Brevet FR2617263A1 — publié le 19881230

L'invention se rapporte à un dispositif à joint d'étanchéité pour vanne papillon et, en particulier, à un dispositif à joint d'étanchéité grâce auquel l'étanchéité de la vanne fermée est améliorée entre la périphérie extérieure de l'opercule et la face intérieure qui sert de siège dans le corps de la vanne. Jusqu'à présent les vannes de type papillon ont été utilisées en raison de la facilité qu'elles possèdent de permettre la restriction du courant de fluide sur des canalisa- tions dans lesquelles le contrôle du débit de fluide est néces- saire. Pour cette raison, une étanchéité au fluide de la vanne papillon fermée a été d'une importance plutôt faible. Par con- séquent, l'étanchéité au fluide de la vanne papillon fermée est réalisée seulement par un contact de pression du bord extérieur de l'opercule contre le métal qui sert de siège sur la face intérieure du corps de la vanne. La réalisation de l'étanchéité par un simple contact de pression s'est révélée insuffisanteau point de vue de l'étanchéité étant donné que la vanne souffre souvent d'une fuite après un service prolongé à la suite d'un changement accidentel excessif ou brutal de la pression hydrostatique, de l'érosion, etc., ce qui se traduit par des dépenses importan- tes de travaux d'entretien, de réparations, etc. Le but de la présente invention est d'apporter un dispositif à joint d'étanchéité amélioré pour vanne papillon avec lequel le défaut mentionné ci-dessus est éliminé et une étanchéité supérieure au fluide de la vanne fermée est obtenue. Il a été découvert que le but ci-dessus peut être atteint conformément à l'invention par un dispositif à joint d'étanchéité pour vannes de type papillon à opercule concentrique ou excentré, qui comprend une rainure circonfé- rentielle ménagée à la circonférence de l'opercule, un segment métallique d'étanchéité s'étendant sur la circonférence de l'opercule et ayant sa tranche extérieure arrondie, disposé à l'intérieur de ladite rainure à la circonférence de l'oper- cule de manière à permettre son déplacement en sens radial, une bande métallique annulaire servant de siège apte à coopérer avec ladite tranche extérieure arrondie du segment métallique d'étanchéité au moment de la fermeture de la vanne papillon pour créer un joint étanche au fluide, cette bande métallique annulaire étant en saillie à partir de la face intérieure du corps de la vanne avec sa face frontale inclinée par rapport à l'axe de cette dernière pour permettre la réalisation d'un ajustement étanche avec la tranche extérieure arrondie du segment métallique d'étanchéité, cependant qu'un anneau amor- tisseur ayant une section droite permettant une déformation. élastique est introduit dans ladite rainure circonférentielle de l'opercule de la vanne entre le fond de cette rainure et ledit segment métallique d'étanchéité afin de procurer un sup- port élastique à ce dernier. L'anneau amortisseur peut, de préférence, être constitué par un tube à section droite en C, fendu -en sens axial, qui est logé à l'intérieur de la rainure avec sa fente axiale tournée vers la paroi latérale de la rainure afin de faciliter le déplacement en sens radial du segment métallique sous l'effet de la déformation élastique de l'anneau amortis- seur à section droite en C. Selon les besoins, en fonction de la taille de la vanne papillon à fabriquer, l'anneau amortis- seur à section droite en C peut contenir dans son espace inté- rieur un élément souple de renforcement comme par exemple une plaque métallique ou un article analogue, afin d'accroître la résistance à la compression de cet anneau. L'anneau amortis- seur à section droite en C a une déformabilité élastique dans une direction transversale à sa fente axiale et, en plus, il procure une force d'extension assez forte quand le fluide transporté, par exemple de l'eau, pénètre, spécialement à pression élevée, à l'intérieur de l'espace interne de l'anneau amortisseur, si bien que la tranche arrondie du segment métallique d'étanchéité supporté par ce dernier est pressé contre la face frontale inclinée de la bande métallique annu- laire servant de siège. De cette façon, un ajustement spontané de la ligne de contact étanche entre la face frontale inclinée de La bande métallique servant de siège et le sommet arrondi du segment métallique d'étanchéité est obtenu grâce à un glissement sur la face inclinée,quelle que soit la cause réelle de l'obtention d'une étanchéité élevée au fluide après fermeture de la vanne. On donnera maintenant, sans intention Limita- tive, une description d'un exemple de réalisation d'un dis- positif d'étanchéité conforme à l'invention. On se reportera aux dessins annexés dans lesquels: 10. la figure 1 est une vue agrandie en coupe montrant une partie essentielle d'un mode de réalisation d'un dispositif à joint d'étanchéité conforme à l'invention, la figure 2 est une vue de l'avant d'une vanne papillon à laquelle le dispositif à joint d'étanchéité de l'invention est incorporé, la figure 3 est une représentation partielle servant à mieux expliquer la réalisation d'une vanne papillon munie d'un dispositif à joint d'étanchéité conforme à l'in- vention. La partie essentielle d'un dispositif à joint d'étanchéité conforme à l'invention, représentée en coupe sur la figure 1, peut être incorporée à une vanne papillon telle que celle de la figure 2 dans laquelle un opercule de type papillon désigné par la référence A est disposé à l'inté- rieur d'un corps B cylindrique d'une vanne pour pouvoir tour- ner grâce à un arbre susceptible d'être manoeuvré à partir d'un arbre de manoeuvre 7 accessible à l'extérieur d'une boite de manoeuvre 6. Sur la face intérieure du corps B de la vanne, il existe une bande métallique annulaire 3 servant de siège ayant une largeur définie qui convient pour sa coopération avec le bord périphérique de l'obturateur à l'état de fermeture de la vanne; cette bande a une face frontale 3a inclinée d'un angle 6 (voir la figure 3) par rapport à l'axe du corps de la vanne; cette bande annulaire 3 peut être rap- portée à l'intérieur du corps B ou peut faire partie inté- grante de ce dernier. Sur le bord périphérique-de L'obturateur A, il existe un segment métallique d'étanchéité 2,ayant une tranche extérieure arrondie 2a/qui est introduit dans une rainure 1 ménagée à la circonférence de l'obturateur A. La rainure 1 est réalisée par le vissage, à l'aide de vis 4, d'une plaque annulaire ajustée 8 sur une face extrême de l'ob- turateur le long de son bord extérieur de manière à laisser un espace qui constitue la rainure 1. Le segment métallique 2 d'étanchéité introduit dans la rainure circonférentielle 1 est supporté par un anneau amortisseur 5 disposé dans cette rainure entre le fond de celle-ci et le segment métallique 2. L'anneau amortisseur 5 est constitué par un tube fendu en sens axial ayant une section droite analogue à la lettre C et il est disposé à l'intérieur de la rainure 1 avec sa fente longi- tudinale tournée vers une paroi latérale de cette dernière de sorte que le segment métallique d'étanchéité 2 supporté de cette façon a la possibilité d'effectuer un petit déplacement en sens radial par suite de la déformation élastique de l'an- neau amortisseur 5. La face inférieure o intérieure 2b du segment métallique d'étanchéité 2 est prévue avec une faible' inclinaison permettant un déplacement minime de ce segment 2 dans le sens de l'axe du corps B de la vanne sous l'action de la pression hydrostatique du fluide. Quand la vanne papillon est fermée, comme le montre la figure 1, la pression interne plus élevée qui agit sur l'opercule B de la vanne dans le sens'indiqué par une flè- che fait que ce dernier appuie le segment métallique d'étan- chéité contre la bande métallique circulaire 3 servant de siège. La ligne de contact entre eux coïncide avec le plan principal transversal (01) du segment métallique et le plan principal transversal (02) de la bande annulaire servant de siège. Quand la pression hydrostatique s'accroit, elle agit sur l'anneau amortisseur 5 de façon à accroître la pression intérieure dans l'espace interne de ce dernier, ce qui se tra- duit par une étanchéité renforcée de la vanne. Comme expliqué ci-dessus, Le dispositif à joint d'étanchéité de l'invention offre un excellent effet d'étan- chéité qui n'a pas été atteint jusqu'à présent dans les vannes classiques de type papillon, grâce à l'agencement d'un seg- ment métallique d'étanchéité distinct capable d'exécuter de petits déplacements dans le sens radial et dans le sens axial pour réaliser un ajustement spontané de la ligne de contact. La force élastique de support procurée par l'anneau amortis- seur portant le segment métallique d'étanchéité distinct peut être renforcé, selon les besoins en fonction de la taille de la vanne papillon, par l'introduction dans l'espace intérieur de cet anneau d'un élément élastique auxiliaire convenable comme une plaque en acier, etc. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif à joint d'étanchéité pour vanne papillon à obturateur concentrique ou excentrique, caracté- risé en ce qu'il comprend une rainure annulaire (1) ménagée à la circonférence de l'obturateur (A) de La vanne, un seg- ment métallique d'étanchéité (2) s'étendant sur la circonfé- rence de cet opercule (A) et ayant une tranche extérieure arron- die (2a) étant introduit dans ladite rainure (1) à la cir- conférence de l'obturateur (A) avec une possibilité de dépla- cement en sens radial, une bande (3) métallique annulaire servant de siège apte à coopérer avec ladite tranche exté- rieure arrondie (2a) du segment métallique d'étanchéité pen- dant la fermeture de la vanne pour créer un joint étanche au fLuide, cette bande métallique (3) servant de siège étant en saillie à partir de la face intérieure du corps(B) de La vanne avec sa face frontale (3) inclinée par rapport à l'axe de cette dernière pour permettre un ajustement étanche avec la tranche extérieure arrondie (2a) du segment d'étanchéité (2), un anneau amortisseur (5) ayant en section droite une forme permettant une déformation élastique étant introduit dans ladite rainure circonférentielle (1) de l'obturateur (A) entre Le fond de cette dernière et Le segment métallique (2) pour agir comme support élastique de ce dernier. 2. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce qu'un élément élastique auxiliaire est introduit dans L'espace intérieur de L'anneau amortisseur (5) ayant une section droite en C, afin de renforcer la force élastique de support du segment métallique d'étanchéité (2).