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PERFECTIONNEMENTS AUX ROBINETS D'ISOLEMENT ET AUX ASSEMBLAGES A ROBINETo
La présente invention se rapporte aux robinets d'isolement et aux assemblages à robinet convenant à la fermeture de canalisations et, en particulier, aux robinets du type dit robinets-vannes destinés à être utilisés dans des canalisations d'eau, de vapeur ou de gaz, à des pressions et des températures élevéeso Dans l'utilisation pratique de tels robinets, les difficultés à surmonter sont dues fréquemment à des contraintes produites par des différences de températures se manifestant dans différentes conditions de fonctionnement, notamment lorsque la canalisation est mise en service ou hors service, lorsque la différence de température entre les diverses parties du robinet peut être importante,
ce qui provoque des contraintes engendrées par des différences de température, contraintes qui donnent lieu à des fuites aux joints et, en provoquant la déformation du corps de robinet, empêchant la vanne de reposer convenablement sur le ou les sièges.
Un but de l'invention est la réalisation d'un robinet-vanne qui répond aux conditions requises, dans lequel les possibilités de contrainte dues à des différences de température et les possibilités de fuite sur les faces d'appui de la vanne soient réduites au minimum, en même temps que soit rendu possible au maximum l'accès permettant l'entretien des faces d'appui ou siège de la vanne, lorsque cela devient nécessaire.
Conformément à l'invention,un robinet pour commander l'écoulement d'un fluide comprend un corps de robinet formé d'un élément central de section transversale circulaire et de deux éléments de siège de section transversale circulaire, coaxiaux l'un à l'autre et pénétrant diamétralement dans l'élément central.
Une extrémité de l'élément central peut être resserrée pour présenter un orifice axial juste assez grand pour permettre l'introduction d'une tige reliée à un obturateur mobile entre les deux éléments de siège. L'autre extrémité de l'élément central peut être obturable par un couvercle auto- étanche. De cette manière, les brides sont supprimées.
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Les parois de l'élément central au moins ont, de préférence, une épaisseur uniforme.
Des brides peuvent être prévues sur les extrémités extérieures des éléments de siège qui, en fait, assurent le double rôle de siège et de tubulures de raccordement.
Les extrémités internes des éléments formant sièges ont,de pré- férence, une surface frontale en matière dure, par exemple de l'acier auste- nitique inoxydable (ou une matière analogue), déposée sur les sièges et, de préférence, usinée avant que les dits éléments soient soudés ensemble, étant donné qu'en pratique, on constate habituellement que, lorsque des sièges in- dépendants sont fixés à des éléments-supports de siège de la manière usuelle, par vissage, par expansion, par contraction ou par goupillage, de tels siè- ges tendent à se détacher en cours de service, par suite de la différence des coefficients de dilatation entre la matière constituant les supports de siè- ge et celle constituant les sièges.
L'obturateur peut avoir la forme d'une vanne formée de deux dis- ques de vanne disposés dos à dos, chaque disque coopérant avec son siège res- pectif, les deux disques étant astreints à s'écarter l'un de l'autre par un ressort disposé entre eux.
La tige de robinet peut être munie d'un sabot présentant un orifi- ce circulaire dans lequel l'un des deux disques obturateurs est centré par une saillie annulaire ménagée sur la face arrière du disque. L'autre disque obturateur comporte, sur sa face arrière, une saillie annulaire analogue qui s'adapte dans le trou de la saillie annulaire du dos du premier disque, de sorte que les deux disques sont centrés l'un par rapport à l'autre et dans le sabot qui est fixé à l'extrémité de la tige de robinet.
Un logement pour une garniture destinée à empêcher les fuites le long de la tige fait de préférence corps avec l'élément central.
L'élément central peut être prévu pour recevoir un élément en forme d'étrier agencé pour guider un coulisseau fixé rigidement à la tige de robinet et agencé pour empêcher la rotation de la tige, ce coulisseau agissant comme une butée pour limiter le déplacement de la tige et pour at- ténuer la contrainte de celle-ci. Au moins un index indicateur peut être pré- vu sur le coulisseau pour se mouvoir par rapport à une plaque indicatrice fi- xée a l'étrier, pour indiquer la position de l'obturateur du robinet.
Le couvercle auto-étanche peut comprendre un élément de couvercle intérieur et un élément de couvercle extérieur reliés l'un à l'autre, par exemple par un jeu de prisonniers ou de goujons, de manière qu'ils puissent être rapprochés l'un de l'autre; il est prévu un anneau-butée disposé entre les deux éléments de couvercle et reposant partiellement dans une gorge de l'élément central, une bague d'étanchéité en matière dure, un appui. contre la partie saillante de l'anneau, du côté tourné vers l'intérieur de l'élé- ment central, et une bague d'étanchéité en une matière relativement tendre reposant sur la bague en matière dure, une face de la bague d'étanchéité en matière tendre étant agencée pour venir en butée contre une facette de mon- tage prévue sur l'élément de couvercle intérieur.
La bague d'étanchéité en matière relativement tendre peut avoir une section transversale sensiblement triangulaire ou sensiblement circulai- re. Toutefois.,,on peut utiliser une bague présentant une autre section trans- versale .
La matière dont est faite la bague en matière dure peut être de l'acier inoxydable et la matière dont est faite la bague de jonction en ma- tière tendre peut être du fer doux, du Monel doux ou un autre métal relati- vement malléableo
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En plus du robinet, désigné ci-après (pour la clarté de l'expo- sé) comme étant le robinet principal, on peut prévoir un robinet auxiliaire de dérivation ayant un corps de robinet auxiliaire établi de la même manière que le corps du robinet principal et formé de deux éléments de siège auxi- liaires de section transversale circulaire pénétrant dans un élément auxi- liaire central de section transversale circulaire,de tubulures (pour le fluide) partant des éléments de siège auxiliaires et pénétrant dans les élé- ments de siège respectifs du corps principal,
l'intérieur de l'élément cen- tral auxiliaire étant en communication avec l'intérieur de l'élément central principal.
Les extrémités internes des éléments de siège auxiliaires peuvent avoir des faces formées d'un revêtement en matière dure.
Une réalisation pratique de l'invention est représentée sur le dessin annexé sur lequel
La Figo 1 est une coupe longitudinale, suivant un plan vertical, par l'axe du robinet; la Figo 2 est une vue en élévation, d'une extrémité du robinet avec, en coupe transversale, le robinet de dérivation; la Fig. 3, enfin, est une coupe suivant la ligne 3-3 de la Fig.2.
Sur le dessin, on a désigné par 1 un élément central et par 2 et 3 des éléments de siège pénétrant diamétralement dans l'élément central 1 et soudés à cet élément. L'élément central 1 est étranglé en 4 pour présen- ter un orifice axial suffisamment grand pour permettre le passage d'une ti- ge 5 reliée à un obturateur 6 se déplaçant entre les sièges frontaux 7 et 8 des éléments de siège 2 et 3 respectivement. L'extrémité de l'élément cen- tral 1, opposée à l'extrémité étranglée, est obturable par un couvercle auto-étanche comprenant un élément de couvercle intérieur 9 et un élément de couvercle extérieur 10 reliés entre eux par au moins un prisonnier 11.
On a désigné par 12 un anneau d'appui formé de tronçons pour faciliter son in- troduction dans une gorge 13 que présente l'élément central 1 ; on a désigné par 14 une bague d'étanchéité en matière dure en butée sur la partie sail- lante de l'anneau d'appui 12 et l'on a désigné par 15 une bague d'étanchéité de section transversale sensiblement triangulaire et en une matière relati- vement tendre, l'élément de couvercle intérieur présentant une facette 16 agencée pour s'appuyer contre la bague d'étanchéité 15.
Les sièges 7 et 8 du robinet sont constitués par des dépôts de matière dure sur les éléments de siège 2 et 3, la matière dure étant déposée avant que les dits éléments de siège soient introduits dans l'élément central 1 et soudés à ce dernier, et ils sont de préférence usinés avant l'introduction des éléments de siège 2 et 3 dans l'élément central 1. L'obturateur 6, qui, dans cette réalisation a la forme d'une vanne, est formé de deux disques 17 et 18 qu'un ressort 19 interposé entre les disques 17 et 18 éloigne l'un de l'autre et met en con- tact avec les sièges de robinets 7 et 8. On a désigné par 20 un sabot qui re- lie la tige 5 à l'obturateur 6. Les disques 17 et 18 sont maintenus coaxiale- ment l'un par rapport à l'autre par des saillies annulaires 21 et 22.
L'élé- ment central 1 est agencé pour recevoir un élément 23 en forme d'étrier et muni de rainures 24. On a désigné par 25 un coulisseau qui est fixé rigide- ment à la tige de robinet 5 et qui comporte des chevilles en saillies 26 pé- nétrant dans les rainures 24. Un volant 17 est claveté sur un noyau 28 qui est en prise avec la partie supérieure filetée de la tige 5. On a désigné par 29 une plaque indicatrice qui est fixée à l'étrier 23 pour indiquer la position de l'obturateur 6.
Le robinet de dérivation consiste en un élément central auxi- liaire 30 soudé à l'élément central principal 1; on a désigné par 31 et 32 des éléments de siège auxiliaires qui pénètrent dans l'élément central au-
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xiliaire et qui sont soudés à celui-ci. Des raccords 33 et 34 relient l'inté- rieur des éléments de siège auxiliaires 31 et 32 aux éléments de siège prin- cipaux 2 et 3 respectivement. L'intérieur de l'élément central auxiliaire 30 débouche dans l'intérieur de Isolément central principal 1.
On a désigné par 35 un obturateur auxiliaire qui est fixé à une tige de commande auxiliaire 36 portant un coulisseau auxiliaire 37 muni de chevilles passant dans des rainures ménagées dans un étrier auxiliaire 38, les positions des chevilles du coulisseau 37 dans les rainures que présente l'étrier auxiliaire 38 indi- quant la position de l'obturateur auxiliaire 35. On a désigné par 39 un vo- lant auxiliaire pour actionner le robinet auxiliaire de dérivation.
En pratique, la déformation du corps de robinet provenant de contraintes dues à des différences de températures est réduite à un minimum par suite de la section transversale circulaire du corps central 1 et des éléments de siège 2 et 3. Les fuites le long des sièges 7 et 8 sont par con- séquent petites, et la grande ouverture ménagée dans l'élément central et fermée par le couvercle auto-étanche procure un accès aisé aux sièges, en vue de leur entretien, tout en supprimant des joints vissés qui sont suscep- tibles de fuir sous l'action d'efforts dus à des différences de température.
Quoique pouvant être facilement retiré quand on le désire, le couvercle auto-étanche procure une étanchéité qui devient progressivement d'autant plus efficace que la pression dans l'élément central 1 augmente.
Lorsque la pression augmente dans l'élément central 1, la charge sur le cou- vercle intérieur 9 fait que ce couvercle tend à se déplacer vers l'exté- rieur, la facette 16 de ce couvercle intérieur 9 étant serrée contre la bague d'étanchéité 15. La forme en biseau de la bague et la matière relati- vement tendre- dont elle est faite font, tous deux, que la bague 15 constitue un joint étanche entre le couvercle intérieur 9 et la paroi interne de l'é- lément central 1. Une augmentation de pression dans l'élément central 1 augmente simplement l'effet d'étanchéité produit par la bague d'étanchéité 15. L'agencement du robinet présent cet avantage supplémentaire qu'il n'y a pas de joint d'étanchéité, dans le corps du robinet, sur le chemin de l'é- trier 23, rendant difficile l'alignement de la tige 5, de son presse-étoupe et de l'étrier 23.
S'il devient nécessaire, à un moment quelconque, de rectifier les sièges 7 et 8 des éléments de siège 2 et 3, il suffit simplement d'en- lever le couvercle auto-étanche, l'ouverture qui en résulte dans l'élément central 1 procurant toute la place pour rectifier les dits sièges 7 et 8, sans démonter le robinet. Le couvercle auto-étanche s'enlève en dévissant l'écrou du prisonnier 11, en retirant le couvercle extérieur 10, en repous- sant le couvercle intérieur dans l'élément central 1, en enlevant l'anneau- butée 12 qui est en tronçons, puis en retirant le couvercle intérieur avec les bagues d'étanchéité 14 et 15. Le couvercle auto-étanche est replacé en introduisant et en assemblant les différentes parties dans l'ordre inverse.
Lorsqu'un robinet tel que décrit est incorporé à un système hau- te pression, une grande pression s'exerce sur l'obturateur 6, lorsque le ro- binet est fermé. Une grande charge non équilibrée exerce alors son effort sur l'obturateur et le siège du côté aval du robinet et maintient la vanne en position de fermeture. Si l'on fait une tentative quelconque pour mou- voir l'obturateur, on provoque presque à coup sûr un grippage et une dété- rioration du siège respectif.
La présence du robinet auxiliaire de dériva- tion permet d'éliminer ces conditions de déséquilibre étant donné qu'il suf- fit simplement d'ouvrir, en premier, le robinet de dérivation, ce qui égali- se, au moins sensiblement, les pressions sur les deux côtés de l'obturateur et permet simultanément au fluide de pénétrer dans l'intérieur de l'élément central la La pression est ainsi égalisée dans toutes les cavités du corps de robinet et sur les disques de vanne 17 et 18, de sorte que l'obturateur
6 peut être déplacé avec le minimum d'effort par rapport aux éléments de siè- ge 2 et 3.