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La présente invention concerne l'étanchéité des tiges .des robinets à boisseau; elle concerne en particulier dos assem- blages perfectionne;:, d'étanchéité, qui sont efficaces, faciles à installer et à remplacer dans des'conditions quelconques,, et qui ne gênent pas le fonctionnement normal du robinet
On décrira l'invention en considérant son mode de réalisation préféré, appliqué à la réalisation de l'étanchéité de la tige d'un robinet à boisseau conique, cylindrique ou sphérique ;
cependant , il est bien entendu que l'assemblage d'étan- chéité conforme à l'invention, bien que particulièrement efficace dans cette application, est susceptible d'être utilisé autrement.
Avant la présente invention, une pratique courante et généralement acceptée consistait, pour éviter les fuites du fluide vers l'extérieur, le long do la tige d'un robinet à
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boisseau, à disposer une bague compressible en amiante, ou en une matière analogue, entre la tige et l'alésage environnant du couvercle ou carter du robinet, et à comprimer cette bague sui- vant l'axe de la tige au moyen d'un chapeau ou écrou de presse- étoupe vissé ou boulonné.
la compression axiale provoquait une expansion radiale de la bague, qui s'appliquait contre l'alésage et contre la tige . 0 La force transmise suivant l'axe, par intermédiaire de la bague, poussait aissi efficacement la périphérie interne d'un assemblage annulaire d'étanchéité à diaphragme contre la partie supérieure de la clé, mais cette force ne pouvait pas être trop grande sous peine de coincer la clé et d'empêcher sa rotation normale . Il fallait limiter également la déformation raciale de la bague d'amiante, sur laquelle on comptait pour étantanchésier la tige dans l'alésage , parce que cette déformation pouvait provoquer un serrage capable d'empêcher la tige de tourner.
Ainsi, il fallait serrer le chapeau de presse-étoupe d'une manière appropriée, sans produire ces forces excessives, respectivement axiale et radiale, et le mieux était de recourir généralement à un compromis, d'où il résultait que ces dispositifs d'étanchéité étaient souvant inadéquats. Tout ceci était particulièrement vrai après usure et on essayait de régler le serrage du chapeau de presse-étoupe pour supprimer les fuites, quand celles-ci apparaissaient .
D'autre part, même si le chapeau du presse-étoupe était correctement serré et si la bague d'amiante était déformée au début d'une manière appropriée, l'amiante et les autres matières analogues, utilisées pour constituer la bague, avaient tendance à durcir bientôt et à perdre l'élasticité qu'elles pouvaient posséder .Quelquefois, elles se contractaient même de telle sorte que lesfuites ne tardaient pas à apparaître le long de la tige du robinet .
On ne pouvait alors que serrer le chapeau/pressa étoupe , pour essayer de remédier à cette difficulté, mais, en
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agissant ainsi, on produisait généralement sur la bague les forces excessives ,respectivement radiale et axiale, mentionnées ci-dessus, et la garniture devenait bientôt assez dure pour se comporter comme un frein empêchant la rotation de la clé, ou bien se détériorait à un tel point qu'un nouveau serrage du chapeau ne produisait aucune effet sur l'étanchéité
Le but principal de l'invention est de réaliser , pour les tiges des robinets à boisseau, un nouveau joint d'étanchéité facile à installer et à remplacer
L'invention a aussi pour but de réaliser, pour les-tiges des robinets à boisseau, un nouvel assemblage d'étanchéité,
qui ne se déforme pas suivant son axe quand on serre le chapeau de presse-étoupe du robinet. L'invention se propose aussi de réaliser un assemblage d'étanchéité de ce genre, qui consiste en une "car- touche" remplaçable . .
Dans le dispositif d'étanchéité conforme à l'invention, la tige de robinet est entourée par une cartouche, qui est rigide dans le sens axial, mais élastique dans le sens radial. Des bagues élastiques', respectivement intérieure et extérieure, à section transversale constante, sont montées dans des cavités périphéri- ques, respectivement intérieure et extérieure, d'un support annulaire rigide.. Ce dispositif d'étanchéité ou cartouche, conforme à l'invention, comprend une bague rigide, à section transversale en forme d'I, et des bagues élastiques du type 0 (0-rings) qui sont respectivement dilatées et contractées , dans le sens radial, à l'intérieur des cavités périphériques , respectivement intérieure et extérieure, de la bagne rigide .
Par l'expression "O-ring", il faut entendre* toute les bagues, à section circulaire, ovale, ou à section uniforme quelconque, dont la surface périphérique possède une courbure oontinue et ne présente aucun angle en coupe transversale .
D'autres buts de l'invention apparaîtront à la lecture
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de la description qui va suivreCette description se réfère au dessin annexé, sur lequel la fig. 1 est une coupe partielle montrant une tige de robinet à boisseau, qui est entourée par un dispositif d'étanchéité du type "cartouche" à 0-ring, conforme à un mode de réalisation préféré de l'invention; la fig. 2 est une vue supérieure en plan de la cartouche de la fig. 1 ; la fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig. 2 .
Le corps Il 1 d'un robinet à boisseau comporte un canal axial 12 qui le traverse sur toute sa longueur; ce canal 12 coupe à angle droit un siège conique 13, qui est ouvert à son extrémité supérieure et dans lequel est monté une clé conique 14; cette clé' 14 est traversée par une ouverture 15, qui est représentée sur la fig. 1 dans la position de fermeture du robinet; quand on fait tourner cette clé de 90 , à partir de sa position de fermeture , elle réalise la continuité du canal 12 . La clé 14 comporte des rainures superficielles 16, que l'on prévoit habituellement pour répartir le lubrifiant; le lubrifiant arrive de la manière habituelle dans ces rainures, par l'intermédiaire par exemple d'un canal prévu dans la tige 17, mais cette caractéristique de répartition du lubrifiant ne fait pas partie de la présente invention.
La partie supérieure de l'alésage du siège 13 est fermée par un couvercle 18, qui est boulonné rigidement sur le corps 11, au moyen de goujons ou de boulons ordinaires, non représentés.
Un diaphragme 21 annulaire, flexible et constitué de plusieurs feuilles, est serré fortement entre la surface inférieure plane du couvercle 18 et un épaulement annulaire 19, prévu à la partie supérieure du corps et entourant l'extrémité supérieure du siège 13 ; il comprend un anneau métallique mince 21 et un organe annu-
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laire compressible 23, qui sont superposés et entourent la tige de robinet 17, sensiblement à l'endroit de la jonction de celle-ci avec la c1é;l'organe compressible 23 peut consister par exemple en une rondelle d'amiante
Un écrou de presse-étoupe 24 entoure la tige de robinet 17 avec un certain jeu radial ;
il est vissé en 25 dans une ouver- ture centrale du couvercle 18, et sa surface inférieure 26, annu- laire et plane, s'applique sur une bague métallique annulaire 27, en pouvant glisser sur celle-ci;' cette bague 27 est ajustée exac- tement autour de l'extrémité inférieure 28, cylindrique et élargie, de la tige du robinet et peut glisser sur cette extrémité. En- dessous de la bague 27 se trouve une bague d'appui annulaire, élastique et déformable, 29, en amiante ou en une matière analogue, qui est ajustée avec un serrage raisonnable autour de la partie 28 de la tige de robinet.
Un assemblage d'étanchéité ou cartouche 30 est disposé entre la bague d'appui 29 et la partie supérieure de la périphérie interne du diaphragme 21; cet assemblage 30 est re- présenté à l'état de repos et séparé du robinet sur la fig.3; il constitue une partie importante de l'intention .
L'assemblage d'étanchéité 30 comprend essentiellement un anneau en métal dur ou en une matière rigide équivalente ; il a une section transversale en forme d'I, avec une gorge circulaire intérieure 33 et une gorge circulaire extérieure 34.Dans ces gorges sont montées respectivement des 0-rings ou bagues 35 et 36, qui sont déformées, dans l'assemblage de la Fig. 1, et se trouvent serrées d'une manière étanche respectivement entre l'anneau 32 d'une part, les surfaces adjacentes périphériques de la tige de robinet et du couvercle d'autre part .
La gorge extérieure 34 présente (Fig.3) une section de forme générale rectangulaire ; sadimension axiale est plus grande que le diamètre de la section de la bague 36 à l'état de repos et sa profondeur est inférieure à ce diamètre; ainsi, dans l'assem-
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blage de la Fig. 1, la bague 36 n'est comprimée sensiblement que dans le sens radial, mais elle peut se dilater librement dans la direction de l'axe longitudinal de la tige et de la clé.
De même, la gorge intérieure 33 possède une dimanision axiale plus grande que le diamètre de la section de la bague 35 au repos et sa pro- fondeur est inférieure à ce diamètre ; dans l'assemblage de la Fig. 1, cette bague 35 n'est comprimée sensibl&ment que dans le sens radial et peut se dilater librement dans la direction de l'axe de la tige .Les parois respectivement supérieure et infé- dans @ rieure de la gorge 33 divergent vers la tige de robinet / l'assem-. blage, de manière à faciliter le montage de la cartouche.
Le bord périphérique , intérieur et inférieur, de l'anneau circulaire 32 est chanfreiné en 38 pour faciliter son montage sur la tige du robinet.On remarquera que les gorges 33 et 34 se trouvent res- pectivement sur les faces cylindriques et opposées de l'âme 39 de l'anneau 32 .
Ces 0-rings 35 et 36 sont constitués de préférence en un caoutchouc synthétique et élastique ou en une composition élastomère analogue, de manière à se déformer suffisamment pour permettre de faire passer la bague extérieure 36 par-dessus la périphérie de l'anneau métallique 32 et de la laisser ensuite s'engager brusquement par son élasticité dans la gorge 34 (Fig.3).
De même, la bague 35, qui est constituée par la même matière, est suffisamment déformable et élastique pour pouvoir reprendre son état normal en se dilatant, après avoir été introduite par contraction dans la gorge 33 (Fig.3); cette introduction de la bague 35 et son centrage sont facilités par la forme conique des parois de la gorge 33 Quand cette cartouche 30 a été assemblée , ses trois parties 32,35 et 36, se maintiennent d'elles-mêmes sans risquer de se séparer .
Cet assemblage dos pièces 32,35 et 36, constitue une cartouche 30 facile à manipuler, que l'on peut aisément mettre en
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en position autour de l'extrémité inférieure de la tige de robinet
17, comme on le voit sur la Fig. 1; quand on a placé les bagues
27,29 au-dessus de la cartouche, on visse :t'écrou. de presse-étou- pe 24 de manière à déplacer la cartouche vers le bas dans une di- rection axiale, autour de la tige du robinet. On exerceainsi une pression axiale suffisante pour appliquer avec force la péri-. phérie intérieure, lisse et plane, du diaphragme 21 à plat contre la surface supérieure, lisse et plane, de la clé 14.
On peut rem- placer les assemblages à joint d'amiante utilisés jusqu'à présent, par des cartouches de ce genre assemblées d'avance.
La diamètre intérieur de la bague 35 à l'état de repos est légèrement plus petit que le diamètre de la portion de tige 28, et le diamètre extérieur de la bague 36 à l'état de repos est légèrement plus grand que celui de l'alésage central et cylindrique 37 du couvercle 18. Quand on fait glisser la car- touche par-dessus la portion de tige 28, les bagues 35 et 36 se déforment dans le sens radial pour s'appliquer hermétiquement contre l'alésage 37 et la portion de tige 28, mais cette déforma- tion ne gène pas le coulissement axial de la cartouche jusqu'à sa position finale et ne modifie pas son déplacement axial le long de la portion de tige 28
Quand l'écrou de presse-étoupe 24 a repoussé la car- touche 30 dans le sens axial vers la clé, il se produit une rota- tion relative entre la bague métallique 27 et la surface 26 de l'écrou,
de jolie sorte que l'anneau métallique 32, qui se trouve respectivement en contact au-dessus ot au-dessous avec les ron- delles déformablos 29 et 23,' n'a pas tendance à tourner autour de do la tige do robinet pendant le serrage du chapeau/presse-étoupe
Dans l'assemblage conforme à l'invention, le fluide, qui aurait tendance à s'échapper au-delà de la périphérie interne du diaphragme 21, est arrêté effectivement et ne peut pas remon-
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ter le long de la tige du robinet par suite de l'application her- métique de la bague intérieure déformée 35 sur la portion de tige 28 ;
d'autre part, le fluide, qui aurait. tendance à. s'échapper à l'extérieur par, l'alésage 37.en est empêché par l'application étanche de la bague déformée 36 oontre. la surface cylindrique de l'alésage 37.
Quand on utilise la nouvelle cartouche conforme à l'in- , l'action radiale d'étanchéité vention, comme, dispositif d'étanchéité\des bagues déformées 35 et 36 n'est pas altérée,,, quelque soit le degré de serrage de l'écrou 24. Quand on effectue l'assemblage, travail à la portée d'un ma- noeuvre, il suffit par conséquent de monter la cartouche sur la tige de robinet et de serrer le chapeau de presse-étoupe 24 jus- qu'au moment où une pression axiale correcte est exercée, par l'intermédiaire de la cartouche pour appliquer convenablement la clé 14 sur son siège 13 et pour serrer en contact glissant la péri** phérie interne du diaphragme 21 contre la clé 14.
Ainsi, la rota- tion de la clé 14, entre sa position d'ouverture et sa position de fermeture, n'affeote pas l'étanohéité radiale, qui est totale-* ment indépendante du degré de serrage du chapeau et de la pression exercée par celui-ci sur la clé par l'intermédiaire de l'anneau métallique 32 . On a représenté sur la Fig. 1 les bagues 35 et 36 avec des déformations notablement exagérées, pour faire comprendre les principes de l'invention.
Le chapeau de presse-étoupe 24 peut litre boulonné de la manière habituelle, au lieu d'être vissé . La tige 27 peut faire corps avec la clé ou bien être montée d'une manière amovible sur celle-ci ,qui peut avoir une forme oonique, cylindrique, sphérique, ou une autre forme quelconque, sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention.
L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit qui n'a été choisi qu'à titre d'exemple .