Brevet FR2698948A1 — publié le 19940610

Dispositif d'étanchéité notamment pour robinetteries exPosées â des températures élevées. La présente invention concerne un dispositif d'étanchéité notamment pour robinets, vannes ou similaires dits de "sécurité feu" du type comportant deux pièces métalliques disposées en contact d'étanchéité, l'une au moins des pièces étant rappelée élastiquement pour la maintenir en contact d'étanchéité avec l'autre pièce qui est mobile. Les robinets, vannes ou tout autre dispositif permettant l'interruption ou le rétablissement de l'écoulement d'un fluide dans une canalisation peuvent, dans le cas où ils sont susceptibles d'être exposés à des températures élevées, être réalisés dans des matériaux particulièrement résistants qui sont généralement constitués par des métaux ou alliages métalliques. Dans ce cas, on observe, dans les zones de contact d'étanchéité des pièces métalliques, une usure très rapide de ces pièces et une dégradation très rapide de l'étanchéité. On aboutit dans ce cas à une étanchéité relative. Ces problèmes obligent à des contrôles systématiques et fréquents des zones de contact d'étanchéité pour remplacer les pièces qui sont usées. Pour pallier cet inconvénient, on traite les surfaces en contact au moyen de traitements de surface appropriés qui sont coûteux et résistent mal dans le temps. Le but de la présente invention est donc de proposer un dispositif d'étanchéité susceptible de garantir une bonne étanchéité à des températures élevées tout en présentant une usure parfaitement normale et lente des pièces. La présente invention concerne à cet effet un dispositif d'étanchéité notamment pour robinets, vannes ou similaires dits "de sécurité feu" du type comportant deux pièces métalliques animées d'un mouvement relatif de manière à permettre l'interruption ou le rétablissement de l'écoulement d'un fluide, lesdites pièces étant susceptibles d'être disposées en contact d'étanchéité, l'une au moins des pièces étant rappelée élastiquement pour la maintenir en contact d'étanchéité avec l'autre pièce mobile, caractérisé en ce qu'on dispose, dans la zone de contact d'étanchéité desdites pièces, un joint thermo-fusible qui fait saillie dans la zone de contact et assure au-dessous d'une température prédéterminée une étanchéité lorsqu'il est comprimé par la pièce mobile. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention les pièces sont conformées de telle sorte que, lorsque le joint fond, une surface de la pièce rappelée élastiquement contigüe à la zone de contact du joint avec la surface périphérique de la pièce mobile vient en contact d'étanchéité avec au moins une portion de la surface périphérique de la pièce mobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la lecture de la description qui suit et des dessins joints, lesquels description et dessins sont donnés surtout à titre d'exemples. Dans ces dessins la figure 1 représente une vue en coupe très schématique d'un robinet équipé d'un dispositif d'étanchéité conforme à l'invention, la figure 2 représente une vue schématique en coupe des surfaces d'appui des pièces dans la zone de contact d'étanchéité avant soumission à une température élevée, et la figure 3 représente une vue schématique en coupe des surfaces d'appui des pièces dans la zone de contact d'étanchéité après soumission à une température élevée. Conformément à l'invention, le dispositif d'étanchéité est constitué de deux pièces en métal ou en un alliage métallique, l'une 1 étant mobile de manière à permettre l'interruption ou le rétablissement de l'écoulement d'un fluide et étant donc animée d'un mouvement, généralement d'une rotation, lui permettant de passer d'une position de fermeture à une position d'ouverture et inversement, et une seconde pièce métallique 2 rappelée élastiquement et qui est conformée de manière à pouvoir venir en contact d'étanchéité avec cette pièce mobile 1. Cette pièce 2 rappelée élastiquement est montée solidaire du corps 5 du robinet. Ce corps présente généralement une face périphérique intérieure cylindrique de révolution autour d'un axe rectiligne 10. Dans l'exemple représenté à la figure 1, la pièce 2 rappelée élastiquement est constituée par un élément annulaire de révolution autour d'un axe 10 et présentant, sur sa surface en contact d'étanchéité avec la pièce mobile 1, une gorge 11 également annulaire de révolution autour d'un axe 6 correspondant à l'axe longitudinal de la canalisation. En outre, dans cette gorge 11 est engagé un joint thermo-fusible 6 annulaire de révolution autour de l'axe 10. Ce joint assure l'étanchéité entre la face 8 de la pièce mobile 1 et la face de la pièce 2 rappelée élastiquement. Cette gorge annulaire 11 présente des flancs susceptibles d'être munis d'évidements 6 continus ou discontinus qui permettront éventuellement la récupération de l'excédent de matière dans le cas où une forte température entraînerait la fusion du joint.La pièce mobile 1 est quant à elle conformée de manière à venir en position de fermeture en contact d'étanchéité donc en appui sur la face 7 de la pièce 2 rappelée élastiquement et qui comporte la gorge 11 recevant le joint 6. Ainsi, dans l'exemple représenté, on a choisi de réaliser la pièce 2 rappelée élastiquement sous forme d'une pièce annulaire tronconique dont la face intérieure 7 est susceptible d'être en contact d'étanchéité avec la surface périphérique externe 8 de la pièce mobile 1 qui est quant à elle constituée par une sphère. On note, dans ce mode de réalisation préféré de l'invention, que le rayon de la sphère constituant la pièce mobile 1 est sensiblement identique au rayon de courbure des surfaces internes 7 adjacentes où la gorge 11 recevant le joint 6 de la pièce 2 est rappelée élastiquement.Bien évidemment, toute autre forme appropriée de la surface périphérique de la pièce mobile 1 et de la pièce 2 rappelée élastiquement peut convenir en fonction des dispositifs utilisés. Ainsi, ce dispositif d'étanchéité peut être utilisé sur un robinet à boisseau, une vanne papillon ou tout autre type de dispositif, susceptible d'interrompre ou de rétablir l'écoulement d'un fluide, dans la mesure où il existe une zone de contact d'étanchéité entre une pièce mobile 1 et une pièce élastiquement déformable, ceci grâce à des formes complémentaires desdites pièces. Le joint 6 représenté à la figure 1 fait saillie de la gorge 11 dans la zone de contact d'étanchéité des pièces 1, 2 de manière à être comprimé lorsque la pièce mobile 1 vient par rotation obturer la canalisation. De ce fait, on observe en condition normale aucune usure particulière des pièces métalliques 1 et 2. Le joint 6 thermo-fusible fond quant à lui à une température prédéterminée. Lorsque ce joint 6 fond, l'excédent de matière vient se placer dans les réserves 4 de la gorge 11 prévues à cet effet. De ce fait, les moyens élastiques de rappel 3 qui rappellent la pièce non mobile 2 en direction de la pièce mobile 1 permettent de presser celle-ci de nouveau contre la surface périphérique de la pièce mobile 1 comme le montre la figure 3. De ce fait, on observe une modification des zones de contact d'étanchéité entre lesdites pièces 1 et 2.Ainsi, comme le montrent les figures 2 et 3, avant soumission à un excès de température, c'est-à-dire à une température supérieure à la température de fusion du joint 6, c'est le joint qui est comprimé par la pièce mobile 1 alors que, lorsque la température a dépassé la température de fusion du joint, on observe que les surfaces de contact qui permettent une étanchéité desdites pièces 1 et 2 sont disposées contigües à la surface de contact antérieure. En général, cette surface désignée par 9 dans la figure 3 est la surface la plus proche de la canalisation d'écoulement du fluide. une nouvelle étanchéité, dite étanchéité relative car elle ne permet pas de supprimer l'intégralité des fuites, est obtenue mais présente un taux de passage de fluide acceptable. Il suffira par la suite, pour obtenir de nouveau une étanchéité parfaite, de remplacer le joint 6. Comme le montre la figure 1, les moyens de rappel élastiques 3 utilisés dans cette forme de réalisation de l'invention sont constitués par un soufflet déformable disposé sur la face de la pièce 2 rappelée élastiquement opposée à celle en contact avec la surface périphérique 8 de la pièce mobile 1. Ce soufflet déformable 3 est intercalé entre la pièce rappelée élastiquement 2 et un support fixe 5 ou raccord maintenu solidaire du corps du robinet. Bien évidemment, tout autre moyen de rappel tel qu'un ressort peut être utilisé. Généralement, les matériaux utilisés pour la réalisation des pièces métalliques ou en alliages métalliques sont des matériaux particulièrement résistants tels que le titane. Par contre, le joint est réalisé en un matériau élastiquement déformable tel qu'un matériau composite ou compatible avec le fluide véhiculé et les conditions nominales d'utilisation (pression et température). L'intérêt d'un tel dispositif d'étanchéité est d'augmenter la durée de vie d'un robinet ou similaire soumis à des conditions d'utilisation particulièrement rigoureuses, en particulier à des températures élevées. Ceci n'est possible que grâce au fait qu'en dessous d'une température prédéterminée, le contact d'étanchéité est un contact métal/plastique qui ne devient métal/métal que lorsque le robinet ou similaire a été exposé au feu. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité notamment pour robinets, vannes ou similaires dits "de sécurité feu" du type comportant deux pièces métalliques (1, 2) animées d'un mouvement relatif de manière à permettre l'interruption ou le rétablissement de l'écoulement d'un fluide, lesdites pièces (1, 2) étant susceptibles d'être disposées en contact d'étanchéité, l'une au moins des pièces (2) étant rappelée élastiquement pour la maintenir en contact d'étanchéité avec l'autre pièce mobile (1), caractérisé en ce qu'on dispose, dans la zone de contact d'étanchéité desdites pièces, un joint (6) thermo-fusible qui fait saillie dans la zone de contact et assure au-dessous d'une température prédéterminée une étanchéité lorsqu'il est comprimé par la pièce mobile (1). 2. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites pièces (1, 2) sont conformées de telle sorte que lorsque le joint (6) fond, une surface de la pièce (2) rappelée élastiquement contigüe à la zone de contact du joint (6) avec la surface périphérique (8) de la pièce mobile (1) vient en contact d'étanchéité avec au moins une portion de la surface périphérique (8) de la pièce mobile (1). 3. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le joint (6) est disposé dans une gorge annulaire (11) de la pièce rappelée élastiquement (2) et fait saillie dans la zone de contact d'étanchéité desdites pièces pour venir en contact avec la surface périphérique de la pièce mobile (1). 4. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite gorge (11) comporte sur au moins une de ses parois périphériques au moins un évidement continu (4) permettant de récupérer l'excès de matière lorsque le joint (6) a fondu. 5. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la surface de contact d'étanchéité de la pièce (2) rappelée élastiquement est tronconique et présente un rayon de courbure similaire à celui de la surface périphérique (8) de la pièce mobile (1) constituée par une sphère telle qu'une sphère ou papillon. 6. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les pièces métalliques (1, 2) sont en un matériau résistant tel que du titane et en ce que le joint (6) est en matériau plastique ou composite. 7. Dispositif d'étanchéité selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de rappel (3) de l'une des pièces métalliques sont constitués par un soufflet métallique disposé sur la face de la pièce (2) opposée à celle en contact avec la pièce mobile (1).