CH626144A5 - - Google Patents

Description

La présente invention concerne un double joint torique flexible, notamment pour obturateur comprenant un organe d'obturation coopérant avec un siège en vue de réaliser une étanchéité amont/aval.

Dans des vannes ou des clapets connus l'organe d'obturation comprend une bordure périphérique venant porter, en fin de course d'obturation, sur la surface conoide d'un siège, et ce au terme d'un déplacement tangent ou parallèle à l'axe principal de symétrie du 5 siège.

Pour obtenir une bonne étanchéité, une solution classique consiste à ménager sur la bordure périphérique, ou sur la surface conoide, une gorge annulaire coaxiale, retenant un joint torique d'étanchéité. Ainsi, en position fermée de l'obturateur, le joint io torique se trouve comprimé entre la bordure périphérique — ou la surface conoide — et le fond de la gorge, assurant ainsi l'étanchéité.

Une telle disposition présente cependant un grave inconvénient. Dans le cas où l'obturateur ne se trouve pas convenablement centré par rapport au siège en position de fermeture, le joint ne se trouve 15 pas uniformément comprimé à sa périphérie, de sorte que l'étanchéité n'est pas homogène tout autour de l'obturateur. Dans les parties où le joint se trouve fortement comprimé, l'obturateur peut résister à des pressions importantes alors que, dans les parties diamétralement opposées à ces dernières, l'étanchéité est douteuse et les risques de 20 fuites à haute pression sont importants.

Pour supprimer ces inconvénients, on a songé à équiper les obturateurs de ce genre de mécanismes de centrage de l'organe d'obturation par rapport à son siège, mécanismes qui intéressent, soit la cinématique de l'obturateur, soit le siège lui-même.

25 Toutefois ces solutions sont complexes, peu fiables et entraînent une augmentation considérable du prix de revient des obturateurs. L'invention a donc pour but de supprimer ces inconvénients. Le double joint torique selon l'invention est défini par la revendication 1.

30 L'invention concerne également l'utilisation du joint dans un obturateur tel qu'un clapet ou tel qu'une vanne papillon.

Des modes de réalisation de l'invention seront décrits ci-après, à titre d'exemple, avec référence au dessin annexé, dans lequel:

la fig. 1 est une perspective schématique, avec écorchés partiels, 35 d'une partie d'un double joint selon l'invention;

la fig. 2 est une coupe partielle d'une vanne papillon dans laquelle le double joint est porté par le corps de la vanne;

la fig. 3 est une coupe partielle d'une vanne papillon dans laquelle le double joint est porté par le papillon;

40 la fig. 4 est une coupe d'une vanne papillon dans laquelle le double joint est monté dans le corps selon un autre modèle de réalisation, et la fig. 5 est une coupe partielle à échelle agrandie du détail C de la fig. 4.

45 Avec référence à la flg. 1, le double joint 1 comprend essentiellement deux structures de joints toriques flexibles, à savoir:

une première structure de joint torique 2, comprenant un ressort hélicoïdal 3, au moins en partie recouverte d'une enveloppe primaire 4 à section sensiblement circulaire, qui est elle-même en partie 50 recouverte d'une enveloppe d'étanchéité 5, cette première structure de joint torique 2 étant destinée à assurer une étanchéité statique;

une deuxième structure de joint torique 6 de diamètre généralement supérieur à celui de la première structure de joint 2 et comprenant, d'une façon analogue, un ressort hélicoïdal 7 au moins 55 en partie recouvert d'une enveloppe primaire 8, à section sensiblement circulaire, cette enveloppe étant elle-même en partie recouverte d'une enveloppe d'étanchêité 9.

Les enveloppes d'étanchéité 5,9 des deux structures de joint 2 et 6 sont constituées par une seule et même pièce, par exemple métallique, 60 comportant entre celles-ci une membrane radiale d'étanchéité 10 permettant, d'une part, d'assurer la continuité de l'étanchéité entre les deux structures de joint 2 et 6, d'autre part, de jouer le rôle d'élément élastique assurant la souplesse de l'autocentrage de la structure de joint 6.

65 D'une façon plus précise, cette pièce torique (5, 9 et 10) présente une section de révolution d'allure générale en C, dont les extrémités viennent respectivement en retour des enveloppes primaires 4 et 8, dont l'âme (membrane 10) présente une ou plusieurs pliures 11 en

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forme de V, de manière à réaliser une liaison élastique entre les deux structures de joint 2 et 6.

Le double joint 1 comprend en outre un anneau de réaction 12 flottant, s'étendant entre les deux structures de joint 2 et 6 sensiblement contre la membrane 10 et venant appuyer contre la face de l'enveloppe d'étanchéité 9 de la structure de joint 6 située vers l'intérieur du C. Ainsi, la structure de joint 6 se trouve retenue du côté opposé à celui où elle vient en contact de la partie d'étanchéité qui lui est associée par l'anneau de réaction 12, l'ensemble structure 6/anneau de réaction 12 pouvant cependant se déplacer en bloc, sans déformation notoire, pour s'autocentrer sur la portée d'étanchéité.

Avec référence à la fig. 2, le double joint 1 est disposé dans une cavité annulaire 13 formée entre le flanc latéral 14 du corps 15 d'une vanne papillon et une bride 16 fixée sur ledit flanc 14 au moyen de goujons de serrage 17. Cette cavité 13 débouche dans la chambre intérieure 18 du corps 15 de la vanne et de sa bride 16, à l'intérieurde laquelle peut se déplacer l'obturateur 19. Cet obturateur 19 consiste en un papillon pouvant pivoter à l'intérieur du corps 18 de la vanne et se déplacer en translation axiale, en fin de course de fermeture.

D'une façon plus précise, la cavité annulaire 13 présente une section droite, en forme sensiblement rectangulaire, s'étendant radialement et dont la largeur est sensiblement égale au diamètre de l'enveloppe d'étanchéité 9 de la structure de joint 6. La face latérale supérieure 21 et le fond 22 de cette cavité sont formés par un alésage étagé de la bride 16, tandis que la face latérale inférieure est formée par le flanc latéral 14 du corps 15 de la vanne.

Dans le fond 22 de la cavité 13 est ménagée une gorge annulaire 23, de section sensiblement rectangulaire, formée par un étagement d'alésage de la bride 16 et par le flanc latéral 14 du corps 15 de la vanne.

Dans cette gorge annulaire 23 est montée la structure de joint torique 2, destinée à obtenir l'étanchéité statique et dont le diamètre est supérieur à celui de ladite gorge 23. Il est à noter que le montage de cette structure de joint 2 s'effectue au moment du montage de la bride 16, la pression d'étanchéité étant obtenue par serrage de la bride 16 sur le corps 15 de la vanne.

Sur la face latérale inférieure de la cavité annulaire (flanc 14) est réalisé un évidement circulaire de section rectangulaire 24, dans lequel vient se disposer la pliure en V 11 de la membrane d'étanchéité 10.

Dans le volume compris entre le fond 22 de la cavité annulaire 13, sa face supérieure 21, la structure de joint 6 et la membrane 10, est monté flottant l'anneau de réaction 12, de section rectangulaire, qui se trouve guidé par ladite face supérieure 21 et par ladite membrane 10 perpendiculairement à l'axe du double joint 1.

La structure de joint d'étanchéité dynamique 6 présente un diamètre (torique) légèrement inférieur au diamètre interne du corps 15 au niveau du logement 13 et au diamètre moyen de la tranche conoide 25 du papillon 19, de sorte que cette structure de joint 6 fait légèrement saillie à l'intérieur du volume interne du corps 15 et que, en position de fermeture (position représentée fig. 2), elle se trouve comprimée entre l'anneau de réaction 12 et la tranche conoïde 25 du papillon 19.

Il est clair que, selon cette disposition, la tranche conoïde 25 du papillon 19 et les première et deuxième structures de joint 2 et 6 peuvent ne pas être rigoureusement concentriques, du fait que, pendant la fermeture, il se produit un autocentrage de la structure du joint 6 autour de la tranche conique 25 du papillon.

En effet, dans une telle vanne, la fermeture s'obtient par un déplacement axial du papillon 19 en direction du joint 1 et parallèlement à celui-ci, de manière que la structure de joint dynamique 6 soit sollicitée dans une partie de la tranche 25 du papillon 19 de plus grand diamètre.

Par conséquent, si au repos la structure de joint 6 n'est pas convenablement centrée sur la tranche 25 du papillon 19, le contact de ladite tranche 25 avec ladite structure de joint 6 se produit au départ dans une zone de la tranche 25 présentant un diamètre inférieur à celui de ladite structure 6. Par conséquent, celle-ci se trouve repoussée latéralement avec l'anneau de réaction 12, jusqu'à ce que la zone de contact de la tranche 25 devienne coaxiale à la zone interne de la structure 6. A ce moment, la structure 6 porte sur toute la circonférence du papillon. Dans la dernière phase de la course de fermeture du papillon 19, toujours en raison de sa forme conoidale, la tranche 25 vient comprimer la structure de joint qui se trouve retenue, au niveau de sa face diamétralement opposée, par l'anneau de réaction 12. Une continuité de la pression d'étanchêité exercée sur la structure de joint 6 est donc obtenue, même si, au départ, la tranche 25 du papillon 19 et les deux structures de joint 2 et 6 n'étaient pas rigoureusement concentriques.

La fig. 3 représente un montage inverse par rapport à celui représenté à la fig. 2, en ce sens que le double joint 1 est porté par le papillon 26 de la vanne, tandis que la portée d'étanchéité associée à ce double joint 1 consiste en un siège conoïde 27 réalisé à l'intérieur du corps 28 de la vanne.

Le papillon 26 comprend donc, au niveau de sa tranche, une cavité annulaire 13' de forme strictement identique à celle représentée fig. 2 et qui renferme le double joint 1 de la façon précédemment indiquée.

Avec référence à la fig. 4, la vanne papillon 29 à deux courses du papillon comprend un corps 30, dans lequel est disposé le papillon 31. Ce corps 30 peut comporter un fût de rallonge 32, surmonté d'un boîtier de commande 33, dans lequel est logé un dispositif d'action-nement commandé par un volant de manœuvre et/ou par un actionneur non représenté.

A l'intérieur du fût de rallonge 32 est monté pivotant un arbre central 34 relié, d'une part, au papillon 31 au moyen d'un dispositif de liaison 35 permettant son entraînement en rotation, avec cependant possibilité de déplacement en translation et, d'autre part, à une couronne d'entraînement 36 située à l'intérieur du boîtier 33.

Autour de l'arbre 34, à l'intérieur du fût 32, est monté pivotant un arbre creux coaxial 37 relié, d'une part, au papillon 31 au moyen d'un excentrique 38 permettant l'entraînement en translation dudit papillon 31 et, d'autre part, à une couronne d'entraînement 39 à l'intérieur du boîtier 33.

Les couronnes 36 et 39 sont elles-mêmes reliées à un système d'entraînement 40, de sorte que, en faisant pivoter en synchronisme les arbres 34 et 37, le papillon 31 est entraîné dans un mouvement de rotation, tandis que, lorsqu'on fait pivoter l'arbre creux 37 en maintenant fixement l'arbre 34, on provoque un déplacement de translation du papillon 31.

En principe, ce mouvement de translation ne s'effectue que lorsque le papillon 31 est parallèle au plan de son siège.

Bien entendu, pour permettre les deux courses (translation, rotation), le papillon 31 est également monté pivotant sur le corps 30, du côté diamétralement opposé à l'axe 37, au moyen d'un pivot 41 permettant à la fois deux rotations perpendiculaires.

La vanne ci-dessus décrite est dite didromique par son constructeur.

Avec référence aux fig. 4 et 5, le siège 42 de la vanne papillon, d'un type similaire à celui représenté fig. 2, comprend en outre, associé à la bride 43, un porte-joint 44 flottant, dont la face inférieure 45 constitue la paroi supérieure de la cavité 13 servant pour le guidage de la structure de joint d'étanchéité dynamique 6 du double joint 1, tandis que la face arrière 46 coopère avec un joint double 47 retenu par la bride 43. Par ailleurs, dans sa partie inférieure, le siège 42 comprend un fouloir 48, dont la face supérieure constitue la paroi inférieure de la cavité 13. Cette disposition permet une plus grande liberté de la structure de joint d'étanchéité dynamique 6, notamment lors de ses déplacements au cours de l'autocentrage sur le papillon.

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2 feuilles dessins

Claims (9)

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1. Double joint torique, destiné à venir au contact d'une portée d'étanchêité, avec autocentrage sur celle-ci, et à se monter dans un logement, en vue d'obtenir une étanchéité statique, caractérisé en ce qu'il comprend:

pour l'étanchéité avec le fond du logement, une première structure de joint torique coopérant avec le fond pour obtenir une étanchéité statique,

pour l'étanchéité avec la portée d'étanchéité qui lui est associée, une deuxième structure de joint torique retenue, du côté opposé à la portée d'étanchéité, par un anneau de réaction,

pour la souplesse de cet autocentrage, des moyens élastiques agissant sur la deuxième structure de joint, et pour assurer la continuité de l'étanchéité entre les structures de joint, une liaison étanche et déformable.

2. Double joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première structure de joint torique flexible comprend une âme élastique consistant en un ressort hélicoïdal tubulaire en matière flexible, et recouverte, au moins en partie, par une enveloppe primaire et par une enveloppe d'étanchéité, en ce que la deuxième structure de joint torique comprend une âme élastique, une enveloppe primaire et une enveloppe d'étanchéité, et en ce que les deux enveloppes sont reliées entre elles par une membrane d'étanchéité constituant la liaison étanche, l'ensemble constitué par les enveloppes et la membrane étant réalisé en une seule pièce.

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REVENDICATIONS

3. Double joint selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens élastiques consistent en la membrane.

4. Double joint selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux enveloppes et la membrane consistent en une pièce torique de section de révolution présentant l'allure générale en C, dont les extrémités viennent en retour des enveloppes primaires relatives aux deux structures de joint et dont l'âme présente une pliure en forme de V.

5. Double joint selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est partiellement ou en totalité métallique.

6. Utilisation d'un double joint torique selon la revendication 1 dans un organe d'obturation, dont la bordure périphérique vient porter, en fin de course d'obturation, sur un siège, par l'intermédiaire du double joint torique, et ce au terme d'un déplacement tangent ou coaxial à l'axe principal de symétrie du siège, caractérisé en ce que l'organe d'obturation ou le siège comprend un logement circulaire à l'intérieur duquel est disposé le double joint torique.

7. Utilisation selon la revendication 6 dans une vanne papillon dont le papillon vient porter en fin de course d'obturation, par sa tranche, sur un siège au terme d'un pivotement de 90 sur lui-même qui le dispose parallèle au plan du siège, puis d'une translation sensiblement dans l'axe du siège, caractérisée en ce que le double joint est disposé dans une cavité annulaire formée au niveau du siège entre le flanc latéral de la vanne et une bride fixée sur le flanc par vissage.

8. Utilisation selon la revendication 7, caractérisée en ce que le siège de la vanne comprend en outre, d'une part, associé à la bride, un porte-joint flottant dont la face inférieure constitue la paroi supérieure de la cavité annulaire et dont la face arrière coopère avec un joint d'étanchéité retenu par la bride et, d'autre part, dans une partie inférieure, un fouloir dont la face supérieure constitue la paroi inférieure de la cavité.

9. Utilisation selon la revendication 7, caractérisée en ce que le double joint est disposé dans une cavité circulaire ménagée dans la tranche du papillon.