Brevet FR3067783A1 — publié le 20181221

Robinet à papillon centré La présente invention se rapporte aux robinets à papillon. Un robinet à papillon assure l'étanchéité amont/aval dans un circuit. Il se compose d'un corps, solidaire de la tuyauterie, et d'un papillon, tournant sur un axe perpendiculaire au flux permettant le passage ou le blocage de celui-ci. Ces éléments étant rigides, on leur adjoint généralement un joint intermédiaire, plus souple, permettant un bon appairage des surfaces afin de garantir un niveau d'étanchéité suffisant. Il est composé d'une partie assurant l'étanchéité statique, solidaire d'un des éléments, et d'une partie assurant l'étanchéité dynamique, en contact avec le second élément lors de la fermeture du papillon. La partie statique peut être fixée sur le corps ou sur le papillon. De manière générale, un robinet à papillon possède également deux autres étanchéités pour éviter la fuite du fluide vers l'extérieur du système, à savoir l'étanchéité 20 arbre/corps et l'étanchéité corps/tuyauterie. Dans un robinet à papillon centré, l'étanchéité est assurée dans le plan médian du papillon en position fermée. Le joint, dans cette position, est tangent à la surface (ou siège) de contact dynamique (du corps ou du 25 papillon, selon la configuration). 2 Afin d'assurer le niveau d'étanchéité requis, une pression de contact entre le joint et le siège dynamique est nécessaire. Cette pression de contact est assurée par une cote de serrage radial lors de la conception. Cela se 5 traduit par un écrasement du joint souple sur le siège dynamique rigide, la pression de contact étant fonction de l'élasticité du joint. La conception symétrique de ce type de robinet permet une performance égale dans un sens ou l'autre du flux. On 10 trouvera un exemple de robinet à papillon centré avec joint monté sur le corps dans le brevet US 1 977351A. Le robinet à papillon centré n'est pas autoclave, car l'effort de contact est purement perpendiculaire à l'effort généré par le fluide. Cela signifie que cet 15 effort est entièrement dû au serrage initial du joint. Les inconvénients qui en découlent sont : - le couple nécessaire à l'actionnement du papillon, car le joint frotte sur le siège dynamique pendant toute la rotation du papillon ; - l'usure prématurée des surfaces en contact en raison de ce frottement glissant et - la limite physique des matériaux actuels, ne permettant pas de hauts niveaux de compression des joints sans déchirement de matière, notamment en raison de la cinématique de fermeture du papillon ; cela induit une limitation de la pression de service admissible. Un autre inconvénient du robinet à papillon centré est que le plan d'étanchéité (plan médian du papillon en position fermée) comprend également l'arbre d'actionnement (axe de rotation). Il est donc nécessaire de faire un système d'étanchéité contournant cet arbre de part et d'autre, ce qui complexifie les pièces. 3 L'invention vise un robinet à papillon centré, dont le couple d'actionnement et l'usure des pièces d'étanchéité sont moindres, en raison de la réduction du frottement glissant entre ces pièces. L'invention permet, en outre, 5 une augmentation de la pression de service et une réduction du coût de fabrication des pièces par la simplicité des géométries centrées et leur grande tolérance dimensionnelle. Le robinet suivant l'invention comprend un corps 10 définissant un siège intérieur annulaire, un papillon centré monté tournant dans le corps d'une position ouverte à une position fermée et un dispositif d'étanchéité entre le corps et le papillon. Il est caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité comprend 15 un joint annulaire retenu par le corps, et ce joint a un diamètre intérieur inférieur au diamètre extérieur maximal du papillon et un diamètre extérieur supérieur au diamètre intérieur minimal du siège du corps. De préférence, le joint est libre, c'est-à-dire qu'il 20 n'est pas lié statiquement au corps ou au papillon du robinet et qu'il n'est pas monté serré. Ce joint fonctionne avec deux zones de contact dynamique, une sur le corps et une sur le papillon. De préférence, le joint est retenu avec possibilité d'un jeu de déplacement dans 25 la direction de l'axe du papillon. Suivant une variante, le joint est retenu par des brides fixées au corps. Suivant une autre variante, il est inséré dans une gorge circonférentielle intérieure du corps. 4 De préférence, le joint est retenu avec possibilité d'un jeu de déplacement dans la direction de l'axe du papillon. Le joint est libre. Le joint peut être torique. Suivant un mode de réalisation préféré, ce joint est un 5 joint à lèvres, de préférence énergisées. Le joint peut être en matière élastomère, en matière plastomère ou en matière métallique. Suivant une variante, le robinet est équipé de deux dispositifs d'étanchéité, tels que décrits ci-avant, de 10 part et d'autre du papillon en la position fermée. Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple : la figure 1 est une vue en perspective avec arrachement partiel d'un robinet à papillon suivant 15 l'invention ; la figure 2 en est une vue partielle en coupe, alors que le robinet est fermé ; la figure 3 représente l'état d'un joint à lèvres énergisées à l'état libre et 20 la figure 4 le représente, alors qu'il est sous pression. Le robinet à papillon suivant l'invention comprend un papillon 1 centré pouvant tourner sous l'action d'un arbre 5 de manoeuvre, son siège (zone d'étanchéité) est une portée inclinée. Le robinet comprend, en outre, un 25 corps 2 définissant un siège intérieur annulaire. Le papillon 1 est centré sur le corps 2. Le robinet comprend enfin un joint 3 d'un côté du corps 2, maintenu en position par une bride 4 ou dans une gorge du corps 2. Il est prévu une étanchéité 8 d'arbre 5 de manoeuvre/corps 2 5 pour empêcher les fuites lorsque le robinet est en position ouverte. Le joint 3 a un diamètre intérieur inférieur au diamètre extérieur maximal du papillon 1 et un diamètre extérieur 5 supérieur au diamètre intérieur minimal du siège du corps 2. Dans sa variante à deux joints, le robinet est de symétrie par rapport au plan P médian (figure 2). Il aune étanchéité de fonction amont/aval (siège du corps/joint/siège du papillon) axisymétrique par rapport 10 à l'axe de la veine fluide ou de la tuyauterie. Il comporte une étanchéité 7 entre le corps 2 et la tuyauterie T pour empêcher les fuites vers l'extérieur et une étanchéité 8 entre l'arbre 5 et le corps 2 pour empêcher les fuites vers l'extérieur, lorsque le robinet 15 est en position ouverte. La distance entre le plan médian du joint 3 en position tangente sur les sièges et la face en regard de la bride 4 est inférieure ou égale au diamètre de la section du joint 3. La figure 3 représente la position d'un joint à lèvres 20 énergisées, alors que le papillon est en position ouverte. L'âme 6 élastique du joint n'applique pas le joint sur le corps 2 et sur le papillon 1. A la figure 4, les deux lèvres du joint sont appuyées respectivement sur le papillon 1 et sur le corps 2 par les forces de 25 pression du fluide, qui agissent à l'encontre de la force de rappel de l'âme REVENDICATIONS1. Robinet comprenant : - un corps (2) définissant un siège intérieur annulaire, - un papillon (1) centré monté tournant dans le corps (2) d'une position ouverte à une position fermée, - un dispositif d'étanchéité entre le corps (2) et le papillon (1), caractérisé en ce que le dispositif d'étanchéité comprend un joint (3) annulaire retenu par le corps (2), et ce joint (3) a un diamètre intérieur inférieur au diamètre extérieur maximal du papillon (1) et un diamètre extérieur supérieur au diamètre intérieur minimal du siège du corps (2). 2. Robinet suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le joint (3) est libre. 3. Robinet suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le joint (3) est retenu par une bride (4) fixée au corps (2). 4. Robinet suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le joint (3) est retenu en étant inséré dans une gorge circonférentielle intérieure du corps (2). 5. Robinet suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les joints (3) sont retenus 7 avec possibilité d'un jeu de déplacement dans la direction de l'axe du papillon (1). 6. Robinet suivant l'une des revendications précédentes, 5 caractérisé en ce que le joint (3) est torique. 7. Robinet suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le joint (3) est un joint à lèvres, de préférence énergisées par une âme (6) 10 élastique. 8. Robinet suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est équipé de deux dispositifs d'étanchéité, de part et d'autre du 15 papillon en la position fermée.