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ROB INET A CLE SPHERIQUE.
La présente invention concerne les obturateurs en général, notamment les robinets à clé sphérique comportant des garnitures d'étanchéité élastiques.
Dans certains robinets à clé sphérique, les sièges du boisseau épousent la forme de la clé sphérique ou de la surface d'étanchéité de la sphère. Il en résulte de grandes surfaces de contact exigeant des jeux très réduits entre la clé et le boisseau. Les essais pour la mise en place de garnitures d'étanchéité destinées à empêcher es fuites au delà des sièges ont exigé des agencements extrêmement compliqués pour le maintien des garnitures. Pour la plupart, les robinets de ce genre sont du reste incapables d'empêcher les fuites dans les d'eux sens, et doivent être intercalés dans les tuyauteries dans une certaine position. Ils ne conviennent donc nullement aux tuyauteries dans lesquelles le sens du fluide ou liquide doit être inversé.
Un but de la présente invention est de créer un robinet à clé sphérique capable d'assurer l'étanchéité dans les deux sens.
Un autre but de l'invention est de créer un robinet à clé sphérique dans lequel les sièges du boisseau sont coniques et coopèrent avec des surfaces d'étanchéité sphériques de la clé pour assurer un contact par ligne annulaire.
Un autre but de l'invention est de créer un robinet à clé sphérique présentant, dans le boisseau et sur la clé, des sièges et surfaces d'étanchéité convergents dans lesquels est encastrée une garniture élastique, qui est sollicitée dans le sens de la convergence des sièges.
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Un autre but de l'invention est de créer un robinet à clé sphérique dans lequel les sièges du boisseau et les surfaces d'étanchéité de la clé divergent et sont espaces à proximité des canaux de passage pour empêcher le coincement de la garniture élastique encastrée dans le siège à proximité de ces canaux de passage.
Ces objets et autres de l'Invention ressortiront mioux de la description ci-près en regard du dessin annexé, sur lequel :
La figure 1 est une vue en coupe sensiblement dans le plan de la symétrie passant par l'axe.
La figurer est une vue partielle en bout avec une coupe partielle suivant la ligne II-II de la figure 1.
La figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 1.
La figure 4 est une vue partielle en coupe à grande échelle montrant la disposition relative des surfaces d'étanchéité de la clé et des sièges du boisseau ainsi que la position de la garniture d'étanchéité élastique.
La figure 5 est une vue en coupe similaire à celle de la figure 4, mais montre une légère modification des sièges du boisseau.
On voit sur le dessin que le boisseau du robinet est fait en deux parties A et B et contient une clé sphérique C montée à rotation et actionnée par la tige D. La partie A du boisseau présente la forme générale d'un godet avec une tubulure de passage 2, filetée intérieurement en 3 pour le raccordement à une tuyauterie ou à d'autres organes de liaison. Bien entendu, on peut remplacer les tubulures filetées par des tubulures à brides ou destinées à la soudure. Le bord du godet opposé à la tubulure présente une bride extérieure 4 dont la face est biseautée en 6. La partie A est également munie d'un bossage 8 dans lequel est pratiqué un alésage pour le passage de la tige D.
On voit que l'extrémité supérieure de cette tige est conformée pour recevoir une clé ou une autre manette de commande, tandis que le renflement intermédiaire est fileté en 10 pour pouvoir être vissé dans un filetage intérieur similaire du bossage 8. Ce dispositif empêche l'éjection de la tige hors du boisseau sous Inaction de la pression régnant dans la tuyauterie. La partie intérieure de la tige D est réduite en grosseur de la manière indiquée en 12, et présente une rainure périph4rique 14 pour recevoir une garniture d'étanchéité élastique, de préférence en forme de segment annulaire. La partie B présente, comme la partie A, une tubulure de passage 2 avec un raccord 3 qui peut être fileté intérieurement, muni d'une bride ou destiné à la soudure.
Cette partie présente également une bride extérieure 16 dont la face extérieure est biseautée en 18, et elle est prolongée vers l'intérieur par un rebord circulaire 20 conformé pour s'emboîter exactement dans l'ouverture du godet A. Dans le pourtour du rebord 20 est pratiquée une rainure périphérique destinée à recevoir un segment d'étanchéité annulaire ou une autre garniture 22, qui assure l'étanchéité sur une ligne de contact entre la partie A du boisseau et le rebord 20 de la partie B. Dans l'exemple représenté, les parties A et B sont serrées et assemblées par deux demi-colliers 24, assemblés en 26 par des boulons, et présentant sur le pourtour antérieur des surfaces coniques correspondant respectivement aux biseaux 6 et 18 des parties A et B.
Pour empêcher la rotation relative entre les parties A et B, les tétons 28 peuvent être encastrés dans des rous de la partie B pour venir en prise avec d'autres trous pratiqués dans la partie A. Naturellement, on peut également assembler les parties A et B à l'aide de boulons, au lieu d'utiliser à cet effet le dispositif de serrage rapide représenté sur le dessin. les parties A et B du boisseau présentent, à proximité des tubulures de passage 2, des sièges coniques 30, dont la surface forme un angle de 45 avec l'axe des tubulures. En d'autres termes, ces sièges font partie d'éléments coniques dont le sommet est situé sur l'axe des tubulures.
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Ces cônes ayant une base commune, ils divergent vers l'intérieur ou conver- gent vers l'extérieur par rapport à l'axe transversal du boisseau sur lequel est centrée la tige. Ces cônes ont donc tendance à centrer et à maintenir centrée la clé sphérique. Dans les sièges coniques du boiseau sont pratiquées des rainures 32 qui sont destinées à recevoir une garniture d'étanchéité élas- tique, par exemple un segment annulaire 34. La forme ainsi que la disposi- tion des rainures et de la garniture d9étanchéité élastique seront décrites en détail plus loin.
La clé est de forme sphérique, et elle est percée d'un canal de passage 36 qui peut être aligné axialement avec les alésages des tubulures 2, ou orienté dans une direction sensiblement perpendiculaire par rapport à ces tubulures 2 pour arrêter le passage du fluide ou liquide entre les deux tubulures. Le canal 36,pratiqué comme représenté dans la clé sphérique, supprime deux segments sphériques sur deux côtés opposés de la clé.
Les bords des deux orifices du canal sont de préférence arrondis de la manière indiquée en 38, ce qui supprime les arêtes aiguës qui risquent facilement d'être brisées ou ébréchées pendant la fabrication. Ces bords arrondis et les parties adjacentes de la clé sphérique peuvent être considérés comme les portées pour le montage à rotation du canal de passage 3 6. On voit clairement qu'une rainure 40 est pratiquée dans la clé sphérique pour recevoir 1'extrémité inférieure de la tige D. Cet accouplement à rainure et languette permet de faire tourner la clé à l'intérieur du boisseau.
On voit clairement sur la figure 2 que la surface d'étanchéité 42 de la clé sphérique coopère avec le siège 30 du boisseau en un point de tangence qui est la base d'un côpe dont lesommet coïncide avec le centre de la clé sphérique. Une partie de ce cône est indiquée en 44. Cette ligne est naturellement perpendiculaire au siège 30 du boisseau au point de tangence entre la surface d'étanchéité 42 de la clé et le siège 30 du boisseau. Les parois latérales de la rainure 32 sont parallèles à la ligne 44 et la totalité de la rainure est de préférence placée sur le côté extérieur de la ligne 44, c'est-à-dire entre le cercle de contact de la clé et du boisseau et la tubulure de passage adjacente.
De cette manière, la surface d'étanchéité de la clé et le siège du boisseau divergent-en direction de la tubulure, et le fluide ou liquide ayant tendance à passer entre le boisseau et la clé pousse la garniture d'étanchéité dans l'intervalle et en direction du cercle de contact. On voit donc que, quel que soit le sens de la pression, l'étanchéité du robinet est toujours assurée.
On voit également que, grâce aux surfaces d'étanchéité divergentes, les bords mobiles en rotation des orifices du canal de,la clé n'arrivent pas en contact avec la garniture d9étanchéité et ne peuvent la coincer, ce qui est dû au fait que le cercle de contact est toujours placé à l'intéieur de la garniture élastique, de telle sorte que les bords mobiles en rotation sont toujours espacés de cette garniture et ne peuvent pas la toucher. La largeur de la rainure 32 est de préférence légèrement inférieure à la grosseur de la garniture d'étanchéité élastique ou du segment annulaire 34, de sorte que cet élément est amené en contact très intime avec les parois 46.
Lorsque cette garniture est Insérée à force, elle enferme de l'air dans les angles 48. Il en résulte une dépression qui maintient le segment efficacement dans la rainure. Les robinets construits en partant de ce principe ont été essayés.
Leurs garnitures d'étanchéité ne présentaient aucune usure ni aucune détérioration perceptible même après un nombre de manoeuvres supérieur à 20.000.
Dans certains cas, il peut être indiqué d'utiliser un unique segment annulaire d'étanchéité sur les sièges du boisseau, ou de prévoir deux aires annulaires de contact pour chaque tubulure de passage du boissqau.
Ainsi que le montre la figure 5, on peut obtenir ce dernier mode de réalisation en divisant le siège 30 du boisseau en deux surfaces d'étanchéité, c'est-à-dire en un siège intérieur 50 et un siège extérieur 52, qui convergent de préférence vers le milieu de la rainure d'étanchéité 32, de la manière clairement indiquée sur la figure. En d9autres termes, ces surfaces 50 et 52 sont des troncs de cônes, dont les sommets sont espacés sur l'axe
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de la tubulure, le sommet de la surface d'étanchéité 50 étant plus éloigné de la clé C que le sommet de la surface d'étanchéité 52. La surface 50 est perpendiculaire à la ligne 54, tandis que la surface 52 est perpendiculaire à la ligne 56. Ces deux lignes correspondent à la ligne 44 de la figure 4.
On voit donc que des aires annulaires de contact sont ainsi obtenues entre la clé et le boisseau et que les sièges divergent en direction de la garniture d'étanchéité élastique. Toute fuite, quelle que soit sa direction, a donc tendance à solliciter la garniture d'étanchéité vers l'aire de contact.
Quoiquril soit possible de prévoir un seul agencement de ce genre, il est préférable que les deux sièges soient modifiés de cette manière, formant ainsi deux aires annulaires de contact à proximité de chaque tubulaire de passage, avec une garniture annulaire d'étanchéité élastique entre les deux aires de contact métallique. De cette manière, les fuites sent empêchées par un joint élastique double, quelle que soit la direction dans laquelle est exercée la pression.
REVENDICATIONS.
1. Robinet à clé sphérique, comprenant la combinaison d'un boisseau muni de deux tubulures pour le passage d'un fluide ou liquide, un siège conique prévu dans le boisseau autour de l'orifice de chaque tubulure, une clé montée à rotation dans le boisseau et présentant un canal diamétral pour le passage d'un fluide ou liquide, une surface d'étanchéité sensiblement sphérique entourant chaque orifice de ce canal, un dispositif pour faire tourner le clé dans le boisseau pour commander le passage du fluide ou liquide à travers le robinet, les surfaces d'étanchéité sphérique de la clé coopérant avec les sièges coniques du boisseau sur un cercle de contact entourant l'orifice de chaque tubulure du boisseau.
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TAP INET WITH SPHERICAL KEY.
The present invention relates to shutters in general, in particular to ball-key valves comprising elastic sealing gaskets.
In some ball key valves, the ball seats conform to the shape of the ball key or the sealing surface of the ball. This results in large contact surfaces requiring very small clearances between the key and the plug. Tests for the placement of gaskets intended to prevent leaks beyond the seats have required extremely complicated arrangements for the retention of the gaskets. For the most part, valves of this kind are moreover incapable of preventing leaks in their directions, and must be inserted in the pipes in a certain position. They are therefore in no way suitable for pipes in which the direction of the fluid or liquid must be reversed.
An aim of the present invention is to create a ball-key valve capable of ensuring tightness in both directions.
Another object of the invention is to create a ball key valve in which the seats of the valve are conical and cooperate with spherical sealing surfaces of the key to ensure contact by annular line.
Another object of the invention is to create a ball-key valve having, in the plug and on the key, converging seats and sealing surfaces in which is embedded an elastic gasket, which is urged in the direction of convergence. seats.
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Another object of the invention is to create a ball-key valve in which the ball seats and the sealing surfaces of the key diverge and are spaces near the passage channels to prevent jamming of the elastic gasket embedded in it. the head office near these passage channels.
These and other objects of the invention will emerge from the following description with reference to the appended drawing, in which:
Figure 1 is a sectional view substantially in the plane of symmetry passing through the axis.
The figure is a partial end view with a partial section taken along the line II-II of Figure 1.
Figure 3 is a sectional view along the line III-III of Figure 1.
Figure 4 is a partial sectional view on a large scale showing the relative arrangement of the sealing surfaces of the key and the valve seats as well as the position of the resilient seal.
Figure 5 is a sectional view similar to that of Figure 4, but shows a slight modification of the valve seats.
We see in the drawing that the valve plug is made in two parts A and B and contains a spherical key C rotatably mounted and actuated by the rod D. Part A of the valve has the general shape of a cup with a tubing passage 2, internally threaded at 3 for connection to a pipe or to other connecting members. Of course, the threaded pipes can be replaced by flanged pipes or pipes intended for welding. The edge of the cup opposite the tubing has an outer flange 4 whose face is bevelled at 6. Part A is also provided with a boss 8 in which a bore is made for the passage of the rod D.
It can be seen that the upper end of this rod is shaped to receive a key or another control handle, while the intermediate bulge is threaded at 10 so that it can be screwed into a similar internal thread of the boss 8. This device prevents the ejection of the rod out of the plug under Inaction of the pressure prevailing in the piping. The inner part of the rod D is reduced in size as indicated at 12, and has a peripheral groove 14 for receiving a resilient seal, preferably in the form of an annular segment. Part B has, like part A, a passage pipe 2 with a connection 3 which can be internally threaded, provided with a flange or intended for welding.
This part also has an outer flange 16, the outer face of which is bevelled at 18, and it is extended inwards by a circular rim 20 shaped to fit exactly into the opening of the cup A. In the periphery of the rim 20 a peripheral groove is formed intended to receive an annular sealing segment or another gasket 22, which seals on a line of contact between part A of the plug and the rim 20 of part B. In the example shown , parts A and B are clamped and assembled by two half-collars 24, assembled at 26 by bolts, and having on the front perimeter conical surfaces corresponding respectively to bevels 6 and 18 of parts A and B.
To prevent relative rotation between parts A and B, the studs 28 can be fitted into holes in part B to engage with other holes made in part A. Of course, parts A and parts can also be assembled. B using bolts, instead of using the quick clamping device shown in the drawing for this purpose. parts A and B of the plug have, near the passage pipes 2, conical seats 30, the surface of which forms an angle of 45 with the axis of the pipes. In other words, these seats are part of conical elements whose top is located on the axis of the pipes.
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These cones having a common base, they diverge inwards or converge outwards with respect to the transverse axis of the plug on which the rod is centered. These cones therefore tend to center and keep the spherical key centered. In the conical seats of the timber are formed grooves 32 which are intended to receive an elastic seal, for example an annular segment 34. The shape and arrangement of the grooves and of the elastic seal will be described. in detail below.
The key is spherical in shape, and it is pierced with a passage channel 36 which can be aligned axially with the bores of the tubes 2, or oriented in a direction substantially perpendicular to these tubes 2 to stop the passage of the fluid or liquid between the two tubes. Channel 36, made as shown in the ball key, removes two spherical segments on two opposite sides of the key.
The edges of the two orifices of the channel are preferably rounded as indicated at 38, which eliminates the sharp edges which are easily susceptible to being broken or chipped during manufacture. These rounded edges and the adjacent parts of the ball key can be regarded as the seats for the rotational mounting of the passage channel 36. It is clearly seen that a groove 40 is made in the ball key to receive the lower end of the key. rod D. This tongue-and-groove coupling allows the key to be turned inside the plug.
It is clearly seen in Figure 2 that the sealing surface 42 of the spherical key cooperates with the seat 30 of the plug at a point of tangency which is the base of a cup whose summit coincides with the center of the spherical key. Part of this cone is indicated at 44. This line is naturally perpendicular to the seat 30 of the plug at the point of tangency between the sealing surface 42 of the key and the seat 30 of the plug. The side walls of the groove 32 are parallel to the line 44 and the whole of the groove is preferably placed on the outer side of the line 44, i.e. between the contact circle of the key and the plug. and the adjacent passage tubing.
In this way, the sealing surface of the wrench and the plug seat diverge toward the tubing, and fluid or liquid tending to pass between the plug and the wrench pushes the seal into the gap. and in the direction of the contact circle. It can therefore be seen that, whatever the direction of the pressure, the tightness of the valve is always ensured.
It can also be seen that, thanks to the divergent sealing surfaces, the rotating movable edges of the orifices of the channel of the key do not come into contact with the sealing gasket and cannot jam it, which is due to the fact that the contact circle is always placed inside the elastic liner, so that the rotating movable edges are always spaced from this liner and cannot touch it. The width of the groove 32 is preferably slightly less than the size of the elastic seal or of the annular segment 34, so that this element is brought into very intimate contact with the walls 46.
When this gasket is forcibly inserted, it traps air in the corners 48. This results in a depression which effectively holds the segment in the groove. Faucets built on this principle have been tested.
Their gaskets showed no wear or noticeable deterioration even after a number of operations greater than 20,000.
In certain cases, it may be advisable to use a single annular sealing segment on the seats of the plug, or to provide two annular contact areas for each passage pipe of the plug.
As shown in Figure 5, the latter embodiment can be obtained by dividing the seat 30 of the plug into two sealing surfaces, that is to say into an inner seat 50 and an outer seat 52, which converge. preferably towards the middle of the sealing groove 32, as clearly indicated in the figure. In other words, these surfaces 50 and 52 are truncated cones, the vertices of which are spaced on the axis
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of the tubing, the top of the sealing surface 50 being farther from the key C than the top of the sealing surface 52. The surface 50 is perpendicular to the line 54, while the surface 52 is perpendicular to the line. line 56. These two lines correspond to line 44 of figure 4.
It can therefore be seen that annular contact areas are thus obtained between the key and the plug and that the seats diverge in the direction of the elastic seal. Any leak, whatever its direction, therefore has a tendency to stress the seal towards the contact area.
Although it is possible to provide only one such arrangement, it is preferable that the two seats are modified in this way, thus forming two annular contact areas near each passage tubular, with an elastic annular seal between them. two metal contact areas. In this way, leaks are prevented by a double elastic seal, regardless of the direction in which the pressure is exerted.
CLAIMS.
1. Ball key valve, comprising the combination of a plug fitted with two pipes for the passage of a fluid or liquid, a conical seat provided in the plug around the orifice of each pipe, a wrench mounted to rotate in the plug and having a diametral channel for the passage of a fluid or liquid, a substantially spherical sealing surface surrounding each orifice of this channel, a device for turning the key in the valve to control the passage of the fluid or liquid through through the valve, the spherical sealing surfaces of the key co-operating with the conical seats of the valve on a contact circle surrounding the orifice of each nozzle of the valve.