<Desc/Clms Page number 1>
"Robinets à obturateur tournant et leur fabrication"
La présente invention est relative à des robinets à obturateur tournant, et plus particulièrement à des dispositifs d'étanchéité et d'appui, à haut rendement, pour des robinets à obturateur tournant.
On a fait de nombreux essais pour arriver à un agencement de scellage étanche aux liquides pour haute pression, destiné à s'utiliser dans des robinets à obturateur tournant. Un essai de ce genre est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique nO 3.447. 781, qui prévoit l'utilisation d'une bague d'appui élastomère destinée à entrer en contact contre un élément d'étanchéité disposé dans une rainure annulaire prévue dans le corps de robinet. Ce type de structure d'appui est désavantageux car il ne peut pas assurer une étanchéité de métal contre métal, telle qu'elle est nécessaire dans le cas de fluides pour lesquels des conditions corrosives ou abrasives existent.
Un robinet à élément sphérique, à élément d'appui ou siège métallique, utilise des surfaces usinées avec précision pour assurer une obturation. Cette conception peut également provoquer une usure inutile des parties correspondantes du fait que les surfaces d'appui se rencontrent à plat. Du fait de ces surfaces planes, toute petite particule quelconque se trouvant dans le courant en circulation, par exemple une particule de sable, peut empêcher un contact convenable des surfaces correspondantes, en créant de la sorte une possibilité inhérente de fuite. En outre, une telle conception de siège pour robinet est extrêmement coûteuse à fabriquer.
De tels désavantages rencontrés dans les dispositifs formant appuis ou sièges de l'art antérieur, pour les robinets à obturateur tournant, sont surmontés par la présente invention qui prévoit l'utilisation d'un élément annulaire d'appui métallique flexible, mince,
<Desc/Clms Page number 2>
monté le long de l'une des extrémités cylindriques ou des deux extrémités cylindriques du corps de robinet, ou bien, à titre de variante, sur l'élément d'obturation du robinet, tel que l'élément sphérique d'un robinet à obturateur tournant en forme d'élément sphérique.
L'élément annulaire d'appui métallique flexible est monté en encorbellement à son extrémité cylindrique opposée par rapport au corps du robinet et il est maintenu contre l'élément d'obturation du robinet grâce à un élément de sollicitation résilient, tel qu'une bague torique élastomère. L'élément de sollicitation est maintenu captif dans un canal préalablement formé dans l'élément annulaire d'appui métallique.
Des boutonnières pour éléments de fixation sont formées en des endroits espacés radialement dans l'élément annulaire de siège flexible, ces boutonnières permettant, avec des éléments de fixation filetés associés, un ajustement axial automatique de l'élément annulaire d'appui lors de l'assemblage et du début de la fermeture de l'élément d'obturation du robinet.
Il est important que, durant l'assemblage des dispositifs d'appui et d'étanchéité de robinet, aidés par la pression, suivant la présente invention, les éléments de fixation maintenant l'élément annulaire d'appui flexible ne soient pas serrés avant que l'élément d'obturation ait été déplacé vers sa position pleinement fermée. Il est avantageux que, durant l'assemblage, l'élément de sollicitation résilient agisse à la fois comme ressort pour maintenir l'élément annulaire d'appui flexible en place et également pour localiser radialement cet élément annulaire, de manière concentrique et uniforme au voisinage de la surface d'appui de l'élément sphérique.
Une telle action de sollicitation durant l'assemblage permet le déplacement radial de l'élément annulaire d'appui flexible dans des zones choisies pour s'accomoder des variations existant dans l'élément d'obturation associé. En fait, lorsque l'élément sphérique commence à se fermer durant l'assemblage, chaque partie de l'élément annulaire d'appui flexible se déplace axialement et radialement par rapport au siège de l'élément d'obturation du robinet pour trouver sa position idéale d'appui. Ensuite, les dispositifs de fixation de l'élément annulaire d'appui flexible sont serrés pour bloquer en permanence cet élément annulaire en place.
<Desc/Clms Page number 3>
La coopération de la surface d'appui sphérique existant sur l'élément obturateur du robinet avec l'élément annulaire d'appui flexible continu permet un déplacement relatif entre eux, ce qui assure ainsi la fermeture du robinet dans sa position d'appui réelle. Un robinet réalisé suivant la présente invention ne peut pas se gripper du fait des déformations de ce robinet, puisque l'élément annulaire d'appui est en contact flexible avec l'élément d'obturation. De ce fait, il ne faut pas de dispositif d'actionnement de couple élevé, de haute précision, qui sont coûteux. Au contraire, on peut utiliser des dispositifs d'actionnement traditionnels moins coûteux, dans les robinets à obturateur tournant, comportant la structure d'appui flexible suivant la présente invention.
La présente conception peut également être produite en prévoyant une action excentrée par rapport à l'élément d'obturation rotatif, l'élément d'obturation se soulevant à l'écart de l'élément annulaire d'appui flexible lorsqu'il tourne vers la position d'ouverture, en réduisant de la sorte une usure de la zone d'appui ou siège. Ceci est aisément réalisé en décalant l'axe de rotation de l'élément obturateur d'une quantité nominale, par exemple de 6, 35 mm (1/4 pouce).
Outre leur utilisation dans des robinets à obturateur tournant en forme d'élément sphérique, les dispositifs d'étanchéité et d'appui, aidés par la pression, suivant la présente invention peuvent s'utiliser avec d'autres types de robinets à obturateur tournant, tels que des robinets à papillon, par exemple.
Les moyens grâce auxquels les caractéristiques et les avantages précédents de la présente invention sont atteints et la manière pour y arriver seront plus facilement compris grâce à la description suivante donnée avec référence aux dessins non limitatifs annexés.
La Figure 1 est une vue en élévation latérale d'un robinet à élément sphérique, comportant le dispositif d'étanchéité amélioré de la présente invention, certaines parties étant brisées pour permettre une meilleure vision.
La Figure 2 est une vue en coupe agrandie de l'élé- ment d'appui flexible de la présente invention, dans un état de pré- assemblage.
<Desc/Clms Page number 4>
La Figure 3 est semblable à la Figure 2 mais comporte en outre l'élément d'appui annulaire de l'élément rotatif, en présentant l'état fermé et assemblé.
La Figure 4 est une vue en perspective arrière de l'élément annulaire d'appui flexible et de l'élément annulaire de sollicitation suivant la présente invention.
Les Figures 5A à 5C montrent différentes formes, en coupe transversale, de l'élément annulaire de sollicitation de la présente invention.
La Figure 6 illustre l'agencement à boutonnières, pour les éléments de fixation, de l'élément annulaire d'appui flexible de la présente invention.
La Figure 7 est semblable à la Figure 1 mais montre une variante de forme de réalisation de la présente invention, dans laquelle l'élément annulaire d'appui flexible a été monté d'une autre manière.
La Figure 8 illustre l'utilisation du dispositif d'étanchéité flexible de la présente invention dans le cas d'une structure de robinet à papillon.
La Figure 9 illustre la position fermée et, en trait interrompu, l'état partiellement ouvert, pour les éléments constitutifs du robinet à papillon de la Figure 8.
Si on se réfère aux dessins, sur lesquels les mêmes numéros de référence désignent des éléments correspondants, la Figure 1 présente une illustration d'un robinet à obturateur tournant en forme d'élément sphérique, désigné d'une manière générale par le numéro de référence 20. Le robinet à élément sphérique 20 comprend un corps 22 constitué par une pièce extrême de droite 24, une pièce centrale formant corps 25 et une pièce extrême de gauche 26, toutes ces pièces étant réunies par des éléments de fixation filetés convenables 28. Un élément sphérique d'obturation 32, comportant des axes 34 en alignement axial, est monté à rotation dans des paliers 30 prévus dans le corps central 25.
Un assemblage 36, formant palier de butée, est monté à la base du corps central 25 (voir la Figure 1) et est relié à celui-ci par un goujon 38 fixé à la base de l'axe 34 du robinet.
<Desc/Clms Page number 5>
Un élément d'appui annulaire ou anneau continu 40, d'une forme générale en"C", est fixé à l'aire d'appui extérieure de l'élément sphérique rotatif 32. De façon connue, l'élément d'appui 40 présente une surface d'étanchéité et d'appui sphérique pour l'élément d'obturation associé, à savoir l'élément sphérique 32. A ce stade, ce qui précède est bien connu en pratique et, pour des besoins de référence, on peut retrouver une description d'un tel robinet à élément sphérique dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 3. 447.781.
La nouvelle structure annulaire d'appui flexible de la présente invention sera maintenant décrite. Une cavité annulaire, désignée d'une manière générale par le numéro de référence 42, est formée dans l'aire de la pièce extrême de gauche 26 du corps, au voisinage de l'élément de siège annulaire en forme de C 40. La cavité annulaire 42 comprend, d'une manière générale, un dégagement 44 dans la direction horizontale (voir la Figure 2) et un dégagement angulaire 46. Une série d'ouvertures taraudées 48 (une seule d'entre elles étant représentée sur la Figure 2) sont formées en des endroits espacés radialement le long de la cavité annulaire 42.
Un élément annulaire d'appui flexible, désigné d'une manière générale par le numéro de référence 50 (voir les Figures 1 à 4), comprend un mince segment 52, d'allure générale cylindrique, comportant un segment 54, formant rebord flexible, s'étendant vers le bas et vers l'extérieur et formé d'une pièce avec le segment 52.
Le segment de rebord 54. comporte un canal ou cavité annulaire 56 formé le long de la surface extérieure 58. Une série de boutonnières fraisées 60 (comme on peut le voir particulièrement bien sur les Figures 2 à 4 et 6) sont formées le long du segment annulaire cylindrique 52, en des endroits espacés correspondant aux ouvertures taraudées 48 formées dans la pièce extrême de gauche 26 du corps.
Un élément de sollicitation résilient 57, de forme annulaire, est localisé dans le canal annulaire 56 de manière à s'appuyer contre le dégagement angulaire 46 de la pièce extrême de gauche
26 du corps. Bien qu'il ne soit pas nécessaire pour le fonctionnement satisfaisant du robinet suivant la présente invention, on peut utiliser un adhésif approprié (tel qu'un cyanoacrylate par exemple) pour attacher
<Desc/Clms Page number 6>
et retenir l'élément de sollicitation résilient 57 dans le canal annulaire 56, par exemple dans des applications à pression extrêmement élevée de fluide. L'élément de sollicitation résilient 57, de forme annulaire, est de préférence constitué par un élément annulaire torique et il est de préférence constitué d'un caoutchouc de nitrile.
A titre de variantes, l'élément de sollicitation 57 peut présenter une forme carrée 57 A (Figure 5A), ou une forme triangulaire 578 (Figure 5B), ou une configuration d'allure générale en forme de croix 57C (Figure 5C), ou encore d'autres configurations appropriées. En outre, suivant les applications du robinet (conditions corrosives ou de températures extrêmes, par exemple) avec lesquelles on peut utiliser la présente invention, l'élément de sollicitation 57 peut aussi être réalisé en caoutchouc Buna-N, en Viton, ou en éthylène-propylène.
En tout cas, l'élément de sollicitation 57 sera de préférence réalisé en une matière convenant pour une gamme de températures opératoires allant depuis en dessous du point de congélation jusqu'à 149 C (300 F).
Si on décrit maintenant l'assemblage de l'élément annulaire d'appui flexible 50 sur le corps de robinet 22, la Figure 2 montre que la longueur axiale du segment annulaire cylindrique 52 est telle qu'elle permet à ce segment 52 de s'appuyer étroitement dans la cavité 42 formée dans la pièce extrême de gauche 26 du corps. Cela signifie que le segment cylindrique 52 de l'élément annulaire 50 est introduit de manière à se disposer dans le dégagement horizontal 44 de la pièce extrême 26, tandis que le segment de rebord angulaire 54 se situe, d'une manière générale, dans le dégagement angulaire 46 formé dans la pièce extrême 26, mais sans entrer en contact direct avec ce dégagement, c'est-à-dire que ce segment 54 forme un encorbellement flexible au-dessus du dégagement 46.
Une série d'éléments de fixation filetés, tels que des éléments de fixation à tête plate 62, sont introduits chacun à travers les boutonnières 60 et reçus dans les ouvertures 48 de la pièce extrême 26. Durant cette partie initiale de l'assemblage de l'élément annulaire 50, l'élément sphérique 32 est d'abord mis en rotation vers sa position de pleine ouverture et maintenu dans cette position, de manière qu'il n'y ait pas d'entrée
<Desc/Clms Page number 7>
en contact de l'élément d'appui 40 de l'élément sphérique contre l'élément d'appui flexible 50 ; les éléments de fixation 62 ne sont que partiellement serrés à ce stade (voir la Figure 2). Ensuite, l'élément sphérique 32 est amené à tourner vers sa position de pleine fermeture (voir les Figures 1 et 3).
Dans cet état fermé, l'élément d'appui 40 de l'élément sphérique entre en contact avec la surface surélevée supérieure 64 du segment de rebord angulaire 64 faisant partie de l'élément'annulaire d'appui flexible 50 (comme on le voit particulièrement bien sur la Figure 3).
Durant l'assemblage de l'élément annulaire d'appui flexible 50 sur le corps de robinet 26, l'élément de sollicitation 57 opère pour solliciter de façon uniforme le canal annulaire 56, et de ce fait l'élément annulaire d'appui 50, vers l'intérieur et vers la droite (voir les Figures 1 et 2) vers l'élément sphérique 32. Ensuite, lorsque cet élément sphérique 32 a été mis en rotation jusqu'à sa position de pleine fermeture et que l'élément d'appui annulaire en forme de C 40 est entré en contact avec la surface supérieure 64 de l'élément annulaire d'appui flexible 50, le segment de rebord annulaire 54 se présentant en encorbellement est sollicité vers le bas et vers la gauche (Figure 3).
Ceci a pour effet de comprimer l'élément annulaire de sollicitation 57 entre le canal annulaire 56 et la surface à dégagement angulaire 46 du corps 26. En effet, l'élément annulaire de sollicitation 57 agit pour pousser de force de manière continuelle et en direction radiale le segment de rebord annulaire en encorbellement 54 contre l'élément d'appui 40 de l'élément sphérique, de sorte que l'élément annulaire d'appui flexible 50 trouve de manière correcte, tout le long de sa circonférence, la position fermée appropriée par rapport à l'élément d'appui 40 de l'élément sphérique durant l'assem-
EMI7.1
blage du robinet.
Cette action de sollicitation de l'élément 57, combinée avec la flexibilité inhérente à l'élément annulaire mince 50, amène également cet élément annulaire 50 à se déplacer, en certains endroits suivant sa longueur circonférentielle, vers la gauche (c'est-à-dire axialement dans le cas de la Figure 3) par rapport à un élément de fixation 62 correspondant. Un tel déplacement axial de l'élément annulaire flexible 50 est possible, grâce aux boutonnières 60, par
<Desc/Clms Page number 8>
rapport aux tiges des éléments de fixation 62 (comme on peut le voir particulièrement bien sur la Figure 6), et ce en combinaison avec la force de sollicitation de l'élément résilient 57.
Ensuite, lorsque l'élément sphérique 32 dans sa position de pleine fermeture a réalisé une mise en place finale de l'élément annulaire d'appui flexible 50, qui est partiellement serré, par rapport à la pièce extrême de gauche 26, les éléments de fixation 62 sont serrés à fond dans les boutonnières 60. Le bord fraisé de ces boutonnières 60 coopèrent avec la tête chanfreinée de l'élément de fixation associé 62 à tête plate, de manière à permettre un serrage complet des éléments de fixation ; ce serrage agit pour maintenir la position de l'élément annulaire d'appui flexible 50 qui, grâce à un tel assemblage, a alors trouvé sa position d'appui idéale par rapport à l'élément d'appui 40 de l'élément sphérique.
De façon plus particulière, il sera entendu que, dans la zone localisée entourant chaque boutonnière fraisée 60, le serrage de l'élément de fixation 62 serre en effet l'élément annulaire 50 vers le bas contre le dégagement horizontal 44 de la pièce extrême de gauche 26 ; ce serrage agit pour bloquer l'élément annulaire 50 en place sur la pièce extrême 26 à l'endroit susdit, dès que cet élément annulaire a été convenablement mis en alignement durant cet assemblage.
On a constaté que la largeur de la boutonnière 60 est assez critique, c'est-à-dire que la largeur de la boutonnière 60, à son point le plus étroit le long de la surface extérieure 58 de l'élément annulaire d'appui flexible 50 doit être suffisamment étroite par rapport au diamètre extérieur de l'élément de fixation fileté 62 pour obtenir un effet d'emboutissage de cet élément annulaire 50 autour de la boutonnière 60. Ceci permet l'introduction de force, vers le bas, d'une petite partie de la matière de l'élément annulaire 50, dans le trou 48 de l'élément de fixation, de manière à créer et à maintenir une mise en place positive de l'élément annulaire d'appui flexible 50.
On a constaté que, dans un robinet réalisé suivant la présente invention, la boutonnière 60 devrait avoir une longueur d'environ 1,27 cm (1/2 pouce) pour un robinet d'un diamètre de 30, 5 cm (12 pouces), en vue d'une utilisation avec des dispositifs de fixation
<Desc/Clms Page number 9>
d'un diamètre de 0,47 cm (3/16 pouce), tandis que la boutonnière 60 devrait être d'une longueur de 1,90 cm (3/4 pouce) pour un robinet de 40,6 cm (16 pouces), en vue d'une utilisation avec des éléments de fixation de 0,95 cm (3/8 pouce).
On verra donc que la boutonnière est de préférence allongée jusqu'à 0,63 cm (1/4 pouce) par rapport à. la dimension de l'élément de fixation 62, de manière à s'accommoder d'un mouvement radial convenable de l'élément annulaire d'appui 50 durant l'assemblage, tout en assurant encore la caractéristique de serrage et de blocage qui a été décrite précédemment.
On comprendra que la cavité 42 formée dans la pièce extrême 26 du corps est créée de manière à permettre à l'élément annulaire d'appui flexible 50, lorsqu'il a été serré de manière sûre contre le corps 26 par des éléments de fixation 62, de se situer totalement hors du parcours de circulation du fluide (indiqué par la lettre de référence et la flèche"P"sur la Figure 1).
L'absence de toute saillie quelconque dans le parcours de circulation P empêche avantageusement la dissociation indésirable de la circulation du fluide durant des conditions localisées quelconques de circulation à haute vitesse, telles qu'il peut s'en produire durant l'ouverture et la fermeture de l'élément sphérique 32 du robinet (comme on peut le voir sur la Figure 1, le parcours de circulation P du fluide pour le robinet 20 va normalement de la droite vers la gauche). Lorsqu'une circulation se fait dans les deux sens, une autre structure d'élément annulaire d'appui flexible suivant la présente invention peut être mise en place dans la pièce extrême de droite 24 (voir la Figure 1).
L'épaisseur relative de l'élément annulaire d'appui flexible 50 variera suivant les dimensions du robinet 20 ; elle doit être suffisamment grande pour supporter une manipulation durant l'assemblage et également pour atteindre la résistance d'appui appropriée lors de l'utilisation, tout en étant suffisamment petite pour permettre la flexibilité locale mentionnée précédemment durant le début de l'assemblage et durant l'opération d'étanchéification. On a constaté que, pour un robinet de 30,5 cm (12 pouces), l'épaisseur de l'élément annulaire flexible 50 est de préférence de 1,27 mm (0, 05 pouce). Une gamme préférée d'épaisseurs pour l'élément annulaire
50 va de 0,76 à 2,28 mm (0,03 à 0,09 pouce).
<Desc/Clms Page number 10>
Pour empêcher un grippage indésirable entre la surface de l'élément d'appui annulaire 40 de l'élément sphérique 32 et la surface 64 de l'élément annulaire d'appui flexible 50, il est préférable d'utiliser des matières différentes, résistant à la corrosion, lorsqu'on fabrique ces éléments constitutifs. L'élément d'appui 40 de l'élément sphérique est de préférence formé d'un acier inoxydable, tel que le Type 304 ou le Type 316, par exemple, tandis que l'élément annulaire de siège flexible 50 est réalisé en un Type différent d'acier inoxydable (tel que le Type 410 ou le Type 416, par exemple), ou encore en monel ou en inconel.
En outre, la surface de l'élément d'appui 40 de l'élément sphérique pourrait être non métallique, en étant formée d'une matière différente au cours d'un recouvrement par pulvérisation (pulvérisation de plasma ou de céramique, par exemple) ou suivant une technique de revêtement par soudage.
Durant un fonctionnement normal de l'élément annulaire d'appui flexible 50, lorsque l'élément sphérique 32 se ferme pour couper le robinet 20, la pression de fluide s'exerçant à l'arrière de l'élément annulaire d'appui flexible 50 tend à déformer celui-ci vers l'élément d'appui 40 de l'élément sphérique, c'est-à-dire quril y a une force inhérente d'appui, aidée par la pression. Cela signifie que, dès que l'élément d'obturation du robinet se ferme, la pression hydrostatique déplace en fait l'élément sphérique encore plus vers l'élément annulaire d'appui flexible 50, en créant un joint d'étanchéité plus serré en proportion de la pression de service.
Cette force accrue d'appui se combine à l'action de l'élément annulaire de sollicitation 57 contre l'élément annulaire d'appui flexible 50 pour réaliser un joint d'étanchéité métal sur métal hermétique de l'élément annulaire 50 sur l'élément d'appui 40. Le joint d'appui flexible de la présente invention peut avantageusement assurer une étanchéité dans le cas d'applications à service sévère, par exemple dans le cas de pressions de l'ordre de 21 kg/cm2 (300 livres/pouce2) ou plus.
On voit ainsi que l'élément annulaire de sollicitation 57 agit avantageusement à la fois comme élément d'étanchéité assisté par la pression et comme élément de sollicitation permettant d'aider à pousser de force l'élément annulaire d'appui 50 contre l'élément
<Desc/Clms Page number 11>
d'appui 40 de l'élément sphérique, et ce à la fois durant l'assemblage et en fonctionnement effectif.
Un robinet à obturateur tournant suivant la présente invention est du type plus"souple"en ce qui concerne sa capacité d'atteindre sa position fermée, puisque ce robinet se ferme dans les limites de plus ou moins 1 par rapport à la position effective d'obturation. Cela signifie que l'élément sphérique 32 peut être amené à tourner d'un degré à l'écart de la position effective d'obturation sans qu'une différence ou un effet puisse être remarqué en ce qui concerne l'étanchéité à l'eau de l'élément d'appui 40 de cet élément sphérique 32 par rapport à l'élément annulaire d'appui flexible 50.
Cela signifie que l'élément d'appui sphérique 40 de l'élément sphérique 32 coopère avec l'élément annulaire d'appui flexible sollicité 50 pour permettre une"souplesse"relative c'est-à-dire une déviation de position, pour ce qui concerne la position d'étanchéité et d'appui effective des parties correspondantes respectives. Cette déviation inhérente de position de la présente invention constitue un avantage significatif par rapport aux robinets de l'art antérieur, dans lesquels aucune déviation de ce genre n'était admissible. Normalement, dans un robinet à obturateur sphérique d'un diamètre de 30, 5 cm (12 pouces), on a constaté qu'une telle déviation de position suivant la présente invention est de plus ou moins un degré de rotation de l'élément sphérique 32.
Ceci se traduit en une gamme de dimensions pour la déviation de position de l'élément annulaire d'appui flexible 50, d'environ 0, 25 mm (0,100 pouce) entre la position sans appui et la position à appui total.
On comprendra que l'action d'essuyage des surfaces correspondantes d'appui du robinet (à savoir l'élément annulaire d'appui flexible 50 et l'élément d'appui 40 de l'obturateur sphérique) durant le fonctionnement du robinet 20 agit pour empêcher une accumulation de débrits nuisibles entre ces surfaces correspondantes. Cette action d'essuyage est renforcée par la nature courbe de la surface 64 de l'élément annulaire d'appui flexible par rapport à l'élément d'appui 40 de l'obturateur sphérique correspondant 32.
<Desc/Clms Page number 12>
Cette courbure assure un contact"vivant"entre les surfaces correspondantes susdites, ce qui sépare encore mieux les particules et les débrits depuis ces dernières, cette action d'essuyage avantageuse n'étant pas assurée par les surfaces planes correspondantes de l'art antérieur. Ces surfaces planes de l'art antérieur, présentant donc un contact dans un plan, peuvent capter des particules et des débris et provoquer de la sorte un rayage et des dégats aux éléments d'appui du robinet.
L'utilisation de l'élément annulaire d'appui flexible 50 suivant la présente invention n'est pas limitée à des robinets à joint simplement unidirectionnel, c'est-à-dire des robinets ne comportant qu'une seule structure d'appui. Il peut être utilisé dans le cas d'assemblages à deux sièges ou appuis, comme par exemple dans des applications où la pression de circulation du fluide se développe dans les deux sens.
L'utilisation de la présente invention n'est pas non plus limitée à des robinets dans lesquels l'élément annulaire d'appui flexible est fixé au corps du robinet, et ce comme illustré dans la forme de réalisation préférée décrite ci-dessus. Au contraire, et ce comme illustré par la Figure 7, l'élément annulaire d'appui flexible., désigné d'une manière générale par le numéro de référence 70 et formé de préférence par une matière métallique mince, est fixé non pas à la pièce extrême 72 mais à l'élément d'obturation 74 en forme d'obturateur sphérique.
De nouveau, comme dans le cas de l'élément annulaire flexible 50 de la forme de réalisation préférée (Figures 1 à 6), l'élément annulaire d'appui flexible 70 est conformé d'une pièce par deux sections d'allure générale cylindrique, à savoir un segment cylindrique 76 et un segment de rebord 78, ce dernier supportant, dans une cavité annulaire 80, un élément annulaire de sollicitation résilient 82. De manière similaire, une série d'éléments de fixation 84 sont montés dans des boutonnières fraisées 86, espacées radialement ; ces boutonnières sont utilisées pour maintenir l'élément annulaire d'appui flexible 70 contre l'obturateur sphérique de fermeture 74.
En fonctionnement, l'élément annulaire d'appui flexible 70 est poussé par l'élément de sollicitation résilient 82 contre
<Desc/Clms Page number 13>
un élément d'appui métallique 88 maintenu sur la pièce extrême 72 du robinet. A part cette manière différente de monter l'élément annulaire d'appui flexible 70 sur l'obturateur sphérique mobile 74, plutôt que de le faire sur la pièce extrême fixe 72 du robinet, cet autre forme de réalisation de la présente invention fonctionne de la même manière que la forme de réalisation préférée décrite précédemment.
Comme on peut le voir sur la Figure 7, la pression du fluide circulant dans le sens du parcours de déplacement, désigné par les lettres de référence et la flèche"FP", crée une force d'appui, aidée par la pression, vers le segment de rebord en encorbellement 78 de l'élément annulaire d'appui flexible 70, le tout d'une manière similaire et avec obtention des mêmes avantages, en ce qui concerne la force d'appui aidée par la pression, que ceux que l'on obtient avec la forme de réalisation préférée décrite précédemment.
Bien que ceci ne soit pas nécessaire en vue du fonctionnement satisfaisant du dispositif suivant la présente invention, ce fonctionnement peut être amélioré en ajoutant une action excentrée pour l'élément obturateur rotatif (c'est-à-dire l'obturateur sphérique 32), suivant laquelle cet élément obturateur se soulève à l'écart de l'élément annulaire d'appui flexible 50, lorsque cet élément obturateur est mis en rotation vers la position ouverte. Bien que cela ne soit pas représenté, cela peut être facilement réalisé en décalant l'axe de rotation de l'élément obturateur (c'est-à-dire l'axe 34) d'une quantité nominale, par exemple de 0,63 cm (1/4 pouce), afin d'assurer cette action excentrée.
On peut également utiliser la présente invention dans d'autres types de robinets à obturateur tournant, par exemple dans des robinets à papillon. Les Figures 8 et 9 illustrent un robinet à papillon, désigné d'une manière générale par le numéro de référence 90, comprenant un corps de robinet 92 et un disque ou élément obturateur rotatif 94, monté à pivotement par rapport au corps 92 sur un axe d'obturateur 96 monté à rotation dans des paliers 98 et dans un palier de butée 100. Comme illustré par les Figures 8 et 9, un élément annulaire d'appui flexible 102, relativement mince, est fixé par des éléments de fixation filetés 104 sur le corps 92 du robinet.
<Desc/Clms Page number 14>
L'élément annulaire 102 est de nouveau formé de préférence en métal.
De la même manière que dans le cas de l'élément annulaire d'appui flexible 50 de la forme de réalisation préférée, l'élément annulaire d'appui flexible 102 utilisé pour le robinet à papillon 90 est formé d'un segment cylindrique 104 et d'une section de rebord en encorbellement 106, cette dernière comportant une cavité annulaire 108 destinée à retenir un élément de sollicitation résilient 110.
Comme dans le cas de la forme de réalisation préférée, le segment cylindrique 104 de l'élément annulaire d'appui 102 comprend une série de boutonnières fraisées 112 qui reçoivent des éléments de fixation filetés 114 ; ceux-ci sont utilisés pour localiser la position de l'élément annulaire d'appui flexible 102 et pour retenir ensuite celui-ci par rapport au corps de robinet 92, après que le robinet 90 a été assemblé de la même manière que dans le cas décrit précédemment de la forme de réalisation préférée.
Une surface d'appui 114, de préférence métallique, est formée sur le disque-papillon 94. Lorsque ce disque 94 se trouve dans sa position fermée (voir la Figure 8), la surface d'appui 114 entre en contact avec le segment de rebord 106 de l'élément annulaire flexible 112, au voisinage de la cavité 108 ; cette entrée en contact pousse de force l'élément annulaire flexible 102 contre l'élément annulaire de sollicitation 110 pour créer ainsi un joint étanche, semblable à celui qui a été décrit précédemment avec référence à la forme de réalisation préférée. De même, l'élément annulaire de sollicitation 110 assure une mise en place localisée convenable de l'élément annulaire flexible 102 par rapport au corps 92 du robinet (grâce aux boutonnières 112 et aux éléments de fixation filetés associés 84) durant l'assemblage du robinet à papillon 90.
De nouveau, un fluide sous pression circulant suivant le parcours de fluide (désigné par les lettres de référence et la flèche "FFP"sur la Figure 8) a tendance à créer un joint étanche, aidé par la pression, du segment de rebord 106 de l'élément annulaire d'appui flexible 102 contre la surface d'appui 114 existant sur le disquepapillon 94. Comme illustré en trait d'axe sur la Figure 9, une rotation du disque 94 vers sa position totalement fermée (illustrée en trait
<Desc/Clms Page number 15>
plat pour le disque 94 sur la Figure 9) assure un joint étanche de métal sur métal du disque obturateur 94 contre l'élément annulaire flexible 102 se trouvant sur le corps 92.
De nouveau, en raison de la double fonction de
EMI15.1
l'élément annulaire de sollicitation 110 (c'est-à-dire, élément d'étanchéité assisté par la pression et élément de sollicitation), l'élément annulaire flexible 50 assure de façon continue un contact localisé uniforme de l'élément annulaire flexible 102 contre la surface d'appui 114 sans création d'un grippage quelconque dans le robinet. De la sorte, comme illustré par la Figure 9, le disque-papillon 94 peut se déplacer dans l'élément annulaire d'appui flexible 102, c'est-à-dire vers la position fermée du robinet, et ensuite au-delà de cette position totalement fermée, si on le désire, de sorte qu'un déplacement excédentaire du disque-papillon 94 ne créera pas de grippage indésirable du robinet à papillon 90.
De façon avantageuse, la présente conception permet à l'élément obturateur du robinet, à savoir l'obturateur sphérique ou le disque, de tourner de 3600 de façon continue, même si, dans la plupart des applications, l'élément obturateur fonctionne de façon cyclique, c'est-à-dire se déplace en va-et-vient, entre sa position totalement ouverte et sa position totalement fermée. Cette caractéristique suivant laquelle l'élément obturateur est capable de tourner de façon continue de 3600 est due à l'élément annulaire d'appui flexible et à l'élément annulaire de sollicitation résilient particuliers de la présente invention qui coopèrent ensemble pour empêcher l'élément obturateur de se gripper dans la position d'obturation totale du robinet.
On peut voir que les robinets à obturateur tournant, comportant l'élément annulaire d'appui flexible de la présente invention, assurent une fermeture plus étanche et des couples de fonctionnement plus faibles que dans le cas des robinets traditionnels à élément d'appui rigide. On arrive à une économie de fabrication grâce à la présente invention, en utilisant des sections minces d'éléments d'appui, qui peuvent être laminées ou embouties au départ d'une tôle de matière.
La caractéristique d'appui réglable et la résilience de l'élément annu- laire de sollicitation et de soutien assure une souplesse dans l'assemblage
<Desc/Clms Page number 16>
du présent robinet et dans son utilisation. La conception de la présente invention permet la construction économique de robinets suivant un large intervalle de dimensions à savoir des diamètres allant de 10,16 à 152, 4 cm (4 pouces à 60 pouces).
En considérant ce qui précède, on croit que les spécialistes en ce domaine apprécieront aisément les caractéristiques et les avantages particuliers de la présente invention par rapport aux types précédents de robinets à obturateur tournant. En outre, il doit être compris que, bien que la présente invention ait été décrite en considérant des formes de réalisation particulières, à savoir une forme de réalisation préférée et une variante de réalisation, telles que mises en évidence par les dessins annexés et par la description précédente, ces formes de réalisation sont néanmoins susceptibles de modifications, de variantes et de substitutions d'équivalents sans sortir pour autant de l'esprit et du cadre de l'invention.
On envisage par conséquent que la présente invention n'est pas limitée par la description et les dessins précédents, sauf ce qui peut apparaître à la lecture des revendications annexées suivantes.