Brevet FR2636399A1 — publié le 19900316

Clapet coulissant sous forme de clapets dits à sec- tion en coin, résistant au vide". La présente invention concerne un clapet coulissant comportant un boîtier de clapet et un pas- sage qui peut être fermé par un organe d'obturation coulissant dans son plan et qui présente une surface d'étanchéité entourant l'orifice du passage, surface qui est munie d'un joint d'étanchéité, périphérique, fermé, suivant le tracé de la surface d'étanchéité et qui touche l'organe d'obturation en position de ferme- ture, et les génératrices droites de la surface d'étanchéité sont perpendiculaires au plan passant par l'axe du clapet coulissant et la direction de trans- lation de l'organe d'obturation. On connaît de multiples réalisations de tels types de clapets. En général, ces clapets sont réali- sés sous la forme de clapets dits à section en coin. Cette dénomination provient du fait que la section de l'organe d'obturation présente une forme de coin avec un angle d'ouverture, aigu. De tels.clapets coulis- sants se sont avérés intéressants dans de nombreuses applications techniques et cela partout o les condi- tions posées à l'étanchéité de tels organes d'obtura- tion ne sont pas trop strictes. Il convient tout d'abord de rappeler un cla- pet d'obturation tel que décrit dans le brevet autri- chien 352 491 formé d'un organe de fermeture en forme de coin enveloppé d'un matériau élastique. Des clapets coulissants ou organes d'obturation de ce type sont utilisés dans les canalisations d'eau. L'organe d'obturation en forme de coin est revêtu ou garni d'une enveloppe en caoutchouc élastique recouvrant totale- ment cet organe d'obturation. Cette enveloppe ou cette gaine présente une épaisseur de paroi relativement im- portante. Lorsqu'on ferme cet organe d'obturation, la pièce en caoutchouc à paroi épaisse est pressée par l'organe d'obturation dans le passage du clapet cou- lissant et la possibilité de déformation relativement importante de cette pièce en caoutchouc à paroi épais- se assure alors la fermeture. Ainsi, cette pièce en caoutchouc s'applique latéralement sur la plus grande partie de sa périphérie sur la paroi du passage. Dans la partie supérieure du passage, on a un épaulement courbé en arc sur lequel s'appuie une partie venant en saillie dans la direction axiale du passage, au niveau du segment supérieur de l'enveloppe en caoutchouc à paroi épaisse, lorsque le clapet coulissant est fermé. Des clapets coulissants de ce type sont réalisés sim- plement et peuvent remplir pleinement leur fonction dans les canalisations d'eau, car comme déjà indiqué, l'enveloppe en caoutchouc à paroi épaisse peut se dé- former très fortement et se presser dans le passage du clapet pour fermer de manière étanche ce passage; l'expression "étanche" se rapporte nécessairement à des canalisations ou conduites d'eau. De tels clapets coulissants ne peuvent s'envisager pour des installa- tions de vide. Selon US-A 3 565 393, on connaît un clapet coulissant. Il est utilisé pour fermer un passage de section rectangulaire. Dans le plan de la section de ce passage dans lequel se déplace le clapet coulis- sant, il y a une rainure périphérique dans laquelle a été coulée une matière élastique pour former un joint; pour le passage de l'organe d'obturation en forme de plaque, il est prévu dans la partie supérieure de ce joint coulé, une découpe correspondante en forme de fente. Entre la paroi de la rainure et la matière cou- lée, élastiquement déformable, on a une fente dans la- quelle, lorsque le clapet coulissant est en position rentrée, on crée une surpression par du gaz comprimé ou un liquide sous pression; cette surpression pousse la matière élastique contre les bords du clapet cou- lissant ainsi mis en place pour garantir de cette ma- nière l'étanchéité de la plaque. Enfin, on connaît un clapet coulissant selon DE-A 33 90 493. Il s'agit dans ce cas d'un clapet cou- lissant de structure dite classique. Lorsque le clapet est en position de fermeture, il exerce sur le joint d'étanchéité périphérique entourant le passage (dès que les parties intervenant dans l'étanchéité se tou- chent) une contrainte transversale par rapport au plan du joint d'étanchéité et qui "foule" le joint d'étan- chéité sur la plus grande partie de sa périphérie. Dans les installations sous vide, on ne peut utiliser avec succès des structures liées à ce type de contraintes particulier du joint: si l'organe d'obtu- ration est dans sa position d'obturation, à partir de l'instant auquel le joint touche la surface d'étan- chéité, ce joint est sollicité lors de la suite du mouvement de mise en place de l'organe d'obturation, sur la plus grande partie de sa périphérie, transver- salement à sa direction longitudinale et cela dans le sens d'une contrainte de cisaillement, car ce joint est fixé d'une manière quelconque, d'un caté sur l'or- gane d'obturation et lors de la phase de fermeture, l'organe d'obturation se déplace transversalement à la surface d'étanchéité. Si, la surface d'étanchéité pré- sente des irrégularités (même s'il s'agit d'irrégula- rités microscopiques) cela endommage le joint, si bien que le clapet coulissant n'est plus étanche au sens de la technique du vide. De petites ouvertures microsco- piques entre les enceintes à rendre étanches sont des "trous" dont les dimensions correspondent à un multi- ple de la dimension des molécules de gaz. La présente invention a pour but de dévelop- per des structures de clapets coulissants de manière à ce que le joint d'étanchéité soit sollicité de façon avantageuse, c'est-à-dire que le joint ou les parties du joint ne soient comprimés que transversalement à leur axe ou encore comprimés ou allongés dans leur di- rection longitudinale. A cet effet, l'invention concerne un clapet coulissant du type ci-dessus, caractérisé en ce que vue dans la direction des génératrices, la surface d'étanchéité présente une zone supérieure, une zone intermédiaire et une zone inférieure, la zone supé- rieure et la zone inférieure faisant respectivement un angle obtus a avec la zone intermédiaire et le plan de la zone supérieure et celui de la zone inférieure de la surface d'étanchéité sont sensiblement perpen- diculaires à la direction de translation de l'organe d'obturation et en outre au moins les segments du joint périphérique fermé, qui coopèrent avec la zone intermédiaire de la surface d'étanchéité sont rectili- gnes et parallèles au plan passant par l'axe du clapet coulissant et la direction de translation de l'organe d'obturation. Suivant une autre caractéristique avantageu- se de l'invention, la zone supérieure et la zone infé- rieure de la surface d'étanchéité sont parallèles. 2636399. Suivant une autre caractéristique avantageu- se de l'invention, la zone supérieure et la zone in- férieure de la surface d'étanchéité sont parallèles à l'axe du clapet coulissant. Suivant une autre caractéristique avantageu- se de l'invention, par rapport à un plan passant par la direction de translation de l'organe d'obturation et parallèle aux génératrices de la surface d'étan- chéité, la surface d'étanchéité, le joint d'étanchéité et l'organe d'obturation sont pratiquement symétri- ques. Suivant une autre caractéristique avantageu- se de l'invention, le passage est en forme de fente dont le grand axe-est perpendiculaire à la direction de translation de l'organe d'obturation. Suivant une autre caractéristique avantageu- se de l'invention, les longueurs des zones supérieu- re, intermédiaire et inférieure de la surface d'étan- chéité, longueurs mesurées transversalement aux géné- ratrices droites de la surface d'étanchéité sont dif- férentes et la longueur de la zone intermédiaire est plus grande que celles des deux autres zones. Suivant une autre caractéristique avantageu- se de l'invention, la zone intermédiaire de la surface d'étanchéité est perpendiculaire à l'axe du clapet. Suivant une autre caractéristique avantageu- se de l'invention, le boîtier du clapet et/ou l'organe d'obturation sont réalisés à partir de profilés extru- dés. La présente invention sera décrite de maniè- re plus détaillée à l'aide de différentb exemples de réalisation représentés schématiquement dans les des- sin annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective à la manière d'une vue éclatée montrant la surface d'étanchéité et l'organe de fermeture d'un clapet coulissant dont le corps et les organes de commande ne sont pas représen- tés ici, et de plus la surface d'étanchéité et l'orga- ne d'obturation étant représentés dans des positions tournées l'une par rapport à l'autre pour montrer les parties assurant l'étanchéité proprement dite. - la figure 2 est une vue de côté des parties de la figure 1. - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 cor- respondant à un autre exemple de réalisation. - les figures 4 et 5 montrent deux détails concernant le joint d'étanchéité. - la figure 6 est une coupe longitudinale d'un clapet coulissant et, - la figure 7 est une coupe transversale correspondan- te. - la figure 8 est une coupe longitudinale d'un autre exemple de réalisation. - la figure 9 montre un autre mode de réalisation éga- lement en coupe longitudinale. La figure 1 montre les parties actives d'un clapet coulissant vu en biais à la manière d'une perspective éclatée. Les deux parties sont représen- tées tournées l'une par rapport à l'autre pour permet- tre de voir les parties assurant l'étanchéité propre- ment dite. La surface d'étanchéité 1 comportant l'ori- fice de passage 2 est basculée par rapport à l'organe d'obturation 3 muni d'un joint 4 périphérique, fermé. La surface d'étanchéité 1 entourée par l'orifice de passage 2 est formée par une génératrice droite 5 dont un exemple est représenté par une droite en traits mixtes. La direction de coulissement 6 de l'organe d'obturation 3 est indiquée par une double flèche. La ligne en traits mixtes 7 sur la surface d'étanchéité 1 montre la position ou la ligne de contact du joint 4 de l'organe d'obturation 3 lorsque cet organe se trou- ve en position de fermeture. Cette figure montre que le faisceau imaginaire des génératrices droites 5 de la surface d'étanchéité 1 est perpendiculaire au plan passant par l'axe 8 du clapet coulissant et la direc- tion de translation 6 et en ce que dans la direction (flèche 9) de ce faisceau de génératrices droites 5, la surface d'étanchéité 1 présente une zone supérieure , une zone intermédiaire 11 et une zone inférieure 12. On se reportera pour cela à la figure 2 qui est une vue de côté des pièces de la figure 1. La zone su- périeure 10 et la zone inférieure 12 rejoignent la zone intermédiaire 11 suivant un angle obtus a. Par contre, la zone intermédiaire 11 de cet exemple de réalisation fait un angle obtus p avec la direction de translation 6 de l'organe-obturateur 3; cette direc- tion de translation 6 est pratiquement perpendiculaire à la surface de la zone supérieure 10 et de la zone inférieure 12 de la surface d'étanchéité. On voit en outre, que de manière importante, les parties 13 et 14 du joint 4, périphérique, fermé, qui coopèrent avec la zone intermédiaire 11 de la surface d'étanchéité 1 sont rectilignes et parallèles au plan qui passe par l'axe 8 du coulisseau et par la direction de transla- tion 6 de l'organe d'obturation 3, plan qui est égale- ment parallèle au plan du dessin de la figure 2. La zone supérieure et la zone inférieure 10, 12 de la surface d'étanchéité 1 sont parallèles entre elles et par rapport à l'axe 8 du clapet coulissant. La longueur mesurée de la zone supérieure, de la zone intermédiaire et de la zone inférieure 10, 11, 12 de la surface d'étanchéité 1, mesurées transversalement par rapport au faisceau des génératrices 5 de la sur- face d'étanchéité 1, sont différentes, la zone inter- médiaire 11 étant plus longue que les deux autres zo- nes 10 et 12. Ces longueurs mesurées et comparées ap- paraissent directement du dessin de la figure 2; el- les se situent dans le plan de la figure 2. Cette fi- gure 2 montre également, comme déjà indiqué ci-dessus, que la direction de translation de l'organe d'obtura- tion 3 est essentiellement perpendiculaire au plan de la zone supérieure et de la zone inférieure 10, 12 de la surface d'étanchéité 1 et à la figure 2, ces plans sont perpendiculaires au plan du dessin. Si dans cet exemple de réalisation représen- té schématiquement aux figures 1 et 2, la zone inter- médiaire 11 de la surface d'étanchéité 1 fait un angle aigu y par rapport à l'axe 8 du clapet coulissant, et si la direction de translation 6 fait un angle droit avec le plan des zones 10 et 12, on obtient les avan- tages recherchés par l'invention et qui seront détail- lés ci-après, même dans une réalisation comme celle représentée schématiquement à la figure 3 et explici- tée en s'appuyant sur la vue de la figure 2: la zone intermédiaire 11 de la surface d'étanchéité 1 est dans ce cas perpendiculaire à l'axe 8 du clapet coulissant et la zone supérieure et la zone inférieure 10, 12 de la surface d'étanchéité font un angle aigu par l'axe 8. La direction de translation 6 est également perpen- diculaire au plan de la zone supérieure et de la zone inférieure 10, 12 de la surface d'étanchéité 1; dans ce cas présent, ces plans sont perpendiculaires au plan du dessin. Si la partie supérieure et la partie infé- rieure 15, 16 du joint 4 de l'exemple de réalisation représenté ici (voir figure 1) sont rectilignes, on remarquera que ce tracé rectiligne des segments 15 et 16 n'est pas important pour l'invention. Ces segments , 16 peuvent également avoir une forme courbe ou au- tre dans leur plan. De façon avantageuse, ce joint d'étanchéité 4 est logé dans une rainure en restant en saillie par rapport à celle-ci. Toutefois cela n'est pas représenté ici pour des raisons de simplification du dessin. Les considérations de principe exposées ci- dessus et correspondant aux vues schématiques montrent un avantage important de cette réalisation: lors de la fermeture du clapet coulissant, c'est-à-dire lors- que l'organe d'obturation 3 se déplace en direction de la surface d'étanchéité 1 suivant la direction de translation 6, jusqu'à ce que le joint 4 soit en appui contre la surface d'étanchéité 1, la zone supérieure et la zone inférieure 15, 16 du joint d'étanchéité 4 sont exclusivement sollicitées dans leur direction longitudinale comme cela apparaît à la figure 4. Les segments 13 et 14 par contre sont sollicités par ce mouvement c'est-à-dire lors de la fermeture du clapet coulissant, dans la direction de leur extension longi- tudinale, ce qui découle de la figure 5; on évite ainsi pratiquement toute contrainte transversale sur toute la longueur du joint d'étanchéité 4. La sollici- tée recherchée ici pour les segments 13 et 14 du joint 4 suppose que ces contraintes ont un tracé recherché à savoir qu'elles soient droites et parallèles au plan qui passe par l'axe 8 du clapet coulissant et la di- rection 6 de translation de l'organe d'obturation 3 alors que les contraintes recherchées pour les seg- ments 15 et 16 du joint sont indépendantes de leur tracé dans le plan des zones 10 et 12 de la surface d'étanchéité 1. Un clapet coulissant correspondant aux ca- ractéristiques constructives exposées ci-dessus est représenté à la figure 6 suivant une coupe longitudi- nale passant par l'axe du poussoir. Comme la structure décrite ici s'applique avantageusement pour des cla- pets coulissants ayant un passage 2 allongé en forme de fente (voir figure 1), on peut réaliser le boîtier 17 du clapet dans un profilé extrudé en continu. Ce profilé présentant la section souhaitée, comme cela apparaît à la figure 6, est coupé à la longueur néces- saire et reçoit sur la face frontale des plaques d'ob- turation 19 et après mise en place de-l'organe d'obtu- ration 3, on place un couvercle de clapet 18 que l'on visse. Il suffit d'usiner le passage dans le profilé extrudé, passage dont l'axe est transversal par rap- port à la direction de fabrication du profilé en con- tinu. La figure 8 montre un autre exemple de réalisation, en coupe longitudinale; cet exemple de distingue de celui examiné ci-dessus par une forme sy- métrique par rapport à la direction de translation 6 de l'organe d'obturation et un plan médian perpendicu- laire au plan du dessin passant par cette direction d'obturation. Dans ce cas également, le boîtier 17 et l'organe d'obturation 3 peuvent être réalisés à partir de profilés extrudés en continu; pour ces profilés coupés à la dimension correcte, il suffit d'usiner le passage 2. Dans ce cas également, on ferme les faces frontales de l'élément de profilé par des plaques d'obturation comme cela apparaît en liaison avec la vue de la figure 7. La figure 9 montre une structure de clapet coulissant réalisée selon le principe de la figure 3. L'organe d'obturation 3 suspendu de manière mobile suivant un mouvement pendulaire à la tige de poussée possède sur sa face en regard du joint d'étanchéité 4, en partie haute et en partie basse, un patin 21 in- cliné; ces patins viennent s'appuyer contre des ga- lets placés dans le boîtier 17. Lorsque par un mouve- ment de descente de la tige 20, on conduit l'organe l1 d'obturation 3 dans sa position de fermeture, les pa- tins 21 viennent sur les galets et poussent l'organe d'obturation 3 dans une direction inclinée, si bien que dans ce cas également les segments supérieur et inférieur 15, 16 du joint d'étanchéité 4 arrivent éga- lement perpendiculairement sur les zones correspondan- tes 10 et 12 de la surface d'étanchéité 1. Dans cet exemple de réalisation, les segments 13 et 14 du joint d'étanchéité 4 qui se trouve en partie haute et en partie basse ne sont sollicités comme précédemment que dans la direction longitudinale. Dans les exemples de réalisation représentés, le passage 2 pour le clapet coulissant est en forme de fente. L'invention s'applique avantageusement & des clapets coulissants dans lesquels ce passage présente une autre forme de section par exemple une section ronde ou ovale. Liste des références 1 surface d'étanchéité 2 passage 3 organe d'obturation 4 joint d'étanchéité génératrice 6 direction de translation 7 ligne en trait mixte 8 axe 9 flèche zone supérieure 11 zone intermédiaire 12 zone inférieure 13 segment 14 segment segment 16 segment 17 boîtier du clapet coulissant 18 couvercle du clapet coulissant 19 plaque d'obturation tige de poussée 21 patin 22 galet REVENDICATIONS 1e) Clapet coulissant comportant un boîtier de clapet (17) et un passage (2) qui peut être fermé par un organe d'obturation (3) coulissant dans son plan et qui présente une surface d'étanchéité (1) en- tourant l'orifice du passage (2), surface qui est mu- nie d'un joint d'étanchéité (4), périphérique, fermé, suivant le tracé de la surface d'étanchéité (1) et qui touche l'organe d'obturation (3) en position de ferme- ture, et les génératrices droites (5) de la surface d'étanchéité (1) sont perpendiculaires au plan passant par l'axe (8) du clapet coulissant et la direction de translation (6) de l'organe d'obturation (3), clapet caractérisé en ce que vue dans la direction (9) des génératrices (5), la surface d'étanchéité (1) présente une zone supérieure, une zone intermédiaire et une zone inférieure (10, 11, 12), la zone supérieure (10) et la zone inférieure (12) faisant respectivement un angle obtus (a) avec la zone intermédiaire (11) et le plan de la zone supérieure (10) et celui de la zone inférieure (12) de la surface d'étanchéité (1) sont sensiblement perpendiculaires à la direction de trans- lation (6) de l'organe d'obturation (3) et en outre au moins les segments (13, 14) du joint périphérique fer- mé (4), qui coopèrent avec la zone intermédiaire (11) de la surface d'étanchéité (1) sont rectilignes et pa- rallèles au plan passant par l'axe (8) du clapet cou- lissant et la direction de translation (6) de l'organe d'obturation (3). 2') Clapet coulissant selon la revendication 1, caractérisé _n ce que la zone supérieure et la zone inférieure (10, 12) de la surface d'étanchéité (1) sont parallèles. 3') Clapet coulissant selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la zone supérieure et la zone inférieure (10, 12) de la surface d'étanchéité (1) sont parallèles à l'axe (8) du clapet coulissant. 4') Clapet coulissant selon l'une quelconque des revendications i à 3, caractérisé en ce que par rapport à un plan passant par la direction de transla- tion (6) de l'organe d'obturation (3) et parallèle aux génératrices de la surface d'étanchéité (1), la surfa- ce d'étanchéité (1), le joint d'étanchéité (4) et l'organe d'obturation (3) sont pratiquement symétri- ques. ') Clapet coulissant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le passage (2) est en forme de fente dont le grand axe est perpendiculaire à la direction de translation (6) de l'organe d'obturation (3). 6-) Clapet coulissant selon la revendication 1, caractérisé en ce que les longueurs des zones su- périeure, intermédiaire et inférieure (10, 11, 12) de la surface d'étanchéité (1), longueurs mesurées trans- versalement aux génératrices droites (5) de la surface d'étanchéité (1) sont différentes et la longueur de la zone intermédiaire (11) est plus grande que celles des deux autres zones (10, 12). 7) Clapet coulissant selon l'une quelconque des revendications i à 6, caractérisé en ce que la zone intermédiaire de la surface d'étanchéité (1) est perpendiculaire à l'axe (8) du clapet. 8') Clapet coulissant selon l'une quelconque des revendications i à 7, caractérisé en ce que le boîtier (1) du clapet et/ou l'organe d'obturation (3) sont réalisés à partir de profilés extrudés.