Brevet FR2820187A1 — publié le 20020802

La présente invention concerne un robinet à tournant sphérique ainsi que des procédés de montage et de démontage de l'organe de manoeuvre dudit robinet. Elle a des applications dans le domaine de l'industrie de la robinetterie. Les robinets, qu'ils soient destinés à la plomberie, à l'adduction d'eau ou à tout autre transport de fluide, particulièrement dans la configuration qui utilise une sphère tournante et ainsi appelés "robinets à tournants sphériques"sont constitués d'un corps à l'intérieur duquel un organe d'obturation sphérique en compression entre deux portées en matière plastique appelées"sièges"est commandé par un organe de manoeuvre permettant sa rotation pour interrompre ou ouvrir le passage du fluide. Pour des raisons évidentes de fonctionnements, cet axe doit être libre en rotation et arrêté axialement par rapport au corps du robinet. La conception habituelle de cet arrêt est un épaulement sur l'axe qui impose soit son montage par l'intérieur du corps du robinet ou la mise en place d'un écrou sur le corps, dans lequel passe l'axe, pour réaliser la butée axiale. Cette spécificité implique deux inconvénients majeurs : - elle impose un dimensionnement du corps du robinet permettant le passage de l'axe par l'intérieur sans raison fonctionnelle pour le robinet ou l'ajout d'une pièce, et d'usinages supplémentaires (écrou + montage), - son montage, y compris avec des systèmes automatisés, est délicat et nécessite une attention particulière. Il existe d'autres modes de réalisation de cet assemblage permettant le montage de l'axe par l'extérieur, comme par exemple la mise en place d'une goupille. La mise en oeuvre de ce procédé est relativement coûteuse puisqu'elle nécessite des opérations de reprise et une précision dans l'assemblage et les usinages ce qui ne garantie pas une fiabilité parfaite. Le montage peut aussi être obtenu par un anneau élastique du type"circlips". Mais dans ce cas, il y a deux possibilités : soit l'anneau élastique doit être monté par l'intérieur, ce qui ne présente aucun avantage vis à vis des inconvénients précédemment mentionnés, soit l'anneau élastique doit pouvoir s'effacer dans une gorge afin de permettre son montage par l'extérieur. Dans ce dernier cas, en position montée, l'anneau peut se déplacer axialement dans la gorge de l'axe et il existe des risques de désencliquetage. La présente invention propose de résoudre les inconvénients précédents et concerne un robinet à tournant sphérique formé d'un corps creux comportant intérieurement une sphère disposée dans une chambre entre un premier orifice et un second orifice de corps, la sphère étant percée et pouvant être actionnée en rotation sur une paire de sièges par un organe de manoeuvre accessible à l'extérieur du corps afin que le premier orifice et le second orifice puissent être mis en continuité ou isolés l'un de l'autre, la sphère étant serrée sur la paire de sièges par au moins un moyen de serrage, l'organe de manoeuvre comportant un axe de manoeuvre sensiblement cylindrique maintenu fixe axialement et radialement et libre en rotation dans un orifice de manoeuvre sensiblement cylindrique s'étendant dans le corps entre l'extérieur et la chambre. Selon l'invention, - l'orifice de manoeuvre présente de l'extérieur vers la chambre une première zone d'appui de diamètre C1 puis une seconde zone de dégagement de diamètre C2, C1 étant inférieur à C2, - l'axe de manoeuvre présente un diamètre Al permettant lors du montage du robinet l'introduction de l'axe de manoeuvre dans l'orifice de manoeuvre puis le maintien radial de l'axe dans la zone d'appui, - l'axe de manoeuvre comporte une gorge présentant dans une zone de positionnement un diamètre A2 et dans une zone de maintien un diamètre A3 avec A2 l'orifice de manoeuvre par l'extérieur, le diamètre A2 étant tel que lors du montage du robinet, l'axe de manoeuvre puisse être introduit par l'extérieur dans l'orifice de manoeuvre avec la bague élastique disposée dans la zone de positionnement. Dans divers modes de réalisation de l'invention, les moyens suivants pouvant être utilisés seuls ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles, sont mis en oeuvre : - la zone d'appui est usinée, - la zone de dégagement est obtenue directement par fonderie ou matriçage, - le diamètre extérieur de la bague au repos, non contrainte, est égal au diamètre C1, - le diamètre extérieur de la bague au repos, non contrainte, est supérieur à C1, - le diamètre extérieur de la bague au repos, non contrainte, est égal au diamètre C2, - le diamètre extérieur de la bague au repos, non contrainte, est supérieur à C2, - la zone de positionnement et la zone de maintien de la gorge sont séparées par une zone de transition conique, - la hauteur de la zone de positionnement de la gorge est sensiblement égale à la hauteur de la section de la bague, - la hauteur de la zone de maintien de la gorge est sensiblement égale à la hauteur de la section de bague, - la bague élastique est une rondelle ouverte, la rondelle étant de section rectangulaire ou carrée ou circulaire, - l'orifice de manoeuvre comporte un chanfrein d'entrée destiné à faciliter l'engagement de l'axe de manoeuvre et de la bague élastique dans ledit orifice de manoeuvre lors du montage du robinet, - le moyen de serrage est un mamelon vissé dans l'un du premier ou du second orifice, - le robinet est droit et les deux sièges disposés à l'intérieur du corps et respectivement en rapport avec les premier et second orifices, - le robinet est en équerre, un des sièges étant disposé sur une face de la chambre opposée au moyen de serrage, - l'axe de manoeuvre comporte en outre au moins un évidement circulaire destiné à recevoir au moins un joint torique pour étanchéité avec l'orifice de manoeuvre, l'évidement étant disposé le long de l'axe entre la gorge et l'extrémité extérieure de l'axe. L'invention concerne également un procédé de montage d'un robinet. Selon ladite invention de procédé de montage, le robinet monté est un robinet à tournant sphérique formé d'un corps creux comportant intérieurement une sphère disposée entre un premier orifice et un second orifice de corps, la sphère étant percée et pouvant être actionnée en rotation sur une paire de sièges par un organe de manoeuvre accessible à l'extérieur du corps afin que le premier orifice et le second orifice puissent être mis en continuité ou isolés l'un de l'autre, la sphère étant serrée sur la paire de sièges par au moins un moyen de serrage, l'organe de manoeuvre comportant un axe de manoeuvre sensiblement cylindrique maintenu fixe axialement et radialement et libre en rotation dans un orifice de manoeuvre sensiblement cylindrique s'étendant dans le corps entre l'extérieur et la chambre et conforme à l'une quelconque des caractéristiques précédentes éventuellement combinées et : - on prend le corps dont l'orifice de manoeuvre présente de l'extérieur du corps vers l'intérieur du corps une zone d'appui de diamètre C1 puis une zone de dégagement de diamètre C2, C1 étant inférieur à C2, - on prend l'organe de manoeuvre dont l'axe de manoeuvre de diamètre A1 comporte une gorge présentant dans une zone de positionnement un diamètre A2 et dans une zone de maintien un diamètre A3 avec A2 jusqu'à ce que la bague élastique soit en relation avec la zone de dégagement, - on tire l'axe de manoeuvre de l'organe de manoeuvre vers l'extérieur du corps jusqu'à ce que la bague en relation avec la zone de dégagement soit en relation avec la zone de maintien de l'axe de manoeuvre, - on place la sphère dans le corps de manière à ce que l'axe de manoeuvre puisse l'actionner en rotation. Enfin, l'invention concerne également un procédé de démontage d'un robinet. Selon ladite invention de procédé de démontage, le robinet monté est un robinet à tournant sphérique formé d'un corps creux comportant intérieurement une sphère disposée entre un premier orifice et un second orifice de corps, la sphère étant percée et pouvant être actionnée en rotation sur une paire de sièges par un organe de manoeuvre accessible à l'extérieur du corps afin que le premier orifice et le second orifice puissent être mis en continuité ou isolés l'un de l'autre, la sphère étant serrée sur la paire de sièges par au moins un moyen de serrage, l'organe de manoeuvre comportant un axe de manoeuvre sensiblement cylindrique maintenu fixe axialement et radialement et libre en rotation dans un orifice de manoeuvre sensiblement cylindrique s'étendant dans le corps entre l'extérieur et la chambre et conforme à l'une quelconque des caractéristiques précédentes éventuellement combinées et : - on retire la sphère du corps, - on pousse l'axe de manoeuvre de l'organe de manoeuvre dans l'orifice de manoeuvre vers l'intérieur du corps jusqu'à ce que la bague élastique disposée dans la gorge de l'axe de manoeuvre soit accessible par le premier ou le second orifice de corps, - on retire la bague élastique de l'axe de manoeuvre, - on tire l'axe de manoeuvre par l'orifice de manoeuvre vers l'extérieur du corps. La présente invention sera mieux comprise par la lecture de la description détaillée qui suit d'un exemple de mise en oeuvre non limitatif en relation avec : La Figure 1 qui représente un robinet droit en coupe transversale ; La Figure 2, une vue détaillée en coupe de l'axe de manoeuvre en relation avec l'orifice de manoeuvre ; Les Figure 3,4, 5,6, schématisent les étapes du montage de l'organe de manoeuvre du robinet ; La Figure 7, une vue d'un anneau élastique, et, La Figure 8, une vue en coupe d'un robinet équerre. Le robinet droit 1 représenté à la Figure 1 en coupe est à tournant sphérique et comporte un corps 2 sur lequel est monté rapporté et vissé un mamelon 3. Le corps 2 du robinet est creux et comporte un premier orifice 10 en communication par une chambre avec le mamelon 3 formant un second orifice 11. La chambre du corps est également en relation avec l'extérieur par un orifice de manoeuvre 12. La chambre comporte intérieurement le tournant sphérique qui est une sphère 5, la sphère étant percée par une communication et pouvant être actionnée en rotation par un organe de manoeuvre accessible à l'extérieur du corps afin que le premier orifice 10 et le second orifice 11 puissent être mis en continuité par l'intermédiaire de la communication ou isolés l'un de l'autre. L'orifice de manoeuvre 12 est traversé par un organe de manoeuvre comportant un axe de manoeuvre 4 à gabarit externe sensiblement cylindrique maintenu fixe axialement et radialement et libre en rotation dans ledit orifice de manoeuvre cylindrique. Le maintien axial de l'axe de manoeuvre 4 est assuré, d'une part en extraction, par une bague élastique 8 bloquée entre un épaulement de l'orifice de manoeuvre et un épaulement de gorge de l'axe de manoeuvre et, d'autre part en insertion, par la sphère, cette dernière empêchant que l'axe de manoeuvre 4 puisse être poussé plus à l'intérieur dans la chambre. L'extrémité interne à la chambre de l'axe de manoeuvre 4 comporte une pièce d'engagement dans une empreinte prismatique correspondante de la sphère 5 pour actionnement de cette dernière en rotation sur des sièges 6 et 7 assurant l'étanchéité de la sphère vers respectivement le premier orifice 10 et le second orifice 11 lorsque le robinet est en position fermé. La mise en place du mamelon 3 et le serrage de ce dernier assure la compression de la sphère 5 sur les sièges 6 et 7. Sur la Figure 1, le robinet est représenté en position ouverte. Un joint torique 9 disposé autour de l'axe de manoeuvre 4 assure l'étanchéité du robinet pour ce qui concerne l'orifice de manoeuvre 12. Afin de faciliter l'engagement de l'axe de manoeuvre et de la bague élastique dans l'orifice de manoeuvre lors du montage du robinet, l'orifice de manoeuvre comporte un chanfrein 17 d'entrée. La Figure 2 permet de mieux visualiser le moyen mis en oeuvre pour assurer le maintien axial de l'axe de manoeuvre 4 en extraction. A cette fin, l'orifice de manoeuvre présente de l'extérieur vers la chambre une première zone interne d'appui de rayon C'1 (diamètre C1) puis une seconde zone interne de dégagement 16 de rayon C'2 (diamètre C2), C1 étant inférieur à C2. L'axe de manoeuvre présente un rayon A'1 (diamètre A1) permettant lors du montage du robinet l'introduction de l'axe de manoeuvre dans l'orifice de manoeuvre puis le maintien radial de l'axe dans la zone d'appui, A1 étant légèrement inférieur à C1. De plus, l'axe de manoeuvre possède une gorge comportant une zone de positionnement 13 et une zone de maintien 15 qui, dans un mode préféré de mise en oeuvre sont séparées par une zone de transition 14 conique. La zone de positionnement 13 a un diamètre A2 et la zone de maintien 15 un diamètre A3 avec A2 l'extérieur dans l'orifice de manoeuvre 12 avec la bague élastique disposée contrainte dans la zone de positionnement 13. La zone de transition 14 conique est destinée à faciliter le passage de la bague entre la zone de positionnement 13 et la zone de maintien 15 lors du montage de l'organe de manoeuvre. La bague 8 devant être prise entre les deux épaulements créés par la zone de dégagement et la gorge, le diamètre de l'axe de manoeuvre 4 sous la gorge, c'est à dire vers l'intérieur de la chambre et vers la sphère, peut être égal à A1 voire inférieur mais, dans ce dernier cas, supérieur au diamètre de la zone de maintien afin que la bague soit effectivement maintenue par un épaulement dudit axe de manoeuvre. Le montage du robinet est schématisé sur les Figures suivantes : Sur la Figure 3 on glisse un organe de manoeuvre dans l'orifice de manoeuvre d'un corps 2 de robinet sans son mamelon mais avec un siège 6 introduit dans la chambre en butée contre un épaulement en rapport avec le premier orifice 10 opposé au mamelon. L'organe de manoeuvre comporte sur son axe de manoeuvre 4 la bague élastique 8 disposée contrainte dans la zone de positionnement de la gorge ainsi qu'un joint torique 9 pour étanchéité. Sur la Figure 4, la sphère n'étant pas dans la chambre, l'axe de manoeuvre a été inséré jusqu'à ce que la zone de positionnement de l'axe de manoeuvre soit en relation avec la zone de dégagement du corps permettant à la bague de se détendre et de s'engager dans ladite zone de dégagement comme représenté à la Figure 5. Sur la Figure 6, l'axe de manoeuvre est extrait partiellement de l'orifice de manoeuvre jusqu'au blocage provoqué par le coincement de l'anneau élastique entre les épaulements de la zone de maintien de la gorge de l'axe et de la zone de dégagement du corps. La zone de transition conique facilite le déplacement de la bague entre la zone de positionnement et la zone de maintien. La sphère 5 est alors introduite par l'orifice comportant le moyen de serrage de manière à ce que l'extrémité engageante de l'axe de manoeuvre soit dans l'empreinte correspondante de la sphère pour entraînement de la sphère par l'axe 4. Dans une étape ultérieure correspondant à la Figure 1, le second siège 7 puis le mamelon 3 sont mis en place, le vissage du mamelon assurant le serrage des sièges sur la sphère et l'étanchéité du robinet en position de fermeture. Sur la Figure 7 la bague élastique 8 est représentée en traits pleins dans une première conformation 8a non contrainte et en pointillés dans une seconde conformation 8b contrainte. La conformation 8b correspond aux Figures 3 et 4. De préférence, le diamètre extérieur de la bague non contrainte est supérieur au diamètre de la zone d'appui afin que la bague ait une tendance à s'étendre naturellement dans la zone de dégagement 16. Toutefois, le diamètre extérieur de la bague non contrainte est tel que la bague puisse être disposée dans la zone de positionnement pendant le montage. De préférence le diamètre extérieur du chanfrein d'entrée de l'orifice de manoeuvre est sensiblement égal, voire légèrement supérieur au diamètre de la bague au repos afin que cette dernière se positionne naturellement dans la zone de positionnement lors de la mise en place de l'organe de manoeuvre. En pratique et à titre d'exemple pour une bague de section circulaire, le diamètre médian de la bague est sensiblement égal à C1. On dispose de préférence une zone de transition conique lorsque le diamètre interne de la bague au repos est insuffisant pour qu'elle se mette naturellement en place dans la zone de maintien. La forme de section de la bague peut être circulaire comme sur les figures ou encore carrée ou rectangulaire. La Figure 8 donne un exemple d'application de l'invention dans un robinet équerre dans lequel les deux sièges sont disposés coaxialement à l'axe de l'orifice qui comporte le moyen de serrage sphère-paire de sièges. Le moyen de serrage est un mamelon. REVENDICATIONS 1. Robinet (1) à tournant sphérique formé d'un corps (2) creux comportant intérieurement une sphère (5) disposée dans une chambre entre un premier orifice (10) et un second orifice (11) de corps, la sphère étant percée et pouvant être actionnée en rotation sur une paire de sièges par un organe de manoeuvre accessible à l'extérieur du corps afin que le premier orifice et le second orifice puissent être mis en continuité ou isolés l'un de l'autre, la sphère étant serrée sur la paire de sièges par un moyen de serrage, l'organe de manoeuvre comportant un axe de manoeuvre (4) sensiblement cylindrique maintenu fixe axialement et radialement et libre en rotation dans un orifice de manoeuvre (12) sensiblement cylindrique s'étendant dans le corps entre l'extérieur et la chambre, caractérisé en ce que - l'orifice de manoeuvre présente de l'extérieur vers la chambre une première zone d'appui de diamètre C1 puis une seconde zone de dégagement (16) de diamètre C2, C1 étant inférieur à C2, - l'axe de manoeuvre (4) présente un diamètre A1 permettant lors du montage du robinet l'introduction de l'axe de manoeuvre dans l'orifice de manoeuvre puis le maintien radial de l'axe dans la zone d'appui, et en ce que l'axe de manoeuvre comporte une gorge présentant dans une zone de positionnement (13) un diamètre A2 et dans une zone de maintien (15) un diamètre A3 avec A2 2. Robinet selon la revendication 1 caractérisé en ce que la zone de positionnement et la zone de maintien de la gorge sont séparées par une zone de transition (14) conique. 3. Robinet selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que la hauteur de la zone de maintien de la gorge est sensiblement égale à la hauteur de la section de bague. 4. Robinet selon la revendication 1,2 ou 3 caractérisé en ce que la bague élastique est une rondelle ouverte, la rondelle étant de section rectangulaire ou carrée ou circulaire. 5. Robinet selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'orifice de manoeuvre comporte un chanfrein d'entrée destiné à faciliter l'engagement de l'axe de manoeuvre et de la bague élastique dans ledit orifice de manoeuvre lors du montage du robinet. 6. Robinet selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le diamètre extérieur de la bague au repos, non contrainte, est supérieur à C1. 7. Robinet selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'axe de manoeuvre comporte en outre au moins un évidement circulaire destiné à recevoir au moins un joint torique pour étanchéité avec l'orifice de manoeuvre, l'évidement étant disposé le long de l'axe entre la gorge et l'extrémité extérieure de l'axe. 8. Procédé de montage d'un robinet caractérisé en ce que le robinet monté est un robinet à tournant sphérique formé d'un corps creux comportant intérieurement une sphère disposée entre un premier orifice et un second orifice de corps, la sphère étant percée et pouvant être actionnée en rotation par un organe de manoeuvre accessible à l'extérieur du corps afin que le premier orifice et le second orifice puissent être mis en continuité ou isolés l'un de l'autre, la sphère étant serrée sur la paire de sièges par un moyen de serrage, l'organe de manoeuvre comportant un axe de manoeuvre sensiblement cylindrique maintenu fixe axialement et radialement et libre en rotation dans un orifice de manoeuvre sensiblement cylindrique s'étendant dans le corps entre l'extérieur et la chambre et conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7 et en ce que : - on prend le corps dont l'orifice de manoeuvre présente de l'extérieur du corps vers l'intérieur du corps une zone d'appui de diamètre C1 puis une zone de dégagement de diamètre C2, C1 étant inférieur à C2, - on prend l'organe de manoeuvre dont l'axe de manoeuvre de diamètre A1 comporte une gorge présentant dans une zone de positionnement un diamètre A2 et dans une zone de maintien un diamètre A3 avec A2 9. Procédé de démontage d'un robinet caractérisé en ce que le robinet monté est un robinet à tournant sphérique formé d'un corps creux comportant intérieurement une sphère disposée entre un premier orifice et un second orifice de corps, la sphère étant percée et pouvant être actionnée en rotation par un organe de manoeuvre accessible à l'extérieur du corps afin que le premier orifice et le second orifice puissent être mis en continuité ou isolés l'un de l'autre, la sphère étant serrée sur la paire de sièges par un moyen de serrage, l'organe de manoeuvre comportant un axe de manoeuvre sensiblement cylindrique maintenu fixe axialement et radialement et libre en rotation dans un orifice de manoeuvre sensiblement cylindrique s'étendant dans le corps entre l'extérieur et la chambre et conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 7 et en ce que : - on retire la sphère du corps, - on pousse l'axe de manoeuvre de l'organe de manoeuvre dans l'orifice de manoeuvre vers l'intérieur du corps jusqu'à ce que la bague élastique disposée dans la gorge de l'axe de manoeuvre soit accessible par le premier ou le second orifice de corps, - on retire la bague élastique de l'axe de manoeuvre, - on tire l'axe de manoeuvre par l'orifice de manoeuvre vers l'extérieur du corps.