Brevet FR2791753A1 — publié le 20001006

Vanne à clapet perfectionné à joint en élastomère La présente invention concerne une vanne à clapet perfectionnée à joint en élastomère, destinée notamment aux industries agro-alimentaires et sanitaires. Les vannes destinées aux industries ci-dessus doivent être conçues de façon à éviter tout risque de pollution du liquide véhiculé par ces vannes, par des bactéries susceptibles de se développer à l'intérieur de ces vannes. On connaît des vannes à clapet comportant un clapet en forme de piston mobile dans un siège cylindrique, ce clapet étant solidaire d'une tige de commande s'étendant dans l'axe du siège cylindrique, le pourtour du clapet portant un joint en élastomère réalisant l'étanchéité entre ce clapet et le siège cylindrique. Dans ce type de vanne, le joint torique en élastomère est monté en force dans une gorge de section trapézoïdale réalisée dans le clapet. Cette disposition présente de nombreux inconvénients. Parmi ces inconvénients, le plus important est que le produit véhiculé par la vanne risque de se loger entre la gorge et le joint, ce qui peut favoriser le développement de bactéries. Par ailleurs, un tel développement de bactéries risque également de se produire à l'arrière du joint en cas d'avarie de ce dernier (mécanique, chimique, thermique ou autre). Le but de la présente invention est de créer une vanne à clapet ne présentant pas les inconvénients ci- dessus et apportant en outre d'autres avantages. L'invention vise ainsi une vanne à clapet comportant un clapet en forme de piston mobile dans un 2 2791753 siège cylindrique, ce clapet étant solidaire d'une tige de commande s'étendant dans l'axe du siège cylindrique, le pourtour du clapet portant un joint torique en élastomère réalisant l'étanchéité entre ce clapet et le siège cylindrique. Suivant l'invention, cette vanne est caractérisée en ce que le clapet comprend deux éléments de clapet fixés axialement l'un à l'autre par des moyens de serrage, chacun de ces deux éléments comportant une gorge annulaire de section en forme d'arc de cercle ouverte vers la gorge portée par l'autre élément, le joint torique en élastomère étant logé entre les deux gorges annulaires et serré entre celles-ci par lesdits moyens de serrage. Le principal avantage de la vanne à clapet selon l'invention est que du fait du serrage entre les deux éléments de clapet, le joint torique non seulement remplit complètement les deux gorges en regard, mais peut se dilater vers l'extérieur et vers l'intérieur du clapet. De ce fait, tout risque de développement de bactéries est évité et l'étanchéité obtenue entre le clapet et le siège est améliorée. Selon une version avantageuse de l'invention, après montage du joint et serrage des deux éléments de clapet, l'un vers l'autre, il subsiste un espace entre les deux surfaces en regard des deux éléments de clapet, dans lequel le joint peut se déformer. De préférence, les deux éléments de clapet sont fixés axialement l'un à l'autre par une tige filetée portée par l'un des éléments, vissée dans un taraudage réalisé dans l'autre élément. De préférence également, les deux éléments de clapet sont suffisamment serrés l'un vers l'autre pour que le joint se déforme pour faire saillie vers l'espace vide et vers l'extérieur de la périphérie des deux 3 2791753 éléments de clapet pour pouvoir s'appliquer de façon étanche contre le siège cylindrique. On peut ainsi régler, grâce au serrage, la pression d'appui du joint contre le siège cylindrique afin de réaliser les conditions optimales d'étanchéité, de frottement du joint sur le siège, de facilité de manoeuvre et d'usure réduite du joint. Selon une version préférée de l'invention, l'élément de clapet opposé à celui portant la tige de commande, porte une tige creuse dont l'intérieur communique avec l'espace vide situé entre les deux surfaces en regard des deux éléments de clapet, par au moins une ouverture. Ainsi, en cas d'avarie du joint ou de fuite, le produit véhiculé par la vanne, peut pénétrer dans l'espace compris entre les deux éléments de clapet, puis dans l'intérieur de la tige creuse et être ainsi évacué à l'extérieur. Aucun développement de bactéries ne risque ainsi de se produire à l'arrière du joint en cas de fuite. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci- après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatifs: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'une vanne à clapet selon l'invention; - la figure 2 est une vue en coupe à échelle agrandie du clapet avant serrage du joint torique; - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2, après serrage du joint torique; - la figure 4 est une vue analogue à la figure 1, montrant une vanne à double clapet, l'un de ces clapets étant conforme à l'invention. 4 2791753 - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4, montrant une vanne dont le clapet est composé de trois éléments. Dans la réalisation de la figure 1, la vanne à clapet comporte un clapet 1 en forme de piston mobile dans un siège cylindrique 2. Ce clapet 1 est solidaire d'une tige de commande 3 s'étendant dans l'axe X-X' du siège cylindrique 2. Cette tige 3 est actionnée par un actionneur 4. Le pourtour du clapet 1 porte un joint 5 torique en élastomère réalisant l'étanchéité entre ce clapet 1 et le siège cylindrique 2. Conformément à l'invention, le clapet 1 comprend deux éléments de clapet 6, 7 fixés axialement l'un à l'autre par des moyens de serrage. Chacun de ces deux éléments 6, 7 comporte (voir figure 2, 3) une gorge annulaire 8, 9 de section en forme d'arc de cercle ouverte vers la gorge 8, 9 portée par l'autre élément. Le joint torique en élastomère 5 est logé entre les deux gorges annulaires 8, 9 et serré entre celles-ci par les moyens de serrage. On voit sur la figure 3, qu'après montage du joint 5 et serrage des deux éléments de clapet 6, 7, l'un vers l'autre, il subsiste un espace 10 entre les deux surfaces 6a, 7a en regard des deux éléments de clapet 6, 7 vers lequel le joint 5 peut se déformer. Dans l'exemple représenté, les deux éléments de clapet 6, 7 sont fixés axialement l'un à l'autre par une tige filetée 11 portée par l'élément 7 vissée dans un taraudage 12 réalisé dans l'autre élément 6. Dans la position représentée sur la figure 3, les deux éléments de clapet 6, 7 sont suffisamment serrés l'un vers l'autre pour que le joint 5 se déforme pour faire saillie vers l'espace vide 10 et vers l'extérieur de la périphérie 6b, 7b des deux éléments de 2791753 clapet 6, 7 pour pouvoir s'appliquer de façon étanche contre le siège cylindrique 2. On voit également sur la figure 1 que l'élément de clapet 7 opposé à celui portant la tige de commande 3, porte une tige creuse 13. L'intérieur de cette tige 13 communique avec l'espace vide 10 situé entre les deux surfaces 6a, 7a en regard des deux éléments de clapet 6, 7 par des ouvertures 14. Dans la version représentée sur la figure 4, la vanne comporte deux clapets 15, 16. Le clapet 15 est de conception classique. Il comporte un joint 17 qui prend appui en position de fermeture sur le bord du siège cylindrique 18. L'autre clapet 16 comprend deux éléments 19, 20 entre lesquels est monté avec serrage un joint 21. Le clapet 16 a une structure conforme à celle représentée sur les figures 1 à 3. La tige de commande 22 du clapet 16 à deux éléments 19, 20, est montée de façon coulissante dans la tige de commande 23 du clapet 15. Dans la version représentée sur la figure 5, le deuxième élément de clapet 24 est un élément intermédiaire relié par vissage axial au premier élément de clapet 6. Cet élément intermédiaire 24 est relié par vissage axial à un troisième élément de clapet 7 comportant une gorge annulaire ouverte vers la gorge portée par l'élément intermédiaire 24. Un joint torique 25 en élastomère est logé entre les deux gorges cidessus et serré entre celles-ci lors du vissage axial de l'élément intermédiaire 24 par rapport au troisième élément 7. Dans cet exemple, le troisième élément 7 porte une tige creuse 13 dont l'intérieur communique avec l'espace vide 10 situé entre les deux surfaces en regard de l'élément intermédiaire 24 et du troisième élément 7. 6 2791753 De même, l'élément intermédiaire 24 comporte des ouvertures qui communiquent avec l'espace vide compris entre cet élément intermédiaire 24 et le premier élément de clapet 6. Les principaux avantages des vannes à clapet 1 que l'on vient de décrire sont les suivants: 1. Le premier avantage est le fait que lors de l'utilisation le produit véhiculé par la vanne ne peut pas se loger entre le clapet et le joint puisqu'il n'y a pas la place, il n'y a donc plus de risque d'infection bactérienne. Cet avantage résulte du fait que le joint est serré entre les gorges des deux éléments de clapet en remplissant complètement ces gorges. 2. Le deuxième avantage réside dans le fait que la partie centrale des demi-gorges n'est pas fermée et débouche vers l'extérieur de la vanne par le biais d'un canal spécialement aménagé: ainsi, si à la suite d'une surpression le produit véhiculé passait à travers la barrière d'étanchéité formé par le joint torique et les deux demi-gorges, le produit serait immédiatement évacué à l'extérieur et par conséquent il ne pourrait pas y avoir de développement bactérien à l'arrière du joint. Ce n'est pas le cas des vannes qui, actuellement, ne disposent pas de cette innovation. 3. Le troisième avantage réside dans le fait que le joint, une fois les deux demi-gorges serrées, n'est pas "enfermé" dans sa gorge et peut, de par son comportement viscoélastique, se déplacer légèrement vers l'intérieur du clapet lors de la manoeuvre de fermeture de la vanne, ainsi le frottement entre le joint et le corps de la vanne se trouve réduit. Les conséquences bénéfiques sont un effort de manoeuvre réduit et une plus grande durée de vie de l'étanchéité. 4. Le quatrième avantage est une conséquence du troisième. En effet, les vannes dans les industries agro-alimentaires et sanitaires fonctionnent couramment 7 2791753 entre 1 C et 150 C. Les matériaux utilisés pour les joints toriques ont des coefficients de dilatation très supérieurs à ceux des matériaux métalliques des corps et clapets des vannes. Sans la possibilité de dilatation vers le centre du clapet offerte par cette innovation, la manoeuvre de la vanne devient difficile voire impossible à température élevée: le joint torique en se dilatant dans une gorge fermée va faire effet de coin et bloquer la vanne. De surcroît, quand la vanne a été manoeuvrée à plusieurs reprises à température élevée, l'usure prématurée de la partie frottante du joint torique va entraîner une fuite de la vanne à basse température par manque de compression du joint torique. L'innovation décrite, en évitant l'effet de coin précédemment décrit, assure un fonctionnement régulier et constant à travers une plage de température de 1 C à C. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple que l'on vient de décrire et on peut apporter à celui-ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. 8 2791753 REVENDICATIONS 1. Vanne à clapet comportant un clapet (1) en forme de piston mobile dans un siège cylindrique (2), ce clapet (1) étant solidaire d'une tige de commande (3) s'étendant dans l'axe (X-X') du siège cylindrique (2), le pourtour du clapet (1) portant un joint (5) torique en élastomère réalisant l'étanchéité entre ce clapet (1) et le siège cylindrique (2), caractérisée en ce que le clapet (1) comprend deux éléments de clapet (6, 7) fixés axialement l'un à l'autre par des moyens de serrage, chacun de ces deux éléments (6, 7) comportant une gorge annulaire (8, 9) de section en forme d'arc de cercle ouverte vers la gorge portée par l'autre élément, le joint (5) torique en élastomère étant logé entre les deux gorges annulaires (8, 9) et serré entre celles- ci par lesdits moyens de serrage. 2. Vanne conforme à la revendication 1, caractérisée en ce qu'après montage du joint (5) et serrage des deux éléments de clapet (6, 7) l'un vers l'autre, il subsiste un espace (10) entre les deux surfaces (6a, 7a) en regard des deux éléments de clapet (6, 7) dans lequel le joint (5) peut se déformer. 3. Vanne conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les deux éléments de clapet (6, 7) sont fixés axialement l'un à l'autre par une tige filetée (11) portée par l'un (7) des éléments, vissée dans un taraudage (12) réalisé dans l'autre élément (6). 4. Vanne conforme à l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que les deux éléments de clapet (6, 7) sont suffisamment serrés l'un vers l'autre pour que le joint (5) se déforme pour faire saillie vers l'espace vide (10) et vers l'extérieur de la périphérie 9 2791753 (6b, 7b) des deux éléments de clapet (6, 7) pour pouvoir s'appliquer de façon étanche contre le siège cylindrique (2). 5. Vanne conforme à l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que l'élément de clapet (7) opposé à celui portant la tige de commande (3), porte une tige creuse (13) dont l'intérieur communique avec l'espace vide (10) situé entre les deux surfaces (6a, 7a) en regard des deux éléments de clapet (6, 7) par au moins une ouverture (14). 6. Vanne conforme à l'une des revendications 1 à , caractérisée en ce qu'elle comporte deux clapets (15, 16). 7. Vanne conforme à la revendication 6, caractérisée en ce que l'un (15) des clapets est de conception classique, tandis que l'autre (16) comprend deux éléments (19, 20) entre lesquels est monté avec serrage un joint (21) conformément à l'une des revendications 1 à 5, la tige de commande (22) du clapet (16) à deux éléments (19, 20) étant montée de façon coulissante dans la tige de commande (23) de l'autre clapet (15). 8. Vanne à clapet conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le deuxième élément de clapet (24) est un élément intermédiaire relié par vissage axial au premier élément (6), cet élément intermédiaire (24) étant relié par vissage axial à un troisième élément de clapet (7) comportant une gorge annulaire ouverte vers la gorge portée par l'élément intermédiaire (24), un joint torique (25) en élastomère étant logé entre les deux gorges ci-dessus et 2791753 serré entre celles-ci lors du vissage axial de l'élément intermédiaire (24) par rapport au troisième élément (7). 9. Vanne conforme à la revendication 8, caractérisée en ce que le troisième élément (7) porte une tige creuse (13) dont l'intérieur communique avec l'espace vice (10) situé entre les deux surfaces en regard de l'élément intermédiaire (24) et du troisième élément (7).