Brevet FR2594200A1 — publié le 19870814

Clapet d'arrêt avec disque à montage centré La présente invention concerne un clapet d'arrêt, avec un disque d'arrêt monté centré à l'aide d'axes, et avec un joint d'étanchéité élastomère qui est disposé dans le corps du clapet et qui possède un bourrelet cooopérant avec le bord du disque d'arrêt pour réaliser une fermeture étanche et présentant un contour se modifiant sur sa circonférence. Un clapet d'arrêt de ce type est connu par le brevet allemand DE-30 14 854. La caractéristique essentielle du mode de fonctionnement de ce clapet d'arrêt concerne le disque d'arrêt, dont la totalité de la périphérie pénètre dans une bague d'étanchéité. Un tel mode d'étanchéification pose principalement des problèmes dans la zone des passages d'axes : comme le disque d'arrêt y reste en permanence enfoncé dans la bague d'étanchéité, des défauts d'étanchéité peuvent apparaître au niveau des axes par suite d'une déformation permanente du matériau du joint d'étanchéité. On a déjà remédié à ce problème par la configuration selon la demande de brevet allemand DE-28 43 860, dans la mesure où la surface d'étanchéité du disque d'arrêt, qui forme une partie d'une surface sphérique, coopère avec un bourrelet d'étanchéité étroit prévu du côté intérieur du joint d'étanchéité élastomère, les axes étant entourés par le bourrelet, qui présente dans cette zone une forme annulaire et qui s'appuie hermétiquement sur des calottes du disque d'arrêt.Le disque d'arrêt, qui à l'état fermé est entouré par le bourrelet d'étanchéité pressé selon une ligne ininterrompue sur sa surface d'étanchéité, ne s'enfonce donc en aucun endroit dans le joint d'étanchéité, et évite ainsi un autre problème qui est propre aux disques d'arrêt dont la totalité de la périphérie s'enfonce: Le matériau du joint d'étanchéité comprimé par le disque d'arrêt enfoncé forme en avant et en arrière du disque d'arrêt un bourrelet respectif qui produit lors de l'ouverture du disque d'arrêt un couple de retenue qui est supérieur au couple produit lors de la fermeture.Cela peut entraîner, surtout après que le disque d'arrêt soit resté longtemps en position fermée, et par suite de l'inévitable processus de tassement et de serrage qui se produit alors, la production d'une force de retenue dépassant les capacités de l'organe d'actionnement. I1 faut également tenir compte de la force de cisaillement exercée sur les bourrelets par les bords d'un disque d'arrêt ouvert, du fait de l'augmentation d'usure qu'elle engendre. L'action de freinage exercée par le joint d'étanchéité élastomère sur le disque d'arrêt enfoncé, qui est relativement faible au début du processus d'enfoncement, lorsque les surfaces du joint d'étanchéité et du bord du clapet qui se trouvent mutuellement en engagement sont encore de faible taille et que la profondeur d'enfoncement est encore faible, augmente naturellement fortement vers la fin du processus de fermeture, lorsque la périphérie du disque d'arrêt est pratiquement totalement enfoncée.Cela étant, le brevet allemand précité DE-30 14 854 a cherché à satisfaire à l'exigence d'un clapet d'arrêt dont le disque d'arrêt puisse être déplacé avec un couple de rotation faible et identique à pratiquement toutes les positions angulaires en ceci que le bord du disque d'arrêt se déplaçant à la position d'isolement entre en contact pratiquement partout simultanément, sur une région étendue, avec le contour circonférentiel du joint d'étanchéité élastomère, et donc que le bord du disque d'arrêt ne s'enfonce pas progressivement sur sa circonférence, mais simultanément pour une partie étendue de la circonférence. Certes, le fait que la partie de circonférence du disque d'arrêt déjà enfoncée n'engendre plus une compression croissante du matériau avant que le clapet soit définitivement fermé apporte une diminution du couple de rotation nécessaire pour l'opération de fermeture.Mais en dehors du fait que les problèmes fondamentaux des disques d'arrêt dont la totalité de la circonférence s enfonce (un de ces problèmes est par exemple la difficile et coûteuse étanchéification dans la région des axes) ne sont pas résolus par la solution décrite dans ce brevet, cette solution présente un autre inconvénient qui lui est propre Comme le couple de fermeture de ce clapet d'arrêt n'augmente pas en continu, mais augmente brusquement lorsque le disque d'arrêt entre en contact avec une large partie du contour périphérique du joint d'étanchéité élastomère, il en résulte des exigences particulières pour l'entraînement.La première conséquence est que l'on ne peut pas employer ici tout simplement, du fait du blocage de mouvement qui se produit inévitablement, les entraînements pneumatiques fréquemment utilisés pour l'actionnement de clapets d'arrêt. Mais un fait beaucoup plus sérieux est encore à prendre en compte : lors de la fermeture rapide, qui a lieu pratiquement sans transition, de la valve du clapet, il faut s'attendre à des chocs de pression dans les conduites transportant du liquide. Le clapet d'arrêt proposé par la demande de brevet allemand DE-28 43 860, également précitée, évite ces inconvénients. Il assure une étanchéification non problématique dans la région des axes, et il nécessite pour une fermeture se déroulant en continu un couple d'actionnement qui croît également en continu et qui reste globalement faible. Comme par ailleurs le bourrelet du joint d'étanchéité élastomère repose à la position de fermeture sur un bord étroit et à cet effet arrondi du disque d'arrêt, et donc que le disque d'arrêt fermé n'est soumis qu'à un faible blocage, ce mode d'étanchéification nécessite que la position de fermeture reste précisément réglée pentant toute la durée d'utilisation du clapet d'arrêt.Mais cela signifie qu'il ne faut pas que les jeux dûs à la fabrication et les processus de tassement acquièrent lors de l'utilisation du clapet une importance allant au-delà d'une plage de tolérance relativement restreinte. L'invention a pour but de fournir un clapet d'arrêt du type mentionné en introduction qui connaisse lors du mouvement de fermeture une diminution de section ayant lieu en continu avec un besoin de couple de rotation augmentant progressivement et globalement faible, et qui assure un siège fiable au disque d'arrêt fermé. Selon l'invention, ce but est atteint en ce que la surface d'étanchéité du disque d'arrêt forme d'une manière en soi connue une partie d'une surface sphérique, des calottes, présentes dans la région des axes et coopérant d'une manière connue en étanchéification constante avec un bourrelet entourant annulairement les axes, se rétrécissant en un bord qui peut s'enfoncer dans le bourrelet qui se trouve dans sa région, tandis que les parties du bourrelet qui coopèrent avec les calottes se rétrécissant du disque d'arrêt, parties qui assurent la transition entre les parties de bourrelet annulaires dans la région des axes et la partie de bourrelet configurée pour l'enfoncement du disque d'arrêt, viennent respectivement s'appuyer hermétiquement contre une surface d'étanchéité plus large du disque d'arrêt. Selon une configuration suppplémentaire opportune de l'invention, on trouve respectivement en avant et en arrière du bord enfoncé du disque d'arrêt se trouvant à sa position neutre théorique une zone d'enfoncement supplémentaire autorisant des déviations du disque d'arrêt d'un montant de tolérance donné. Enfin, selon une autre configuration supplémentaire opportune de l'invention, la transition entre la partie de bourrelet annulaire et la partie de bourrelet configurée pour l'enfoncement du disque d'arrêt est formée par un bourrelet se raccordant au bourrelet annulaire et de même contour que ce dernier, et par un bourrelet se raccordant au précédent et modifiant en permanence son contour entre les points de raccordement adaptés aux parties de bourrelet à relier. L'exposé qui suit décrit plus en détails l'invention à l'aide d'un exemple de réalisation représenté sur le dessin annexé, dans lequel Figure I est une représentation largement simplifiée du clapet d'arrêt selon l'invention Figure 2 représente une partie d'une projection développée de la partie d'étanchéité du joint elastomère représenté à la figure I ; et Figure 3 est une vue partielle du disque d'arrêt représenté à la figure 1, avec ses différentes régions d'étanchéité. La figure 1 représente le disque d'arret 1 à trois positions différentes. A cet effet, la référence la désigne le disque d'arrêt à sa position ouverte, la référence lb à sa position intermédiaire, et la référence lc à sa position fermée. Dans le corps 2 du clapet d'arrêt, il est prévu un joint d'étanchéité élastomère 3, qui forme un bourrelet 4 coopérant avec le disque d'arrêt 1. Le bourrelet 4, doté d'un contour se modifiant sur la circonférence, possède un bord de bourrelet 5 qui joue un rôle important dans la coopération avec le bord 6 du disque d'arrêt 1. Le bourreiet 4 du joint élastomère 3 forme les régions d'étanchéité suivantes, mieux visibles sur la projection développée de la figure 2 : Dans la région d'étanchéité A se trouve un bourrelet de forme annulaire, qui est suivi d'un bourrelet de même contour dans la région B. A ce dernier se raccorde une partie de bourrelet C qui s'élargit progressivement et réalise la transition avec un bourrelet large dans la région D. Le disque d'arrêt 1 dispose de deux régions d'étanchéité distinctes: la région de l'axe 7 du disque d'arrêt I est entourée par une calotte 8 qui occupe la région d'étanchéité X et qui se rétrécit vers un bord 9. Le bord 9, qui constitue conjointement avec la calotte 8 une partie de la même surface sphérique, forme quant à elle la région d'étanchéité Y. Les régions d'étanchéité du disque d arrêt I et du bourrelet 4 coopèrent de la manière suivante : la région d'étanchéité A du bourrelet 4 s'appuie en permanence contre la calotte 8 du disque d'arrêt 1. Cette région A remplit une double fonction de joint d'axe et de joint traversant. Les régions d'étanchéité B et C du bourrelet 4 sont pressées contre la face d'étanchéité de la calotte 8 dans la région d'étanchéité X lorsque le disque d'arrêt I est fermé, tandis que le bord 9, qui forme la région d'étanchéité Y du disque d'arrêt I, s'enfonce dans la région d'étanchéité D du bourrelet 4. Comme on peut le voir à la figure 1, lors du mouvement de fermeture du disque d'arrêt 1, le bord 6 du disque et le bord 5 du bourrelet entrent progressivement en contact par points, jusqu'à ce que le disque d'arrêt I soit enfin totalement appuyé contre le bourrelet 4 ou encore enfoncé dans ce dernier. Le processus continu qui se déroule ainsi commande le couple de déplacement du disque d'arrêt 1 de telle sorte qu'on assure un accroissement uniforme jusqu'à une valeur maximale. La raison en est essentiellement le fait que l'on obtient dans les régions d'étanchéité B et C, attendu que l'augmentation de diamètre de la calotte 8 est progressive par rapport à l'axe du corps 2, un coulissement progressif, réparti sur une plage angulaire importante, de la région d'étanchéité X sur le joint élastomère 3. Si le disque d'arrêt I est actionné au moyen d'un entraînement pneumatique, cela présente l'avantage qu'il se ierme avec une vitesse uniforme et qu'on évite ainsi les chocs de liquide. La coopération des régions d'étanchéité X et Y du disque d'arrêt 1 avec les régions d'étanchéité A, B, C et D du bourrelet 4 garantit une fermeture étanche sur toute la circonférence. Comme seule la région d'étanchéité Y du disque d'arrêt 1 s'enfonce dans la région D du bourrelet 4, on obtient un faible couple initial de décollement lors de l'ouverture du disque d'arrêt 1. Par ailleurs, l'enfoncement du bord 9 dans le bourrelet 4 engendre un blocage automatique du disque d'arrêt 1 fermé qui est suffisant pour garantir son maintien fiable à la position de fermeture. En outre, le faible couple initial de décollement à l'ouverture permet d'élargir le bourrelet 4 à une dimension supérieure à celle qui est nécessaire pour le disque d'arrêt I se trouvant à sa position neutre. II en résulte une plage de tolérance qui permet au disque d'arrêt I de diverger de sa position neutre théorique, et qui permet donc une moins grande précision lors de la fabrication du clapet d'arrêt et du blocage du disque d'arrêt 1 fermé. REVENDICATIONS 1. Clapet d'arrêt, avec un disque d'arrêt (1) monté centré à l'aide d'axes, et avec un joint d'étanchéité élastomère (3) qui est disposé dans le corps (2) du clapet et qui possède un bourrelet (4) cooopérant avec le bord (8, 9) du disque d'arrêt (1) pour réaliser une fermeture étanche et présentant un contour se modifiant sur sa circonférence, caractérisé en ce que la surface d'étanchéité (8, 9) du disque d'arrêt (1) forme d'une manière en soi connue une partie d'une surface sphérique, des calottes (8), présentes dans la région des axes (7) et coopérant d'une manière connue en étanchéification constante avec un bourrelet entourant annulairement les axes, se rétrécissant en un bord (9) qui peut s'enfoncer dans le bourrelet (4) qui se trouve dans sa région, tandis que les parties du bourrelet (4) qui coopèrent avec les calottes (8) se rétrécissant du disque d'arrêt (1), parties qui assurent la transition entre les parties de bourrelet annulaires (A) dans la région des axes (7) et la partie de bourrelet (D) configurée pour l'enfoncement du disque d'arrêt (1), viennent respectivement s'appuyer hermétiquement contre une surface d'étanchéité plus large (8) du disque d'arrêt (1). 2. Clapet d'arrêt selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on trouve respectivement en avant et en arrière du bord enfoncé (9) du disque d'arrêt (1) se trouvant à sa position neutre théorique une zone d'enfoncement supplémentaire autorisant des déviations du disque d'arrêt (1) d'un montant de tolérance donné. 3. Clapet d'arrêt selon la revendication 1, caractérisé en ce que la transition entre la partie de bourrelet annulaire (A) et la partie de bourrelet (D) configurée pour l'enfoncement du disque d'arrêt (1) est formée par un bourrelet (partie B) se raccordant au bourrelet annulaire et de même contour que ce dernier, et par un bourrelet (partie C) se raccordant au précédent et modifiant en permanence son contour entre les points de raccordement adaptés aux parties de bourrelet (B et n) à relier.