Brevet FR2750753A1 — publié le 19980109

Vanne obturatrice a coulissement axial. La présente invention concerne des perfectionnements apportés aux vannes obturatrices propres à contrôler un écoulement fluide, notamment liquide. On connaît de très nombreux exemples de réalisation de telles vannes qui relèvent de types divers. Toutefois, ces dispositifs connus possèdent des organes obturateurs mobiles soit en rotation, soit linéairement (obturateur à guillotine) dont la venue en position d'obturation s'accompagne d'un déplacement (rotatif ou linéaire) de l'obturateur sur le siège : il en résulte un frottement important qui, d'une part, conduit à une usure relativement rapide des pièces frottantes et, d'autre part, peut nécessiter pour leur actionnement le développement d'un effort élevé pouvant entraîner des ruptures d'organes (poignée). L'invention a donc essentiellement pour but de proposer une structure perfectionnée de vanne obturatrice qui, tout en étant apte à assurer de façon fiable sa fonction d'obturation, soit d'un fonctionnement plus satisfaisant que les vannes antérieures et soit susceptible d'être fabriquée dans des conditions et avec des matériaux propres à conduire à un coût minimum. A ces fins, l'invention propose une vanne obturatrice comportant un clapet apte à coagir de façon étanche avec un siège annulaire, laquelle vanne étant agencée conformément à l'invention, se caractérise essentiellement en ce qu'elle comporte - un premier et un second corps tubulaires sensiblement coaxiaux, dont l'un est intérieur à l'autre, - le premier corps comportant le susdit siège annulaire, - le second corps comportant le susdit clapet, au moins un orifice étant prévu dans la paroi du second corps en arrière du clapet pour établir une communication entre l'intérieur et l'extérieur dudit second corps, - l'un desdits corps étant déplaçable axialement par rapport à l'autre de manière que le clapet soit écarté du siège ou appliqué contre celui-ci, - des moyens de blocage libérables étant prévus sur les deux corps pour les retenir au moins dans la position d'obtura tion. Grâce aux dispositions propres à l'invention, le passage de la position d'obturation à la position d'écoulement s'effectue uniquement par déplacement linéaire axial de l'un des corps par rapport à l'autre, ce qui peut être réalisé simplement en tirant ou en poussant manuellement le corps mobile dans le corps fixe. La venue en contact étanche du clapet sur le siège ne s'accompagne d'aucun déplacement relatif avec frottement sensible, et seuls subsistent les frottements relativement faibles engendrés par les Joints d'étanchéité interposés entre les deux corps en mouvement axial relatif. En outre, on évite l'usure prématurée du siège et/ou le clapet. On notera également que le positionnement relatif des deux corps n' a pas à être d'une précision extrême et ne nécessite pas un état de surface précis des surfaces coopérantes. Dans ces conditions, les différentes pièces constitutives de la vanne peuvent être réalisées par moulage en un matériau peu coûteux, notamment en matière plastique. Une vanne constituée conformément à l'invention est donc facile à manier et susceptible d'une fabrication économique, caractéristiques qui sont favorables pour un dispositif de très grande diffusion à faible prix. Avantageusement, le premier corps comportant le siège est fixe et le second corps comportant le clapet est déplaçable axialement par rapport au premier corps et il est alors souhaitable que le premier corps soit extérieur et entoure le second corps ; dans ce cas, dans une réalisation structurellement simple, le siège est un épaulement annulaire constitué au niveau de la liaison d'un avant-corps du premier corps et d'un embout de raccordement solidaire de celui-ci. On peut alors prévoir que le clapet soit formé sur une partie d'extrémité, de diamètre rétréci, du second corps qui est conformé pour coopérer de façon étanche avec le siège, le susdit orifice étant prévu latéralement sur ladite extrémité du second corps. Les moyens de blocage libérables précités peuvent être de tout type approprié, tel que doigt(s) effaçable(s) autorisant un déplacement relatif totalement axial des deux corps ou baïonnette associant une courte rotation au déplacement relatif axial ; de plus les moyens de blocage peuvent, en outre, être également fonctionnels lorsque la vanne est en position d'ouverture. Enfin, le fait que les deux corps soient mobiles l'un par rapport à l'autre dans un déplacement linéaire axial autorise que le corps mobile de la vanne puisse être séparé physiquement du corps fixe ; par exemple l'un des corps peut être monté à demeure sur un support tel que la paroi d'une piscine tandis que le corps mobile peut être monté à demeure sur l'extrémité d'un tuyau d'alimentation ou d'évacuation d'eau : le corps mobile de la vanne peut alors être dégagé hors du corps fixe par exemple lorsque le tuyau doit être rangé. Il en résulte ainsi une très grande souplesse d'emploi de la vanne conforme à l'invention. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit de certains modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs. Dans cette description, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue schématique de côté, en coupe diamétrale, d'un mode de réalisation préféré d'une vanne agencée conformément à l'invention, la vanne étant montrée en position de fermeture sur une demi-vue et en position d'ouverture sur l'autre demi-vue - la figure 2 montre, de la même manière, un exemple de réalisation pratique de la vanne de la figure 1 - la figure 2A est une vue en perspective d'un composant de la vanne de la figure 2 ; et - la figure 3 est une vue schématique de côté, en coupe diamétrale, d'un autre mode de réalisation d'une vanne conforme à l'invention montrée dans deux positions fonctionnelles distinctes. La figure 1 illustre de façon très schématique un mode de réalisation préféré de vanne à coulissement agencée conformément à l'invention. La vanne, désignée dans son ensemble par la référence 1, comprend un premier corps 2 de forme générale tubulaire qui présente un épaulement annulaire 3 coaxial au corps 2 (c'est-à-dire s'étendant transversalement à l'axe du corps 2) qui est agencé (notamment par la forme et le matériau constitutif de sa surface) pour constituer un siège. L'épaulement 3 formant siège de soupape sépare la partie antérieure ou avant-corps 4 du corps 2 qui est conformée pour recevoir un deuxième corps dont question plus loin et qui possède une longueur suffisante pour guider efficacement le deuxième corps. A l'opposé, le premier corps 2 peut être agencé sous forme d'un embout 5 muni de moyens de raccordement (filetage, cannelures annulaires, surface striée ou lisse, etc.) propres à permettre sa fixation sur un support (extrémité de tube ou de tuyau, paroi,...). La vanne 1 comprend un second corps 6 de forme générale tubulaire qui présente un diamètre externe en correspondance avec le diamètre interne du premier corps 2 de telle sorte que le second corps 6 puisse y coulisser librement longitudinalement. Des moyens d'étanchéité (joint torique 7 représenté à la figure 2) assure l'étanchéité entre les faces en regard des deux corps 2 et 6 tout en autorisant leur libre coulissement relatif. Le second corps 6 possède une extrémité antérieure 8 de diamètre rétréci et dont la face frontale est agencée (conformation et matériau de sa surface) pour constituer un clapet 9 propre à coopérer de façon étanche avec le siège 3 du susdit premier corps 2. Par ailleurs, l'extrémité 8 est pourvue latéralement d'une ou plusieurs lumières traversantes 10 qui établissent un ou plusieurs passages pour un écoulement de fluide entre l'intérieur et l'extérieur du second corps 6. Enfin, le second corps 6 peut être agencé, à l'opposé, sous forme d'un embout 11 muni de moyens de raccordement (filetage, cannelures annulaires, surface striée ou lisse, etc.) propres à permettre sa fixation sur un support (extrémité de tube ou de tuyau, paroi...). Le fonctionnement de la vanne 1 est d'une grande simplicité puisqu'il suffit de provoquer un coulissement axial relatif des corps 2 et 6 : par exemple, le premier corps 2 étant supposé fixe, on déplace le second corps 6 comme figuré par les flèches 12 ; ce coulissement peut être effectué manuellement en tirant ou en poussant le second corps 6 qui est guidé dans l'avant-corps 4 du premier corps 2. Sur la demi-vue supérieure de la figure 1, le second corps 6 est enfoncé dans le premier corps 2, le clapet 9 est en appui sur le siège 3 et aucun écoulement de fluide ne peut se produire. Sur la demi-vue inférieure de la figure 1, le second corps 6 est tiré en arrière par rapport au premier corps 2, le clapet 9 est écarté du siège 3 et un fluide peut circuler dans l'un ou l'autre sens (double flèche 13) entre les corps 2 et 6 en traversant les lumières 10. La vanne 1 est de structure très simple : elle comporte uniquement deux tronçons tubulaires emboîtés l'un dans l'autre à déplacement relatif axial, sans aucune pièce rotative ; elle ne présente pas de surface nécessitant un état de surface précis et l'étanchéité au niveau du clapet et de son siège peut être obtenue de façon simple en choisissant les matériaux de surface appropriés. Une telle vanne peut donc être réalisée à moindres frais, avec des matériaux peu coûteux tels que des matières plastiques et un processus de fabrication en très grande série tel qu'un processus de moulage par injection. Par ailleurs, son actionnement manuel, aussi bien à l'ouverture qu'à la fermeture, ne nécessite pas le déploiement d'un effort important en raison de l'absence de frottement notable. La figure 2 illustre de la même manière (les positions ouverte et fermée étant inversées) un exemple typique de réalisation de la vanne montrée schématiquement à la figure 1. Les mêmes références numériques ont été conservées. On notera que, sur la figure 2, le joint d'étanchéité a été représenté équipant le siège 3, mais qu'il est également possible de le prévoir sur la tête de clapet 9. La figure 2 fait apparaître en outre des moyens de blocage 14 (non schématisés sur la figure 1) qui sont propres à assurer le blocage des deux corps 2 et 6 dans une de leur position fonctionnelle, notamment dans la position d'obturation comme illustré à la figure 2, ou bien dans les deux positions fonctionnelles d'obturation et d'ouverture. Dans l'exemple représenté à la figure 2, la face externe du corps 6 comporte une creusure ou logement 15 dans lequel est reçu un cliquet 16 élastiquement déformable radialement. Comme montré à la figure 2A, le cliquet 16 comporte une embase 17 en forme de U disposé radialement et élastiquement déformable radialement. Le bras supérieur du U porte une saillie 18 d'étendue radiale servant de poussoir qui est engagé à travers une lumière 19 d'étendue longitudinale prévue dans l'avant-corps 4 du premier corps 2. L'extrémité du même bras supérieur du U porte des doigts transversaux 20 dont l'étendue est supérieure à la largeur de la lumière 19 précitée. Lorsque la vanne est en position d'obturation (demivue inférieure à la figure 2), les doigts 20 sont en coïncidence avec un élargissement transversal 21 prévu à l'extrémité de la lumière 19 du premier corps 2. Le cliquet 16 peut alors s'ouvrir élastiquement avec les doigts 20 engagés dans l'élargissement transversal 21 et le poussoir 18 saillant sensiblement au-delà de la surface externe du premier corps 2 : les premier et second corps 2 et 6 sont verrouillés en position d'obturation. En appuyant radialement sur le poussoir 18, on dégage les doigts 20 hors de la lumière 21 et il est possible alors de tirer le second corps 6 vers l'arrière, les doigts 20 glissant sous la face intérieure de la paroi du premier corps 2 (demi-vue supérieure à la figure 2). I1 est alors facile, si on le souhaite, de réaliser un blocage en position d'ouverture de la vanne, en prévoyant, à l'autre extrémité de la lumière 19, un autre élargissement (non montré) propre à recevoir les doigts 20. On comprend également qu'il est aisé de faire en sorte que les premier et second corps 2 et 6 puissent être physiquement séparés l'un de l'autre, le second corps 6 pouvant etre entièrement extrait hors du premier corps 2. Le second corps 6 par exemple être la partie terminale d'un tube ou tuyau (alimentation en fluide ou retour de fluide). Bien entendu de nombreux moyens de verrouillage peuvent être envisagés pour bloquer les deux corps 2 et 6 dans l'une et/ou l'autre position fonctionnelle. Parmi les plus simples à mettre en oeuvre, outre celle qui vient d'être décrite en référence avec la figure 2, on peut également prévoir un accouplement à baïonnette, la rotation de verrouillage pouvant être de faible amplitude angulaire (15 à 20C par exemple) et n'entraînant pas de frottement significatif, générateur d'usure, entre le siège et le clapet. Dans tous les cas, les organes additionnels à mettre en oeuvre pour assurer le verrouillage peuvent être en nombre limité et de structure simple, et être aptes à être fabriqués en des matériaux peu coûteux (matière plastique moulée par exemple). Dans l'exemple de la figure, les moyens de verrouillage ne nécessitent qu'une seule pièce additionnelle, à savoir le cliquet 16 qui peut être réalisé d'une seule pièce en matière plastique moulée par injection. Bien entendu également, la vanne agencée conformément à l'invention peut faire l'objet d'autres modes de réalisation que celui illustré schématiquement à la figure 1. A titre d'exemple on a illustré à la figure 3 un mode de réalisation inversé, dans lequel c'est le corps extérieur (ou corps mâle) qui incorpore la partie formant clapet, tandis que c'est le corps intérieur (ou corps femelle) supposé mobile qui incorpore le siège. Les mêmes références numériques qu'à la figure 1 ont été conservées sur la figure 3. Comme il va de soi et comme il résulte déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus particulièrement envisagés ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Vanne obturatrice comportant un clapet apte à coagir de façon étanche avec un siège annulaire, caractérisée en ce qu'elle comporte - un premier et un second corps tubulaires (2, 6) sensible ment coaxiaux, dont l'un est intérieur à l'autre, - le premier corps (2) comportant le susdit siège annulaire (3), - le second corps (6) comportant le susdit clapet (9), au moins un orifice (10) étant prévu dans la paroi du second corps (6) en arrière du clapet (9) pour établir une communication entre l'intérieur et l'extérieur dudit second corps, - l'un desdits corps étant déplaçable (12) axialement par rapport à l'autre de manière que le clapet (9) soit écarté du siège (3) ou appliqué contre celui-ci, - des moyens de blocage libérable (14) étant prévus sur les deux corps (2, 6) pour les retenir au moins dans la position d'obturation. 2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier corps (2) comportant le siège (3) est fixe et en ce que le second corps (6) comportant le clapet (9) est déplaçable par rapport au premier corps. 3. Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que le premier corps (2) est extérieur et entoure le second corps (6). 4. Vanne selon la revendication 3, caractérisée en ce que le siège (3) est un épaulement annulaire constitué au niveau de la liaison d'un avant-corps (4) du premier corps (2) et d'un embout de raccordement (5) solidaire de celuici. 5. Vanne selon la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que le clapet (9) est formé sur une partie d'extrémité (8), de diamètre rétréci, du second corps (6) qui est conformée pour coopérer de façon étanche avec le siège, le susdit orifice (10) étant prévu latéralement sur ladite extrémité (8) du second corps. 6. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les moyens (14) de blocage au moins en position d'obturation comprennent au moins un doigt (20) mobile radialement porté par l'un des corps et au moins une lumière (21) prévue dans l'autre corps pour recevoir ledit doigt en position de blocage, l'assemblage des deux corps étant obtenu par un déplacement linéaire axial. 7. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les moyens de blocage sont du type baïonnette, le corps déplaçable devant être mû d'un déplacement linéaire axial suivi d'un déplacement en rotation pour bloquer les deux corps en position d'obturation. 8. Vanne selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisée en ce que les moyens de blocage (14) sont agencés pour bloquer les deux corps l'un par rapport à l'autre aussi bien en position d'obturation qu'en position d'ouverture. 9. Vanne selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce que les moyens de blocage sont agencés pour autoriser une séparation complète des deux corps.