FR3147343A1

FR3147343A1 - Vanne ayant un support de siège de joint

Info

Publication number: FR3147343A1
Application number: FR2402857A
Authority: FR
Inventors: Peter Baumgartl; Harald Horelt
Original assignee: SVM Schultz Verwaltungs GmbH and Co KG
Current assignee: SVM Schultz Verwaltungs GmbH and Co KG
Priority date: 2023-03-31
Filing date: 2024-03-22
Publication date: 2024-10-04
Also published as: CN118728984A; DE102023108345A1

Abstract

L’invention concerne une vanne (2) à travers laquelle un axe central longitudinal (Z) s’étend, comprenant un logement de vanne (4), un canal (6) qui est formé dans le logement de vanne (4), un support de siège de joint (8), un élément d’étanchéité (12) qui peut être ajusté sélectivement entre une position de butée (S1) reposant sur le support de siège de joint (8) afin de fermer le canal (6) et une position d’espacement espacée de celui-ci, dans laquelle le support de siège de joint (8) est un composant distinct du logement de vanne (4) et comprend un corps de soutien (81) et une couche élastomère (82) qui est vulcanisée sur celui-ci, dans laquelle la couche élastomère (82) forme un bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité (821) qui définit un siège de joint (10), dans laquelle l’élément d’étanchéité (12) a une face d’étanchéité (121) qui repose d’une manière formant étanchéité sur le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité (821) dans la position de butée (S1). Figure pour l’abrégé : Fig. 1

Description

Vanne ayant un support de siège de joint

L’invention concerne une vanne selon le préambule de la revendication 1.

En pratique, des vannes dans lesquelles un siège de joint est constitué d’un élément en caoutchouc déterminé géométriquement sont connues. Toutefois, ces sièges de joint sont soumis à des limitations pour ce qui est d’un accroissement significatif. De plus, ces sièges de joint ont des inconvénients considérables lorsqu’ils sont utilisés dans un environnement contenant de l’hydrogène. Il n’est parfois pas possible d’assurer une bonne étanchéité dans une large plage de températures.

Un objet de l’invention est par conséquent d’améliorer de façon correspondante l’art antérieur, en particulier quant à un siège de joint qui est approprié pour une utilisation dans des environnements contenant de l’hydrogène et qui produit également une étanchéité fiable dans une large plage de températures et qui a une caractéristique de commande améliorée.

Les principaux attributs de l’invention sont présentés dans la partie caractérisante de la revendication 1. Des modes de réalisation sont présentés dans les revendications 2 à 10.

L’invention se rapporte à une vanne à travers laquelle un axe central longitudinal s’étend, comprenant un logement de vanne, un canal qui est formé dans le logement de vanne, un support de siège de joint, un élément d’étanchéité qui peut être ajusté sélectivement entre une position de butée reposant sur le support de siège de joint afin de fermer le canal et une position d’espacement espacée de celui-ci, dans laquelle le support de siège de joint est un composant distinct du logement de vanne et comprend un corps de soutien et une couche élastomère qui est vulcanisée sur celui-ci, dans laquelle la couche élastomère forme un bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité qui définit un siège de joint, dans laquelle l’élément d’étanchéité a une face d’étanchéité qui repose d’une manière formant étanchéité sur le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité dans la position de butée.

Le support de siège de joint peut être produit en tant que composant distinct indépendamment du logement de vanne et peut par conséquent être adapté à diverses applications sans forcément adapter aussi le logement de vanne. Cette modularité augmente une flexibilité de la production et de l’assemblage et en même temps réduit les coûts engendrés.

La couche élastomère vulcanisée crée une étanchéité fiable, en particulier dans une large plage de températures, telle que, par exemple, de -50° C à 140 °C. La couche élastomère est, au contraire de nombreux autres éléments d’étanchéité connus, en principe exempte de façonnage, de sorte qu’un contour d’écoulement optimisé puisse être produit. De façon avantageuse, la vulcanisation remplace en plus un assemblage d’un élément d’étanchéité, tel que réalisé précédemment. Une couche élastomère vulcanisée est par conséquent tout particulièrement appropriée pour une utilisation dans des environnements contenant de l’hydrogène.

La combinaison d’un support de siège de joint qui est distinct du logement de vanne et de la couche élastomère vulcanisée amène en plus la couche élastomère qui forme le joint à être capable d’être configurée d’une manière nettement plus complexe. La couche élastomère qui peut être la seule couche élastomère sur le support de siège de joint peut ainsi couvrir une pluralité de positions de joint différentes, qui peuvent parfois aussi être éloignées les unes des autres ou situées aussi sur des côtés opposés. Avec un élément élastomère fourni directement sur le logement de vanne, cela ne serait pas possible du tout, ou parfois seulement avec des efforts techniques et/ou financiers très importants.

Le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité peut faire saillie dans la direction de l’élément d’étanchéité et la face d’étanchéité de celui-ci et/ou faire saillie parallèlement à l’axe central longitudinal. Le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité forme ainsi une bosse dans la direction respective. Ensemble, ils fournissent une fermeture bloquant les fluides du canal de fluide dans la position de butée. Le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité qui est configuré de cette manière rend en plus possible une caractéristique de commande satisfaisante.

Lorsqu’il est vu dans une direction longitudinale, le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité peut avoir une coupe transversale semi-circulaire ou semblable à un segment circulaire, moyennant quoi une caractéristique de butée progressive est produite. La coupe transversale peut être présente dans l’état déchargé. À mesure que la trajectoire d’ajustement de l’élément d’étanchéité augmente, la contre-pression produite par le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité augmente.

La vanne peut être une vanne de commande à hydrogène ou une vanne proportionnelle à hydrogène. La combinaison du support de siège de joint qui est distinct du logement de vanne et de la couche élastomère vulcanisée améliore cette vanne tout particulièrement pour une utilisation dans des environnements contenant de l’hydrogène, de préférence pour de l’hydrogène gazeux.

Le corps de soutien peut être configuré à la manière d’un cylindre creux. Le support de siège de joint peut ainsi avoir une ouverture d’accès. Le canal peut mener à travers l’ouverture d’accès. L’ouverture d’accès peut s’étendre le long de l’axe central longitudinal. Le support de siège de joint peut ainsi de façon avantageuse être utilisé non seulement pour porter la couche élastomère et l’étanchéité, mais aussi pour guider le fluide. Le support de siège de joint peut, dans la région de l’ouverture d’accès, avoir une largeur nominale ou une largeur libre la plus petite dans la plage de 2 mm à 12 mm, de préférence de 4,5 mm. Particulièrement avec cette largeur libre relativement grande pour des vannes, en particulier des vannes à hydrogène, la combinaison selon l’invention d’un support de siège de joint qui est distinct du logement de vanne et de la couche élastomère vulcanisée sur le dessus est efficace. Cela est dû au fait qu’on a découvert que de nombreux autres éléments d’étanchéité connus avec cette largeur nominale ou largeur libre la plus petite avec en même temps une large plage de températures, telle que, par exemple, de -50° C à 140 °C, ne peuvent pas produire une étanchéité fiable dans la position de butée et/ou une caractéristique de commande satisfaisante. En ce qui concerne également cette combinaison d’exigences (largeur nominale et plage de températures), la vanne peut de façon avantageuse être une vanne de commande à hydrogène ou une vanne proportionnelle à hydrogène.

Le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité peut être agencé sur le bord de l’ouverture d’accès. Un diamètre d’étanchéité et en conséquence aussi la force agissant sur l’élément d’étanchéité sont ainsi réduits de façon avantageuse. Il est ainsi possible d’étanchéifier aussi près que possible de la largeur nominale ou de la largeur libre la plus petite.

Le support de siège de joint peut former avec le logement de vanne un ajustement par pression qui fixe le support de siège de joint au logement de vanne. Le support de siège de joint peut par conséquent être relié au logement de vanne d’une manière simple au moyen d’une jonction par pression. Les surfaces du corps de soutien et du logement de vanne qui forment l’ajustement par pression peuvent être exemptes de matériau élastomère. L’ajustement par pression n’est ainsi pas affaibli par l’influence résiliente du matériau élastomère.

Le support de siège de joint peut être formé à partir du corps de soutien et de la couche élastomère. Il peut par conséquent comprendre exclusivement deux éléments, moyennant quoi l’efficacité de l’invention peut être accrue. Il est concevable que le corps de soutien soit un corps de soutien d’un seul tenant et/ou que la couche élastomère soit une couche élastomère d’un seul tenant. Le terme « d’un seul tenant » signifie « d’une seule pièce ». Avec ces deux éléments, des fonctions extrêmement différentes peuvent être accomplies, par exemple une pluralité de joints à divers emplacements et la formation du canal.

Selon un mode de réalisation de la vanne selon l’invention, la face d’étanchéité peut être une face de cône ou peut être constituée d’une partie de transition arrondie qui peut être formée entre une première partie de cône de l’élément d’étanchéité et une seconde partie de cône de l’élément d’étanchéité.

Un élément d’étanchéité auparavant classique est une sphère ou au moins un élément ayant une sphère partielle. Ces éléments d’étanchéité sont, toutefois, désavantageux en ce qui concerne un comportement d’étanchéité et une charge pour le siège de joint. En particulier, on a découvert qu’une sphère peut compenser uniquement d’une manière très limitée des changements de géométrie liés à la température d’un siège de joint élastomère. Cet inconvénient est tout particulièrement grave dans les environnements contenant de l’hydrogène puisqu’il y a généralement de larges plages de température à cet emplacement et l’étanchéité dans une position de butée doit être fournie pour chaque température dans la plage. Une sphère qui est petite en termes de diamètre viendrait profondément en prise dans l’ouverture d’accès dans la position de butée et chargerait lourdement le siège de joint dans une direction radiale. Même si une sphère qui est grande en termes de diamètre ne chargerait plus si lourdement, dans la position de butée, le siège de joint dans une direction radiale, les dimensions de celle-ci exigent un espace structural suffisant qui peut ne pas être présent. Un avantage de la face de cône et de la partie de transition arrondie est que le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité est chargé seulement légèrement dans une direction radiale dans la position de butée, mais en même temps il n’y a pour cela qu’une exigence de petit espace structural. Entre une première partie de cône et une partie de transition, un premier point limite peut être appliqué. Entre la partie de transition et une seconde partie de cône, un second point limite peut être appliqué. Au niveau des points limites, la trajectoire de contour de l’élément d’étanchéité peut passer d’une trajectoire droite à une trajectoire arrondie.

La face de cône peut être une face de cône extérieure ; les parties de cône peuvent être des parties de cône extérieures.

La face de cône peut délimiter avec l’axe central longitudinal un angle dans la plage de 50° à 85°, de préférence dans la plage de 60° à 75°. La première partie de cône peut définir avec l’axe central longitudinal un angle dans la plage de 65° à 85°, de préférence de 75°. La seconde partie de cône peut définir avec l’axe central longitudinal un angle dans la plage de 50° à 70°, de préférence de 60°. Les angles peuvent être appliqués en coupe longitudinale. On a découvert que ces angles en association avec la couche élastomère vulcanisée sur le dessus sont avantageux pour la caractéristique de commande. La face de cône ou les parties de cône peuvent être formées par un cône de commande de l’élément d’étanchéité. La seconde partie de cône peut, dans la position de butée, venir en prise dans l’ouverture d’accès. Elle(s) peu(ven)t être utilisée(s) pour configurer la tuyauterie caractéristique et pour commander un écoulement de fluide, de préférence de l’hydrogène. L’élément d’étanchéité peut être un poussoir ayant une pointe de cône rigide, qui forme la face de cône ou les parties de cône. Ce poussoir évite l’utilisation d’une sphère en tant qu’élément d’étanchéité et les inconvénients engendrés.

La face de cône et aussi la partie de transition arrondie servent dans chaque cas à protéger et à allonger la durée de vie du siège de joint. Ainsi, le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité dans la position de butée n’a pas à reposer sur un assemblage bout à bout entre deux parties de cône avec différents angles, moyennant quoi il serait lourdement chargé et deviendrait déformé de manière correspondante. Il est concevable qu’un arc circulaire coupé longitudinalement du bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité soit plus petit en termes de rayon qu’un arc circulaire coupé longitudinalement de la partie de transition arrondie. Dans la position de butée, le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité peut ainsi éviter de manière fiable d’être compressé dans différentes directions. La face du bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité et de la partie de transition arrondie peut, lorsqu’elle est vue en coupe longitudinale, être congruente avec l’arc circulaire respectif.

Afin de réduire l’espace structural exigé, la partie de transition arrondie peut fusionner directement dans les deux parties de cône adjacentes. La seconde partie de cône peut par conséquent s’étendre de façon avantageuse aussi loin que la partie de transition arrondie et en conséquence être située aussi près que possible du bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité, moyennant quoi la vanne peut réguler uniformément à partir de la coupe transversale d’ouverture la plus petite immédiatement avec une linéarité appropriée. Cela s’applique particulièrement avec la largeur libre mentionnée. Le cône de commande peut alors agir immédiatement et il n’y a pas de saut d’ouverture non souhaitable.

La couche élastomère peut former un éjecteur. Cette configuration est avantageuse pour la vanne selon l’invention, en particulier aussi pour une vanne de commande à hydrogène, puisque d’importants écoulements traversiers avec en même temps un type de construction compact sont créés. On a découvert que cet éjecteur, particulièrement dans des environnements contenant de l’hydrogène, crée une étanchéité fiable qui répond aux exigences d’étanchéité élevées.

Selon un mode de réalisation de la vanne selon l’invention, la couche élastomère peut en plus former un bourrelet annulaire d’étanchéité de logement qui repose d’une manière formant étanchéité sur le logement de vanne. La couche élastomère peut en conséquence former un emplacement d’étanchéité supplémentaire. Cette étanchéité par rapport au logement de vanne peut également être produite d’une manière simple en raison des avantages d’un matériau élastomère vulcanisé. Le bourrelet annulaire d’étanchéité de logement peut être formé au niveau de la face d’extrémité sur le corps de soutien, de préférence au niveau de la face d’extrémité du corps de soutien faisant face à l’élément d’étanchéité. Il est ainsi déjà possible avec la liaison entre le support de siège de joint et le logement de vanne de produire un joint par rapport au logement de vanne. Le fluide, en particulier de l’hydrogène, provenant du canal ne peut par conséquent plus être introduit entre le corps de soutien du support de siège de joint et le logement de vanne et/ou dans la direction d’une ouverture de vanne pendant le fonctionnement.

Selon un mode de réalisation de la vanne selon l’invention, elle peut comprendre un élément de fixation, de préférence un anneau de calfatage, pour fixer le support de siège de joint. L’élément de fixation peut appliquer une pression sur le support de siège de joint dans une direction axiale. La couche élastomère peut en plus former un bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation qui repose d’une manière formant étanchéité sur l’élément de fixation. La couche élastomère peut en conséquence former un autre emplacement d’étanchéité. Cette étanchéité par rapport à l’élément de fixation peut également être produite d’une manière simple en raison des avantages d’un matériau élastomère vulcanisé. Le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation peut être formé sur la face d’extrémité sur le corps de soutien, de préférence au niveau de la face d’extrémité du corps de soutien à l’opposé de l’élément d’étanchéité. Un joint peut ainsi déjà être produit avec la fixation du support de siège de joint par l’élément de fixation. L’élément de fixation peut en outre agir sur le support de siège de joint avec une pression dans une direction axiale afin de produire une étanchéité bloquant les fluides entre le bourrelet annulaire d’étanchéité de logement et le logement de vanne. Le fluide, en particulier de l’hydrogène, provenant du canal ne peut plus être introduit entre le corps de soutien du support de siège de joint et le logement de vanne. L’application de pression dans une direction axiale peut également amener une étanchéité aux fluides à être produite entre le support de siège de joint et la couche élastomère de sorte qu’un fluide, en particulier de l’hydrogène, ne puisse pas se déplacer derrière la couche élastomère afin de la détacher du support de siège de joint. L’anneau de calfatage peut être calfaté avec le logement de vanne et fixer le support de siège de joint de manière permanente. L’anneau de calfatage peut en plus ou en variante de l’ajustement par pression être fourni entre le logement de vanne et le support de siège de joint.

Selon un mode de réalisation de la vanne selon l’invention, la couche élastomère peut en plus former une face d’arrêt axial, de préférence la face d’arrêt axial est une face d’arrêt axial conique que l’élément d’étanchéité peut frapper. La face d’arrêt axial n’est pas utilisée pour étanchéifier dans une position de butée, mais plutôt pour amortir l’élément d’étanchéité venant frapper le support de siège de joint. En raison de l’existence de la face d’arrêt axial, le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité peut être durable en présence de forces de pression plus élevées. Puisque la face d’arrêt axial absorbe les forces de l’élément d’étanchéité, en principe il est possible de travailler avec des forces de pression plus élevées dans une position de butée, moyennant quoi des pressions de fluide plus élevées peuvent être étanchéifiées sans réduire la durée de vie du joint. Une surcharge du bourrelet d’étanchéité est en conséquence évitée et la durée de vie de celui-ci augmente. Il est concevable que la première partie de cône soit capable de frapper la face d’arrêt axial.

La face d’arrêt axial peut être agencée directement adjacente au bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité, de préférence radialement de manière externe par rapport à celui-ci. Le matériau élastomère du bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité peut ainsi être déplacé pendant la compression par l’élément d’étanchéité dans la direction de la face d’arrêt axial vers la partie élastomère épaissie à cet emplacement. En raison de sa propre frappe axiale, l’élément d’étanchéité épaissit par conséquent la région élastomère qui forme la face d’arrêt axial.

Selon un mode de réalisation de la vanne selon l’invention, la face d’arrêt axial et la face de cône ou la face de la première partie de cône peuvent délimiter les unes avec les autres un angle dans la plage de 0° à 10°. L’angle peut être appliqué en coupe longitudinale. L’espace intérieur d’angle (au sens géométrique) peut s’ouvrir dans une direction vers l’extérieur radialement tant que la face d’arrêt axial est également agencée de manière externe radialement par rapport au bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité. Dans l’autre cas, l’inverse peut être vrai. Il est ainsi possible que l’élément d’étanchéité, pendant son ajustement dans la position de butée, soit d’abord en contact avec le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité et seulement après avec la face d’arrêt axial. La plage d’angles est également utilisée pour la compensation de tolérance de sorte qu’un joint qui n’est pas correctement situé et/ou est doté d’une force d’étanchéité incorrecte soit évité dans une position de butée. La face, qui délimite l’angle, de l’élément d’étanchéité peut frapper la face d’arrêt axial.

Selon un mode de réalisation de la vanne selon l’invention, la face d’arrêt axial peut être en creux le long d’une normale à la surface individuelle par rapport au bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité. L’élément d’étanchéité réussit (également) pendant son ajustement dans la position de butée à être d’abord en contact avec le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité et seulement après avec la face d’arrêt axial. Une surcharge du bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité est ainsi évitée.

La couche élastomère peut couvrir la face circonférentielle intérieure du corps de soutien dans l’ouverture d’accès, de préférence complètement. Cette couverture élastomère d’ouverture d’accès peut porter axialement le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité. Le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité et la couverture élastomère d’ouverture d’accès peuvent par conséquent être alignés l’un sur l’autre dans une direction axiale. Le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité est en conséquence directement renforcé axialement par une grande quantité de matériau élastomère. Une surcharge du bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité est ainsi (également) évitée. Des forces qui sont introduites par l’élément d’étanchéité dans le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité peuvent également être transmises au support de siège de joint ou au corps de soutien de celui-ci. La couverture élastomère d’ouverture d’accès évite en plus des transitions qui sont désavantageuses en termes d’écoulement.

Selon un mode de réalisation de la vanne selon l’invention, le corps de soutien peut former un anneau de soutien qui peut renforcer la face d’arrêt axial et qui, lorsqu’il est vu en coupe longitudinale, peut être couvert dans trois directions spatiales orthogonales par la couche élastomère. L’anneau de soutien est en conséquence couvert sur trois côtés avec le matériau élastomère et fixe ainsi le matériau élastomère qui forme la face d’arrêt axial. Il évite en plus de façon avantageuse, même avec des charges mécaniques importantes, que la couche élastomère ne se détache. En raison de la proximité spatiale de la face d’arrêt axial et du bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité, les avantages s’appliquent également à celui-ci.

Lorsqu’elle est vue en coupe longitudinale, la face d’extrémité de l’anneau de soutien peut s’étendre parallèlement à la face d’arrêt axial. Dans le cas d’un arrêt axial, une répartition de tension uniforme et une contre-pression uniforme peuvent ainsi être produites. Toutes deux allongent la durée de vie.

Selon un mode de réalisation de la vanne selon l’invention, le corps de soutien peut former une rainure d’anneau de retenue dans laquelle la couche élastomère vient en prise. La rainure d’anneau de retenue peut être formée au niveau de la face d’extrémité dans le corps de soutien, de préférence dans la face d’extrémité à l’opposé de l’élément d’étanchéité. La couche élastomère peut venir en prise d’une manière qui la maintient dans la rainure d’anneau de retenue afin de se protéger elle-même de forces de pression et de forces de traction.

La rainure d’anneau de retenue peut être ouverte dans une direction axiale. Une géométrie du corps de soutien qui est contre-dépouillée dans une direction radiale est ainsi possible. Elle sert à retenir de façon avantageuse la couche élastomère. Cela s’applique particulièrement lorsque la couverture élastomère d’ouverture d’accès est formée.

La rainure d’anneau de retenue peut être formée sur le côté de la couche élastomère opposé à l’élément de fixation. Une grande épaisseur d’élastomère qui peut être compressée d’une manière appropriée est ainsi créée dans la direction axiale. L’élément de fixation peut ainsi appliquer une pression sur la couche élastomère dans la direction de la rainure d’anneau de retenue et l’enfoncer dans la rainure d’anneau de retenue. Une pénétration d’un fluide entre le corps de soutien et la couche élastomère n’est en conséquence pas formée uniquement par la liaison de mise en prise matérielle liée à la vulcanisation entre ceux-ci, mais aussi par l’enfoncement de l’élastomère provoqué par l’élément de fixation.

L’élément de fixation peut reposer dans une direction axiale partiellement sur le corps de soutien et partiellement sur le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation. Une position d’extrémité axiale de l’élément de fixation est ainsi définie et une surcharge du bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation pendant l’assemblage est évitée.

Le corps de soutien peut former un rebord circonférentiel extérieur qui peut reposer contre une surélévation correspondante sur le logement de vanne. Une position d’extrémité axiale du support d’anneau d’étanchéité est ainsi définie et une surcharge du bourrelet annulaire d’étanchéité de logement pendant l’assemblage est évitée.

Selon un mode de réalisation de la vanne selon l’invention, la couche élastomère peut couvrir complètement le corps de soutien par rapport au canal. Le corps de soutien ne vient en conséquence pas en contact avec le fluide guidé dans le canal. Il est concevable que la couche élastomère s’étende entre axialement sur un côté du bourrelet annulaire d’étanchéité de logement et axialement sur l’autre côté du bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation. Le bourrelet annulaire d’étanchéité de logement, d’une part, et le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation, d’autre part, peuvent en conséquence définir des limites de la couche élastomère. La couche élastomère qui est configurée de cette manière peut ainsi éviter en toute sécurité la pénétration de fluide entre, d’une part, le corps de soutien et, d’autre part, le logement de vanne et/ou la couche élastomère.

Le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité est un bourrelet annulaire qui est associé à l’élément d’étanchéité et coopère avec celui-ci. Le bourrelet annulaire d’étanchéité de logement est un bourrelet annulaire qui est associé au logement de vanne et coopère avec celui-ci. Le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation est un bourrelet annulaire qui est associé à l’élément de fixation et coopère avec celui-ci.

D’autres attributs, détails et avantages de l’invention seront appréciés de par la formulation des revendications et de la description suivante de modes de réalisation illustratifs en référence aux dessins, dans lesquels :

La représente une vue en coupe longitudinale d’une vanne selon l’invention,

La représente une vue en perspective d’un support de siège de joint de la ,

La représente une vue détaillée de la région III de la ,

La représente une vue détaillée de la région IV de la , et

La représente une vue détaillée similaire à la région III selon un autre mode de réalisation.

Sur les figures, des éléments identiques ou mutuellement correspondants ont chacun les mêmes numéros de référence et ne sont par conséquent, si cela n’est pas avantageux, pas décrits à nouveau. Des attributs qui ont déjà été décrits ne sont pas décrits à nouveau afin d’éviter une répétition et peuvent être appliqués à tous les éléments avec les mêmes numéros de référence ou des numéros de référence mutuellement correspondants, à moins que cela ne soit explicitement exclu. Les divulgations contenues dans la description entière peuvent donc être transférées à des composants identiques avec les mêmes numéros de référence ou des noms de composants identiques. Les indications de position sélectionnées dans la description, telles que, par exemple, haut, bas, côté, etc., se rapportent également à la figure qui a été directement décrite et illustrée et sont donc destinées à être transférées à la nouvelle position dans le cas d’un changement de position. Par ailleurs, des attributs individuels ou des combinaisons d’attributs des différents modes de réalisation illustratifs décrits et représentés peuvent constituer des solutions qui sont indépendantes, inventives ou conformes à l’invention en soi.

La représente une vanne 2 selon l’invention qui peut être une vanne de commande à hydrogène. À travers la vanne 2 s’étend un axe central longitudinal Z relativement auquel une direction radiale R s’étend orthogonalement. Des directions axiales s’étendent parallèlement à l’axe central longitudinal Z.

La vanne 2 a un logement de vanne 4. Dans le logement de vanne 4 est formé un canal 6 à travers lequel un fluide peut s’écouler. Le logement de vanne 4 forme sur le côté circonférentiel intérieur une surélévation 41. La vanne 2 a en plus un support de siège de joint 8 et un élément d’étanchéité 12 ayant une face d’étanchéité 121.

Le support de siège de joint 8 peut être vu seul sur la et est un composant distinct du logement de vanne 4. Le support de siège de joint 8 est constitué d’un corps de soutien 81 d’un seul tenant et d’une couche élastomère 82 d’un seul tenant vulcanisée sur le dessus. Le corps de soutien 81 est configuré à la manière d’un cylindre creux. Le support de siège de joint 8 a ainsi une ouverture d’accès 83 qui s’étend le long de l’axe central longitudinal Z. Le canal 6 s’étend à travers l’ouverture d’accès 83. Le support de siège de joint 8 a dans la région de l’ouverture d’accès 83 une largeur nominale ou une largeur libre la plus petite L dans la plage de 2 mm à 12 mm. Avec le logement de vanne 4, le support de siège de joint 8 peut former un ajustement par pression P qui peut fixer le support de siège de joint 8 au logement de vanne 4. On peut voir que les faces du corps de soutien 81 et du logement de vanne 4, qui se font face l’une l’autre à partir de l’ajustement par pression P, sont construites sans élastomère. La face circonférentielle intérieure correspondante du logement de vanne 4 et la face circonférentielle extérieure correspondante du corps de soutien 81 reposent directement l’une sur l’autre. Le corps de soutien 81 forme au niveau de la face d’extrémité de celui-ci faisant face à l’élément d’étanchéité 12 un anneau de soutien 811. Le corps de soutien 81 forme au niveau de la face d’extrémité de celui-ci à l’opposé de l’élément d’étanchéité 12 une rainure d’anneau de retenue 812. La rainure d’anneau de retenue 812 est ouverte dans une direction axiale. Lorsqu’elle est vue dans une direction radiale R, elle produit en conséquence une géométrie contre-dépouillée du corps de soutien 81. Le corps de soutien 81 forme un rebord circonférentiel extérieur 813 qui repose contre la surélévation 41 du logement de vanne 4.

La couche élastomère 82 forme trois emplacements d’étanchéité et un éjecteur dans le mode de réalisation représenté.

Pour un premier emplacement d’étanchéité, la couche élastomère 82 forme un bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité 821 qui définit un siège de joint 10 de la vanne 2. Le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité 821 est un bourrelet annulaire qui est associé à l’élément d’étanchéité 12 et coopère avec celui-ci. Le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité 821 s’étend autour de l’axe central longitudinal Z et fait saillie dans la direction de l’élément d’étanchéité 12 et de la face d’étanchéité 121 de celui-ci. Le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité 821 est agencé sur le bord de l’ouverture d’accès 83. Lorsqu’il est vu en coupe longitudinale, le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité 821 a une coupe transversale semblable à un segment circulaire. Le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité 821 n’est illustré dans l’état déchargé qu’à des fins d’illustration.

Pour un autre emplacement d’étanchéité, la couche élastomère 82 forme un bourrelet annulaire d’étanchéité de logement 822. Le bourrelet annulaire d’étanchéité de logement 822 est un bourrelet annulaire qui est associé au logement de vanne 4. Il repose d’une manière formant étanchéité sur le logement de vanne 4. Le bourrelet annulaire d’étanchéité de logement 822 s’étend autour de l’axe central longitudinal Z et est formé au niveau de la face d’extrémité du corps de soutien 81 faisant face à l’élément d’étanchéité 12. Le bourrelet annulaire d’étanchéité de logement 822 définit, d’une part, une limite de la couche élastomère 82. Le bourrelet annulaire d’étanchéité de logement 822 n’est illustré dans l’état non chargé que de pour des raisons d’illustration.

Pour un autre emplacement d’étanchéité, la couche élastomère 82 forme un bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation 823. Le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation 823 est un bourrelet annulaire qui est associé à un élément de fixation et repose d’une manière formant étanchéité sur celui-ci. L’élément de fixation est décrit ci-dessous et est configuré dans ce cas comme un anneau de calfatage 16. Le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation 823 s’étend autour de l’axe central longitudinal Z et est formé au niveau de la face d’extrémité du corps de soutien 81 à l’opposé de l’élément d’étanchéité 12. Il fait saillie dans une direction axiale. Lorsqu’il est vu en coupe longitudinale, le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation 823 a dans l’état déchargé une coupe transversale en forme de segment circulaire. Le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation 823 définit, d’autre part, une limite de la couche élastomère 82. Le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation 823 n’est illustré dans l’état déchargé que pour des raisons d’illustration.

La couche élastomère 82 forme en plus une face d’arrêt axial 824 qui est une face d’arrêt axial conique. L’élément d’étanchéité 12 peut frapper la face d’arrêt axial 824. La face d’arrêt axial 824 est agencée directement adjacente et de manière externe radialement par rapport au bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité 821. La face d’arrêt axial 824 est en creux le long d’une normale à la surface N individuelle par rapport au bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité 821. La face d’arrêt axial 824 est renforcée par l’anneau de soutien 811. Lorsqu’il est vu en coupe longitudinale, l’anneau de soutien 811 est couvert dans trois directions spatiales orthogonales R1, R2, R3 par la couche élastomère 82. Lorsqu’elle est vue en coupe longitudinale, la face d’extrémité de l’anneau de soutien 811 s’étend parallèlement à la face d’arrêt axial 824.

La couche élastomère 82 forme en plus une couverture d’ouverture d’accès 825. Dans l’ouverture d’accès 83, le corps de soutien 81 est en conséquence couvert par le matériau élastomère sur la face circonférentielle intérieure. La couverture d’ouverture d’accès 825 porte le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité 821 axialement.

On peut voir en outre que la couche élastomère 82 couvre complètement le corps de soutien 81 par rapport au canal 6, la couche élastomère 82 s’étendant entre axialement, d’une part, par rapport au bourrelet annulaire d’étanchéité de logement 822, et axialement, d’autre part, par rapport au bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation 823.

L’élément d’étanchéité 12 peut être ajusté sélectivement entre une position de butée S1 (représentée sur la ) reposant sur le support de siège de joint 8 et une position d’espacement espacée de celui-ci (non représentée). Dans la position de butée S1, une face d’étanchéité 121 de l’élément d’étanchéité 12 repose d’une manière formant étanchéité sur le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité 821, le canal 6 est en conséquence fermé.

Dans ce cas, l’élément d’étanchéité 12 est représenté comme un poussoir ayant une pointe de cône rigide. La face d’étanchéité 121 est constituée d’une partie de transition 123 arrondie qui est formée entre une première partie de cône 122 de l’élément d’étanchéité 12 et une seconde partie de cône 124 de l’élément d’étanchéité 12. Entre la première partie de cône 122 et la partie de transition 123, un premier point limite G1 est appliqué. Entre la partie de transition 123 et la seconde partie de cône 124, un second point limite G2 est appliqué. Aux points limites G1, G2, la trajectoire de contour peut passer de droite à arrondie. La partie de transition 123 arrondie fusionne directement dans les deux parties de cône 122, 124 adjacentes. Les deux parties de cône 122, 124 ont la forme de parties de cône extérieures. Les parties de cône 122, 124 ont des angles différents par rapport à l’axe central longitudinal Z. Lorsqu’elles sont vues en coupe longitudinale et dans ce mode de réalisation à titre d’exemple, la première partie de cône 122 délimite avec l’axe central longitudinal Z un premier angle W1 d’approximativement 75° et la seconde partie de cône 124 délimite avec l’axe central longitudinal Z un deuxième angle W2 d’approximativement 60°. Les parties de cône 122, 124 forment un cône de commande de l’élément d’étanchéité 12. La seconde partie de cône 124 vient en prise dans la position de butée S1 dans l’ouverture d’accès 83.

La montre qu’un arc circulaire K1 en coupe longitudinale du bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité 821 est plus petit qu’un arc circulaire K2 en coupe longitudinale de la partie de transition 123 arrondie.

La première partie de cône 122 peut frapper la face d’arrêt axial 824. La face d’arrêt axial 824 et la surface de la première partie de cône 122 délimitent l’une avec l’autre un troisième angle W3 dans la plage de 0° à 10°.

L’élément de fixation est illustré, par exemple, comme un anneau de calfatage 16 et calfaté avec le logement de vanne 4. Il sert à fixer le support de siège de joint 8 et applique une pression sur celui-ci dans une direction axiale. L’application de pression agit sur le bourrelet annulaire d’étanchéité de logement 822 et le presse contre le logement de vanne 4. L’action de pression agit en plus sur le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation 823.

La couche élastomère 82 vient en prise dans la rainure d’anneau de retenue 812 et la remplit, comme cela est représenté sur la . La rainure d’anneau de retenue 812 est formée sur le côté de la couche élastomère 82 opposé à l’élément de fixation ou à l’anneau de calfatage 16. Une grande épaisseur d’élastomère qui peut être compressée par l’élément de fixation ou l’anneau de calfatage 16 est ainsi créée dans une direction axiale. L’élément de fixation ou l’anneau de calfatage 16 repose dans une direction axiale partiellement sur le corps de soutien 81 et partiellement sur le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation 823.

La représente une vue similaire à la , mais avec une face de cône 125 en tant que face d’étanchéité 121 à la place de la partie de transition 123 arrondie. Par ailleurs, les éléments représentés sont identiques aux éléments représentés sur la .

L’invention n’est pas limitée à l’un des modes de réalisation décrits ci-dessus, mais elle peut plutôt être modifiée de diverses façons. Tous les attributs et avantages tirés des revendications, de la description et des dessins, y compris des détails structuraux, des agencements spatiaux et des étapes de procédé, peuvent être importants pour l’invention à la fois en soi et dans des combinaisons extrêmement variées.

Toutes les combinaisons d’au moins deux des attributs divulgués dans la description, les revendications et/ou les figures sont comprises dans la portée de l’invention.

Afin d’éviter une répétition, des attributs divulgués conformément à l’appareil peuvent également être considérés comme étant divulgués conformément au procédé et comme étant capables d’être revendiqués. Des attributs divulgués conformément au procédé devraient également être considérés comme étant divulgués conformément à l’appareil et comme étant capables d’être revendiqués.

Liste des numéros de référence

2 Vanne

4 Logement de vanne

6 Canal

8 Support de siège de joint

10 Siège de joint

12 Élément d’étanchéité

16 Anneau de calfatage

41 Surélévation

81 Corps de soutien

82 Couche élastomère

83 Ouverture d’accès

121 Face d’étanchéité

122 Partie de cône

123 Partie de transition

124 Partie de cône

125 Face de cône

811 Anneau de soutien

812 Rainure d’anneau de retenue

813 Rebord circonférentiel extérieur

821 Bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité

822 Bourrelet annulaire d’étanchéité de logement

823 Bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation

824 Face d’arrêt axial

825 Couverture d’ouverture d’accès

G1 Point limite

G2 Point limite

K1 Arc circulaire

K2 Arc circulaire

L Largeur libre la plus petite

N Normale à la surface

P Ajustement par pression

R Direction radiale

R1 Direction spatiale

R2 Direction spatiale

R3 Direction spatiale

S1 Position de butée

W1 Angle

W2 Angle

W3 Angle

Z Axe central longitudinal

Claims

Vanne (2) à travers laquelle un axe central longitudinal (Z) s’étend, comprenant un logement de vanne (4), un canal (6) qui est formé dans le logement de vanne (4), un support de siège de joint (8), un élément d’étanchéité (12) qui peut être ajusté sélectivement entre une position de butée (S1) reposant sur le support de siège de joint (8) afin de fermer le canal (6) et une position d’espacement espacée de celui-ci, caractérisée en ce que le support de siège de joint (8) est un composant distinct du logement de vanne (4) et comprend un corps de soutien (81) et une couche élastomère (82) qui est vulcanisée sur celui-ci, dans laquelle la couche élastomère (82) forme un bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité (821) qui définit un siège de joint (10), dans laquelle l’élément d’étanchéité (12) a une face d’étanchéité (121) qui repose d’une manière formant étanchéité sur le bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité (821) dans la position de butée (S1).
Vanne (2) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la face d’étanchéité (121) est une face de cône (125) ou est constituée d’une partie de transition (123) arrondie entre une première partie de cône (122) de l’élément d’étanchéité (12) et une seconde partie de cône (124) de l’élément d’étanchéité (12).
Vanne (2) selon l’une ou l’autre des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche élastomère (82) forme en plus un bourrelet annulaire d’étanchéité de logement (822) qui repose d’une manière formant étanchéité sur le logement de vanne (4).
Vanne (2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comprend un élément de fixation, de préférence un anneau de calfatage (16), pour fixer le support de siège de joint (8), et la couche élastomère (82) forme en plus un bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément de fixation (823) qui repose d’une manière formant étanchéité sur l’élément de fixation.
Vanne (2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche élastomère (82) forme en plus une face d’arrêt axial (824) qui est de préférence construite d’une manière conique et que l’élément d’étanchéité (12) peut frapper.
Vanne (2) selon au moins la revendication 2 et 5, caractérisée en ce que la face d’arrêt axial (824) et la face de cône (125) ou la face de la première partie de cône (122) délimitent les unes avec les autres un angle (W3) dans la plage de 0° à 10°.
Vanne (2) selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que la face d’arrêt axial (824) est en creux le long d’une normale à la surface (N) individuelle par rapport au bourrelet annulaire d’étanchéité d’élément d’étanchéité (821).
Vanne (2) selon l’une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce que le corps de soutien (81) forme un anneau de soutien (811) qui renforce la face d’arrêt axial (824) et qui, lorsqu’il est vu en coupe longitudinale, est couvert dans trois directions spatiales orthogonales (R1, R2, R3) par la couche élastomère (82).
Vanne (2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le corps de soutien (81) forme une rainure d’anneau de retenue (812) dans laquelle la couche élastomère (82) vient en prise.
Vanne (2) selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la couche élastomère (82) couvre complètement le corps de soutien (81) par rapport au canal (6).