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"Robinet-Vanne à diaphragme"
L'invention concerne un robinet-vanne à diaphragme perfection- né et plus spécialement un robinet du type décrit dans le brevet des Etats-Unis n 2.191.863 du 27 février 1940, et comportant un diaphragme plastique formé par une feuille mince moulée à partir d'un polymère à base aliphatique et une feuille de support flexi- ble, épaisse en une matière analogue au caoutchouc et un disposi- tif d'accouplement de commande entre le diaphragme plastique et le mécanisme qui provoque la fermeture et l'ouverture du robinet,
Les robinets du type qui fait l'objet de l'invention oompor-.
tent un corps de robinet dont le canal de passage, sensiblement rectiligne est interrompu par un déversoir transversal dont la surface concave traverse le oanal de passage et forme un siège du diaphragme .Celui-ci est serré autour de sa périphérie entre le corps et une calotte montée sur lui et logeant la plupart des éléments de commande rapprochant et éloignant le diaphragme du déversoir.
Le diaphragme forme un joint étanche permanent entre ces éléments et le fluide qui passe dans le oanal de passage ou séjourne dans le corps du robinet ,
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Lorsque le robinet est fermé le diaphragme se bombe d'un cé et est maintenu contre le déversoir par un élément de commande dit compresseur qui comporte une série de portions ou appendices es- pacés dont les surfaces de contact ont une forme s'adaptant à la surface concave du diaphragme . lorsque le compresseur s'éloigne et que le diaphragme se bombe dans l'autre sens, il s'applique contre une autre série d'appendices en une seule pièce avec la calotte ou formés par une plaque d'appendices de forme s'adaptant à la surface convexe du diaphragme .
Les deux séries d'appendices sont disposées de façon que les appendices d'une série soient en face des intervalles entre les appendices de l'autre série :
Les diaphragmes en usage jusqu'à présent sont en caoutchouc naturel ou synthétique renforcé par du tissu . Le diaphragme est fixé directement sur le compresseur par une tige dont la tête est noyée dans le diaphragme et qui se visse dans la partie inféri- eure du compresseur . Ces diaphragmes en matière analogue au oa- outchouo, quoiqu'assez épais sont suffisamment résistants et flexi- bles et les robinets qui les comportent sont très répandus dans 1' industrie de la pâte à papier et du papier, des produits chimiques, du oaoutohouo synthétique, des produite alimentaires, des boissons, textiles, mines et autres.
Mais les diaphragmes en usage jusqu'à
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t) présent installés dans des canalisations dans lesquelles passent certains produits chimiques, tels que des acides, alcalis ou sol- vanta forts ne sont pas susceptibles de résister avec succès à l'action de ces produits chimiques .
Il a été proposé de former le diaphragme en totalité par une matière plastique d'une manière générale inerte à l'égard de la plupart des produits chimiques, mais on a constaté qu'il n'est pas possible de le faire complètement . Car si le diaphragme en matiè- re plastique est assez épais pour que sa résistance soit suffisante., il devient trop rigide pour avoir la flexibilité voulue et s'il
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est - @@z mince pour que sa flexibilité soit suffisante, il n'est pas assez résistant pour assurer un service prolongé .
On constate que si on .. remplace les diaphragmes ordinaires en matière analogue au caoutchouc pardes diaphragmes épais en matière plastique et si le robinet reste fermé pendant une du- rée appréciable, le diaphragme s'écrase entre le compresseur mé- tallique et le déversoir en métal et il se produit une sirte d'é- coulement à froid de la matière plastique et une déformation permanente du diaphragme , On a remarqué que si les surfaces du compresseur ou du déversoir courbe deviennent irrégulières,ou si des particules solides se logent sur la surface du déversoir et s'il est nécessaire d'exercer une pression plus forte que celle qui est normalement nécessaire pour appliquer fortement le diaphragme en caoutchouc sur son siège,
cet effort se conoen- trant le long de la surface du déversoir a aussi pour effet de déformer et d'affaiblir le diaphragme en matière plastique. On a constaté aussi que lorsque le diaphragme en matière plastique est monté dans un robinet dans lequel passe un fluide sous une pression assez forte, les portions du diaphragme poussées direo- tement contre les appendices du compresseur et contre les appen- dices de la calotte ou de la plaque à appendices (suivant la po- sition du robinet) s'amincissent tandis que les portions du dia- phragme qui ne sont pas en contact avec les appendices @@ bom- bent dans les intervalles qui les séparent .
Il en résulte que le diaphragme change de forme et ne peut plus venir ensuite s'ap pliquer sur, son siège de déversoir ,à moins que le compresseur n'exerce une pression excessive. Enfin, la tige ordinaire enro- bée dans le diaphragme en matière plastique provoque une nota- ble déformation de cette matière dans la région située directe- ment au-dessous de la tête de la tige, étant donné qu'une partie
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du ?-'é. -ô#>"i de la fermeture se transmet à la matière ,,:-éCj4t4 par l'intermédiaire de cette tige. La diminution de l'épaisseur du diaphragme qui en résulte a pour effet, non seulement de l'af- faiblir au-dessous de la tige, mais encore de permettre à la tige de s'éloigner de la matière plastique au-dessus d'elle et de fai- re prendre du jeu à la tête de la tige dans le diaphragme.
En conséquence, la tige risque de traverser le diaphragme et de le détruire .
Ayant ainsi constaté qu'il y a lieu de choisir un diaphragme chimiquement inerte à 1 regard de la plupart 'des acides, alcalis et éléments inorganiques analogies, ainsi qu'à l'égard de nombre4 composés organiques, le principal objet de l' invention consiste dans un diaphragme eh matière plastique, mince, et d'une flexibi- lité satisfaisante, combiné avec une plaque d'appui résistante, élastique, intercalée entre le diaphragme en matière plastique
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et le compresseur .
1 Les,efàor%s exeraéfl sur la plaque d'appui par la portion du compresseur qui se trouve dans le prolongement du déversoir en arc de cercle lorsque le compresseur s'e rappro- che du corps du robinet, sont répartis à peu près uniformément par la plaque d'appui sur toute, l'étendue de.la portion du dia- phragne en matière plastique en contact avec le déversoir .L'uni- formité de cette répartition résulte du fait que lorsque le com- p resseur se rapproche du déversoir, il exerce dans la direction de son mouvement un effort qui n'est pas perpendiculaire au dé- versoir en tous ses pointa et que,
la plaque d'appui en caoutchouc décompose cet effort en composantes sensiblement normales au déver soir en tous ses points et, par conséquent, on obtient un joint étanche entre le diaphragme et le déversoir en ne faisant subir au diaphragme qu'un très faible frottement ou usure .
Un autre objet de l'invention consiste dans un nouveau dispo..
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sitif d'accouplement entre le compresseur et le diaphragme en matière plastique qui empêche 1'effort de fermeture du oom-
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pr@@@our de s'exercer directement sur le diaphragme en matière plastique,mais le transmet indirectement au diaphragme par l'in- termédiaire de la plaque de support élastique , Mais suivant une caractéristique du dispositif d'accouplement l'effort d'ouverture ou de retrait du compresseur s'exerce principalement sur le dia- phragme en matière plastique,
en l'éloignant ainsi positivement du déversoir mais sans risque d'endommager la matière plastique puisque la plaque d'appui a également tendance à absorber et à répartir cet effort de levée. Enfin, lorsque le robinet occupe une position quelconque, la plaque d'appui est intercalée entre le diaphragme en matière plastique et tous les appendices , en em- péchant ainsi la matière plastique de se déformer sous l'action de la pression du fluide passant dans le robinet l'invention est décrite ci-après en détail sous sa forme de réalisation convenant ;
Le mieux à l'application de son principe avec le dessin ci-joint à l'appui, donné uniquement à titre d'ex- emple et sur lequel la fig.1 est une coupe verticale suivant la ligne 1-1 de la fig.2 d'un robinet-vanne à diaphragme perfectionné suivant l'in- vention et représenté en position de fermeture ; la fig.2 est une coupe verticale suivant la ligne 2-2 de la fig.l représentant le robinet en position d'ouverture ; la fig.3 est une couper semblable à oelle de la fig.l repré- sentant une variante du robinet en position d'ouverture ;
la fig.4 est une coupe horizontale suivant la ligne 4-4 de la fig.l et la fig.5 est une coupe horizontale suivant la ligne 5-5 de la fig.3 .
Suivant la forme de réalisation représentée, le robinet-vanne à diaphragme de l'invention comporte un corps de robinet 10 à ca- nal de passage ou trou 12 sensiblement reotiligne . Le oanal est interrompu:par un déversoir peu profond 14, dont la surface su-
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périure 14a est concave et forme le siège d'un diaphragme 18 dans le canal de passage .
Ce diaphragme est moulé à partir d'un polymère à base alipha- tique. Une matière plastique donnant des résultats très satisfai- sants consiste en polytrifluoro-ohloro-éthylène.Cette matière plastique est fabriquée sous forme de poudre par la Société "M.W.ellogg Company of Jersey City" New-Jersey, sous le nom de la marque déposée "Kel-F" . En moulant cette matière plastique dans les conditions de température et de pression qui conviennent, on obtient un diaphragme en feuille mince de la forme qu'on dési- re et chimiquement inerte à l'égard de tous les acides, alcalis, et composés analogues, à l'exception des métaux aloalins fondus tels que le sodium.
Le diaphragme est également chimiquement iner- te à l'égard des composés organiques, mais peut être plastifié ou se gonfler légèrement sous l'action de composés organiques halo- gènes. C ette action de plastification ou de gonflement n'a pas grande importance et dans la plupart des applications du diaphrag- me n'empêche pas le robinet de fonctionner ' Outre sa résistance aux actions chimiques, cette matière plastique ne s'écoule sensi- blement pas à. froid et peut servir avec des fluides entre des li- mites étendues de température .
En moulant cette matière plastique sous forme de feuille relativement mince, d'une épaisseur de l'or- dre de 1, 65 mm, et en donnant en même temps à sa majeure partie une forme de cuvette, de préférence comme l'indique la tig.2, on obtient un diaphragme suffisamment flexible pour passer à de nom- breuses reprises de sa position d'ouverture, ou concave, dans sa position de fermeture, ou oonvexe, La portion centrale du diaphrag- me est plus épaisse, de façon à former une sorte de moyeu 18a du côté opposé au déversoir.
Le bord du diaphragme est plan et repo- se sur un siège plan 10a formé sur le corps du robinet au bord d'un trou dont l'axe se dirige transversalement par rapport à ce-
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lui @@ canal de passage 12. Une plaque d'appui 20 d'une form'e générale semblable à celle du diaphragme en matière plastique et en caoutchouc, matière analogue au caoutchouc ou autre ma- tière élastique, est disposée sur le côté du diaphragme éloigné du déversoir .Cette plaque d'appui est sensiblement plus épais- se que le diaphragme en matière plastique 18 et comporte d'un côté de sa portion centrale un évidement logeant le moyeu 18a du diaphragme et est plus épaisse de l'autre côté, de façon à for mer elle-même un moyeu 20a .
Son bord en même temps que le bord du diaphragme en matière plastique est serré sur le corps du ro- binet par une bride annulaire 22a au bord inférieur d'une calotte 22.
Cette calotte se dirige en dehors du corps du robinet et son extrémité supérieure 22b forme une portât d'une tige de robinet 26 entourée par une rondelle 28 logée dans un siège évidé 22c de la surface supérieure de la calotte . Un volant à main 30 est fixé sur la portion de la tige qui se prolonge au-delà de la ca- lotte et la tige comporte à l'intérieur de la oalotte un épaule- ment approprié 26a qui s'applique contre une rondelle de poussée 32 reposant de son o8té contre la calotte .
La tige comporte au-dessous de l'épaulement 26a une portion filetée 26b qui se visse dans un éorou 34 qu'un compresseur 36 empêche de tourner, La portion inférieure de ce compresseur com- porte autour de .on bord une série d'appendices 36a séparés l'un de l'autre et dont la forme de la surface inférieure .est choisie de façon à s'adapter à la position concave de la plaque d'appui et du diaphragme,lorsque celui-ci s'applique sur son siège du déversoir fig.1.
Des groupes de deux de ces appendioes diamé- tralement opposés 36a', disposés du côté opposé au déversoir sont plus longs que les autres de façon à pénétrer dans des rainures 22d des côtés de la calotte et à empêcher ainsi le compresseur
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le touner en formant un joint étanohe aux bords du diaphragme @@ voisinage du déversoir dans la position de fermeture.
En faisant tourner le volant à main dans le sens des aiguilles d'une montre, on fait tourner la tige 26 et comme l'éorou 34 et le compresseur 36 ne peu.vent pas tourner, ils descendent dans la di- rection du corps du robinet de façon à appliquer le diaphragme sur son siège du déversoir.
En faisant tourner le volant à main dans l'autre sens, l'éorou, le compresseur, la plaque d'appui et le diaphragme s'éloignent du déversoir, jusqu'à ce que la plaque d'appui vienne contre une autre série d'appendices 40a Dans cer- tains robinets ces appendioes peuvent être moulée en une seule pièce avec la calotte, mais sur la figure ils font partie d'une plaque à appendice 40 dont le bord est serré entre la oalotte et la plaque d'appui . .Ces appendices 40a s'intercalent entre les appendices 36a du compresseur et leur forme correspond à la for- me convexe du diaphragme et de la plaque d'appui ,lorsque le diaphragme est en position d'ouverture ,
Suivant une caractéristique de l'invention, lorsque le compres seul' se rapproche du corps du robinet,
il exerce un effort direa- tement sur la plaque d' appui et lorsqu'il s'en éloigne son effort de retrait s'exerce sur le diaphragme plastique . On arrive à ce résultat au moyen d'un nouveau dispositifd'accouplement combiné avec le compresseur, la plaque d'appui et le diaphragme .
Suivant la forme de réalisation des figs.1. 2 et 4,la portion oentrale creuse 36b du compresseur est filetée au voisinage de son extrémité inférieure de façon à loger une rondelle 42 dont la fa- ce supérieure est plane et la surface inférieure profilée a une forme s'adaptant à celle de la surFace de la portion centrale 20a de la plaque d'appui. En réalité dans cette forme de réalisation de l'invention, cette rondelle fait partie du moule dans lequel la plaque d'appui est moulée et cette opération de moulage a pour ef- fat de faire adhérer fortement ces deux éléments entre eux .
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Le tête 44a d'une tige 44 est enrobée dans le diaphragme plas- tique et sa portion filetée se prolonge en dehors à travers le moy- eu 18a de façon à pénétrer dans un trou central de la rondelle et dans un autre trou central 20b de la plaque d'appui. Le diamètre de ces trous est assez grand pour permettre de visser sur la tige
44 un éorou tubulaire 46, dont l'extrémité de la portion tubulaire repose finalement sur le moyeu du diaphragme plastique et le serre entre le bord inférieur de l'éorou tubulaire et la tête 44a de la tige .
La tête 46a de l'éorou tubulaire se prolonge au-delà du bord des trous centraux et se trouve au-dessus de la rondelle 42 à une certaine distance d'elle lorsque le diaphragme est poussé contre
1 e déversoir, fig.l . * Lorsque le compresseur s'éloigne du corps du robinet, la rondelle vient en contact avec la tête 46a de l'é- orou tubulaire et comme cet éorou est vissé sur la tige 44, celle- ci s'éloigne du déversoir aveo le diaphragme. On remarquera que comme le bord inférieur de l'éorou tubulaire est fortement serré oontre le moyeu 18a du diaphragme, les éléments sont mobiles sous forme monobloo et par suite le diaphragme plastique ne subit ni flexion, ni déformation au voisinage immédiat de la tige.
En comparant les figs.l et 2, on voit que pendant le mouvement du compresseur 36, provoquant la fermeture du robinet, la plaque d'appui élastique 20 subit une légère compression lorsqu'elle est en contact avec la portion centrale du compresseur et au-dessous de ses divers appendices 36a Cette déformation de la plaque d'appui sert à répartir les efforts exercés par le oompresseur sur toute l'étendue du diaphragme plastique en l'empêchant de se déformer ainsi qu'il arriverait si la plaque d'appui n'existait pas* Mais si un fluide sous une assez forte pression passe dans lé robinet, la portion en forme de cuvette du diaphragme peut être poussée plus loin du corps du robinet et une certaine partie d'un côté de cette portion est poussée dans les intervalles entre,
les
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appendices 40a de la plaque des appendices. Eh raison de l'élasti- cité de la plaque d'appui elle ne s'endommage pas de ce fait et son autre face du côté du diaphragme ne subit pas de déformation appréciable sous l'effet de la pression, de sorte que le diaphrag- me est convenablement soutenu et ne subit pas de déformation par la pression .
Le compresseur 36' de la variante de l'invention des figs.3 et 5 est moulé en une seule pièce avec sa portion centrale infé- rieure 36c'. Il comporte un évidement 36d' logeant le moyeu 20a de la plaque d'appui et la face supérieure de la portion centrale
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inférieure 3Lo' comporte aussi un évidement 36e', fojrmé éventuel. lement par usinage et formant un siège approprié de la tête 46a de l'écrou tubulaire. Pour le 'reste la forme de construction et le fonctionnement sont les mêmes ...
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B '< 3' S . U , ' i; k , " µ fl "<> ..' ' Robinet-vanne diapb:vge, i,1 Xes,p-oints sui- " ' . ,' ' ''.'''' vants, séparément ou . m ' o o±bi pisànù < 1 ' < . < , '
1) Il comporte un siège de robinet,, .un diaphragme, un compres- peur se rapprochant et s'éloignant du siège de façon à provoquer le mouvement du diaphragme entre des positions en contact et hors de contact avec le siège, et se rapprochant en outre du siège de façon à assurer la fermeture étanche du robinet lorsque le diaphrag me est venu en contact avec le siège,.. ion élément d'accouplement entre le diaphragme et le.
compresseur provoquant le mouvement d'ou- verture du diaphragme par le mouvement du compresseur s'éloignant du siège et comportant un dispositif qui provoque un mouvement relatif du compresseur et de l'élément d'accouplement pendant une portion au moins du mouvement de fermeture du compresseur, une fois le diaphragme venu en contact aveole siège .
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