Brevet FR2978996A1 — publié le 20130215

Dans la robinetterie industrielle et notamment dans le stockage et l'exploitation de l'énergie hydraulique et de l'irrigation à grande échelle, il est fréquemment utilisé des robinets dont la fonction principale est d'assurer le sectionnement de la tuyauterie. Ces robinets assurent généralement l'étanchéité dans les deux sens d'écoulement, ils sont donc bidirectionnels. Ce sont généralement des robinets à papillon de grande taille, dont le diamètre va d'un demi-mètre à plusieurs mètres et dont le disque est centré par rapport à l'axe de rotation et à l'arbre de manoeuvre du robinet. Le robinet à papillon centré, à manchette enveloppante, est aujourd'hui un produit de grande diffusion dont les caractéristiques générales ont été décrites par de multiples documents comme dans WO 93/22588, FR2570789, FR2260041, EP0156581 ou GBl 508 283. Un robinet à papillon centré de ce genre est constitué d'un corps, d'un obturateur sous forme de disque, d'une bague d'étanchéité sous forme de manchette et de deux axes, l'axe de pivotement et l'arbre de manoeuvre. Le premier avantage d'un robinet à manchette enveloppante est que le fluide véhiculé n'est jamais en contact avec le corps, ni avec les arbres. Le deuxième avantage est que l'élastomère protège efficacement le corps des phénomènes de cavitation et de l'abrasion des particules contenues dans le fluide véhiculé comme du sable ou de la calamine. Le troisième avantage est que la manchette assure trois niveaux d'étanchéité : - entre le corps et les faces de brides de la tuyauterie, - entre le papillon et le corps pour assurer l'étanchéité de l'amont vers l'aval, - entre le corps, le papillon et les axes pour assurer l'étanchéité le long de la traversée de l'arbre de manoeuvre à la partie supérieure et le passage d'axe de 10 pivotement à la partie inférieure. Deux procédés de construction sont principalement utilisés pour la fabrication de ces grands robinets. _ ter cas : La manchette enveloppante est directement collée, vulcanisée ou fixée par scellement 15 dans le corps du robinet auquel elle se trouve donc définitivement liée. L'inconvénient majeur de cette construction est l'impossibilité de remplacer la manchette en cas d'usure ou de détériorations consécutives soit à un grand nombre 20 de manoeuvres du robinet, soit à la fermeture de l'obturateur sur des corps étrangers véhiculés par le fluide. La maintenance sur site en est rendue problématique en raison des difficultés de remplacement. Le robinet doit être démonté de la tuyauterie et rapatrié 25 en atelier spécialisé pour effectuer ces opérations. - 2ème cas : La manchette enveloppante est interchangeable. Cette solution présente l'avantage de rendre possible le remplacement de la manchette en tant que pièce d'usure. Elle est préférée par les utilisateurs car le coût de remplacement d'une manchette usagée est très largement inférieur au coût du reconditionnement d'un robinet à manchette solidaire du corps et elle peut être généralement réalisée sur le site où est installé le robinet. L'inconvénient majeur de cette 2ème construction est qu'elle nécessite un outillage complet de moulage afin de réaliser cette manchette en élastomère. Ce qui est aussi vrai pour les manchettes collées du leT cas. Si cette solution est acceptable pour les robinets de petite section, car leur production se compte en dizaines ou centaines de milliers de pièces par an, il en va tout autrement pour les robinets dont le diamètre dépasse un mètre. Les investissements relatifs à cette solution sont donc très importants. Pour répondre aux normes qui imposent une largeur de corps spécifique qui est fonction du diamètre et de la classe de pression, il est nécessaire d'avoir autant d'outillages que de largeurs de corps. Cet effet multiplicateur a un gros impact en coût. Pour une gamme complète de robinets de diamètre de 1 000 mm à 3 000 mm, cela représente 24 diamètres dans trois normes de raccordement et cinq classes de pression de 6 à 25 bar, soit 360 moules de manchettes. Ces moules sont de très grandes dimensions et nécessitent des presses d'injection ou de compression de très grande puissance. La fabrication d'une nouvelle largeur de manchette implique donc des investissements d'outillage à hauteur de plusieurs centaines de milliers, voire de millions d'euros. Un autre inconvénient est qu'en dehors des dimensions standardisées, il est fréquent que les clients demandent des robinets dont la largeur du corps, d'une face à l'autre, n'est pas normalisée et généralement supérieure à la largeur standard. Il est donc nécessaire de réaliser une entretoise avec joints et boulonnerie pour adapter la largeur. Un troisième inconvénient est que la réalisation et la validation du moule d'injection ou de compression pour des pièces en élastomère est un travail qui exige de très long délais de réalisation et de mise au point de l'ordre de 20 à 30 semaines qui sont sans commune mesure par rapport à celui de réalisation d'une pièce mécanique moulée qui se réalise en 8 à 12 semaines. Un quatrième inconvénient est que chaque largeur de manchette est limitée par la classe de pression du robinet. La largeur imposée du corps et la largeur minimale de la manchette conduisent à un diamètre d'arbres et d'axes limité. L'invention pallie ces inconvénients par un bague d'étanchéité plus facile à fabriquer et permettant une liberté plus grande de conception des robinets tout en garantissant l'étanchéité. L'invention a donc pour objet une bague d'étanchéité en matière élastomère, ayant deux parties annulaires latérales de part et d'autre d'une partie annulaire centrale munie, de préférence, de harpons sur sa face extérieure, caractérisée en ce que chaque partie annulaire latérale est assemblée par la tranche à la partie annulaire centrale. L'assemblage est, de préférence, une vulcanisation ou un collage. Cette façon de procéder permet de concevoir la manchette d'étanchéité en trois parties, ce qui conduit à la conception de moules plus simples, de plus petites dimensions et en nombre plus petit. De plus, cette conception autorise pour la fabrication des profils de joues l'utilisation de l'extrusion, technologie bien plus économique et adaptable que l'injection ou la compression. La fonction de la partie centrale est d'assurer l'étanchéité amont-aval ainsi que l'étanchéité dynamique vers l'extérieur au niveau des passages d'axes. Elle est formée d'une section qui, tournant autour de l'axe de la tuyauterie, forme un anneau cylindrique, dont le diamètre intérieur est lisse et sensiblement égal au diamètre intérieur de la tuyauterie et dont la face externe, tournée vers le corps du robinet, est pourvue de tenons en forme de "T" ou de harpons pour coopérer avec des rainures ménagées dans le corps métallique pour assurer la tenue mécanique de la manchette et éviter que cette dernière ne soit aspirée dans la tuyauterie par les phénomènes hydrauliques de débit, pression ou dépression. De préférence, la partie annulaire centrale est constituée de plusieurs arceaux assemblés entre eux par leurs extrémités. Ces arceaux étant notamment moulés et réassemblés par vulcanisation. Il y a notamment deux arceaux diamétralement opposés qui sont pourvus d'un passage tandis que les autres arceaux sont pleins. Ces passages servent à passer les axes du robinet. On peut, en ajustant le nombre des arceaux et leur longueur et en enlevant une partie où devrait se trouver un arceau, ajuster le diamètre de la bague pour l'adapter à un robinet de diamètre plus petit. Il est possible inversement d'ajouter deux arceaux entiers de longueur réduite pour réaliser une bague adaptée à un robinet de diamètre plus grand. Les parties annulaires latérales sont obtenues, de préférence, par l'extrusion d'un profil en élastomère au moyen d'une filière qui, une fois coupée à la longueur désirée et ses deux extrémités vulcanisées, forme un anneau. On peut le vulcaniser par montée en température. Ce procédé très peu coûteux est facile à réaliser dans un délai court, cette facilité permet de créer divers profils de largeur différente, qui permet d'adapter cette largeur en fonction des largeurs de corps souhaitée. Afin de permettre un bon accrochage des parties annulaires latérales, chacune d'entre elles a un tenon annulaire bombé vers l'extérieur destiné à se loger dans une rainure en vis-à-vis du corps du robinet. Pour bien assurer l'étanchéité entre la partie annulaire centrale, d'une part, et chaque partie annulaire latérale, d'autre part, la tranche d'une partie annulaire latérale tournée vers la partie annulaire centrale comprend un premier tronçon intérieur parallèle à l'axe de la bague suivi d'un deuxième tronçon perpendiculaire à l'axe de la bague, lui-même suivi d'un troisième tronçon extérieur parallèle à l'axe de la bague, le raccordement du premier tronçon au deuxième tronçon s'effectuant par l'intermédiaire d'un demi-tore bombé coopérant avec un premier tronçon intérieur parallèle à l'axe de la partie annulaire centrale, laquelle comporte une extrémité latérale extérieure ayant deux faces faisant entre elles un angle de 30 à 45° et coopérant avec le troisième tronçon de la partie annulaire latérale. Les deux coopérations mentionnées ci-dessus forment autant de barrières d'étanchéité. En plus de ces deux barrières d'étanchéité, il est possible de sécuriser la liaison en vulcanisant les trois parties annulaires les unes aux autres. On monte la bague dans un corps de robinet en y montant d'abord les deux parties annulaires latérales, puis on met les extrémités de la partie annulaire centrale sur les deux parties annulaires latérales et on l'y colle ou l'y vulcanise. L'invention vise aussi l'utilisation d'une bague suivant 15 l'invention dans un robinet à papillon. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple : La Figure 1 est une vue en coupe par un plan passant par l'axe d'un robinet suivant l'invention ; 20 La Figure 2 est une vue en perspective d'une manchette suivant l'invention ; et La Figure 3 est une vue en coupe à plus grande échelle suivant un plan parallèle à l'axe du robinet d'une partie d'une manchette suivant 25 l'invention. Le robinet suivant l'invention comprend un corps 1 annulaire et muni de deux trous diamétralement opposé pour le passage d'un arbre d'actionnement et d'un axe de pivotement. A l'intérieur du corps est disposée une bague 30 d'étanchéité suivant l'invention, qui comprend une partie 2 annulaire centrale et deux parties 3 annulaires latérales en élastomère. La partie 2 annulaire centrale est retenue sur le corps 1 par des harpons 4. Les parties 3 sont vulcanisées à la partie 2. Comme le montre la Figure 2, la partie 2 annulaire centrale est réalisée en plusieurs arceaux 9 pleins et en deux arceaux 10 pourvus d'un passage 11, les deux passages étant diamétralement opposés, l'anneau étant complété éventuellement par deux parties 12 permettant d'en augmenter le diamètre. La Figure 3 illustre un mode de réalisation permettant d'obtenir une étanchéité particulièrement bonne entre les brides de tuyauterie, d'une part, et une partie 3 annulaire latérale, d'autre part, par un tenon 14 annulaire bombé vers l'extérieur. La tranche d'une partie 3 annulaire latérale, tournée vers la partie 2 annulaire centrale comprend un premier tronçon 15 intérieur parallèle à l'axe de la bague, suivi d'un deuxième tronçon 16 extérieur parallèle à l'axe de la bague, le raccordement du premier tronçon 15 au deuxième tronçon 16 s'effectue par l'intermédiaire d'un demi-tore 17 bombé coopérant avec un premier tronçon 18 intérieur parallèle à l'axe de la partie 2 annulaire centrale. Celle-ci comporte une extrémité latérale ayant deux faces 19 faisant entre elles un angle a° de 60 à 90° et coopérant avec un troisième tronçon 20 de la partie 3 annulaire latérale. Le troisième tronçon 20 fait suite au deuxième tronçon 16 et est parallèle à l'axe de la bague. Ces deux coopérations par le sommet des faces 19 avec le troisième tronçon 20 et par le demi-tore 17 bombé avec le premier tronçon 18 assure une bonne étanchéité entre les parties 2 et 3. REVENDICATIONS1. Bague d'étanchéité en matière élastomère, ayant deux parties (3) annulaires latérales de part et d'autre d'une partie (2) annulaire centrale munie, de préférence, de harpons sur sa face extérieure, caractérisée en ce que chaque partie (3) annulaire latérale est assemblée par la tranche à la partie annulaire centrale. 2. Bague d'étanchéité suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la partie annulaire centrale est constituée de plusieurs arceaux (9) assemblés entre eux par leurs extrémités. 3. Bague d'étanchéité suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'assemblage est une vulcanisation ou un collage. 20 4. Bague d'étanchéité suivant la revendication 2, caractérisée en ce que deux arceaux (10) diamétralement opposés sont pourvus d'un passage (11) et les autres arceaux sont pleins. 25 5. Bague d'étanchéité suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que chaque partie (3) annulaire latérale a un tenon (14) annulaire bombé vers l'extérieur.156 Bague d'étanchéité suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la tranche d'une partie (3) annulaire latérale, tournée vers la partie (2) annulaire centrale, comprend un premier tronçon (15) intérieur parallèle à l'axe de la bague, suivi d'un deuxième tronçon (16) parallèle à l'axe de la bague, lui-même suivi d'un troisième tronçon (19) extérieur, perpendiculaire à l'axe de la bague, le raccordement du premier tronçon (15) au deuxième tronçon (16) s'effectuant par l'intermédiaire d'un demi-tore (17) bombé coopérant avec un premier tronçon (18) intérieur parallèle à l'axe de la partie (2) annulaire centrale, laquelle comporte une extrémité latérale extérieure ayant deux faces (19) faisant entre elles un angle a° de 60 à 90° et coopérant avec le troisième tronçon (20) de la partie annulaire latérale (3), perpendiculaire à l'axe de la bague. 7. Utilisation d'une bague d'étanchéité suivant l'une des revendications précédentes dans un robinet à papillon.