Brevet FR2816025A1 — publié le 20020503

CLAPET D'ENTRÉE D'AIR La présente invention concerne le domaine technique des appareils de protection d'une conduite d'acheminement de liquide, telles des eaux usées et/ou pluviales, des eaux brutes ou de l'eau potable. La présente invention se rapporte à un dispositif d'étanchéité à plusieurs éléments d'étanchéité pour un appareil de robinetterie permettant un passage d'air destiné à assurer la protection d'une conduite d'acheminement d'un liquide, ledit appareil comprenant d'une part, un corps fixe destiné à être monté en dérivation de la conduite à protéger au moyen d'un assemblage à brides, ce corps comprenant une section de passage permettant une communication entre le milieu extérieur à la pression atmosphérique et l'intérieur du corps et d'autre part, un obturateur 2 monté mobile, sous l'effet de la gravité, entre deux positions de butées, hautes et basses, permettant l'obturation ou non de la section de passage sous l'effet des variations de pression à l'intérieur du corps fixe. Pour protéger efficacement la conduite l'appareil doit présenter un temps de réponse minimum et être installé à proximité de la conduite à protéger. La présente invention concerne également un clapet d'entrée d'air ou tout autre appareil de robinetterie équipé d'un dispositif d'étanchéité conforme à l'invention. Il est déjà connu d'installer des appareils d'entrée d'air pour la protection des conduites, par exemple, d'une part, dans les réseaux sous pression de conduites forcées pour l'alimentation de turbines, les appareils se trouvent alors placés en point haut de la conduite, dans une zone où la pression est particulièrement faible, l'appareil permet notamment de protéger la conduite suite à une rupture ou, d'autre part, dans les réseaux d'assainissement sous faible charge en sortie de station de pompage, l'appareil permet alors de protéger la conduite suite à une disjonction de la station. Dans chacun de ces cas, le dispositif de protection de la conduite se doit de fonctionner et d'être étanche en présence de faible pression. Les clapets d'entrée d'air connus sont généralement réalisés avec des obturateurs intérieurs pesants pour obtenir des forces suffisantes afin de réaliser l'étanchéité dans de bonnes conditions, à défaut, des systèmes de bras de levier sont utilisés pour augmenter les forces de contact, dans ce cas, et si cela est nécessaire, un volume d'air tampon doit être utilisé pour éviter la présence de corps étrangers flottant au voisinage de l'obturateur. Les clapets d'entrée d'air assurent une fonction de sécurité, l'obturateur doit se déplacer rapidement afin de permettre l'admission d'air à l'intérieur de la conduite et éviter l'ouverture de poche de cavitation et, par voie, de conséquence des risques d'aplatissement de conduite ou d'éclatement lors de l'implosion de la poche de cavitation. Les clapets d'entrée d'air connus sont, soit du type à obturateur métallique pesant, relativement bien étanche, mais peu efficace en raison de l'inertie propre de l'obturateur qui induit un temps de réponse long, soit du type à obturateur léger, particulièrement efficace lors de l'ouverture d'une poche de cavitation, mais sujet à des débits de fuite important si la pression de service est faible. Lorsque les clapets d'entrée d'air doivent, à la fois, être étanches à 100% et disposer d'une très faible inertie, la seule solution connue consiste à remplacer un des joints par une membrane, de sorte que le nombre de zone à étancher soit réduite. La membrane doit être très souple pour ne pas gêner le fonctionnement de l'appareil, il s'ensuit que ce type d'appareil n'est utilisé que sur des installations dont la pression reste en permanence faible de l'ordre de quelques mètres. Cette conception de clapet à membrane ne peut donc pas être utilisée pour la protection des conduites mais seulement pour la pour la protection de certains types de récipients ou citernes. L'existence de fuites de liquide au niveau des joints d'étanchéité s'explique d'une part par les faibles efforts sur les joints lorsque la pression régnant est faible, d'autre part par les défauts géométriques des pièces, défauts des cotes des pièces, défauts de planéité des zones à étancher, défauts de formes des joints en raison des contraintes internes liées au montage des joints. Ces défauts sont particulièrement amplifiés pour les appareils comprenant plusieurs joints d'étanchéité. Pour pallier ce défaut d'étanchéité, il est déjà connu d'effectuer des contrôles renforcés en cours de fabrication et de prendre des précautions particulières lors du montage et de l'assemblage des produits, telles que, extraire l'air susceptible d'être emprisonnée en arrière du joint, cas des joints toriques par exemple. Ces opérations délicates, souvent coûteuses, ne permettent pas en définitive d'obtenir une étanchéité parfaite et complète, l'utilisation de ce type d'appareil est ainsi limitée. Les appareils connus à membrane possèdent une course d'ouverture réduite pour ne pas mettre en tension la membrane, ce qui a pour inconvénient supplémentaire d'augmenter les pertes de charge, compte tenu, par ailleurs, de leur limitation en pression et sachant qu'une conduite d'eau est soumise à des variations de pression importantes, il n'est pas possible d'utiliser ces appareils en toute sécurité pour la protection des conduites. Les objets assignés à l'invention visent en conséquence à porter remède aux différents inconvénients énumérés précédemment et à proposer un nouveau dispositif d'étanchéité présentant des bonnes performances d'étanchéité quelles que soient les variations des conditions internes régnant dans le corps de l'appareil de robinetterie et les défauts géométriques des pièces. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif d'étanchéité permettant de s'adapter aux variations de pression régnant à l'intérieur des appareils de robinetterie. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif d'étanchéité par assemblage d'élément d'étanchéité de conception simple et de montage facile.. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif d'étanchéité dont un élément assure le centrage de l'obturateur mobile dans le corps. Les objets assignés à l'invention sont atteints à l'aide d'un dispositif d'étanchéité pour un appareil de robinetterie destiné à admettre un passage d'air, en vue d'assurer la protection d'une conduite d'acheminement de fluide contre les variations de pression, ledit appareil comprenant d'une part, un corps fixe destiné à être monté en dérivation de la conduite à protéger au moyen d'un assemblage à brides, ce corps comprenant une section de passage permettant la communication du milieu extérieur à la pression atmosphérique avec l'intérieur du corps et d'autre part, un obturateur monté mobile, sous l'effet de la gravité, entre deux positions de butées, hautes et basses, permettant l'obturation ou non de la section de passage sous l'effet des variations de pression à l'intérieur du corps fixe, ledit système étant remarquable en ce que l'étanchéité entre l'obturateur et la section de passage est réalisée par au moins deux éléments d'étanchéité dont un premier élément d'étanchéité est à positionnement fixe et un second élément d'étanchéité est à positionnement variable pour rattraper les variations de positionnement et de cotes de l'obturateur mobile et/ou du corps. Les objets assignés à l'invention seront explicités plus en détail à la lumière de la description qui suit et des dessins annexés à titre non limitatif et purement explicatif, dans lesquels : - La figure 1 illustre, selon une vue en coupe, un clapet d'entrée d'air équipé d'un dispositif d'étanchéité par assemblage d'éléments d'étanchéité conforme à l'invention, ledit clapet étant en position de fermeture. - La figure 2 illustre, selon une vue en coupe, un clapet d'entrée d'air équipé d'un dispositif d'étanchéité par assemblage d'éléments d'étanchéité conforme à l'invention, ledit clapet étant en position de pleine ouverture. - La figure 3 illustre, selon une vue partielle en coupe, un exemple d'obturateur avec un dispositif d'étanchéité par assemblage d'éléments d'étanchéité conforme à l'invention. - La figure 4-1 illustre, selon une vue partielle en coupe, un exemple d'obturateur avec un dispositif d'étanchéité par assemblage d'éléments d'étanchéité dont un des éléments est débordant sur l'extérieur conforme à l'invention. - La figure 4-2 illustre, selon une vue partielle en coupe, un exemple d'obturateur avec un dispositif d'étanchéité par assemblage d'éléments d'étanchéité dont un des éléments d'étanchéité est réalisé en deux parties, conforme à l'invention. Au sens de l'invention, il convient d'entendre par l'expression variations de pression interne toutes modifications dans le corps incluant les variations de pression ou encore les variations de niveau du fluide, raison pour laquelle le dispositif d'étanchéité conforme à l'invention est applicable aux appareils type naturellement fermé ou ouvert sans pression. Les figures 1 et 2 illustrent un appareil de protection d'une conduite d'acheminement de liquide, et, en particulier, d'eaux usées et/ou pluviales, des eaux brutes ou de l'eau potable, formé par un clapet d'entrée d'air comprenant un corps fixe 1 et un obturateur intérieur mobile 2. Le corps fixe 1 comprend une partie inférieure la et une parie supérieure Ib, la partie inférieure est munie d'une bride 3 permettant le raccordement de l'appareil sur la conduite 4 à protéger, d'une section de passage 5 et, de part et d'autre de cette section de passage, les zones, dénommées sièges, où l'étanchéité doit être assurée 6a et 6b. L'obturateur mobile 2, de forme généralement annulaire, est réalisé préférentiellement en matériaux de densité proche de celle du fluide, il comprend les éléments d'étanchéité 7a et 7b, pour réaliser l'étanchéité en périphérie de la section de passage 5. La figure 3 illustre un obturateur 2 sur lequel un élément d'étanchéité 7a travaille en positionnement fixe dans la zone d'appui positif et un élément d'étanchéité 7b travaille en positionnement variable, celui-ci est monté dans une rainure circulaire autour de l'obturateur, la zone extérieure de l'élément d'étanchéité est libre et se déforme sous l'action de la pression pour venir en contact du siège et réaliser l'étanchéité, par effet de lèvre. La figure 4-1 illustre un obturateur axi-symétrique 8 comportant un élément d'étanchéité 7a intérieur et un élément d'étanchéité extérieur 7b à double fonctions dont le diamètre extérieur (D) est supérieur au diamètre extérieur (d) de l'obturateur, mais inférieur ou sensiblement égal au diamètre intérieur (dal) de la partie intérieure du corps supérieur, ce qui permet le centrage de l'obturateur dans le corps et limite le passage de fluide dans cette zone, ce qui améliore le fonctionnement de l'appareil par amélioration du temps de réponse. La figure 4-2 illustre un obturateur axi-symétrique 8 comportant un élément d'étanchéité intérieur 7a et un élément d'étanchéité extérieur réalisé en deux parties 7b et 7c dont un la partie 7c a un diamètre extérieur (D) supérieur au diamètre extérieur (d) de l'obturateur, mais inférieur ou sensiblement égal au diamètre intérieur (dal) de la partie intérieure du corps supérieur, ce qui permet le centrage de l'obturateur dans le corps et limite la fuite de fluide dans cette zone, ce qui améliore le fonctionnement de l'appareil par amélioration du temps de réponse. Selon l'invention le dispositif d'étanchéité par assemblage d'éléments d'étanchéité, avantageusement montés sur l'obturateur 2 par emboîtement, possède des éléments d'étanchéité, dont au moins un premier élément d'étanchéité 7a est à positionnement fixe et un second élément d'étanchéité 7b est à positionnement variable pour rattraper les variations de positionnement et de cotes de l'obturateur mobile et/ou du corps. Selon une version particulièrement avantageuse de l'invention, l'élément d'étanchéité 7b à positionnement variable comporte une partie libre susceptible de se déformer sous l'action de la pression. Selon une version particulièrement avantageuse de l'invention, l'élément d'étanchéité à positionnement fixe 7a travaille en compression pure. Selon une version particulièrement avantageuse de l'invention, l'élément d'étanchéité 7b à positionnement variable se trouve sur la zone extérieure de l'obturateur 2. Selon une version particulièrement avantageuse de l'invention, l'élément d'étanchéité 7b à positionnement variable comporte une partie débordant à l'extérieur de la périphérie de l'obturateur pour former un élément de centrage de l'obturateur mobile 2 dans le corps 1, et pour limiter le débit de fuite sur la périphérie de l'obturateur. Selon une version particulièrement avantageuse de l'invention, la partie débordante de l'élément d'étanchéité 7b est formée par un élément 7c indépendant de l'élément d'étanchéité 7b. Selon une version particulièrement avantageuse de l'invention, l'élément d'étanchéité 7b à positionnement variable est obtenu par découpe dans une plaque d'élastomère. Selon une version particulièrement avantageuse de l'invention, les éléments d'étanchéité 7a et 7b constituent un ensemble monobloc avec l'obturateur 2. Selon une version particulièrement avantageuse de l'invention, les éléments d'étanchéité sont obtenus par surmoulage d'élastomère sur l'obturateur 2. Selon une version particulièrement avantageuse de l'invention, les éléments d'étanchéité peuvent être réalisés de façon unitaire sur une même structure. A titre de variante non représentée aux figures, il est évidemment envisageable de monter les éléments d'étanchéité du dispositif d'étanchéité sur le corps fixe ou de façon mixte sur le corps et sur l'obturateur. REVENDICATIONS 1-Dispositif d'étanchéité pour un appareil de robinetterie destiné à admettre un passage d'air en vue d'assurer la protection d'une conduite d'acheminement de fluide contre les variations de pression, ledit appareil comprenant d'une part, un corps fixe 1 destiné à être monté en dérivation de la conduite à protéger au moyen d'un assemblage à brides 3, ce corps comprenant une section de passage 5 permettant une communication entre le milieu extérieur à la pression atmosphérique et l'intérieur du corps et d'autre part, un obturateur 2 monté mobile, sous l'effet de la gravité, entre deux positions de butées, hautes et basses, permettant l'obturation ou non de la section de passage sous l'effet des variations de pression à l'intérieur du corps fixe 1, ledit système étant caractérisé en ce que l'étanchéité, au niveau de section de passage 5, entre l'obturateur 2 et le corps la est réalisée par au moins deux éléments d'étanchéité comprenant un premier élément d'étanchéité à positionnement fixe 7a et un second élément d'étanchéité à positionnement variable 7b pour rattraper les variations de positionnement et de cotes de l'obturateur mobile et/ou du corps. 2-Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité 7b à positionnement variable comporte une partie libre susceptible de se déformer sous l'action de la pression. 3-Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité à positionnement fixe 7a travaille en compression pure. 4-Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité 7b à positionnement variable se trouve sur la zone extérieure de l'obturateur 2. 5-Dispositif suivant la revendication 4 caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité 7b à positionnement variable comporte une partie débordant l'extérieur de la périphérie de l'obturateur pour former un élément de centrage de l'obturateur mobile 2 dans le corps 1. 6-Dispositif suivant la revendication 5 caractérisé en ce que la partie débordante est formée par un troisième élément 7c indépendant des autres éléments d'étanchéité. 7-Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé en ce que l'élément d'étanchéité 7b à positionnement variable est obtenu par découpe dans une plaque d'élastomère. 8-Dispositif suivant la revendication 2 caractérisé en ce que les éléments d'étanchéité 7a et 7b constituent un ensemble monobloc avec l'obturateur 2. 9-Clapet d'entrée d'air caractérisé en ce que l'obturateur 2 est un disque avec une ouverture centrale mobile dans un corps fixe 1, obturant en butée basse la section de passage 5, et muni d'un dispositif d'étanchéité comprenant deux éléments d'étanchéité, un premier élément d'étanchéité à positionnement fixe 7a et un second d'étanchéité à positionnement variable 7b. 10-Clapet d'entrée d'air d'un dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 9.