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La présente invention est relative aux dispositifs obtu- rateurs dans lesquels un manchon ou une bague porte-siège- qui assure le joint étanche entre, d'une part, un élément d'obturation coulissant par rapport à ce manchon et, d'autre part, le boîtier ou boisseau du dispositif obturateur - est pressé axialement contre l'élément d'obturation, tout en for- mant un joint étanche avec le bottier* Il est connu d'employer des ressorts dans ce but.
Il est également connu d'utiliser la pression du fluide contrôlé, soit conjointement avec Ion ressorts, soit au lieu de ceux-ci, dans le but d'appliquer la pression requise et do telle façon que celle-ci soit propor- tionnelle à la pression du fluide
Diverses dispositions pour établir le joint étanche entre un tel nanohon et le bottier ou boisseau ont déjà été suggé- rées et utilisées jusqu'à présent. Parmi ces solutions figu- rent des membranes annulaires dont la partio marginale exté- rieure forme un joint étanche avec le bottier, tandis que la partie marginale intérieure forme un joint tanche avec le manchon ou la bague.
De telles dispositions, applicables aux robinets à boisseau et à clef, ont 6té décrites dans les de- mandes de brevets antérieures dos inventeurs, dispositions qui sont également applicables aux robinets-vannes, permettent au manchon de mieux s'accommoder de petites irrégularités quant à la forme et au montage de l'élément d'obturation, as- surant ainsi une étanchéité adéquate entre 1' élément d'obtu- ration et le manchon et, par conséquent, entre 1' élément d'ob- turation et le bottier, cela en dépit d'une absence de préci- sion dans la fabrication et moyennant une pression axiale moine élevée de la part du manchonde plus,
on laissant au manohon ou à la bague la latitude de se déplacer légèrement
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avec l'élément d'obturation, cet dispositif* permettent une séparation plus aisée du manchon et de l'élément d'obturation dont lo cas ou le manchon viendrait se coller à l'élément obturateur.
Dans ces constructions antérieures, la disposition est telle que, après avoir effectué un certain déplacement ensem- ble avec l'organe d'obturation, ou dans n'importe quelle direc- tion, dans non propre plan, s'il ne colle pas à l'élément ob- turatour, le manchon entre en contact avoo la paroi d'un alé- sage, ou analogue, prévu dans le boîtier , tout on étant nor- malomont écarté de cotte paroi.
En cas do collage, le manchon se ddplaoe autour do l'axe do la clef dans le cas d'un robinet à clef, ou bien, le long du trajet du tiroir, dans le cas d'un robinot-vanno. La déformation de la membrane qui en résulte engendre un effort dans un sens quelque peu indéfini, tel qu'il se manifeste une tendance à écarter le manchon de l'élé- ment obturateur, en commençant par un côté.
Si la séparation ne s'est pas produite avant que le manchon ne soit entré on contact avec la paroi, dos forces beaucoup plus importantes entrent on jeu, celles-ci comprenant un effort de cisaillement agissant transversalement sur toute la surface do siège, o'eat-à-dire, la surface de contact entre le manchon et l'or- gane d'obturation.
Un objet de la présente invention est de contrôler le mouvement du manchon dans un dispositif obturateur, où le man- ohon dispose d'une liberté de mouvement tant dans le sens axial que dans le sens do son entraînement par l'élément d'ob- turation, de telle façon que, sans entraver la liberté do mouvement requise, il se manifeste, dès le début, des forces tondant à séparer le manohon de l'organe d'obturation, à
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partir d'un point, ces forces comportant une composante do traction importante, c'est-à-dire, qui tend à tirer la son* chon à l'écart de l'organe obturateur en ce point.
Suivant l'invention, le manchon ou la bague comprend, à une distance importante derrière la surface de siège proprement dite, une nervure annulaire essentiellement rigide, qui présente une surface extérieure convexe 'ajustant, avec un jeu non supé- rieur au jeu de montage normal, dans un alésage prévu dans lo boîtier du dispositif obturateur, cet alésage étant cylindri- que dans cette zone, de façon à no pas entraver les déplace- monts axiaux du manchon, tandis que, au voisinage de la zone de la surface de siège proprement dite, il existe un jeu no- table mont plus important autour du manchon.
Ainsi, le manchon dispose encore toujours d'une liberté do mouvement dans la zone de la surface do siège, tant axialement que radialement, la liberté radiale étant assurée par l'aptitude du manchon à basculer autour de n'importe quel axe transversal passant par la nervure, bien que oetto dernière soit toujours en contact- ou pratiqueront en contact - avec la paroi de 1' alésage La forme Idéale pour la surface oonvexe de la nervure est celle d'une partie de sphère; toutefois, le jeu do nontage et le léger basculement requis, permettent do s'écarter quelque peu de la forme idéale.
Dans le oas où le manchon est collé lorsque l'organe d'obturation commence à se déplacer, ce manohon est forcé - étant donné que la nervure entre immédiatement en oontaot avoo la paroi de l'alésage et vu qu'elle se trouve à une distance importante derrière la surface do siège - à basculer autour d'un axe transversal passant par la nervure et perpendiculaire au sens du mouvement do la surface de siège.Une telle aotion
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de basculement implique nécessairement une traotion s'exer- çant sur le manchon dans le sens do son éloignement de l'élé- mont d'obturation, au point do la surface de siège le plus éloigne du point do contact entre la nervure et la paroi de l'alpage et, par conséquent,
au moins une tendance à presser le manchon contre l'élément d'obturation au point diamétrale- munt opposé do la surface do siège.
On pourrrit obtenir le jeu nécessaire, depuis l'emplaoe- ment de la nervure jusqu'à la zone do la surface de siège pro- promont dito, on augmentant le diamètre de l'alésage prévu dans le boîtier ou boisseau du dispositif obturateur, à partir do la zone où la nervure dispose d'un jeu de montage, on di- rection do la surface do siège proprement dito; cependant, il est généralement plus simple, et donc préférable, de maintenir l'alésage à un diamètre constant et de déterminer un jou plus grand on donnant au manchon, sur la partie requise de sa lon- gueur, un diamètre inférieur, dans une proportion suffisante, à celui de la surface oonvtxo do la nervure.
D'autres particularités et avantages do l'invention res- sortiront de la description ci-après, relative aux exemples de réalisation représentés dans les dessins annexes, dans lesquels!
La Fig 1 est une vue on deni-ooupo d'un robinet baie- veau et à clef, priée suivant l'axe do rotation de la clef, ce robinet comprenant une clef sphérique formant élément ob- turateur et étant pourvu d'un ensemble formant manchon porte- siège, établi suivant un modo de réalisation de l'invention.
La Fig 2 représente, à une échelle plus grande, un détail de la forme d'exécution de la Fig 1, le manchon porte-siège occupant la position inclinée extrême.
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Loe Figs 3 à 10 sont des vues de détail en ooupo qui ro- présentent d'autres manières d'assurer un joint blanche entre le manchon porto-siège et le boisseau du robinet, ainsi quo Vautres formes d'exécution du manchon.
En considérant la Fig 1, on voit quo le robinet oomprond un boisseau 11, dans lequel est montée à rotation une clef 12 percée d'un passage 13 ot présentant un contour extérieur sphérique. Le boisseau ont complété par un couvercle 15 et par due raccorde d'extrémité prévus aux sorties et faisant partie du boisseau. Un do ces raccorde cet représenté on 16; il est fileté intérieurement, un vue de son raccordement à une conduite.
Ce raccord peut oopondant présenter d'autres formes, soit, être fileté extérieurement ou pourvu d'une bri- de* par exemple, Le raccord d'extrémité pout Otre fixé au bois* seau à l'aide de boulons do serrage, non représentes, ou par tout autre moyen approprié. On a supposé qu'il s'agit d'un ro- binet simple; par conséquent, le passage 13, pratiqué dans la clef, est diamétral, et un autre raccord d'extrémité est pré- vu à l'opposé du raccord 16 ; cependant, l'invention est égale- ment applicable aux robinets à plusieurs voies, pourvus d'un nombre correspondant de raccords d'extrémité etoù le passage 13 est disposé de façon appropriée.
Dans le modo de réalisation représenté, l'axe de rota- tion do la clef 12 est déterminé par dos tourillons 17, 18 faisant corps avec cotte clef ot montés à rotation dans dos bottarde 19, 21 prévue dans le boisseau 11. Copondant, dans les robinets de petites dimensions, on peut omettre ces tou- rillons et boîtards, la clef étant centrée par les manchons porto-siège.
Avec la surface sphériquo de la Clef coopèrent des man-
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chenu porto-siège, affectés chacun à un raccord d'extrémité, chaque manchon porte-siège comprenant un élément tubulaire 22, qui, dans lo cas considéré, constitue le manchon porto-siège proprement dit ot qui coulisse dans une bague de poussée tubu- laire 23 présentant uno nervure 24, venue do formage avoo elle* La périphérie extérieure 25 do cotte nervure est sphérique; elle s'ajuste dans un alésage 26 du raccord 16, avec un jeu ne dépassant pas le jou de montage.
Une membrane annulaire flexible 28, en une matière gommol- do, membrane par laquelle le manchon est réuni à joint étanoho au boissuau, est elle-même pincée à joint étanche, par sa partie marginale extérieure, entre les surfaces de serrage prévues dans le boisseau 11 et sur le raooord d'extrémité 16, respectivement.
La partie marginale intérieure do la membrane est pincée à joint étanche entre la surface frontale 27 - perpendiculaire par rapport à l'axe - de la nervure, d'une part et la face postérieure de l'élément 22, d'autre part, le serrage étant assuré par un organe élastique, représenté à titre d'exemple par un ressort ondulé 31 en jonc métallique, on butée entre la surface postérieure 29 de la nervure 24 et la surface on bout 32 de l'alésage 25.
Outre que lo ressort 31 assure le serrage do la partie marginale intérieure do la membrane, il sollicite constamment le manchon on direction de la clef. On voit que, d'autre part, le fluide sous pression, contenu dans le boisseau du robinet, dans la région du manchon, accède à la face postérieure de ce manchon ot agit on refoulant celui-ci on direction de la clef.
Il cet vrai quo le fluido pout également accéder aux surfaces disposées de telle façon quo la pression du fluide agissant sur ces surfaces les sollicite dans le sons de l'éloignement
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du manchon par rapport à la clef; toutefois, ces dernières sur.- faces présentent des dimensions telles que l'effet final se traduira toujours par un refoulement du manchon vers la clef.
En d'autres termes, la surface sur laquolle la pression agit dans le sens du refoulement vers la clef est plus grande que celle sur laquelle la pression agit dans le sens do 1' éloigne- ment par rapport à cette clef. Dans le présent exemple, cotte dernière surface est déterminée par le diamètre d'un alésage 33, situé à l'extrémité de l'élément tubulaire 22 voisine do la surface de siège.
Dans le présent exemple, l'alésage 34, prévu dans le boisseau 11 et dans lequel sont logés le manohon porte-siège 22 et le manchon de poussée 23, présente lo môme diamètre que l'alésage 26. Le manchon 22 présente toutefois un diamètre extérieur tel qu'il existe un jeu annulaire entre ce manchon et l'alésage 34, jeu sensiblement plus important que le jeu normal de fonctionnement requis entre la périphérie 25 do la nervure 24 et l'alésago 26.
Ce jeu, combine avec la flexi- bilité do la membrane 28, permet au manchon do basculer au- tour d'un axe transversal par rapport à l'alésage du nanohon, axe qui, par suite de la présence de la nervure 24, est situé dans le plan transversal où a lieu le contact effectif (ou approximatif) entre la périphérie 25 et l'alésage 26. la position basculée extrême du manchon, limitée par l'ex- trémité intérieure 35 de l'alésage 34, est représentes d'une manière quelque pou exagérée dans la Fig 2, l'axe de bascule- mont étant perpendiculaire au plan du dessin.
On peut considé- rQr que cet axe passe par le point 30; cependant, en fonction- nement effectif, le basculement commencera probablement au point do oontaot entre la périphérie 25 et l'alésage 26.
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Bien quo le basculement puisse se produire autour de n'importa quoi axe transversal - de façon que, par exemple, le manchon porto-siège puisse compenser des inexactitudes dans lus positions relatives du manchon et de la clef -, on notera
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quo mi Io manchon venait à ooller à la olof, il serait poussé par ootto dernière dans un sons tel quo le basculement so te- rait autour d'un axe situé dans le plan de la Fig 1 ou dans un plan parallèle à oolui-ci. Si l'on considère que la Fig 2 roprdnonto ce une, la ooupo représentée dans cette Fig dovra
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tftro rogardde oommo étant située dans un plan médian normal à la Fig 1.
Il ranmort olairMncnt do l'examen do la Pig 2 que, dans ces conditions, lo basculement du manchon n'accompagne
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d'une traotion s'exerçant sur le manchon dans le sens do son éloignement do la olof, le déplacement du manchon à l'écart .do la olof Gtant maximum dans le haut de la Fig 2 et so ré- duisant à zéro dans le ban do oello-oi.
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Dans la Fig 3, la membrane gormolde servant à assurer le joint et anche entre lo manchon et le boisseau est remplacée par une membrane métallique 36, qui peut présenter des ondu- lations annulaires 37, destinées à augmenter sa flexibilité, la partie marginale intérieure 38 (qui peut être orientée dans le sons axial) de cette membrane étant soudée, ou fixée
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autrement à joint hermetiquo, à l'élément tubulaire 39p tan- dis que sa partie marginale extérieure ost encastrée dans une
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matière gommoido 41, afin de favoriser un joint étanohe avec le boisseau. Ici, la membrane peut fournir la pression élas- tique sollicitant le manchon vers la clof, ou bien, on peut prévoir un ressort distinct, comme dans la Fig 1.
D'autre part,
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au lieu d' dtro fixée par soudage, la partio marginale inté- rieure peut outre encastrée dans une masse gommoide et ôtre
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.orr60, d'uno canine analogue à celle ropr6.ont60 dans la Fil 1, ooet..à-d3ra, entre une bague de poussée et un 616;; ment tubulairo.
Dans une autre variante, représentée dans la Fig 4, l'ex-
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trémité antérieure 43 d'un soufflet 42, on métal ou on natie- re plastique, est scellée à un élément tubulaire 44, tandis quo son extrémité postérieure 45, pliée vers l'extérieur, cet
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serrée contre le boisseau ou fixée autrement, à joint étanohe, &oolui-oi.
loi également, on peut serrer la partie marginale intérieure rnonstr6e dans une masse gotaaoldo, L'invention prévoit également d'autres types do disposi- tifs détanoh6it3 destinas à ôtro interposés entre le nanohon et le boisseau et appliqués au manchon entre la surface anté- rieur do la nervure formée sur une bague do poussée et la surface postérieure d'un dirent tubulairo, ces dispositifs étant de nature à Otro sollicites dans le sens do leur con- tact étanche avec la paroi de l'alésage sous l'effet de oo que
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l'on pourrait nommer "charge vlvo" o'ost-à-dire, par la pres- sion axiale exercée par le ressort ot/ou par la pression du
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fluide, sur la face postérieure du nanchon,
sans quo ce dor- nier soit emptehd de basculer sur la nervure. Lorsque la pres- sion du fluide réglé est peu élevée, il suffit d'employer le ressort seul. Toutefois, lorsqu'il s'agit do pressions éle- vées, on utilisera la pression du fluide seule ou conjointo- ment avec celle du ressort, car dans co cas la pression
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d'ûtonohéité sera déterminée par la pression du fluide réglé Un do ces dispositifs d'étanch6îtd présente une forme z chevrons, ou analogue, indiquée achématîquement en 46, Pis 5, co joint étant interposé entre la surface antérieure do la nervure 24 et un élément tubulairo 47, la garniture 46 pouvant
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être en matière plastique ou en métal.
Lorsqu'elle est oons- tituéo en métal, on fait appel à des fouilles de faible épais- Meurs propres à offrir une élasticité suffisante, en vue d'assurer un joint étanohe adéquat et une faculté de bascule- ment.
Une autre solution possible représentée dans les Pige 6, 7 et 8, consiste on un jonc d'étanchéité 48, logé ontro la surface antérieure de la nervure 24 et la surface postérieure d'un élément tubulaire désigné par 49 dans les Fige 6 et 7 et par 51 dans la Fig 8. Outre que la charge vivo fournit ici la , pression d'étanchement en fonction de la pression du liquide réglé, elle ooaponso également tout retrait, susceptible de se produire normalement, de la matière constitutive du jonc d'étanchéité.
Lorsqu'il s'agit de pressions très élevées, il est avan- tagoux ou nécessaire do prévoir une bague d'arrêt empêchant l'expulsion du jonc d'étanchéité, Le manchon constitué en deux parties permet l'emploi d'une bague d'arrêt qui agit efficace- ment dans le sons voulu* Cette bague pout être constituée par un disque annulaire 52 placé entre l'extrémité postérieure de l'élément tubulairo 49 ou 51 et le jonc d'étanohéité 48, ce disque étant simplement ajusté dans l'alésage 26,
tandis que son diamètre intérieur est tel quil permet au nanohon d'of- òctuor le basoulonont voulu Un disque annulaire analogue 53 peut être disposé entre le jono d'étanchéité 48 et la face antérieure do la nervure 24, comme indiqué dans la Fig 7; toutefois, ce dernier disque peut généralement être omis, oar la nervure même agit dans le sons désiré.
Dans les conditions normales, et lorsqu'on fait appel à un jonc d'étanchéité 48, la garniture d'étanchéité tend elle-
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mome b contrer la nervuro 24, de façon que 00110-01 toit demr- tée do l'alésage 26, sur tout son pourtour, d'une distance
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égale au jeu de montage prévu. Si le siège est collé à 11616- ment d'obturation, le manchon bascule, avec le jonc d'étan- oh4îtd ootsno point d'appui, aussitôt quo l'élément d'obtura- tion se déplace, jusqu'au rattrapage du très faible jou do montage existant autour de cette nervure, de sortu que tout se
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déroule ensuite comme décrit ci-doseus à propos des Pigs 1 et 2.
On notera que, lorsque le manchon porto-siège bascule
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dans un robinet conportant des garnitures dtdtanehditd sous le tome de chevrons et de joncs dtdtanohéité, décrites ci- dessus, l'espace radial dans lequel la garniture d'étanchéité cet logée croît d'un côté et décroît de l'autre cote; toute- fois, comme cette garniture est située entre la nervure 21 ot 1' extrémité extérieure de l'alésage 26, le déplacement radial qui se produit à l'endroit de la garniture d'étanohéité est
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noins inportant que celui qui a liou à Iloxtr6mité do cet alésage, do sorte que l'efficacité de la garniture peut Otro
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maintenue on autorisant un basculement d'une ampleur moddrdo.
A titro de variante, lo jono d'étanohéité peut Otre rom- placé, comme représenté dans la fig 9, par une lèvre d'étan- ohéité 54, on une natière offrant une flexibilité suffisante, une matière plastique par exemple, oetto lèvre étant prévue à
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l'extrémité postérieure d'un 614=ont tubulaire 55 qui est logé dans l'espace do jeu entre la périphérie 25 do la nervu-
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re 24 et l'alésage 26. Tout oooine le jonc d'étanchéité, la garniture 54 tend ollo-n6no & contrer la nervure, le résultat étant le mtmo que celui décrit ci-dessus à propos du jonc d'étanchéité.
Comme cotte lèvre ost ello-none imm6dïatoment
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voisine du plein du jeu do montage existant autour de la nor-
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vira, l'étanchéité domouro pratiqueront inattgotde par le bneoulariant du raanuhan porto-sikgo. lia surface du .1go proprorumt dito peut Otre conotitudo suivant lofa ditt6rijntoB manières représentées dane les dos- sinop nais il va de soi que, d'une nnnièro générale, n'inpor-
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te quelle surface do siège représentée dana le* dessins an-
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nexés et décrite ci-après peut être prévue on combinaison
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avec n'importe quelle disposition visant à assurer un Joint
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étanohe entre lo nanohon ot la boisseau du robinet ropr6.on- té dans lue dose1ne ot décrit ci-dcoeuee Dans los Fige 1 ot 2,
l'61Óont tubulairo 22 ont conetî tué lu1-I10tlo on une matière plastique d'une qualité propre à présenter uno surface do siège ot à constituer l'd16aont tu- bulniro, tandis que, dans los Fige 3 et 4, le manchon est oonstitu6 on une seule pièce de matière plastique de ootto nnturo. Dans la Fig 5, 11616ment tubulairo 47 comprend un noyau t1Ótlllliquo rooouvort d'une natière plastique do qualité appropriée. Dans lue Fige 6 et 7, l'élénent tubulaire 49 est en notai, miie il accueille, dans une gorge pratiquée son axtr:it, un anneau 57 en ri-itière plastique, qui présente la surface de siège proprari4nt dite. Dans la Fig 8, l'elenent tubulaire 51 *et un matière plastique et constitue la surface de siège propronctnt dito; il est cependant renforcé extdrieuro- munt par un blindage Métallique 58.
Dans la Fig 9, l'élénont tubulaire 55 est solidaire do la lévro 54 ot présente la sur-
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face de siège proprement dito; il peut cependant Otro consti- tué on plusieurs pièces, conne indiqua dans la fig. 10, où
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une bague de garniture 59 prdaonto à la fois une lèvre 54 ot une lèvre analogue 61 qui coopère avec l'eleaont tubulaire 62.
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On a constaté quo les vanne* ou robinet$ équipas do .1.
S08 suivant la prdaonto invention peuvent Otro onpioyda avoo succès pour Manager des proDs1one notnb1oDQnt plu@ dluvo8 qu'avoe les soupapes antérieures, Ainsi, avec un aldsngo do 4 pouces ( 0,8 on), los soupape conservent leur étoh61tÓ au naine jusqu'aux pruenions pouvant atteindre 2000 lbe#,par pouce carrd (140,6 kg. par on2), tandis que lue dinnètros moindres permettent d'ar.1dnagor des proeaiona plua dlevdoa En adoptant des matières appropridea, on pout faire fond- tionner 108 noupnpou à don tOl:1pÓraturoB dlovdeo. Ainsi, cotte matière peut Ctro le PIPE (polyt6trafluordthylêno)t qui peut Ûtro utilisa à dos températures jusque 3000C onviron. On trou- ve dans lo oormoroo d'autres matières plastiques, qui peuvent Otto o1.1ployúos jusque 4Jü, tandis que les totaux pornottont d'appliquer des tQcp raturo8 encore plus dlovÓos..
La pr6sonto invention a été ropr<3aontde dans los dessine
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annexes dans son application aux robinets à boisseau, à savoir,
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ceux à clef aph6riquey auxquels l'invention s'applique on par- ticulier. Elle est ogalenent applicable aux robinets à bois-
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seau dont la clef présente une autre forme, ainsi qu'aux ro-
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binots-vannee.
Dans toua les cas décrits ci-dessus à propos de la 'i 1, le fluide contrôle peut accéder à l'cxtrÓtÓ postérieure du siège (oxtrénitè qui comprend la noubrane, lo cas 4ohé=t)p
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le rapport entre les surfaces étant choisi de telle façon que
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la pression sollicitant lu siège contre l'61daunt d'obturation 1oxcporta d'une quantité appropriée sur celle qui agit sur
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l'autre face.
Le ressort (ou l'élasticité d'un soufflet ou
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d'une nenbrono n6talliquo) assure une pression u1nirxuc appro-
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pride lorsque la pression du fluide est égale à zéro,
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Il vn do soi que, bion quo l'on n'ait mentionné plue haut qu'un seul manchoh, il y aura généralement doux manchons iden- tiques, prévus respectivement sur les côtés opposés de l'élé- cent obturateur, ou bien, dans le cas d'un robinet à plusieurs voient un manchon sera affecta à chaque sortie du boisseau,