Brevet FR2987094A1 — publié le 20130823

Robinet à papillon La présente invention se rapporte aux robinets à papillon ainsi qu'aux joints à utiliser dans des robinets de ce genre. Un robinet à papillon comprend un corps annulaire, un papillon solidaire d'un arbre de manoeuvre et pivotant librement autour d'un axe passant respectivement dans des ouvertures opposées diamétralement du corps et un joint d'étanchéité annulaire en élastomère logé dans une gorge de l'un de la face intérieure du corps et du bord du papillon, l'autre d'entre eux venant en contact avec le joint dans une position de fermeture du robinet. Le joint comprend une section d'étanchéité dynamique, de préférence hémi-torique, pour assurer l'étanchéité entre l'amont et l'aval du robinet à papillon en s'interposant entre le corps et le papillon en une position fermée. Il comprend aussi une section d'étanchéité statique logée dans la gorge. Le joint peut être maintenu en place par une bride fixée par les vis de maintien. Cette construction est critiquée lorsque les robinets sont utilisés sur des fluides corrosifs ou chargés, car les dépôts ou la corrosion provoquent au fil du temps une impossibilité de démontage des vis et des brides de serrage, ce qui rend le remplacement du joint impossible. Pour pallier cet inconvénient, on a proposé des joints à insérer dans des gorges sans vis, ni bride, en jouant sur les formes des jointS et des gorges. On en trouvera des exemples au EP05022089 et 1696157 et au US6494466 et 5513674. Le montage du joint au moyen d'une bride permet un montage aisé, mais rend difficile le démontage après emploi, tandis que le montage en gorge sans bride, ni vis, rend le montage et la mise en place difficile, voire très difficile, et un démontage impossible sans détruire le joint d'étanchéité. L'invention vise un robinet qui conserve les avantages fonctionnels des solutions de montage de joints d'étanchéité en gorge, mais en supprime les inconvénients d'indémontabilité, tout en garantissant une mise en place aisée et une fixation robuste. Suivant l'invention, la section d'étanchéité statique se compose de deux lèvres latérales souples, de manière à pouvoir se rapprocher l'une de l'autre et délimitant entre elles un espace de réception d'au moins deux joncs en matière souple, et ledit un du corps ou du bord du papillon est percé de passages, chaque jonc étant associé à un passage, chaque passage débouchant sur le fond de la gorge, d'une part, et, d'autre part, dans un bossage ménagé sur une face extérieure du corps, et les conformations de la gorge et des lèvres sont telles que le joint est retenu dans la gorge, lorsque les joncs sont dans leur espace de réception et n'y est pas retenu lorsqu'ils n'y sont pas. Lorsque les joncs ne sont pas mis en place dans le joint, les lèvres du joint peuvent se rapprocher et le joint peut être retiré facilement de la gorge. Lorsque les joncs sont en place, le joint est bien retenu dans la gorge. Chaque jonc est en une matière souple en flexion, métallique ou plastique, de section pleine ou creuse. On entend aussi par jonc en matière souple un jonc en ressort métallique à spires jointives. Afin de faciliter l'insertion des joncs dans leur espace de réception, il vaut mieux que le nombre de passages normalement égal au nombre de joncs, soit compris entre 3 et 6, les passages étant, de préférence, répartis régulièrement sur la circonférence du corps ou du papillon. Chaque jonc a une dimension de section transversale suffisamment grande pour maintenir les lèvres suffisamment écartées l'une de l'autre. Un jonc peut avoir, notamment, une dimension juste inférieure, ou mieux inférieure de peu, à celle de l'espace destiné à le recevoir. Il vaut mieux que la forme du jonc épouse celle de la gorge. On préférera que le jonc soit, au moins en partie et de préférence, entièrement torique. On peut prévoir aussi, pour faciliter l'insertion du jonc dans l'espace délimité par les lèvres, de constituer un jonc en plusieurs sous-joncs parallèles, notamment en deux sous-joncs hémi-toriques accolés l'un à l'autre. Par souple, on entend que le jonc peut se déformer en flexion jusqu'au rayon de courbure de la gorge. Il vaut mieux, pour faciliter la mise en place des joncs dans la gorge, que les passages y débouchent tangentiellement. Les conformations de la gorge et des lèvres peuvent être telles que les faces latérales des lèvres tournées vers les faces latérales de la gorge soient lisses, dans la partie des lèvres du côté de l'extérieur, et ménagent, dans la partie des lèvres du côté de l'intérieur, deux épaulements rentrants et conjugués de deux épaulements de la gorge. Suivant un autre mode de réalisation, les faces latérales des lèvres tournées vers les faces latérales de la gorge sont inclinées en faisant un angle a avec l'axe (en coupe transversale) médian du joint, les faces de la gorge du côté de l'intérieur étant inclinées et faisant un angle p avec l'axe médian du joint et oc >p. On obtient une retenue particulièrement bonne du joint, lorsque les lèvres ont ensemble la forme d'un trapèze 5 dont la petite base du côté intérieur est plus grande que la plus grande largeur de la section d'étanchéité dynamique du joint et dont la hauteur est plus petite que la distance allant des épaulements de la gorge au fond de la gorge. De préférence, l'espace délimité entre les 10 lèvres pour la réception des joncs est en forme de tore. Suivant un mode de réalisation, le joint est sous la forme d'une manchette ayant des tenons, à lèvres souples, délimitant entre elles un espace, logés dans des rainures sur la face annulaire intérieure du corps, des passages 15 uniformément répartis sur la périphérie du corps et débouchant, de préférence, tangentiellement dans les rainures, d'un côté, et dans les bossages de la face externe du corps, d'un autre côté, et par lesquels les joncs sont introduits pour se loger dans l'espace laissé 20 libre entre les lèvres. Pour faciliter la fixation du jonc, l'une de ses extrémités est entourée d'une poignée montée de manière à pouvoir tourner sans entraîner le jonc en rotation tout en assurant sa translation. La poignée peut ainsi être 25 vissée dans un bossage jusqu'à venir en butée, ce qui assure la position, la fixation du jonc et l'étanchéité de la veine fluide vers l'extérieur du corps en cas de détérioration du joint. Le montage de la poignée peut s'effectuer au moyen d'un anneau métallique de forme 30 torique. La poignée peut être complétée d'un bouchon de fixation à l'extrémité libre éloignée de l'extrémité filetée. De préférence, chaque jonc se termine à l'extrémité opposée à la poignée par un biseau, qui vient faire tangence au jonc qu'il précède lorsque les joncs sont mis en place. L'invention vise aussi un procédé de montage du joint du 5 robinet, dans lequel on introduit la section d'étanchéité statique du joint dans la gorge, jusqu'à ce que les conformations de la gorge et des lèvres puissent se conjuguer, on insère par les passages les joncs dans leur espace de réception et on visse les poignées dans les 10 filetages des bossages du corps pour fixer les joncs. Pour démonter le joint du robinet, on dévisse les poignées et on retire tous les joncs de leur espace de réception. On bouche les passages, à l'exception de certains, de préférence de l'un d'entre eux, que l'on met 15 en communication avec une source de fluide sous pression, jusqu'à ce que le joint soit expulsé de la gorge. L'invention vise enfin un joint comprenant une pièce annulaire en élastomère, ayant, outre une section d'étanchéité dynamique, une section d'étanchéité 20 statique, caractérisé en ce que la section d'étanchéité statique comprend deux lèvres souples, de manière à pouvoir se rapprocher l'une de l'autre et délimitant entre elles un espace de réception, et le joint comprend un jonc souple en flexion et de section transversale 25 telle qu'il empêche les lèvres de se rapprocher lorsqu'il est mis en place dans l'espace de réception. De préférence, le joint est entouré à l'une de ses extrémités d'une poignée filetée et montée de manière à pouvoir tourner sans entraîner le jonc en rotation et 30 l'autre extrémité du jonc est biseautée. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple : - la Figure 1 est une vue en plan d'un robinet suivant l'invention à papillon décalé et excentré ; - la Figure 2 est une vue en coupe transversale d'un joint suivant l'invention, qui n'a pas encore reçu de jonc ; - les Figures 3 et 4 décrivent le montage du joint suivant l'invention, tandis que - la Figure 5 représente le joint suivant l'invention à l'état monté ; - la Figure 6 est une vue en coupe partielle de l'une des extrémités d'un jonc ; - la Figure 7 représente un jonc se raccordant tangentiellement à un jonc qui est devant lui ; - la Figure 8 est une vue en élévation d'un robinet suivant l'invention ; - la Figure 9 illustre le procédé de démontage du joint suivant l'invention ; - la Figure 10 est une vue en coupe d'un autre joint suivant l'invention ; - les Figures 11 à 14 illustrent d'autres variantes d'un joint suivant l'invention ; et - la Figure 15 est une vue en coupe d'un autre robinet suivant l'invention. Aux figures, la gorge est ménagée dans le corps, mais elle pourrait tout aussi bien l'être dans le bord du papillon. Le robinet suivant l'invention représenté à la Figure 1 comprend un corps 1 annulaire, un papillon 2 solidaire d'un arbre 3 de manoeuvre et pivotant librement autour d'un axe 3' passant respectivement dans des ouvertures opposées diamétralement du corps 1. Un joint 4 d'étanchéité annulaire en élastomère est logé dans une gorge 13 de la face interne du corps 1. Un joint d'étanchéité 4 en élastomère de forme annulaire est logé dans une gorge 13 réalisée sur la face interne du corps (voir Figure 3). Cette gorge 13 est réalisée concentriquement à l'axe de la tuyauterie suivant un plan perpendiculaire à cet axe passant par le plan de contact et d'étanchéité entre le joint 4 et le papillon 2. Cette gorge 13 est percée de quatre passages 18-1, 18-2, 18-3 et 18-4 débouchant tangentiellement au fond de la gorge 13. Les passages 18-1 et 18-3 sont diamétralement opposés et placés suivant l'axe 3' et l'arbre 3 de manoeuvre, tandis que les deux autres passages 18-2 et 18-4 sont diamétralement opposés et décalés d'un angle de 90° par rapport aux deux premiers passages. Ces quatre passages sont donc tous décalés les uns des autres de 90°, le premier d'entre eux coïncidant avec l'arbre 3 de manoeuvre. Le joint 4 d'étanchéité, représenté à la Figure 2, a une section lui permettant de coopérer avec la section de la gorge 13. Le joint 4 d'étanchéité, représenté à la Figure 2, est 30 constitué d'un anneau dont la face interne 7, destinée à entrer en contact avec le papillon, est en forme de demi-tore. Ce demi-tore est associé à une section rectangulaire définie par ses côtés a x b et dont les faces latérales sont chacune pourvues d'une gorge demi-torique 9 et 9'. Le volume de ces deux demi-tores, fonction des deux sections sl et s2, est prévu pour absorber la surcompression volumique de l'élastomère, lorsqu'il est comprimé par le papillon en position de fermeture. A la section dynamique venant en contact avec le papillon, est associée une section statique qui assure la fixation et le blocage du joint en remplaçant la fonction du talon des joints de l'art antérieur. Cette section a la forme d'un trapèze, dont la petite base L est supérieure à la cote b de la section dynamique et forme avec celle-ci deux épaulements 11 et 11', qui assurent un blocage mécanique positif du joint dans le corps 1. La hauteur h du trapèze est inférieure à la profondeur H de la gorge 13 du corps 1, dans laquelle est logé le joint 4 (voir Figure 3). La face externe du joint 4 formant la grande base du trapèze est évidée d'une section circulaire, délimitant une forme torique, par rapport au trapèze et débouchant de la grande base du trapèze. Elle délimite, avec les côtés non-parallèles du trapèze, deux lèvres 28 et 28', dont l'angle S'avec la verticale garantit que ces lèvres porteront bien sur les faces latérales de la gorge 13 du corps 1 avec une pression de contact "p" (voir Figure 4). Pour assurer à coup sûr la mise en place du joint 4 dans la gorge 13 du corps 1, la dimension h du talon du joint sera significativement inférieure à la profondeur H de la 30 gorge 13. La gorge 13 réalisée sur la face intérieure du corps 1 est constituée de deux sections rectangulaires, dont la première, intérieure, est de largeur valant b plus un jeu fonctionnel, de manière à laisser passer sans frottement 5 la section dynamique du joint valant b. Cette section débouche dans une section plus large, valant L' et de hauteur H suffisante pour que le joint, introduit dans cette gorge et portant dans le fond de la gorge, il soit garanti que les épaulements 11 et 11' du joint 4 aient 10 dépassé les arêtes 12 et 12' de cette gorge 13. De cette manière (voir Figure 4), les lèvres 28 et 28' peuvent venir se plaquer contre les faces latérales de la gorge et exercent une légère pression sur celles-ci, due à la valeur de la précontrainte angulaire 8°. 15 Par rapport aux joints de l'art antérieur, dont les sections sont massives avec des accrochages latéraux rendant la mise en place dans les gorges très difficiles, cette conception nouvelle présente l'avantage de permettre l'introduction du joint profilé dans la gorge 20 sans effort, puisque ne portant pas de partie massive, il se déforme, permettant qu'aucune masse ne dépasse la cote de b. La valeur de "H" est choisie, de préférence, pour que, lorsque les épaulements 11 et 11' sont en concordance 25 avec les arêtes 12 et 12', la forme circulaire évidée du joint soit tangente au fond de la gorge 13 (voir Figure 5). De cette manière, le joint 4 dépasse de la gorge 13 d'une valeur nécessaire à l'étanchéité. Une fois que le joint 4 est entièrement introduit dans la 30 gorge 13, quatre joncs 15 sont introduits dans les passages 18-1, 18-2, 18-3 et 18-4 et viennent bloquer le profil du joint 4 dans la gorge 13 (voir Figure 5). Suivant la Figure 6, ces joncs 15 sont réalisés en matière souple, métallique ou plastique, de section 5 pleine ou creuse, ou bien en ressort métallique à spires jointives. Afin de permettre un montage et un démontage aisé, les joncs 15 sont entourés à leur extrémité extérieure d'une poignée 16 filetée et montée par un anneau 19 métallique et de forme torique, de manière à 10 pouvoir tourner sans entraîner le jonc 15 en rotation, et équipés d'un bouchon de fixation 17. La poignée 16 porte à son extrémité un filetage 20, qui, lorsqu'elle est vissée en butée dans le bossage 21 taraudé du corps 1, assure sa position et sa fixation. 15 Afin d'assurer la meilleure continuité possible dans le maintien du joint d'étanchéité 4, chaque jonc 15 se termine, à son extrémité opposée à la poignée, par un biseau 31, qui vient faire tangence au jonc qui le précède. 20 Un des avantages de l'invention consiste dans la facilité de démontage du joint d'étanchéité 4. Celui-ci s'opère en dévissant les poignées 16 des joncs 15, ce qui permet de retirer les quatre joncs 15. Le profil du joint d'étanchéité 4 n'étant plus bloqué en position, trois 25 bouchons 29 sont mis en place dans les filetages 20 des bossages 21 du corps 1 pour obturer les passages 18-1, 18-2 et 18-3, tandis que, par le quatrième passage 18-4, on introduit de la pression de fluide par une pompe 26 connectée au bossage 21 par le filetage 20 et équipée 30 d'un manomètre 25, pour contrôler la pression, et d'un clapet antiretour 27, qui maintient cette pression. Le joint 4 est ainsi expulsé par la pression du fluide hors de la gorge 13 par la face intérieure du corps 1. Le joint 4 élastomère ci-dessus est pourvu de deux lèvres souples 28 et 28' avec épaulement 12 et 12'. Toutes 5 variantes de forme de ces lèvres avec ou sans épaulement de positionnement et de blocage peuvent être envisagées. La Figure 10 montre un exemple de réalisation d'un joint 4 avec les lèvres 41 et 41', inclinées et sans épaulement, qui se logent dans cette gorge 13, dont la 10 section est de forme trapézoïdale avec des flans 42 et 42' orientés d'un angle p.. Cette conception impose que l'angle a° soit supérieur à l'angle r. Les Figures 11 à 14 sont les vues en coupe de joints antérieurs, à la Figure 11 de celui du EP16961157, à la 15 Figure 12 de celui de US6494466, à la Figure 13 de celui du EP05022089 et à la Figure 14 du US55113674, perfectionnés par l'aménagement de lèvres souples et de joncs suivant l'invention. Suivant un mode de réalisation de l'invention, celle-ci 20 s'applique aussi à un joint d'étanchéité pour robinet centré et à manchette d'étanchéité enveloppante. Cette manchette assure les trois fonctions d'étanchéité principales demandées à un robinet, à savoir l'étanchéité vers l'extérieur aux brides de raccordement de 25 tuyauterie, l'étanchéité vers l'extérieur aux passages des axes de pivotement et de manoeuvre et l'étanchéité interne de l'amont vers l'aval du médium véhiculé. Afin d'assurer ces fonctions d'étanchéité, une manchette conventionnelle est ancrée dans le corps par des 30 épaulements ou encastrements pour les robinets de petit diamètre et des tenons en forme de T ou de harpon, qui coopère avec les formes des rainures du corps pour les robinets de grand diamètre. Une description de ces constructions a déjà été faite dans les documents W093/22588, FR2572789, FR2260041, EP0156581 et GB1508283. La Figure 15 montre un robinet à papillon en coupe, dont le corps 1 est pourvu de rainures trapézoïdales 13 sur sa face annulaire interne ainsi que des rainures 31 et 31', trapézoïdales, sur ses faces latérales. Chacune des rainures 13 communiquent avec quatre passages 18-1, 18-2, 18-3 et 18-4 espacés de 90° d'angle les uns des autres et débouchant tangentiellement dans lesdites rainures 13 et passant au travers des bossages 21 débouchant sur la face externe du corps 1 en se terminant par un filetage 20. La manchette d'étanchéité 4 est conçue de manière à ce que les tenons en regard de chacune des rainures 13 soient pourvus de deux lèvres souples 28 et 28' et d'un espace de forme torique compris entre lesdites lèvres. Cette disposition permet la mise en place aisée de la manchette sans effort, tandis que des joncs 15 passant par les passages 18-1, 18-2, 18-3 et 18-4 viennent s'insérer dans l'espace torique entre les lèvres 28 et 28', pour assurer le blocage positif et définitif de la manchette 4. Le blocage en position des joncs 15 est réalisé par un vissage des poignées 16 dans les filetages 20 des bossages 21. Comme pour la description précédente, le démontage est réalisé suivant l'ordre inverse des opérations en retirant les joncs 15, en bouchant certains passages 18-1, 18-2 et 18-3 par des bouchons 29 et en introduisant de la pression pneumatique ou hydraulique derrière la bague d'étanchéité 4 en connectant une pompe 26 à un passage 18-4 resté libre. REVENDICATIONS1. Robinet comprenant un corps (1) annulaire, un papillon (2) solidaire d'un arbre (3) de manoeuvre et pivotant librement autour d'un axe (3') passant respectivement dans des ouvertures opposées diamétralement du corps (1) et un joint (4) d'étanchéité annulaire en élastomère logé dans une gorge (13) de l'un de la face intérieure du corps (1) et du bord du papillon, l'autre d'entre eux venant en contact avec le joint (4) dans une position de fermeture du robinet, le joint (4) comprenant une section d'étanchéité dynamique et une section d'étanchéité statique logée dans la gorge (13), caractérisé en ce que : - la section d'étanchéité statique se compose de deux lèvres (28, 28') latérales souples, de manière à pouvoir se rapprocher l'une de l'autre et délimitant entre elles un espace de réception d'au moins deux joncs (15) en matière souple, et - ledit un du corps ou du bord du papillon est percé de passages, chaque jonc (15) étant associé à un passage (18-1, 18-2, 18-3, 18-4), chaque passage débouchant sur le fond de la gorge, d'une part, et, d'autre part, dans un bossage ménagé sur une face extérieure du corps (1) et les conformations de la gorge (13) et des lèvres (28, 28') sont telles que le joint (4) est retenu dans la gorge (13), lorsque les joncs (15) sont dans leurespace de réception, et n'y est pas retenu, lorsqu'ils n'y sont pas. 2. Robinet suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le nombre de joncs va de 3 à 6 répartis régulièrement. 3. Robinet suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les faces latérales des tournées vers les faces latérales lèvres (28, 28') de la gorge (13) sont lisses, dans la partie des lèvres du côté de l'extérieur, et ménagent, dans la partie des lèvres du côté de l'intérieur, deux épaulements rentrants et conjugués de deux épaulements (11, 11') de la gorge (13). 4. Robinet suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les faces latérales des lèvres (41, 41') tournées vers les faces latérales de la gorge (13) sont inclinées en faisant un angle a avec l'axe (en coupe transversale) médian du joint, les faces de la gorge (13), du côté de l'intérieur, sont inclinées et font un angle p avec l'axe médian du joint et a > p. 5. Robinet suivant la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que les lèvres ont ensemble la forme d'un trapèze, dont la petite base, du côté intérieur, est plus grande que la plus grande largeur de la section d'étanchéité dynamique du joint et dont la hauteur est plus petite que la distance allant des épaulements de la gorge au fond de la gorge (13). 6. Robinet suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les passages (18-1, 18-2, 18-3, 18-4) débouchent tangentiellement dans la gorge (13). 7. Robinet suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une des extrémités d'un jonc est entourée d'une poignée (16) filetée et montée de manière à pouvoir tourner sans entraîner le jonc en rotation. 8. Robinet suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé par un bouchon (17) du passage (18-1, 18-2, 18-3, 18-4). 9. Procédé de montage du joint du robinet suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que : - on introduit la section d'étanchéité statique du joint dans la gorge (13) jusqu'à ce que les conformations de la gorge et des lèvres puissent se conjuguer, et - on insère par leur passage des joncs (15) dans leur espace de réception et on visse les poignées (16) dans des filetages (20) des bossages (21) du corps (1) pour fixer les joncs (15). 10. Procédé de démontage du joint du robinet suivant l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que : - on dévisse les poignées et on retire tous les joncs (15) de leur espace de réception, et - on bouche les passages à l'exception de certains d'entre eux que l'on met en communication avec une17 source de fluide sous pression jusqu'à ce que le joint soit expulsé de la gorge. 11. Joint, destiné notamment à un robinet suivant les revendications 1 à 8, comprenant une pièce annulaire en élastomère, ayant, outre une section d'étanchéité dynamique, une section d'étanchéité statique, caractérisé en ce que : - la section d'étanchéité statique comprend deux lèvres (28, 28') souples, de manière à pouvoir se rapprocher l'une de l'autre et délimitant entre elles un espace de réception, et - le joint comprend un jonc (15) souple en flexion et de section transversale telle qu'il empêche les lèvres de se rapprocher lorsqu'il est mis en place dans l'espace de réception. 12. Joint suivant la revendication 11, caractérisé en ce que le joint (15) est entouré à l'une de ses extrémités d'une poignée (16) filetée et montée de manière à pouvoir tourner sans entraîner le jonc (15) en rotation. 13. Joint suivant la revendication 12, caractérisé en ce que l'autre extrémité du jonc (15) est biseautée.