Brevet FR2956890A1 — publié le 20110902

Comme représenté dans la vue en perspective éclatée de la Figure 1, un robinet à papillon comprend cinq pièces principales. Un corps entourant une manchette, appelée aussi bague d'étanchéité 2, entourant un obturateur, appelé aussi papillon ou disque 3, manœuvré par un arbre de manoeuvre, appelé aussi arbre supérieur 4, en face d'un axe, appelé aussi axe inférieur 5. L'art actuel, dans la réalisation de robinets à papillon à quart de tour, a conduit les concepteurs à utiliser souvent les élastomères comme matériau d'étanchéité de la manchette, celui-ci étant antagoniste au disque d'obturation. L'utilisation de ce principe apporte une solution efficiente au problème d'étanchéité, mais souffre de 15 handicaps, qui sont liés : • premièrement, le coefficient de frottement entre l'élastomère et le métal, qui est relativement important, impose donc de développer des efforts importants pour réaliser la manœuvre du disque 20 • deuxièmement, le mauvais coefficient de frottement conduit à une destruction progressive des surfaces de l'élastomère, ce qui nuit à terme à l'étanchéité et réduit donc la durée de vie du robinet ; troisièmement,- le couple métal/élastomère-présente-une 25 valeur de coefficient de frottement très différente entre application statique et dynamique, notamment pour des fluides liquides ; le couple de frottement statique étant très supérieur au couple dynamique, il s'ensuit que, lors de manoeuvres nécessitant de petits 30 déplacements comme dans les applications de régulation, les efforts très importants, nécessaires pour initier le mouvement, doivent être très rapidement réduits dès que le mouvement est déclenché, sous peine de voir le robinet manoeuvrer au-delà de la valeur souhaitée. L'invention vise une bague d'étanchéité, qui pallie ces inconvénients. La bague d'étanchéité annulaire, sans fin, ayant une partie en matériau élastomère, percée de deux trous traversants diamétralement opposés, est caractérisée par une partie en céramique à découvert sur la face circonférentielle intérieure. L'invention allie les qualités de deux composants, l'élastomère, pour ses propriétés d'élasticité, et la céramique, pour son excellent coefficient de frottement vis-à-vis des matériaux métalliques et métalliques recouverts de céramique. La partie en élastomère enserrant le corps du robinet remplit ainsi plusieurs fonctions : • elle permet d'isoler totalement le corps du contact avec le fluide à véhiculer, • elle supporte les pièces en céramique et apporte l'élasticité nécessaire à produire des efforts de contact suffisants pour assurer l'étanchéité vis-à-vis du fluide à véhiculer, • elle assure l'étanchéité aux passages des arbres ainsi que celle du robinet aux faces de brides de la tuyauterie empêchant les fuites vers l'extérieur. On obtient le moindre frottement de la bague d'étanchéité lorsque la partie en céramique s'étend sur le cercle médian de la face circonférentielle intérieure en assurant ainsi une symétrie. La largeur de la partie en céramique représente, de préférence, du 1 /5ième au 4/5ième de la largeur de la face circonférentielle intérieure. Suivant un mode de réalisation, la partie en céramique comprend des plots retenus dans des alvéoles ménagés dans la partie en élastomère, les plots étant, de préférence, 10 répartis angulairement d'une manière régulière entre les deux trous traversants, tandis que les trous traversants sont entourés de leurs propres plots. De préférence, la partie en élastomère est affleurante ou dépassante de la partie en céramique sur la face 15 circonférentielle intérieure, de manière à assurer l'étanchéité entre les plots en céramique, celle-ci assurant également l'étanchéité sur les bords. La longueur circonférentielle d'un plot représente, de préférence, de 1 /1 2ième à 1 /36ième de la distance 20 circonférentielle entre deux plots consécutifs. la distance circonférentielle entre deux plots représente, de préférence, entre 1 /24ième et 1/12o ième de la distance circonférentielle intérieure de la bague. On peut réaliser la bague d'étanchéité suivant 25 l'invention par divers procédés, dont l'un décrit plus bas implique la présence d'un jonc élastique enrobé dans la partie en élastomère reliant les plots. Suivant un autre mode de réalisation, les plots ont des talons en queue d'aronde, qui sont bloqués dans la partie 30 en élastomère. Les plots en céramique bloqués dans la partie en élastomère peuvent être de surcroît vulcanisés ou adhérisés sur la partie élastomère. L'invention vise aussi l'utilisation d'une bague suivant l'invention dans un robinet à papillon. annexés, donnés uniquement à titre est une vue en perspective éclatée d'un robinet suivant l'état de l'art actuel ; est une vue en perspective d'une bague d'étanchéité suivant l'invention ; est une vue en coupe suivant un plan circonférentiel médian de la bague suivant l'invention ; 15 la Figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne C-C de la Figure 3 ; la Figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne D-D de la Figure 3 ; la Figure 6 est une vue partielle en perspective 20 d'un mode de réalisation d'une bague d'étanchéité suivant l'invention ; tandis que les Figures 7 et 8 sont des vues en perspective de plots utilisés dans la bague de la Figure 6. 25 La bague est composée de trois types de pièces : • une partie 6 en élastomère, • des plots 7 de section courante en céramique, • des plots 8 de passage d'axe en céramique. Aux dessins d'exemple : la Figure 1 10 la Figure 2 la Figure 3 Les plots 8 entourent des passages 9 d'axe diamétralement opposés. Les plots 7 ont une longueur correspondant à un secteur angulaire compris entre 10 et 30 degrés. Chaque plot est à une distance du plot voisin correspondant à un secteur angulaire compris entre 3 et 15 degrés. On peut fabriquer la bague d'étanchéité suivant l'invention par deux modes de réalisation : Mode N° 1 : surmoulage par injection ou compression Avant l'injection, l'ensemble des pièces en céramique est placé à l'intérieur du moule et maintenu mécaniquement en place par un jonc élastique de type ressort qui restera moulé avec la bague. Le mode de réalisation préféré est un moulage par compression ou injection de l'élastomère permettant de mouler la bague dans un moule aux formes définitives de la pièce à obtenir. Ce moulage enserrera les plots formant une pièce composite formée des deux matériaux, dont l'un est élastique, pour assurer le serrage, et l'autre dur et de bon état de surface, pour assurer l'étanchéité. • Mode N° 2 . Le deuxième mode prévoit le moulage de la bague en élastomère aux formes définitives de la pièce avec des alvéoles 10 ménagés pour loger les plots 7, 8 en céramique. De cette manière, les plots 7, 8 sont montés dans la bague après moulage de cette dernière et sont bloqués dans l'élastomère par la forme en queue d'aronde du talon 11 des plots. En complément du blocage mécanique par la forme en queue d'aronde, les plots en céramique peuvent être adhérisés sur l'élastomère par une dissolution de vulcanisation rendant l'ensemble des pièces solidaire sous l'action d'un maintien en température de quelques dizaines de minutes. REVENDICATIONS1. Bague d'étanchéité annulaire, sans fin, ayant une partie (6) en matériau élastomère, percée de deux trous (9) traversants diamétralement opposés, caractérisée par une partie (7) en céramique à découvert sur la face circonférentielle intérieure. 2. Bague suivant la revendication 1, caractérisée en ce 10 que la partie (7) en céramique s'étend sur le cercle médian de la face circonférentielle intérieure. 3. Bague suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la partie en céramique comprend des plots 15 (7, 8) retenus dans des alvéoles ménagés dans la partie en élastomère. 4. Bague suivant la revendication 3, caractérisée en ce que les plots (7) sont répartis angulairement d'une 20 manière régulière entre les trous (9) traversants. 5. Bague suivant la revendication 3 ou 4, caractérisée en ce que les trous (9) traversants sont entourés d'un plot (8)en céramique. 6. Bague suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la partie (6) en élastomère est affleurante ou dépassante de la partie (7, 8) en céramique sur la face circonférentielle intérieure. 7. Bague suivant l'une des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que la longueur circonférentielle d'un plot représente de 1/12' ème à 1 /36ième de la distance circonférentielle intérieure de la bague. 25 30 8. Bague suivant l'une des revendications 3 à 6 caractérisée en ce que la distance circonférentielle entre deux plots représente entre 1 /241eme et 1 /1 20ième de la distance circonférentielle intérieure de la bague. 9. Bague suivant l'une des revendications 3 à 7, caractérisée par un jonc (10) élastique enrobé dans la partie (6) en élastomère et reliant les plots (7, 10 8). 10. Bague suivant l'une des revendications 3 à 7, caractérisée par des plots dont les talons (11) en queue d'aronde sont bloqués dans la partie (6) en 15 élastomère. 11. Utilisation d'une bague suivant l'une des revendications précédentes dans un robinet à papillon. 20