Brevet FR2759139A1 — publié le 19980807

La présente invention concerne une vanne à coulisseau, en parti- culier une vanne à coulisseau pneumatique de grande section nominale, comportant un corps de vanne y compris des raccords de fluide sous pression, qui possède un coulisseau interne déplaçable dans sa direction longitudinale, qui présente au moins une gorge annulaire, qui reçoit une bague d'étanchéité qui, dans des positions définies du coulisseau, vient en appui étanche contre le corps de vanne. Une telle vanne à coulisseau est connue par le catalogue de pro- duits Know-how in Pneumatik (11/93, page 6.134) de la société Man- nesmann Rexroth Pneumatik GmbH et est constituée essentiellement d'un corps de vanne et d'un coulisseau interne. Le coulisseau est déplaçable dans sa direction longitudinale et est actionné par une pression de com- mande pouvant être amenée de l'extérieur par l'intermédiaire d'un vérin de même interne. De plus, le coulisseau relie, au choix, des raccords de fluide sous pression, qui sont agencés sur le corps de vanne. Dans ce but, le coulisseau de section transversale circulaire présente des tronçons de diamètres plus petits et plus grands, un tronçon de plus grand diamè- tre venant en appui étanche contre le corps de vanne par l'intermédiaire d'une bague d'étanchéité. La bague d'étanchéité est maintenue au moyen d'une gorge dans le coulisseau. Pour supporter les rudes conditions de fonctionnement, la bague d'étanchéité est constituée avantageusement de polyuréthane résistant à l'usure. En pratique, il se produit, en particulier dans le cas d'une commu- tation lente de la vanne sous un écoulement d'air maximal, que, lorsque la bague d'étanchéité entre en contact avec le bord d'étanchéité de la chambre de fluide sous pression reliée au raccord de fluide sous pression, celle-ci est pressée hors de la gorge et écrasée lors du mouvement ulté- rieur du coulisseau. Cela est provoqué par une fermeture soudaine de la section transversale d'écoulement, ce qui entraîne une augmentation brusque de pression sur le flanc de la gorge. Pour résoudre ce problème, il a déjà été proposé d'entourer la ba- gue d'étanchéité d'éléments supplémentaires de façon à éviter l'échap- pement de celle-ci de la gorge. Cette solution implique cependant un coût plus élevé de matière et un coût de montage augmenté de façon liée à cela. Une autre solution ne prévoit aucune bague d'étanchéité élastique séparée. L'effet d'étanchéité est obtenu dans ce cas par l'intermédiaire d'un ajustement avec jeu étanche au gaz entre le coulisseau et le corps de vanne aux endroits à étanchéifier. L'inconvénient de cette solution consiste dans le maintien de tolérances de fabrication faibles, nécessaires pour cela, de l'ajustement, ce qui a pour conséquence un coût technique de fabrication augmenté. Une autre solution consiste à maintenir dans le coulisseau une ba- gue d'étanchéité réalisée de façon profilée sur les côtés, par l'intermé- diaire de flancs de gorge conformés de façon complémentaire. Pour cela, le coulisseau est fabriqué en plusieurs pièces et est subdivisé dans la zone de la gorge, de sorte qu'un assemblage des pièces garantit une liai- son mécanique entre la gorge et la bague d'étanchéité. Du fait de la réali- sation en plusieurs pièces du coulisseau, on doit s'attendre également à ce que cette solution soit tout à fait coûteuse. En conséquence, I'invention a pour objet de fournir une vanne à coulisseau, en particulier de grande section nominale, qui autorise un fonctionnement fiable, sans devoir prévoir des mesures ou éléments d'appui ou de guidage supplémentaires pour la bague d'étanchéité. A cet effet, la vanne à coulisseau, en particulier une vanne à cou- lisseau pneumatique de grande section nominale, du type décrit ci- dessus, est remarquable, selon l'invention, en ce que, sur au moins un des deux côtés de la bague d'étanchéité, il est prévu au moins un évide- ment réalisé en forme de gorge, qui s'étend, à partir de la zone du rayon externe, au-delà de la courbure du rayon externe en direction dudit côté et, ensuite, radialement en direction du rayon interne, la configuration et la profondeur de l'évidement étant accordées à la position du coulisseau, de sorte que l'évidement, peu avant d'avoir atteint la position de ferme- ture étanche du coulisseau, forme, avec le corps de vanne, un point d'étranglement. Par ailleurs, plusieurs évidements peuvent être prévus à la péri- phérie de la bague d'étanchéité à des intervalles équidistants. De plus, plusieurs évidements peuvent être prévus à la périphérie de la bague d'étanchéité, des deux côtés et de façon décalée les uns par rapport aux autres. L'invention inclut l'enseignement technique qu'un échappement de la bague peut être évité par une conformation spéciale de celle-ci. Pour cela, la bague d'étanchéité présente, au moins sur un de ses deux côtés, au moins un évidement en forme de gorge, qui s'étend de la zone du rayon externe de façon inclinée en direction du côté de la bague d'étanchéité et, de là, radialement en direction du rayon interne. En parti- culier, la partie citée en premier, s'étendant de façon inclinée, de l'évide- ment en forme de gorge remplit la fonction de laisser encore disponible une section transversale d'écoulement résiduelle après que la bague d'étanchéité est entrée en contact avec le bord d'étanchéité du corps de vanne. On empêche, grâce à ce point d'étranglement, une fermeture sou- daine de la section transversale d'écoulement. Avantageusement, plu- sieurs évidements sont prévus à la périphérie de la bague d'étanchéité à des intervalles équidistants. La vitesse élevée d'écoulement dans les évi- dements maintient faible la chute de pression dans la gorge, de sorte que le coulisseau, avec la bague d'étanchéité, peut encore se déplacer en di- rection du bord d'étanchéité, avant qu'il se produise une étanchéification ou fermeture complète et, ainsi, une augmentation de pression. Grâce à cette autre plongée, la bague d'étanchéité est mieux maintenue dans l'état critique avant l'augmentation de pression, de sorte qu'un échappe- ment de celle-ci est empêché. Grâce à la réalisation en une pièce selon l'invention de la bague d'étanchéité sans éléments d'appui supplémentai- res, on obtient un montage simple de la bague d'étanchéité sur le coulis- seau et, ainsi, de la vanne à coulisseau dans son ensemble. Selon l'inven- tion, il est prévu que, avantageusement, plusieurs évidements en forme de gorge soient présents, des deux côtés et de façon décalée les uns par rapport aux autres, sur la périphérie de la bague d'étanchéité. Cela pré- sente l'avantage que la bague d'étanchéité est ainsi utilisable des deux côtés et, de ce fait, également le risque d'un montage défectueux peut être efficacement évité. Les figures du dessin annexé feront bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une représentation en coupe de la vanne à coulis- seau. La figure 2 est une coupe de profil de la bague d'étanchéité. La figure 3 est une vue de côté de la bague d'étanchéité. La figure 4 montre un détail agrandi dans la zone du rayon ex- terne de la bague d'étanchéité. La figure 5 illustre un détail agrandi au niveau du bord d'étanchéi- té entre la bague d'étanchéité et le corps de vanne. La vanne à coulisseau selon la figure 1 est constituée essentielle- ment du corps de vanne 4, du coulisseau 3, ainsi que du vérin 10 comme entraînement de réglage. Grâce au mouvement du coulisseau 3, des rac- cords de fluide sous pression 5 sont reliés ensemble au choix. La vanne à coulisseau représentée sur la figure 1 est réalisée comme distributeur 5/2. La bague d'étanchéité 1 est maintenue radialement extérieurement sur le coulisseau 3 dans une gorge 2. La bague d'étanchéité 1 vient en contact contre le corps de vanne 4 en des positions définies du coulisseau 3. La coupe de profil de la bague d'étanchéité 1 selon la figure 2 montre l'agencement d'un évidement 6 sur un côté 7 de la bague d'étan- chéité 1. Le profil présente, au niveau de son rayon externe 9, une cour- bure orientée vers l'extérieur, qui vient en contact contre le corps de vanne 4 comme surface d'étanchéité de la bague 1. La bague d'étanchéi- té 1 possède, pour augmenter son élasticité, une âme étroite agencée de façon centrale relativement à la coupe de profil. Le rayon interne 8 de la bague d'étanchéité 1 repose sur le fond de la gorge 2. Le profil de la ba- gue d'étanchéité 1 possède une conformation de base allongée, pour ga- rantir un maintien approprié dans la gorge 2. Le détail agrandi dans la zone du rayon externe 9 selon la figure 4 montre le profil d'un évidement 6 sur le côté 7 de la bague d'étanchéité 1. L'évidement 6 commence à une faible distance du rayon externe 9, s'étend, au-delà de sa courbure, de façon inclinée en direction du côté 7 de la bague d'étanchéité 1 et se poursuit sur le côté 7 en direction du rayon interne 8. L'évidement 6 ne doit pas s'étendre directement jus- qu'au rayon externe 9 de la bague d'étanchéité 1, du fait que, sinon, cela pourrait nuire à l'effet d'étanchéification. La répartition uniforme idéale des évidements en forme de gorge 6 le long de la périphérie de la bague d'étanchéité 1 selon la figure 3 garantit un degré élevé d'efficacité de l'étranglement graduel, avant que la vanne se ferme totalement par suite du déplacement du coulisseau. La position du coulisseau entre la bague d'étanchéité 1 et le corps de vanne 4 au moment o l'on atteint la position de fermeture est visible sur la figure 5. Dans cette position, un échappement de la bague d'étan- chéité 1 de la gorge 2 n'est plus possible. La vanne peut ainsi être tota- lement fermée, sans que la bague d'étanchéité puisse être endommagée par écrasement. REVENDICATIONS 1. Vanne à coulisseau, en particulier une vanne à coulisseau pneumatique de grande section nominale, comportant un corps de vanne (4) y compris des raccords de fluide sous pression (5), qui possède un coulisseau interne (3) déplaçable dans sa direction longitudinale, qui pré- sente au moins une gorge annulaire (2), qui reçoit une bague d'étanchéité (1) qui, dans des positions définies du coulisseau, vient en appui étanche contre le corps de vanne (4), caractérisée en ce que, sur au moins un des deux côtés (7) de la bague d'étanchéité (1), il est prévu au moins un évidement (6) réalisé en forme de gorge, qui s'étend, à partir de la zone du rayon externe (9), au-delà de la courbure du rayon externe (9) en direction dudit côté (7) et, ensuite, radialement en direction du rayon interne (8), la configuration et la pro- fondeur de l'évidement étant accordées à la position du coulisseau, de sorte que l'évidement, peu avant d'avoir atteint la position de fermeture étanche du coulisseau (3), forme, avec le corps de vanne (4), un point d'étranglement. 2. Vanne à coulisseau selon la revendication 1, caractérisée en ce que plusieurs évidements (6) sont prévus à la périphé- rie de la bague d'étanchéité (1) à des intervalles équidistants. 3. Vanne à coulisseau selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que plusieurs évidements (6) sont prévus à la périphé- rie de la bague d'étanchéité (1), des deux côtés (7) et de façon décalée les uns par rapport aux autres.