BALL-VALVE AND PROCESSES FOR ITS MANUFACTURE

Abstract: 1. Ball-cock comprising a tubular body (1) having annular ends, two flanges (2, 52, 62, 72) each provided with a central opening (4, 54, 64, 74) surrounded by an annular groove (14), means for urging the flanges (2, 52, 62, 72) towards each other whilst the annular ends of the body (1) are each seated in the groove (14) of one of the flanges, a spherical obturator (6) with a passage (11) therethrough, a control shaft (7) rotatably mounted in a bore (18) of the body (1) and rotatably connected to the spherical obturator (6), and two annular seats (22) mounted on either side of the spherical obturator (6), characterized in that each seat (22) is positioned independently of the body (1), by means (23, 41, 65, 73) secured to the periphery of the central opening (4, 54, 64, 74) of the adjacent flange (2, 52, 62, 72).

Description: La présente invention concerne un robinet (ce terme étant ici synonyme de vanne), notamment à usage industriel, ce robinet présentant une structure de nature à permettre sa fabrication dans des conditions particulièrement économiques. L'invention vise aussi les procédés de fabrication du robinet en question. Les robinets visés par l'invention comprennent un corps serré entre deux flasques et traversé par un passage dans lequel est monté un organe obturateur lié en rotation à un arbre de commande. On connait des robinets de ce type dans lesquels le corps présente sur la tranche de chaque extrémité annulaire une gorge dans laquelle est logé un joint assurant l'étanchéité de ce corps avec les flasques adjacents. Pour permettre l'usinage de cette gorge dans l'épaisseur du corps, on est conduit à utiliser pour ces robinets des corps réalisés à partir d'ébauches épaisses moulées ou forgées, conformément à un usage bien établi pour de très nombreux types de robinets. Le montage indiqué plus haut conduit ainsi à un robinet lourd dont le prix de revient est élevé en conséquence de son poids et des procédés de fabrication qu'il implique. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en réalisant un robinet léger et économique et en présentant des procédés rapides et peu onéreux pour la fabrication industrielle de ce robinet. Suivant l'invention, le robinet est caractérisé en ce que le corps comprend un tronçon tubulaire dont les extrémités annulaires sont emboîtées dans une gorge de chacun des flasques au fond de laquelle est disposé un joint d'étanchéité. Ainsi, le corps peut être rendu notablement plus mince que dans les réalisations connues, et il ne nécessite plus d'usinage pour former une gorge à chacune de ces extrémités. Le corps du robinet conforme à l'invention est donc léger et peu onéreux. Son montage est en outre facile et précis car les gorges des flasques, qui contiennent chacune un joint, assurent en même temps le centrage du corps. L'invention concerne notamment les robinets à boule, dans lesquels l'organe obturateur est une boule percée dlun conduit et montée entre deux sièges annulaires disposés chacun à l'une des extrémités du passage du corps. Dans cette réalisation, chaque siège est de préférence porté par l'un des flasques, tandis que le tronçon tubulaire est réalisé à partir d'un tube extrudé cylindrique, ou à partir d'une pièce de tôle formée par roulage et dont les deux bords en regard sont liés par un cordon de soudure. Ainsi, la fabrication du corps, qui ne nécessite ni forgeage ni moulage, peut être d'autant plus économique que ce corps n'assure pas le maintien des sièges, contrairement au corps des robinets à boule connus. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, chaque siège est porté par une membrane annulaire dont la bordure externe est assujettie au flasque respectif. Cette membrane assure un appui élastique du siège contre la boule. Suivant un autre aspect de l'invention, le procédé de fabrication du robinet ci-dessus est caractérisé en ce qu'on emboîte l'un contre l'autre une membrane et un embout tubulaire de raccordement dans l'ouverture centrale de chaque flasque, et en ce qu'on réalise par bombardement électronique un cordon de soudure cylindrique sur le pourtour de cette ouverture pour fixer simultanément l'embout et la membrane au flasque. Ainsi, le montage des pièces avant soudage est aisé, et la soudure, réalisée dans la masse et sans oxydation par bombardement électronique, est particulièrement résistante, d'autant plus qu'il y a emboîtement préalable des pièces. Suivant un autre ase t de l'invention, le procédé de fabrication d'un robinet à boule dans lequel chaque siège est monté dans un évidement annulaire ménagé autour de l'ouverture centrale de chaque flasque est caractérisé en ce qu'on emmanche un embout tubulaire de raccordement dans chacun des flasques, en ce qu'on soude cet embout au flasque par bombardement électronique, et en ce qu'autour de l'ouverture centrale du flasque on usine pour le siège un évidement annulaire séparé du passage réservé à l'écoulement par l'extrémité annulaire de embout. Ce procédé conduit à usiner l'évidement annulaire dans ou à proximité immédiate de la soudure de l'embout, ce qui est rendu possible par l'emploi de la soudure par bombardement électronique qui lie intimement les pièces soudées. Ainsi, le siège est très près du pourtour de l'ouverture du flasque sans toutefois créer de protubérance qui gêne l'écoulement en position d'ouverture du robinet. D'autres particularités et avantages de la présente invention ressortiront encore de la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs - la Figure 1 est une vue, en coupe selon l'axe d'écoulement, du robinet conforme à l'invention - la Figure 2 est une vue de face, en coupe partielle selon II-II de la Figure 1 - la Figure 3 est une vue partielle du robinet de la Figure 1, à échelle agrandie - la Figure 4 est une vue en perspective du tronçon tubulaire du corps - les Figures 5 à 7 et 10 sont des vues partielles, en coupe selon l'axe d'écoulement du robinet, de différents modes de réalisation du robinet conforme à l'invention ; et - les Figures 8 et 9 sont des vues partielles en coupe illustrant le procédé de fabrication du robinet de la Figure 10. L'invention sera plus particulièrement, mais non limitativement, décrite dans son application à un robinet à boule. Comme le montrent les Figures 1 à 4, le robinet comprend un corps 1 serré entre deux flasques sensiblement carrés 2 au moyen de quatre tirants 3 montés aux quatre coins des flasques 2. Ceux-ci présentent chacun une ouverture centrale 4 d'axe XX pour le passage du fluide dont l'écoulement est à contrôler. Le corps 1 est traversé par un passage cylindrique 5, d'axe XX (Figure 1), de diamètre sensiblement supérieur à celui des ouvertures 4. Dans ce passage 5 est montée une boule 6 liée en rotation à un arbre de commande 7 d'axe YY transversal à l'axe XX. L'extrémité 8 de l'arbre 7 dirigée vers la boule 6 est aplatie et engagée dans une fente 9 de la boule 6 pour assurer cette liaison en rotation. La boule 6 est traversée par un conduit cylindrique il coaxial à XX en position d'ouverture du robinet, et orthogonal aux axes XX et YY en position de fermeture. Conformément à l'invention, le corps 1 comprend un tronçon tubulaire 12 dont les deux extrémités annulaires 13 sont emboîtées chacune dans une gorge annulaire 14, de section rectangulaire, ménagée sur la face des flasques 2 tournée vers la boule 6, autour de l'ouverture centrale 4. Un joint d'étanchéité annulaire 15, par exemple en polytétrafluoréthylène ou autre résine polyfluorée, est confiné entre l'extrémité 13 du tronçon tubulaire 12, le fond et les deux faces latérales de la gorge 14. L'épaisseur de la paroi du tronçon 12 est d'environ 10 à 15 % du rayon du passage 5 dans l'exemple représenté, mais pourrait être différente, en fonction de la pression nominale d'écoulement notamment. Cette épaisseur peut évidemment être augmentée bien au-delà des valeurs ci-dessus si l'on ne craint pas d'accroître le poids et le prix de revient du robinet. Un presse-étoupe 16, traversé par l'arbre 7 est fixé au tronçon 12 au moyen d'un cordon de soudure annulaire 17 qui entoure un perçage 18 ménagé dans le tronçon 12 pour le passage de l'arbre 6. Le boîtier du presse-étoupe 16 porte deux butées 19 qui limitent le débattement, entre deux positions extrêmes, d'une poignée de commande 21 liée en rotation à l'arbre 7 à l'opposé de la boule 6. Selon une particularité de l'invention, le tronçon tubulaire 12 est scié à la longueur voulue dans un tube extrudé. Selon une variante (Figure 4), il est réalisé à partir d'une pièce de tôle rectangulaire, initialement plane, puis rendue cylindrique par roulage, et dont les deux bords ainsi amenés en regard l'un de l'autre sont reliés par un cordon de soudure 12a. La boule 6 est supportée entre deux sièges annulaires 22 montés chacun à l'une des extrémités du passage 5, de façon à entourer les extrémités du conduit 11 en position d'ouverture du robinet. Chacun des sièges 22, par exemple en polytétrafluoréthylène ou autre usine polyfluorée, est porté par le flasque 2 adjacent par l'intermédiaire d'une membrane annulaire 23 contre laquelle il est collé, ou simplement serré par la boule 6. La bordure externe 24 de la membrane 23 est fixée à la face du flasque 2 tournée vers l'autre flasque 2 par un cordon de soudure 25 (Figure 3). Chaque membrane 23 présente un profil sensiblement en Z qui comporte au-delà de la bordure externe 24, sensiblement radiale, une aile sensiblement cylindrique 26 dirigée à l'opposé de la boule 6 et suivie d'une bordure interne 27 dirigée à peu près radialement vers l'axe XX. Le profil ainsi adopté confère une certaine élasticité à l'aile 26 lui permettant de travailler en flexion relativement à la bordure 24. Chaque siège 22 présente un profil complémen- taire de celui de l'aile 26 et de la bordure 27 permettant son emboîtement dans celle-ci, et, du côté extérieur une surface d'appui sphérique 32 pour la boule 6 (Figure 3). Chaque flasque 2 porte un embout tubulaire 33 dirigé à l'opposé de la boule 6 pour permettre le raccordement du robinet à la canalisation (non représentée). Les embouts 33 sont fixés par des cordons de soudure annulaires 34 contre la face des flasques 2 opposée à celle qui porte déjà le cordon 25. Le robinet décrit ci-dessus est particulièrement léger grâce à son corps à paroi mince, et d'une réalisation particulièrement économique, si l'on compare la simplicité du tronçon 12 aux corps des robinets connus Ce mode de réalisation nécessite cependant deux cordons de soudure 25 et 34 pour chaque flasque 2. Pour remédier à cet inconvénient, dans le mode de réalisation représenté à la Figure 5, la bordure extérieure de la membrane 41 est interposée entre l'embout 33 et le flasque 2, de sorte que le cordon de sou dure 34 assure simultanément la fixation de l'embout 33 et de la membrane 41. La membrane 41 comprend une aile cambrée 42 dirigée vers l'axe XX' à partir de sa bordure extérieure précitée, et un rebord cylindrique 43. Le siège 22 est emboîté sur la bague à collerette ainsi formée par l'aile 42 et le rebord 43. La fabrication de ce robinet est plus simple que celle du robinet représenté aux Figures 1 à 4. Le cordon de soudure 34 est cependant assez délicat à réaliser, notamment en ce qui concerne le maintien des pièces avant le soudage et risque d'être fragile à l'utilisation. Dans la variante de réalisation représentée à la Figure 6, qui tend à remédier à cette sujétion, le flasque 52 est similaire au flasque 2, si ce n'est son ouverture centrale 54 qui est de diamètre agrandi pour permettre d'y emboiter l'embout 33 et la membrane 23 (similaire à celle décrite en référence aux Figures 1 à 4), dont le diamètre externe est le même que celui de l'embout 33. La membrane 23 et l'embout 33, emboîtés l'un contre l'autre dals ltouverture 54, sont relii au fla2iUe 52 par un cordon de soude cy3indrique 55 commun réalisé par bombardement électronique suivant la surface de l'ouverture 54. Grâce à l'emboîtement préalable des pièces, qui facilite leur positionnement avant soudage, et au soudage par bombardement électronique qui s'effectue dans la masse métallique et sans oxydation, ce mode de réalisation et son procédé de fabrication assurent une fixation très solide de la membrane 23 et de l'embout 33 avec un seul cordon de soudure. Dans le mode d'exécution représenté à la Figure 7, on utilise au contraire des flasques 62 dont l'ouverture 64 est de diamètre réduit par rapport aux flasques 2. Le siège 22 est emboîté dans une gorge annulaire créée entre la surface de l'ouverture 64 du flasque 62 et une membrane rapportée 65 à profil en Z fixée contre ce flasque et dont l'aile centrale 63 fait saillie vers l'axe XX. Les embouts 33 sont fixés contre une collerette 67 des flasques 62 dirigée à l'opposé de la boule 5 par un cordon de soudure annulaire 68. Ce dernier fixe également l'aile externe 69 de la membrane 65 au flasque 62. Comme le montrent les Figures 8 à 10, il n'est pas indispensable de prévoir une membrane pour maintenir le siège. Selon le procédé de fabrication propre à cette réalisation, on commence par emmancher (Figure 8) l'em- bout 73, de diamètre plus faible que l'embout 33, jusqu'au milieu environ de l'oture 74, de diamètre également réduit, ménagée dans le flasque 72, et on soude cet embout 73 au flasque 72 par un cordon de soudure 75 cylindrique réalisé par bombardement électronique suivant la surface périphérique de l'ouverture 74. On usine ensuite (Figure-ffi un évidement annulaire 76 autour de l'ouver- ture 74, de façon que cet usinage concerne à la fois le flasque 72, l'extrémité de l'embout 73, ainsi que le cordon de soudure 75. L'évidement 76 est ainsi séparé du passage réservé à l'écoulement par l'extrémité amincie de l'embout 73. Le siège 22 est alors installé dans cet évidement et porte par trois faces adjacentes respectiyement contre les deux faces cylindriques et le fond plan de l'évidement 76 (Figure lOi. Le robinet ainsi constitué comporte une boule 6 dont le conduit 11 a le même diamètre que les embouts 73, de sorte que la perte de charge en position d'ouver ture totale est particulièrement réduite. Tous ces exemples de réalisation peuvent satisfaire à diverses utilisations du robinet ou à diverses conditions de fabrication, ou encore procurer un appui plus ou moins élastique des sièges selon la nature de ces derniers, mais d'une façon générale, l'invention permet de réaliser un robinet particulièrement léger et économique en reportant sur les flasques, nécessairement massifs, toutes les fonctions mécaniques d'étanchéité, ce qui permet l'utilisation d'un corps particulièrement simple. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits, et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir de son cadre. C'est ainsi que les sièges pourraient être portés par une collerette radiale des flasques, sans utiliser de membrane ni faire participer les embouts au maintien de ces sièges.

Claims: REVENDICÂTI ONS 1. Robinet comprenant un corps (1) serré entre deux flasques (2, 52, 62, 72) munis d'une ouverture centrale (4, 54, 64, 74), ce corps (1) étant traversé par un passage (5) dans lequel est monté un organe obturateur (6) lié en rotation à un arbre de commande (7), caractérisé encre que le corps (1) comprend un tronçon tubulaire (12) dont les extré- mités annulaires (13) sont emboîtées dans une gorge (14) de chacun des flasques (2, 52, 62, 72) au fond de laquelle est disposé un joint d'étanchéité (15). 2. Robinet conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le tronçon tubulaire (12) est réalisé à partir d'une pièce de tôle formée par roulage et dont les deux bords en regard sont liés par un cordon de soudure (12a). 3. Robinet conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le tronçon tubulaire (12) est réalisé à partir d'un tube extrudé cylindrique, découpé à la longueur voulue. 4. Robinet conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'organe obturateur est une boule (6) percée d'un conduit (11) et montée entre deux sièges annulaires (22) disposés chacun à l'une des extrémités du passage (5) du corps (1), caractérisé en ce que chaque siège (22) est porté par l'un des flasques (2, 52, 62, 72). 5. Robinet conforme à l'une des revendications 7 à 4, caractérisé en ce que chaque siège (22) est porté par une membrane annulaire (23, 41, 65) dont la bordure externe est assujettie au flasque respectif (2, 52, 62). 6. Robinet conforme à la revendication 5, caractérisé en ce que chaque flasque (2, 52, 62) porte un embout tubulaire (33) dirigé à l'opposé de la boule (6), et en ce que l'embout (33) et la membrane (23, 41, 65) sont assujettis au flasque (2, 51, 62) par un cordon de soudure commun (34, 55, 68). 7. Robinet conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que le flasque (2) est soudé contre l'extrémité annulaire de l'embout (33), avec interposition de la partie périphérique de la membrane (41). 8. Robinet conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que le diamètre du tronçon tubulaire (12) est supérieur à celui de l'embout (33), et en ce que l'embout (33) est emmanché dans l'ouverture centrale (54) du flasque (52). 9. Robinet conforme à l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le profil de la membrane (23, 41) permet sa déformation élastique par rapport au flasque (2, 52) tout en assurant l'emboîtement du siège (22) de l'obturateur (6). 10. Robinet conforme à l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque siège (22) est monté dans un évidement annulaire (76) ménagé autour de l'ouverture centrale (64, 74) de chaque flasque (62, 72). 11. Procédé de fabrication d'un robinet à boule conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'on emboîte l'un contre l'autre une membrane (23) et un embout tubulaire de raccordement (33) dans l'ouverture centrale (54) de chaque flasque (52), et en ce qu'on réalise par bombardement électronique un cordon de soudure cylindrique (55) sur le pourtour de cette ouverture (54) pour fixer simultanément l'em- bout (33) et la membrane (23) au flasque (52). 12. Procédé de fabrication d'un robinet à boule conforme à la revendication 10, caractérisé en ce qu'on emmanche un embout tubulaire de raccordement (73) dans chacun des flasques (72), en ce qu'on soude cet embout (73) au flasque (72) par bombardement électronique, et en ce qu'autour de l'ouverture centrale (74) du flasque (72), on usine pour le siège un évidement annulaire (76) séparé du passage réservé à l'écoulement par l'extrémité annulaire de l'embout (73).

Inventors: GACHOT, JEAN
Applicants: GACHOT, JEAN
Application year: 1980
Main classification: F16K27
IPC codes: F16K27, F16K5