Brevet FR2668808A1 — publié le 19920507

Dans le domaine des réducteurs de pression ou similaires, en particulier pour hautes pressions, on utilise des clapets à coulissement axial, formés par un élément métallique tourné en forme d'une tige avec une tête élargie ayant un siège creusé pour y fixer par emboitement le matériau spécial destiné à assurer l'étanchéité contre la buse de sortie. On a constaté que pratiquement cette solution est de construction coûteuse, puisque la confection par moulage de la pastille d'étanchéité en caoutchouc demande un traitement préalable de sablage, décapage et d'application d'une colle spéciale qui assure une adhérence satisfaisante, apte à résister aux hautes pressions, ainsi qu'une longue période de moulage nécessite par l'usage du caoutchouc. L'usage du caoutchouc, à cause des caractéristiques de son moulage, crée une complication due au fait que l'alésage axial dans la tige doit être formé séparément par une dernière opération car, pendant le moulage de la pastille, il serait obstrué. S'agissant d'éléments à produire sur une grande échelle, les solutions actuelles se sont montrées trop compliquées et coûteuses, ce qui a amené à étudier des modifications pour assurer la plus grande économie de fabrication et un élément plus fonctionnel, particulièrement en cas de hautes pressions. En tenant compte de la technique mentionnée ci-dessus, le but de cette invention est de proposer un clapet dudit type, ayant la particularité de permettre une simplification de la construction en formant un clapet métallique entièrement recouvert de matière plastique apte à remplacer et à remplir la fonction de la pastille d'étanchéité en caoutchouc qui, notoirement, peut se détacher et causer des suintements, évitant ainsi l'opération complexe de son application. Pour obtenir une adhérence parfaite et sure dudit revêtement, on a adopté des mesures qui, en outre, simplifient la construction, car l'alésage axial dans ledit élément métallique, en vertu de ces mesures, peut être tourné pendant le tournage dudit élément et avant le moulage du revêtement, sans aucun risque d'obturation. Sur ledit élément, en outre, on a éliminé tout point éventuel d'arrêt ou de jonction soumis à sollicitation de la pression, évitant ainsi tout risque de détachement ou similaire. De plus, puisque les appareils comprenant des clapets flottants de ce type sont sujets à des règlements de plus en plus rigoureux concernant aussi le précision de fonctionnement, on a adopté des perfectionnements techniques pour un meilleur centrage et un meilleur guidage, supérieur et inférieur, du clapet axialement mobile et flottant, et qui empêchent toute possibilité de desaxage, ce qui pourrait compromettre ou, à tout le moins retarder la fermeture parfaite du système. Essentiellement, lesdits perfectionnements comprennent, à la partie supérieure, autour de la tête du clapet flottant, un collier de guidage apte à coulisser exactement, mais librement, le long de la surface de la chambre cylindrique du réducteur, avec des chanfreins ou coupures périphériques, qui permettent le libre passage de l'air et, à la partie inférieure, un élément en forme cuvette encastrée, renversé sur un ergot cylindrique solidaire du fond du corps du reduc- teur, ledit élément étant pourvu d'un élément de diamètre approprié pour loger un joint torique coopérant avec la partie inférieure de la tige revêtue du clapet flottant, ladite garniture pouvant ainsi être montée précédemment, sans devoir être insérée péniblement dans un trou très étroit d'un siège éventuel formé sur le fond du corps. Dans l'ensemble, l'invention se rapporte donc à un clapet flottant en forme de piston pour réducteurs de pression ou appareils similaires, particulièrement destinés à des conditions d'utilisation exigeantes, pour lequel on a prévu des perfectionnements mécaniques comprenant le revêtement en ma tière plastique de l'ensemble du corps métallique constituant le clapet.Ledit recouvrement remplace l'habituelle pastille en caoutchouc rapportée, et son adhérence parfaite est assurée par des colliers d'extrémité ayant aussi le but d'éviter, en raison de l'utilisation de la matière plastique au lieu du caoutchouc, l'obturation de l'alésage axial du clapet lors du moulage, tandis que, pour obtenir un meilleur centrage du clapet, l'invention propose l'application, au tour de la tête du clapet, d'un collier de guidage pouvant coulisser le long de la chambre cylindrique du réducteur, ledit collier ayant des chanfreins ou coupures périphériques pour le libre passage de l'air.A la partie inférieure, en face de la tige du clapet, un élément en forme de cuvette est encastré, renversé sur un ergot cylindrique solidaire du fond du corps du réducteur, ledit élément étant pourvu d'un épaulement de diamètre approprié pour loger un joint torique coopérant avec la partie inférieure de la tige recouverte du clapet flottant, enfin, ledit clapet et pourvu d'un alésage (...) à deux diamètres, ctest-à-dire un diamètre supérieur plus grand de guidage et un diamètre inférieur plus petit d'équilibrage, l'ensemble ayant la particularité que ledit élément en forme de cuvette, face à un collet annulaire spécial, est tenu en place par le ressort de rappel du clapet, ledit ressort appuyant contre la face inférieure du collier qui recouvre périphériquement et inférieurement la tête du clapet flottant. Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple non limitatif, et très agrandi, une forme de réalisation de l'objet de l'invention. Dans le dessin La Fig. 1 est une coupe axiale du seul clapet flottant en forme de piston, du type décrit ci-dessus, entièrement recouvert de matière plastique résistante, muni du collier complémentaire de guidage selon l'invention et mis en évidence par une hachure particulière. La Fig. 2 est une vue en plan de la Fig. 1. La Fig. 3 est une vue en coupe axiale de la partie inférieure d'un réducteur de pression auquel l'invention se rapporte, avec le montage d'un clapet recouvert et muni d'un collier comme dans la Fig. 1, dont la tige coopère inférieurement avec une cuvette de guidage encastrée sur un ergot spécial cylindrique de centrage qui fait fonction en même temps de siège pour le joint torique d'équilibrage pour lequel ladite cuvette de guidage forme un epaulement d'appui de plus grande dimension, l'ensemble étant tenu en place par le ressort de rappel dudit réducteur. Comme le montrent clairement les figures, suivant les caractéristiques fondamentales de perfectionnement définies dans ce mémoire (...), le clapet flottant en forme de piston, selon l'invention, est formé par un corps métallique tourné qui est pourvu, à sa partie supérieure, d'une tête (1) de diamètre plus grand et, à sa partie inférieure, d'une tige solidaire (2) de diamètre plus petit, ces parties étant pourvues, par moulage, d'un revêtement (3) en matière plastique résistante. Le clapet a un alésage (...) axial à deux diamètres (4) et (5) permettant d'équilibrer la pression et faisant fonction de guidage pour la tige de l'élément de poussée à disque (6) qui agit contre la membrane (7) fixée dans la partie supérieure du détendeur de pression et sollicitée par le ressort de réglage (8).Le revêtement en matière plastique (3) a des caractéristiques permettant d'assurer une étanchéité à la pression, soit contre la buse de sorte (9), soit contre le joint torique d'équilibrage (10) et, selon l'une des particularités essentielles de l'invention, la tige (2) est pourvue à son extrémité libre d'un épaulement (11) de diamètre au diamètre prévu pour la tige recouverte, de façon à servir comme épaulement de confinement lors du moulage de la matière plastique. Dans le même but, la tête du clapet est pourvue, à sa partie supérieure, d'un collet central saillant (12) contre lequel bute le matériau de revêtement, grâce à une rainure circulaire de renfort (13) formée dans le corps (1). D'une façon analogue, la tige (2), au droit de l'épaulement (11), est pourvue d'une rainure annulaire (14) qui sert à former, lors du moulage, un anneau terminal de renfort pour le revêtement (3) qui, éventuellement, peut être ultérieurement accroché à la tête du clapet (1) en formant quelques passages parallèles à l'axe principal du clapet, lesdits passages permettant une jonction solidaire de la couche plastique supérieure à celle inférieure de la tête dudit clapet. Enfin, dans le but d'éviter l'éclatement de ladite tête, on prévoit d'appliquer un collier en matériau rigide (15) pourvu à un diamètre emboîté pour la recevoir parfaitement. Le collier (15) à un diamètre extérieur lui permettant de coulisser exactement et librement le long de la surface de la chmabre (16) du corps (17) du réducteur, et il peut donc guider exactement le clapet dans son mouvement axial et évi ter absolument tout desaxage et éclatement. Afin de ne pas empêcher la nécessaire circulation de l'air, le collier (15) a été pourvu de chanfreins ou coupures tangentielles (18) et arêtes arrondies (19), ce qui, en outre, réduit la friction. Ledit collier (15) peut être monté sur la tête du clapet lors du moulage ou de l'assemblage, et il a aussi le but de confiner le matériau résilient qui recouvre le clapet. De la même façon, pour obtenir un meilleur guidage à l'extrémité inférieure de la tige (2) du clapet et, en même temps, un siège plus approprié pour le joint torique (10), l'invention prévoit que le fond du corps (17) du réducteur soit pourvu d'un ergot cylindrique de centrage (20) sur lequel est encastré renversé un élément en forme de cuvette (21) pourvu à sa partie inférieure d'un rebord saillant sur lequel appuie le ressort de rappel en spirale (22) et, à sa partie supérieure, d'un épaulement (23) qui sert à confiner le joint torique (10). Grâce à ce dispositif, ledit joint peut être aisément monté avec la rondelle anti-extrusion (24) sans qu'il soit nécessaire de l'introduire. par un trou de petite dimension.On doit noter que le collier (15) peut être aussi réalisé intégré avec le clapet en modifiant et élargissant la forme de l'élément métallique tourné et en donnant au revêtement (3) une forme globale identique à celle du clapet avec le collier rapporté. L'invention, telle que décrite et illustrée, peut être modifiée et perfectionnée dans le cadre fondamental de l'invention. REVENDICATIONS 1. Clapet flottant en forme de piston pour réducteurs de pression et technique pour l'adapter à l'utilisation en haute pression, recouvert sans jonctions par moulage en ma tière plastique tourné et axialement percé dudit clapet, muni d'une tête (1) de diamètre plus grand et d'une tige (2) de diamètre plus petit, est pourvu à l'extrémité de ladite tige d'un épaulement (11) de limitation du diamètre au diamètre de la tige recouverte, et en ce qu'à sa partie supérieure, saillant au dessus du plan de la partie métallique de la tête, est formé un collet central (12) entouré par une rainure annulaire (13) et apte à constituer un élément de confinement lors du moulage et aussi de fermeture renforcée du revêtement (3) de matière plastique. 2. Clapet flottant selon la revendication 1 caractérisé en ce que, près de l'épaulement (11) limite de la tige est formée une rainure annulaire (14) pour créer, lors du moulage de la matière plastique de revêtement (3) un bord terminal renforcé. 3. Clapet flottant selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le procédé de fabrication dudit clapet permet de former l'alésage axial à deux diamètres (4) et (5) de l'élément métallique (1-2) pendant son usinage et non pas après le moulage du matériau de revêtement. 4. Clapet flottant selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tête à disque (1) de l'élément métallique peut être pourvue de quelques passages parallèles à l'axe dudit clapet qui, lors du moulage de la matière plastique (3), permettent de joindre la couche plastique supérieure et celle inférieure de la tête du clapet (1). 5. Clapet flottant selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'autour de la tête dudit clapet est monté un collier de guidage (15) pourvu d'un siège creusé pour recevoir exactement la tête (1) et ayant un diamètre extérieur correspondant au diamètre d'alésage de la chambre intérieure (16) du réducteur (17) ou autre appareil concerné, afin d'y coulisser librement axialement, le pourtour extérieur dudit collier étant interrompu par des coupures tangentielles ou chanfreins (18) ayant pour but de créer les passages nécessaires de l'air, ledit pourtour ayant des arêtes arrondies. 6. Clapet flottant selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, pour améliorer le guidage de l'extrémité in férieure de la tige (2), et pour faciliter le montage des parties, on prévoit un élément auxiliaire en forme de cuvette qui peut être encastré sur un ergot cylindrique de centrage (20) formé sur le fond du corps du réducteur de pression (17) ou tout autre appareil concerné, ledit élément en cuvette (21) ayant sa partie inférieure un rebord saillant sur lequel appuie le ressort de rappel en spirale (22) et, à sa partie supérieure, un épaulement (23) formant une large butée de sûreté pour le joint torique (10) qui a son siège d'appui sur ledit ergot cylindrique de centrage (20). 7. Clapet flottant selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il est entièrement revêtu de matière plastique résistance (3) apte à remplir des fonctions d'étanchéité au moyen de sa partie supérieure (1) de diamètre plus grand muni d'un collier de guidage (15) pourvu de coupures ou chanfreins périphériques (18) ou de tout autre passage pour l'air, tandis que, pour sa tige (12), on prévoit un élément inférieur en forme de cuvette (21) qui est encastré renversé sur un ergot cylindrique (20) correspondant formé sur le fond du corps du réducteur (17) de façon à compléter un siège de logement pour le joint torique (10), lesdits élé- ments, seuls ou en couple, remplissant la fonction fondamentale d'assurer un centrage parfait et continu du clapet pendant sa course axiale (...). 8. Clapet flottant selon les revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le collier (15) (...) peut être realisé intégré avec son corps métallique modifié opportunément, ledit corps étant ensuite assujetti à l'opération de moulage pour le revêtir de matière plastique. 9. Clapet flottant selon les revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il peut être monté soit sur les réducteurs de pression, soit sur d'autres appareils similaires soumis à des conditions d'utilisation exigeantes.