon- que des revendications précédentes, caractérisée en ce que le joint élastique (18) possède, à l'avant,un lamage (26) creusé de façon à définir une jupe périphérique souple avant (23), afin de coiffer l'ensemble du clapet (17) et de la rondelle (16). - Valve de sécurité suivant la revendi- cation 4, caractérisée en ce que la jupe périphérique sou- ple (23) qui fait saillie sur la face avant du joint, se trouve prolongée par une jupe périphérique souple arrière (24), dépassant en vis à vis vers l'arrière du joint (18). 6 -Valve de sécurité suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'assemblage de la valve s'effectue en vissant le corps (1) sur le siège (3), avec interposition de la rondelle (16) du clapet (17) et du joint élastique (18), si bien que, sur la valve assemblée, les deux jupes périphériques avant (23) et arrière (24) du joint (18), sont contraintes à la com- Io pression axiale, entre un épaulement intérieur (12) du corps (1) et le siège (3) sur lequel il est vissé, tandis que le pied arrière central (27) du joint (18) est précon- traint à la compression, contre le fond arrière (13) du corps (1), pour maintenir le clapet (17) et sa rondelle d'a appui (16) en butée contre le siège (3), dont l'orifice de sortie (8) est ainsi obturé. 7 - Valve de sécurité suivant l'une quel-- conque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'orifice de sortie (8) est situé au centre du siège (3), face à une protubérance centrale (22) de la face avant du clapet (17) l'obturant au repos. 8 - Valve de sécurité suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le clapet (17) a la forme d'un disque dont la face avant est munie d'une protubérance centrale (22) qui prend place dans l'évidement central (10) de la rondelle d'appui (10). 9 - Valve de sécurité suivant l'une quelcon- que des revendications précédentes, caractérisée en ce que la rondelle d'appui (16) est plate, à l'exception d'une nervure circulaire (20) qui lui est concentrique et fait saillie sur sa face avant pour prendre appui sur le siège (3), si bien que la rondelle d'appui (16) ne masque jamais toute la section de l'orifice (7) par lequel le canal d'ar- rivée (6) du fluide sous pression débouche sur le siège (3). 10 - Valve de sécurité suivant l'une quel- conque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'extrémité arrière du pied central (27) du joint élas- tique (18) comporte une jupe définie par une creusure cen- trale (30) qui coiffe, en l'obturant, l'orifice du canal de gonflage (14).