Brevet FR2580773A1 — publié le 19861024

L'invention est relative à un clapet de non-retour pour un ecoulement hydraulique à l'intérieur d'une canalisation. Notamment mais non exclusivement, l'invention concerne un clapet de non-retour pour une canalisation de distribution domestique d'eau. I1 est avantageux de disposer un organe de non-retour juste en amont d'appareils utilisant ou traitant l'eau courante, par exemple un chauffe-eau, de façon à protéger le reseau de distribution en cas d'incidents tels par exemple, une surchauffe ou un retour d'eau chaude dans le circuit d'alimentation. Egalement, un tel clapet peut être avantageusement monte à l'in-terieur d'un robinet d'arrêt de façon à diminuer les risques de pollution au niveau de ces robinets par effet de siphonnage. On connait actuellement des clapets anti-retour qui sont mobiles à l'intérieur de la chambre principale d'un corps de clapet le long d'un axe, et qui, sous l'effet des variations de pression de part et d'autre de la tête de clapet obturent ou dégagent le passage pour l'écoulement du fluide. Le plus souvent, un joint d'étanchéité équipe la tête de clapet ou la zone d'appui du corps de clapet, et un ressort de rappel eventuellement taré facilite la mise en place du clapet dans sa position de non-retour. Un tel clapet est par exemple décrit dans le brevet FR-A-2.375.530. Les clapets de ce type actuellement connus présentent cependant l'inconvénient que leur fonctionnement manque de souplesse et de fiabilite dans le temps. En effet, ils ne sont réellement efficaces que sous l'effet de part et d'autre de la tête de clapet, d'une difference de pression, suffisante pour comprimer le joint. Dans le cas de faibles différences de pression, l'étanchéité du joint n'est pas totale et de plus elle se dégrade au fur et à mesure que le joint vieillit. En effet, la zone d'appui du joint se marque, et du. fait des défauts de centrage de la tête de clapet, la zone d'appui du joint est marquée sur une surface souvent plus importante que la zone d'appui réellement utile d'où des défauts d'étanchéité. Un des buts de la présente invention est de remédier à ces inconvénients et de proposer un clapet de non-retour dont le fonctionnement soit réellement fiable et qui présente des qualités d'étanchéité aussi bien sous l'effet de faibles differences de pression que sous l'effet de fortes différences de pression. Un autre but de la présente invention est de proposer un clapet de non-retour dont les qualites d'étanchéité restent sensiblement constantes au cours de son vieillissement, même en cas d'utilisations répétées. Un autre but de la présente invention est de proposer un clapet de non-retour qui peut être avantageusement intégre dans un robinet d'arrêt. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaitront au cours de la description qui va suivre. Le clapet de non retour de l'invention est, à l'intérieur de la chambre principale d'un corps de clapet lui-même relié à une canalisation d'entrée et à une canalisation de sortie mobile, selon l'axe de la dite chambre, sous l'effet de la différence de pression de part et d'autre de la tête de clapet et éventuellement d'un moyen élastique de rappel du clapet en position de non-retour. Dans cette position, la tête de clapet vient en appui contre une zone d'épaulement de la chambre du corps de clapet. I1 est caractérisé en ce que la tête de clapet presente en regard de la surface d'appui de la zone d'épaulement un joint d'étanchéité qui est constitué par un talon annulaire prolonge par une levre périphérique orientée vers la zone d'épaulement en divergeant sensiblement de l'axe principal. L'invention sera mieux comprise en se référant à la description ci-apres faite à titre d'exemple non limitatif, en regard du dessin ci-annexé qui représente schematiquement - figure 1 : une vue de côté en coupe partielle d'un clapet de non retour à l'intérieur d'un corps de clapet, - figure 2 : deux demi-vues de côté en coupe partielle du clapet de la figure 1 représentant le clapet en positon de non-retour sous l'effet d'une faible et d'une forte différence de pression, - figure 3 : une vue de côté en coupe partielle du clapet de la figure 1 en position de non-retour, sous l'action de moyens de manoeuvre exterieurs. La figure 1 represente, à titre d'illustration de l'invention, un clapet de non-retour 1, comprenant une tête de clapet 2 et une queue 3 d'axe principal 4. De manière connue, le clapet 1 est mobile le long de l'axe 4 à l'intérieur de la chambre principale 5 d'un corps de clapet 6. Le corps de clapet 6 présente une ouverture 7 orientee selon l'axe 4, en communication avec la chambre principale 5 du corps de clapet 6. Cette ouverture assure la communication avec le réseau exterieur et par exemple sa paroi est taraudée interieurement ou filetée exterieurement pour le raccordement d'une canalisation. Le corps de clapet 6 présente par ailleurs une autre ouverture 8 de communication avec l'extérieur, qui débouche egalement à l'intérieur de la chambre 5 et qui est dirigée selon un axe 9 que les figures representent sensiblement perpendiculaire à l'axe 4. De préférence, en circulation normale le fluide circule à l'intérieur du corps de clapet 6 dans le sens de la flèche 10, c'est à dire qu'il entre par l'ouverture 7 dirigee sur l'axe 4 et ressort par l'ouverture 8 dirigée sur l'axe 9. Le corps de clapet 6 présente par ailleurs sous latête de clapet 2 une zone d'épaulement circulaire 11, qui est dirigée vers l'axe 4 de la chambre 5. La zone d'épaulement 11 fournit une surface d'appui 12 de la tête de clapet en position de non-retour. La zone d'épaulement 11 définit par ailleurs un orifice 13, sensiblement circulaire, de passage de l'écoulement de fluide. Le clapet 1 est mobile le long de l'axe 4 à l'intérieur de la chambre 5 entre une position que l'on conviendra d'appeler position haute, ou il autorise l'écoulement de fluide par l'orifice 13 et une position dite position basse où sa tête 2 vient obturer l'orifice 13. Le clapet 1 est représente en figure 1 en position haute, et dans les figures 2 et 3 en position basse. Le mouvement du clapet 1 est provoqué d'une manière connue par la différence de pression de part et d'autre de la tête de clapet ainsi qu'éventuellement par l'action d'un ressort 14 de rappel 14 en position basse de non-retour du clapet ou tout autre moyen approprié de rappel élastique. Au cours de ses mouvements de translation le long de l'axe 4, la queue 3 sensiblement cylindrique de revolution du clapet est guidee à l'intérieur de l'orifice 15 cylindrique d'axe 4 que porte une tige guide 16 de clapet. La tête de clapet 2 présente au niveau de sa s-urface inférieure 17 orientée vers la surface d'appui 12 de la zone d'épaulement 11 un joint d'étanchéité 18. Le joint d'étanchéité 18 est situé sensiblement en regard de la surface d'appui 12 et il comprend un talon annulaire 20 d'axe 4 prolongé par une lèvre périphérique 21 qui est orientée vers la surface d'appui 12 de la zone d'épaulement 11. Le talon 20 est situé de préférence sensiblement en regard de la surface d'appui 12 et notamment de l'angle superieur 22 de la zone d'épaulement 11, qui est situé entre la surface d'appui 12 et la paroi de l'orifice 13 que la zone d'epaulement définit. En outre, de préférence, la surface d'appui 12 de la zone d'épaulement 11 présente une forme de tronc de cône centré sur l'axe 4 qui remonte vers la tête de clapet 2 en convergeant l'axe 4. La lèvre périphérique 21 qui prolonge le talon 20 du joint est orientée vers la surface d'appui 12 de la zone d'épaulement 11 en divergeant sensiblement de l'axe 4 et elle forme avec l'axe 4 un angle inferieur à celui que forme la surface d'appui 12 avec le même axe. Le joint 18 est solidarise par tout moyen approprié à la tête de clapet 2 par exemple, à l'intérieur d'un logement 24 en forme de cuvette. En dehors du joint d'étanchéité 18, la tête de clapet comprend au niveau de sa surface inférieure 17 une rondelle de centrage 25. Cette rondelle est de préférence située sous le niveau du joint d'étanchéité 18, et elle présente un diametre sensiblement égal au diamètre de l'orifice 13 défini par la zone d'épaulement 11. En outre, elle s'engage à l'intérieur de l'orifice 13 au moins dès que la lèvre 21 du joint 18 vient au contact de la surface d'appui 12. De préférence, la rondelle de centrage 25 présente en direction de sa surface anterieure 26 une forme chanfreinée ou arrondie qui facilite son guidage et son centrage à l'intérieur de l'orifice 13. Avantageusement, tel que cela est represente dans les figures, la rondelle de centrage 25 verrouille le joint d'étanchéité 18 à l'intérieur de sa cuvette de logement 24. Les differents éléments du clapet de non-retour 1 et notamment le corps 6 et le clapet 2 sont réalisés en tout matériau approprié à la portée de l'homme de l'art. Notamment dans le cas où le clapet de non-retour est destiné à un écoulement de liquide, en particulier d'eau, le joint d'étanchéité 18 est réalisé en un élastomère, et la rondelle de centrage 25 est realisée en une matière plastique telle que par exemple le polysulfone ou une matière métallique, ces matériaux presentant de préferenc.e des caractéristiques de résistance à la chaleur. Les figures 2 et 3 représentent le clapet 1 dans différentes positions de non-retour. Dans la position de la demi-vue gauche de la figure 2, le clapet 1 est en position de non-retour sous l'effet d'une faible difference de pression de part et d'autre de sa tête 2. Dans cette position, c'est la lèvre périphérique 21 qui prolonge le talon 20 du joint 18 qui assure l'étanchéité en étant appliquee sur la surface d'appui 12 de la zone d'épaulement 11. A ce niveau, l'inclinaison de la surface d'appui 12 ainsi que la divergence de la levre 21 favorise un bon contact et donc une bonne étanchéité entre le joint 18 et la surface d'appui 12. I1 faut en outre remarquer que dans cette position du clapet 1, la rondelle de centrage 25 est déjà engagée à l'intérieur de l'orifice 13 défini par la zone d'épaulement 11. De ce fait, à chaque venue du clapet 1 en position de non-retour sous l'effet d'une faible différence de pression, la surface de contact de la lèvre 21 avec la zone d'appui 12 d'éDaulement reste sensiblement la même, et en quelque sorte le joint reprend ses marques, ce qui assure une bonne résistance au vieillissement. La demi-vue droite de la figure 2 représente le clapet en position de non-retour sous l'effet d'une forte différence de pression de part et d'autre de sa tête 2. Dans cette position, c'est le talon 20 du joint d'étanchéité 18 qui est comprime contre la surface d'appui 12 et l'angle 22 défini par la zone d'épaulement 11. En outre, la lèvre périphérique 21 s'aplatit contre la surface d'appui 12 de la zone d'épaulement 11 ce qui est favorise par sa divergence et l'inclinaison de la surface 12. Toutefois, il faut souligner que la lèvre périphérique 21 est soumise dans cette position à des contraintes de compression minimes, et que c'est en fait le talon 20 du joint d'étanchéité qui absorbe les contraintes d'écrasement, en particulier au niveau de l'angle 22 de la zone d'épaulement 11. En outre, dans cette position, la rondelle de centrage 25 est engagée à l'intérieur de l'orifice 13 et assure le centrage de la tête de clapet par rapport à l'épaulement 11 et, en particulier, celui du talon 20 du joint 18 par rapport à la surface d'appui 12 de façon que la zone de contact du joint soit sensiblement identique lors des venues répétitives du clapet 2 en position de non-retour, sous l'effet d'une forte différence de pression. Ainsi, grâce à son joint 18 constitué d'un talon 20 et d'une lèvre périphérique 21, et grâce à la rondelle de centrage 25, le clapet de l'invention presente d'excellentes qualites d'étanchéité en position de non-retour à la fois pour des faibles différences de pression et pour des fortes différences de pression. De plus, son vieillissement prématuré est évité étant donné que le joint d'étanchéité 18 reprend ces mêmes marques vis à vis de la surface d'appui 12 et de l'angle 22 de la zone d'épaulement 11, au cours de ses mouvements repetés. La figure 3 illustre une application avantageuse de l'invention dans le cas où le clapet de non-retour 1 peut être forcé en position de non-retour sous l'action de moyens de manoeuvre extérieurs. A cet effet, la tige guide 16 qui guide la queue 3 du clapet 1 peut être déplacée en translation le long de 1 'axe 4 par action de moyens de manoeuvre exterieurs. Par exemple, la tige guide 16 est prolongée vers l'extérieur par une tige filetée 30-centree sur l'axe 4 qui traverse un orifice taraudé 31 d'une tête de robinet 32 qui est solidarisée au corps de clapet 6 et assure son obturation dans sa partie supérieure. La rotation de la tige guide 1-6 qui provoque par ailleurs sa translation le long de l'axe 4 est réalisée depuis l'extérieur par tout moyen approprie, tel par exemple une poigne de robinet schématisée en 33. La translation de la tige guide 16 se produit entre une position telle celle schématisée dans les figures 1 et 2, où le clapet 1 est libre de se déplacer le long de l'axe 4 sous l'effet des différences de pression et la position schématisée en figure 3, où le joint 18 se trouve appliqué contre la surface d'appui 12 de la zone d'épaulement 11, sensiblement de la meme manière que sous l'effet d'une forte différence de pression c'est à dire principalement au niveau de son talon 20. De préférence, dans cette position, la tige 16 appuie sur la tête de clapet 1 par I'intermédiaire de son extrémité inférieure 34 qui vient au contact de la surface supérieure 35 de la tête de clapet 1. I1 faut souligner que dans cette position, le clapet 1 se comporte comme le clapet traditionnel d'un robinet d'arrêt mais que des que les moyens de manoeuvre 33 sont actionnés à l'ouverture, le clapet 1 retrouve sa fonction de clapet de non-retour précédemment décrite. L'invention trouve une application avantageuse dans les groupes de sécurité pour un appareil utilisant l'eau par exemple un chauffe-eau. Avantageusement, dans cette application, l'organe de non-retour est combiné au robinet d'arrêt. Cette application n'est pas limitative, et par exemple le clapet de non-retour peut équiper tout type de robinets ou de vannes à clapet, et lui conférer à la fois une fonction d'arrêt et une fonction de non-retour. Naturellement, la présente description n'est donnée qu'à titre indicatif et l'on pourrait adopter d'autres mises en oeuvre de l'invention sans pour autant sortir du cadre de celle-ci. En particulier, l'invention pourrait trouver d'autres applications-pour des liquides autres que l'eau et d'une manière genérale pour tout fluide. REVENDICATIONS 1. Clapet de non-retour pour un écoulement de fluide à l'intérieur d'une canalisation, comprenant principalement un corps (6) et un clapet (2) mobile à l'intérieur de la chambre principale (5) de ce corps selon l'axe principal (4) de la dite chambre (5) sous l'effet de la différence de pression de part et d'autre de la tête (2) du dit clapet (1) et, éventuellement, un moyen élastique (14) de rappel de clapet en position de non-retour, position dans laquelle la tête de clapet (1) vient en appui contre la surface d'appui (12) d'une zone d'épaulement (11) de la chambre (5) du dit corps (6), dans laquelle surface d'appui (12) est perçé un orifice (13) dont la paroi est raccordée à celle de la surface d'appui par un angle (22), ce clapet de non-retour étant CARACTERISE par le fait que la tête (2) du clapet (1) presente en regard de la surface d'appui (12) de la zone d'épaulement (11) un joint d'étanchéité (18) constitue par un talon annulaire (20) prolonge par une levre périphérique (21), orientée vers la surface d'appui (12) de la zone d'épaulement (11) en divergeant sensiblement de l'axe principal (4). 2. Clapet de non-retour selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la surface d'appui 12 de la zone d'épaulement (11) présente une forme sensiblement tronconique qui converge vers l'axe (4) de la chambre principale (5) en remontant sensiblement vers la tête (2) de clapet (1) et que la lèvre (21) du joint (18) forme avec l'axe (4) un angle inférieur à celui de la surface d'appui (12) avec le même axe (4). 3. Clapet de non-retour selon la revendication 1 ou 2 caractérisé par le fait que le talon (20) du joint (18) est situé en regard de la surface d'appui (12) de la zone d'épaulement (11) et de l'angle (22) situé entre cette surface d'appui (12) et la paroi d'orifice (13) définie par la zone d'épaulement (11). 4. Clapet de non-retour selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caracterise par le fait qu'il présente au niveau de sa surface inférieure (17) de sa tête (2) une rondelle de centrage (25), de diametre maximum sensiblement égal au diamètre de l'orifice (13) défini par la zone d'épaulement (11) qui est engagée à l'intérieur du dit orifice (13) au moins dès que le joint (18) vient au contact de la surface d'appui (12) de la zone d'épaulement (12). 5. Clapet de non-retour selon la revendication 4 caractérisé par le fait que la rondelle de centrage (25) est chanfreinée en direction de la surface antérieure (26). 6. Clapet de non-retour selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérise par le fait que la queue (3) du clapet (2) est guidée en translation le long de l'axe (4) à l'intérieur du logement (15) d'une tige guide (16) et par le fait que la dite tige guide (16) est mobile en translation le long de l'axe (4) sous l'action de moyens de manoeuvre exterieurs (33) entre une positon où le clapet est libre de se deplacer le long de l'axe (4) en fonction de la difference de pression et une position ou la tige guide (16) comprime la tête (2) de clapet et le joint d'étanchéité (18) contre la surface d'appui (12) de la zone d'épaulement (11) à la manière du clapet d'un robinet d'arrêt.