Brevet FR2613806A1 — publié le 19881014

L'invention concerne un robinet à piston. Les robinets à piston sont utilisés dans l'industrie sur des canalisations de transport-de fluides très divers. Lorsque ce fluide transporté est à haute température, lorsqu'il est corrosif ou lorsqu'il comporte des particules solides en suspension, il produit une détérioration des points d'étanchéité des robinets, du fait que les points sont en contact direct avec le fluide et cela notamment pour les positions ouvert et fermé des robinets. La présente invention a notamment pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un robinet à piston comprenant un corps, une lanterne disposée axialement dans un alésage de ce corps entre deux anneaux d'étanchéité, cette lanterne reliant un orifice d'entrée de fluide débouchant à l'extrémité inférieure de la lanterne, à un orifice de sortie de fluide traversant, par au moins une ouverture, la paroi latérale de cette lanterne, un piston mobile axialement dans la lanterne sous l'action d'un organe de manoeuvre pour ouvrir ou fermer le robinet en-reliant ou interrompant la liaison des orifices d'entrée et de sortie du fluide, robinet caractérisé en ce que le piston comporte à son extrémité inférieure un clapet coopérant, en position de fermeture du robinet, avec un siège de clapet prévu à l'extrémité inférieure de l'alésage du corps de robinet. Suivant une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité inférieure du piston est pourvue d'une tête portant le siège de clapet, cette tête délimitant au moins le côté inférieur d'une rainure recevant un Joint annulaire de piston, cette tête de piston étant fixée avec un Jeu axial à l'extrémité du piston. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le piston est pourvu, en un point intermédiaire de sa longueur, d'un épaulement annulaire reliant une zone supérieure de plus petit diamètre à une zone inférieure de plus grand diamètre, et en ce que l'extrémité supérieure de la lanterne est pourvue d'un rebord interne, cet épaulement et ce rebord étant disposés pour s'appliquer l'un sur l'autre et former respectivement un siège et son clapet pour la position d'ouverture du robinet. Suivant une autre caractéristique de l'invention, le rebord interne de la lanterne sépare deux zones de cette lanterne dont les sections correspondent aux sections des zones de petit et de grand diamètre du piston. Suivant une autre caractéristique de l'invention, la rainure annulaire du piston est réalisée dans la zone de plus grand diamètre de ce piston, la zone de plus grand diamètre de la lanterne, située entre le rebord interne de cette lanterne et son ouverture latérale, étant d'une hauteur telle qu'elle reçoit entièrement l'anneau de Joint du piston logé dans la rainure annulaire du piston. L'invention est représentée à titre d'exemple non limitatif sur les dessins ci-3oints, dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un mode de réalisation du robinet conforme à l'invention, en position fermée, - la figure 2 est une vue correspondante de la figure 1, le robinet étant représenté en position d'ouverture. L'invention a en conséquence pour but la réalisation d'un robinet à piston qui, tout en étant de construction simple, assure une protection efficace des anneaux d'étanchéité contre l'action du fluide transporté et cela notamment en position d'ouverture et en position de fermeture. Le robinet représenté sur les dessins comprend un corps 1 pourvu d'un orifice d'en-trée de fluide 2, d'un orifice de sortie de fluide 3, et d'un alésage cylindrique 4, à l'intérieur duquel est disposée axialement une lanterne 5. Cette lanterne est maintenue dans l'alésage 4 entre deux anneaux d'étanchéité 6 et 7, par l'intermédiaire d'un chapeau 8 fixé à la bride 9 du corps par des gouJons 10 et des écrous 11. L'orifice 2 d'entrée de fluide débouche en 2 à l'intérieur de la lanterne 5 par son extrémité inférieure, alors que l'orifice 3 de sortie de fluide débouche à l'intérieur de cette lanterne par des ouvertures latérales 12. Un piston 13 est disposé mobile axialement à l'intérieur de la lanterne sous l'action d'un volant de manoeuvre 131 auquel il est relié par une tige filetée 132 en prise dans le filetage correspondant d'une pièce rapportée taraudée 81 du chapeau 8. Le piston 13 présente en 14 un épaulement annulaire qui relie une zone cylindrique supérieure 141 de plus petit diamètre à une zone cylindrique inférieure 142 de plus grand diamètre. De même, la lanterne 5 présente sur sa paroi interne, un rebord 15 qui relie une zone cylindrique supérieure 151 de petit diamètre à une zone cylindrique inférieure 152 de plus grand diamètre. Les sections des zones de petit et de grand diamètre du piston 13 et de la lanterne 5 (141 151 et 142 - 152) correspondent l'une à l'autre, au jeu de montage près, tandis que le rebord interne 15 et l'épaulement 14 forment respectivement un siège et son clapet de façon que, en position d'ouverture (figure 2), le piston soit appliqué, métal sur métal, sur la lanterne en 14 et 15. Cette disposition permet, d'une part, de conforter l'étanchéité du robinet dans sa partie haute, d'autre part, de protéger efficacement l'anneau d'étanchéité 6 en empêchant que le fluide transporté vienne au contact de cet anneau lorsque le robinet est en position d'ouverture. On notera également que dans cette position d'ouverture du robinet, la force axiale d'application de l'épaulement 14 du piston 13 sur l'épaulement 15 de la lanterne 5 est transmise à l'anneau de Joint supérieur 6 afin de le resserrer et d'augmenter ainsi l'étanchéité du robinet en position d'ouverture. Le piston 13 est pourvu, à hauteur de sa zone inférieure 142 de plus grand diamètre, d'une tête 16 qui est montée sur le piston par un jonc 17 pénétrant dans une gorge ménagée à cet effet, aussi bien dans le piston que sur la tête. Cette tête 16 délimite avec le piston 13 une rainure annulaire 181 à l'intérieur de laquelle est logé, sans Jeu axial, un anneau d'étanchéité 18, tandis que la largeur de la gorge est notablement plus importante que l'épaisseur du Jonc 17 qu'elle reçoit afin que la tête 16 soit montée sur le piston 13 avec un Jeu axial en 161. L'utilité de ce Jeu sera expliquée ultérieurement. La tête 16 comprime axialement l'anneau 18 par son bord inférieur, afin que par sa déformation élastique, il s'applique de manière étanche contre la paroi interne de la lanterne 5. Cette position de la rainurel81 est, par ailleurs, telle que en position d'ouverture, l'anneau d'étanchéité 18 est tout entier disposé à hauteur de la zone 152 de plus grand diamètre de la lanterne située entre le rebord 15 et les ouvertures latérales 12 (voir figure 2). On comprend que du fait de cette disposition et pour la position d'ouverture du robinet, le Joint de piston 18 coopère lui-même à l'étanchéité de la partie haute du robinet et est également protégé des contacts directs avec le fluide transporté par la partie inférieure de la tête 16 dont le diamètre correspond bien entendu au diamètre de la zone de plus grand diamètre 142 du piston 13. Cette tête 16 du piston 13 présente à son extrémité inférieure, un chanfrein 19 formant un clapet susceptible de venir s'appliquer, en position de fermeture du robinet, contre un siège de clapet 20. Ce siège 20 est formé sur une pièce rapportée 21 en appui sur un rebord 11 prévu sur le corps 1 à la base de l'alésage 4. Du fait de cette disposition, le clapet 19 du piston 13 vient, en-position de fermeture du robinet, s'appliquer contre le siège 20, afin que cette application métal sur métal coopère à la bonne obturation du robinet en position de fermeture, ainsi qu'à la protection de l'anneau d'étanchéité 18 du piston et de l'anneau d'étanchéité 7 situé à l'extrémité inférieure de la lanterne. Lorsque le robinet est en position de fermeture (figure 1) le Jeu axial 161 présent entre la tête 16 et le piston 13 permet, lors de l'actionnement du volant 131,de déplacer élastiquement la tête 16 à l'encontre de l'anneau d'étanchéité 18, de façon à augmenter l'étanchéité du robinet par augmentation de la compression axiale de l'anneau d'étanchéité 18. Dans cette position de fermeture, l'anneau d'étanchéité 18 est logé entre l'ouverture 12 de la lanterne et l'extrémité inférieure de cette lanterne. L'anneau d'étanchéité 7 est logé dans un décrochement extérieur 22 de l'extrémité inférieure de la lanterne 5. La pièce 21, formant en 20 un siège de clapet pour le piston 13, présente en 23 un rebord contre lequel s'appuie axialement l'anneau d'étanchéité inférieur 7, le diamètre intérieur de ce rebord 23 correspondant sensiblement au diamètre extérieur de la lanterne à hauteur du décrochement 22, de façon que ce joint 7 soit situé dans un logement fermé délimité par le corps 1, la lanterne 5 et la pièce 21, ce qui évite également le contact direct du fluide transporté avec l'anneau d'étanchéité inférieur 7. On remarque donc bien que dans cette construction, le fluide transporté ne peut en aucun cas venir en contact direct des anneaux d'étanchéité 6, 7 et 18 lorsque le robinet est, soit en position d'ouverture, soit en position de fermeture et qu'en fait seul le joint 18 vient en contact direct avec le fluide transporté mais uniquement au cours de l'ouverture ou de la fermeture du robinet. La fiabilité de ce robinet est donc améliorée, cette amélioration résultant également de la souplesse de la fermeture du robinet en raison du Jeu 19 et de la compressibilité axiale de l'anneau 18, ce qui réduit, lors de la fermeture du robinet, la force d'application du clapet 19 sur le siège 20 et l'usure par friction des filetages. REVENDICATIONS 1) Robinet à piston comprenant un corps (1), une lanterne (5) disposée axialement dans un alésage (4) de ce corps entre deux anneaux d'étanchéité, cette lanterne reliant orifice (2) d'entrée de fluide débouchant à l'extrémité inférieure (?1) de la lanterne, à un orifice (3) de sortie de fluide traversant, par au moins une ouverture (12), la paroi latérale de cette lanterne (5), un piston (13) mobile axialement dans la lanterne sous l'action d'un organe de manoeuvre (131) pour ouvrir ou fermer le robinet en reliant ou interrompant la liaison des orifices d'entrée et de sortie du fluide, robinet caractérisé en ce que le piston (13) comporte à son extrémité inférieure un clapet (19) coopérant, en position de fermeture du robinet, avec un siège de clapet (20) prévu à l'extrémité inférieure de l'alésage (4) du corps de robinet. 2) Robinet conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure du piston (13) est pourvue d'une tête (16) portant le siège de clapet, cette tête délimitant au moins le côté inférieur d'une rainure (181) recevant un Joint annulaire de piston (18), cette tête de piston (16) étant fixée avec un Jeu axial (19) à l'extrémité du piston. 3) Robinet conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le piston est pourvu, en un point intermédiaire de sa longueur, d'un épaulement annulaire (14) reliant une zone supérieure (141) de plus petit diamètre à une zone inférieure (142) de plus grand diamètre, et en ce que l'extré- mité supérieure de la lanterne est pourvue d'un rebord interne (15), cet épaulement (14) et ce rebord (15) étant disposés pour s'appliquer l'un sur l'autre et former respectivement un siège et son clapet pour la position d'ouverture du robinet. 4) Robinet conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que le rebord interne (15) de la lanterne sépare deux zones (151 et 152) de cette lanterne dont les sections correspondent aux sections des zones de petit et de grand diamètre (141, 142) du piston (13). 5) Robinet conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rainure annulaire (181) du piston est réalisée dans la zone de plus grand diamètre (142) de ce piston, la zone de plus grand diamètre (152) de la lanterne, située entre le rebord interne (15) de cette lanterne et son ouverture latérale (12), étant d'une hauteur telle qu'elle reçoit entièrement l'anneau de joint (18) du piston (13) dans la rainure annulaire (22) du piston. 6) Robinet conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que la rainure annulaire (181) est située à une hauteur telle sur le piston que, en position de fermeture du robinet, le Joint (18) de cette rainure est disposé entre l'extrémité inférieure de la lanterne (5) et son ouverture latérale (12). 7) Robinet conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure de la lanterne est pourvue d'un décrochement extérieur (22) recevant l'anneau d'étanchéité inférieur (7) de la lanterne, le perçage (4) du corps étant pourvu d'un rebord interne (23) contre lequel s'appuie cet anneau d'étanchéité (7), le diamètre intérieur, délimité par ce rebord, (23), correspondant sensiblement au diamètre extérieur de la lanterne à hauteur de son décrochement (22). 8) Robinet conforme aux revendications 1 et 6, caractérisé en ce que le rebord interne (23) de l'extrémité inférieure de l'alésage (4) et le siège (20) coopérant avec le clapet (19) du piston, forment une seule et même pièce.