FR2615581A1 - Dispositif d'etancheite pour poussoir de soupape precharge - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF D'ETANCHEITE POUR POUSSOIR DE SOUPAPE PRECHARGE 10 COMPORTANT UN CORPS DE SOUPAPE 14 MUNI D'UNE GUILLOTINE 16; DES BRIDES D'ADMISSION ET D'EVACUATION 40, 42; UN SIEGE DE SOUPAPE 44; ET UN ENSEMBLE COMPOSE DE DEUX CYLINDRES CREUX 46, 48 EMBOITES L'UN DANS L'AUTRE QUI DEFINISSENT UN ESPACE 56 DANS LEQUEL EST LOGE UN ELEMENT DE PRECHARGE ET D'ETANCHEITE DE POUSSOIR 60. CET ELEMENT A UNE FORME SENSIBLEMENT ANNULAIRE, MAIS SA SURFACE INTERIEURE CONCAVE EN SECTION TRANSVERSALE, A L'ETAT NON COMPRIME, ADOPTE UNE CONFIGURATION CYLINDRIQUE SENSIBLEMENT LISSE, A L'ETAT COMPRIME, POUR REDUIRE AU MINIMUM UNE TURBULENCE D'UN FLUIDE. LE DISPOSITIF POSSEDE AUSSI DES MOYENS POUR RENDRE ETANCHE L'INTERIEUR DU CORPS DE SOUPAPE ET EXERCER UNE FORCE SUR UN ANNEAU-POUSSOIR 40, AFIN DE MAINTENIR UNE ETANCHEITE ENTRE CE DERNIER ET LA GUILLOTINE ET ENTRE CELLE-CI ET LE SIEGE DE SOUPAPE.

Description

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Dispositif d'étanchéité pour poussoir de soupape préchargé La présente invention concerne, d'une manière générale, des

dispositifs d'étanchéité de soupapes, et notamment un dispositif d'étan-

chéité pour poussoir de soupape préchargé, destiné à empêcher une conta-

mination des parties internes d'une soupape.

Des structures de soupapes à guillotine sont bien connues dans l'art antérieur. Les soupapes de ce type ont été, en outre, munies de poussoirs de soupapes. Ces poussoirs de soupapes comportent un élément élastique destiné à solliciter l'anneau-poussoir de soupape afin qu'il vienne en contact avec la guillotine de soupape, pour ainsi maintenir la

"compression" exercée sur la guillotine de soupape au moyen respective-

ment de l'anneau-poussoir et du siège de soupape situé du c8té opposé. -

Ceci a pour résultat positif d'empêcher sensiblement la substance fluide

transmise à travers la soupape de fuir à l'intérieur de celle-ci.

Des structures destinées à atteindre les objectifs ci-dessus se sont avérées d'une manière générale fonctionnelles, dans certains cas,

mais présentent une quantité d'inconvénients. Précisément, certains méca-

nismes de sollicitation de poussoirs de soupapes sont devenus excessive-

ment compliqués et chers à produire, et posent également des problèmes de maintenance qui augmentent encore le colt d'utilisation de ces structures de soupapes. De plus, d'autres éléments de sollicitation de poussoirs de soupapes ont introduit une turbulence indésirable dans l'écoulement de la substance fluide qui circule à travers la soupape, ce qui diminue encore

l'utilité de ces dispositifs. De même, un entretien difficile de ces sou-

papes constitue une complication supplémentaire en ce qui concerne les

dispositifs de l'art antérieur.

Compte tenu des différents inconvénients des poussoirs de sou-

pape et des dispositifs associés de l'art antérieur, la présente inven-

tion a pour but essentiel de proposer un dispositif d'étanchéité perfec-

tionné pour poussoir de soupape préchargé qui permette de venir à bout de

ces difficultés.

Le dispositif d'étanchéité pour poussoir de soupape préchargé

de l'invention est destiné à apporter différents perfectionnements à cer-

tains dispositifs utilisés en relation avec un siège de soupape logé dans un corps de soupape, et en contact avec une guillotine de soupape. La guillotine de soupape est supportée en vue d'un mouvement de va-et-vient 2- à l'intérieur du corps de soupape. Il est prévu un ensemble composé d'un

anneau-poussoir de soupape et d'une pièce d'insertion formant bride.

L'ensemble d'anneau-poussoir de soupape et de pièce d'insertion formant bride comprend deux cylindres creux dont l'un est emboîté dans l'autre d'une manière ajustée et coulissante, pour ainsi définir entre eux un es-

pace de logement d'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir.

Un élément de précharge et d'étanchéité de poussoir ayant une forme et des dimensions spéciales est logé à l'intérieur de l'espace de logement d'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir défini par les cylindres emboîtés l'un dans l'autre. Une compression est fournie à l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir de soupape, en vue de solliciter l'anneau-poussoir de soupape et, par conséquent, de précharger l'anneau-poussoir de soupape contre la guillotine de soupape, et ce, afin de maintenir une étanchéité compensatrice d'usure entre l'anneau-poussoir de soupape et la guillotine, d'une part, et entre la guillotine et le

siège de soupape, d'autre part.

Dans des modes de réalisation préférés de. la présente inven-

tion, l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir possède une sur-

face intérieure concave en section transversale, dans un état non compri-

mé, mais qui, lorsqu'elle est soumise à une force de compression, comme

en service réel, prend une configuration cylindrique essentiellement lis-

se. L'emploi de cet élément de précharge et d'étanchéité de poussoir con-

cave comprimé a pour effet de définir une surface lisse destinée en pra-

tique à réduire une turbulence à l'intérieur de la structure de soupape.

Le dispositif d'étanchéité perfectionné pour poussoir de sou-

pape préchargé de la présente invention opère pour empêcher une contami-

nation des parties internes d'un corps de soupape tout en conservant sen-

siblement à l'écoulement de la substance transmise dans la soupape un ca-

ractère fonctionnel. L'élément formant corps de soupape du dispositif

d'étanchéité perfectionné pour poussoir de soupape préchargé de l'inven-

tion est du type comportant une guillotine de soupape logée pour être supportée en vue d'un mouvement de va-et-vient longitudinal à l'intérieur

de ce corps de soupape. Ledit corps de soupape possède, en outre, assu-

jetties à lui, une bride d'admission et une bride d'évacuation montées

d'une manière opposée sur la partie externe du corps de soupape.

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- 3- Un siège de soupape est logé à l'intérieur du corps de soupape

et raccordé d'une manière étanche à l'une ou l'autre des brides d'admis-

sion et d'évacuation pour déboucher dans celle-ci. Un ensemble d'anneau poussoir de soupape et de pièce d'insertion formant bride est également prévu et comporte deux éléments de forme cylindrique creux dont l'un est emboîté dans l'autre d'une manière-aJustée et coulissante. L'un de ces cylindres possède, sur son diamètre intérieur, un épaulement de diamètre réduit pour définir, avec l'extrémité supérieure de l'autre cylindre, un espace de logement d'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir. Un élément de précharge et d'étanchéité de poussoir est logé à l'intérieur

de l'espace de logement d'élément de précharge et d'étanchéité de pous-

soir défini par les cylindres emboîtés l'un dans l'autre. Des moyens di-

recteurs de force sont également prévus pour simultanément rendre étanche l'intérieur du corps de soupape vis-à-vis de fuites de fluide à travers les cylindres embottés l'un dans l'autre, et exercer une force dans la direction de la guillotine sur l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir. Cette force est ainsi dirigée sur et vers l'anneau-poussoir de

soupape pour précharger ce dernier contre la guillotine. Un élément d'é-

tanchéité à un fluide est ainsi maintenu entre la guillotine et l'anneau-

poussoir de soupape, d'un c8té de la guillotine, et entre la guillotine

et le siège de soupape, du côté opposé de la guillotine.

Dans des modes de réalisation préférés du mécanisme d'étanché-

ité perfectionné pour poussoir de soupape préchargé de la présente inven-

tion, l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir a une forme sen-

siblement annulaire, mais possède une surface intérieure concave en sec-

tion transversale, à l'état non comprimé, et qui prend une configuration

cylindrique sensiblement lisse,lorsqu'elle est soumise à la force de com-

pression des conditions de précharge à l'intérieur de l'espace de loge-

ment d'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir. Ces modes de ré-

alisation préférés peuvent, de préférence, comporter un élément de pré-

charge et d'étanchéité de poussoir qui possède, de surcrott, une gorge de

forme annulaire. Celle-ci est disposée circonférentiellement dans le dia-

mètre extérieur de l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir, afin de faciliter l'adoption de la configuration cylindrique sensiblement lisse par la surface intérieure de l'élément de précharge et d'étanchéité -4-

de poussoir pendant l'application, sur celui-ci, d'une force de compres-

sion, comme en service réel.

Les deux cylindres emboîtés l'un dans l'autre qui constituent

l'ensemble d'anneau-poussoir et de pièce d'insertion formant bride, peu-

vent, vus en section transversale, présenter une configuration sensiblement en forme de L.

La gorge de forme annulaire prévue dans la surface radiale ex-

térieure de l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir peut, de préférence, être sensiblement rectangulaire en section transversale, bien que d'autres formes en section soit considérées à titre de variantes dans l'invention.

Le siège de soupape du mécanisme d'étanchéité de soupape per-

fectionné de la présente invention peut, de préférence, comporter une

partie formant lèvre de configuration annulaire ayant un diamètre supé-

rieur à celui de l'orifice de corps de soupape correspondant auquel elle est raccordée d'une manière étanche, afin de former un joint d'étanchéité

circonférentiel autour dudit orifice de corps de soupape correspondant.

La pièce d'insertion formant bride du mécanisme d'étanchéité de soupape perfectionné de l'invention peut, de préférence, comporter une

partie formant lèvre de configuration annulaire ayant un diamètre supé-

rieur à celui de l'orifice de corps de soupape correspondant auquel elle

est raccordée d'une manière étanche, pour ainsi.former un joint d'étan-

chéité ciroonférentiel autour dudit orifice de corps de soupape corres-

pondant.

Dans ces modes de réalisation préférés, on peut, de préféren-

ce, disposer une garniture d'étanchéité entre une portion de la partie

formant lèvre de configuration annulaire respective et le corps de soupa-

pe, autour de l'orifice de corps de soupape correspondant.

Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus de la pré-

sente invention, ainsi que bien d'autres, apparaîtront d'une manière plus

évidente pour l'homme de l'art à la lecture de la description détaillée

suivante de modes de réalisation préférés de celle-ci, donnée à titre

d'exemple nullement limitatif en référence aux dessins annexés dans les-

quels: la Figure 1 est une vue en coupe du dispositif d'étanchéité

- 5 -

perfectionné pour poussoir de soupape préchargé de la présente invention, monté sur un corps de soupape, dans laquelle on peut voir également en coupe les brides d'admission et d'évacuation de la structure de soupape,

et qui montre aussi un dispositif perfectionné d'étanchéité de tige com-

pensateur d'usure, objet d'une demande de brevet séparée;

la Figure 2 est une vue agrandie de dessus d'un mode de réali-

sation préféré d'un élément de précharge et d'étanchéité de poussoir des-

tiné à être utilisé dans une application de la présente invention;

la Figure 3 est une vue agrandie en coupe transversale réali-

sée suivant la ligne 3-3 de la Figure 2, de l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir destiné à être utilisé dans le dispositif d'étanchéité pour poussoir de soupape préchargé de l'invention, lequel

élément de précharge et d'étanchéité de poussoir possède une forme sensi-

blement annulaire, mais dont une surface intérieure est concave en sec-

tion transversale, à l'état non comprimé (représenté);

la Figure 4 est une vue en coupe d'un mode de réalisation pro-

posé à titre de variante du dispositif d'étanchéité de poussoir de soupa-

pe préchargé de l'invention, monté sur un corps de soupape, dans laquelle on peut voir également en coupe les brides d'admission et d'évacuation de la structure de soupape, et qui montre aussi un dispositif perfectionné d'étanchéité de tige compensateur d'usure, objet d'une demande de brevet séparée; la Figure 5 est une vue partiellement en coupe réalisée depuis l'extrémité droite du corps de soupape du mode de réalisation proposé à titre de variante de la Figure 4; la Figure 6 est une vue éclatée en coupe montrant les éléments

du mode de réalisation proposé à titre de variante du dispositif d'étan-

chéité perfectionné pour poussoir de soupape préchargé des Figures 4 et 5 ci-dessus; la Figure 7 est une vue en coupe d'une bride du dispositif d'étanchéité perfectionné pour poussoir de soupape préchargé des Figures 4 à 6 ci-dessus;

la Figure 8 est une vue agrandie de dessus d'un mode de réali-

sation proposé à titre de variante d'un élément de précharge et d'étan-

chéité de poussoir; et

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-6- la Figure 9 est une vue en coupe transversale réalisée suivant la ligne 9-9 de la Figure 8, d'un élément de précharge et d'étanchéité de

poussoir un peu similaire au mode de réalisation des Figures 2 et 3 ci-

dessus. En référence aux dessins et notamment au mode de réalisation de la Figure 1, le dispositif d'étanchéité perfectionné pour poussoir de

soupape préchargé de la présente invention porte dans son ensemble le nu-

méro de référence 10. Ce dispositif d'étanchéité de poussoir de soupape opère pour empêcher une contamination des parties internes 12 d'un corps de soupape 14. Le corps de soupape 14 du dispositif d'étanchéité perfectionné pour poussoir de soupape préchargé 10 est du type équipé

d'une guillotine de soupape 16 comportant en elle un orifice de transmis-

sion de fluide 18. La guillotine 16 est montée pour être supportée en vue

d'.un mouvement de va-et-vient longitudinal à l'intérieur du corps de sou-

pape 14, comme indiqué par les flèches A, B, au moyen d'un étrier 20 qui s'étend depuis une tige de soupape 22. La tige de soupape 22 peut être

rendue encore plus étanche pour empêcher un fluide ou une autre contami-

nation de remonter le long d'elle, grâce à un joint torique à frottement

24, et à des joints toriques compensateurs d'usure 26, 28, ainsi que grâ-

ce à des joints toriques extérieurs 30, 32 disposés au niveau du diamètre

extérieur du séparateur de joints toriques 34. Une bague de tige 36 sépa-

re les joints toriques compensateurs d'usure 26, 28 assujettis autour de

la tige 22 au moyen du chapeau 38. Dans ce contexte, le terme "joint to-

rique" est censé inclure différentes formes d'éléments d'étanchéité annu-

laires, présentant diverses formes en section et diverses parties consti-

tutives. Comme exemples de ces variantes, on peut citer le Bal Seal fa-

briqué par Bal Seal Engineering Company, Inc. de Santa Ana, Californie et

la gamme étendue de joints d'étanchéité hydrauliques produits par Micro-

dot Company de Salt Lake City, Utah.

Le corps de soupape 14 possède également, fixées à lui sur ses

côtés opposés, une bride d'admission 40 et une bride d'évacuation 42 mon-

tées en vis-à-vis sur sa partie externe 45. Ces brides 40, 42 peuvent être filetées,comme dans le présent mode de réalisation, ou non filetées,

comme dans le mode de réalisation proposé à titre de variante de la Figu-

re 4, ci-après, et les brides 40, 42 peuvent faire indifféremment

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-7-

fonction de bride d'admission ou de bride d'évacuation.

Un siège de soupape 44 est logé à l'intérieur du corps de sou-

pape 14 et raccordé d'une manière étanche à l'une ou l'autre des brides

d'admission et d'évacuation 40, 42, pour déboucher dans celle-ci. Un an-

neau-poussoir de soupape 46 et une pièce d'insertion formant bride 48 définissent un ensemble 50 composé de deux éléments de forme cylindrique

creux dont l'un est emboîté dans l'autre d'une manière ajustée et coulis-

sante. L'un de ces cylindres (ici, l'anneau-poussoir 46) possède, sur son diamètre intérieur 54, un épaulement 52 de diamètre réduit pour définir,

avec l'extrémité supérieure 58 de l'autre cylindre (ici, la pièce d'in-

sertion formant bride 48), un espace de logement d'élément de précharge

et d'étanchéité de poussoir 56.

Un élément de précharge et d'étanchéité de poussoir 60 est lo-

gé à l'intérieur de l'espace de logement d'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir 56 défini par les cylindres 46, 48 emboîtés l'un

dans l'autre. Un moyen directeur de force est également prévu pour simul-

tanément rendre étanche l'intérieur du corps de soupape 14 vis-à-vis de

fuites de fluide à travers les cylindres 46, 48 emboîtés l'un dans l'au-

tre, et pour appliquer une force dans la direction de la guillotine 16 sur l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir 60. Cette force

est ainsi dirigée sur et vers l'anneau-poussoir de soupape 46 pour pré-

charger l'anneau-poussoir de soupape 46 contre la guillotine 16 (voir la flèche C). Un élément d'étanchéité à un fluide est ainsi maintenu entre la guillotine 16 et l'anneau-poussoir de soupape 46, d'un côté de la

guillotine 16, et entre celle-ci et le siège de soupape 44, du côté oppo-

sé de la guillotine 16.

Comme le montrent plus particulièrement les Figures 2 et 3,

dans des modes de réalisation préférés du dispositif d'étanchéité perfec-

tionné pour poussoir de soupape préchargé 10 de la présente invention,

l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir 60 a une forme sensi-

blement annulaire, mais présente, dans certains modes de réalisation, une

surface intérieure 62 concave en section transversale, à l'état non com-

primé, et qui prend une configuration cylindrique sensiblement lisse

lorsqu'elle est soumise à la force de compression des conditions de pré-

charge à l'intérieur de l'espace de logement d'élément de précharge et

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-8- d'étanchéité de poussoir 56 représenté sur la Figure 1. Dans un mode de réalisation, cette courbe concave peut avoir une valeur de l'ordre de 0,41 R environ. Ce rayon R peut varier en fonction du diamètre du passage

de la soupape, et de la largeur de l'espace de logement d'élément de pré-

charge et d'étanchéité de poussoir. Ces modes de réalisation préférés du mécanisme d'étanchéité

perfectionné pour poussoir de soupape préchargé 10 de la présente inven-

tion peuvent, d'une manière préférable, comporter un élément de précharge

et d'étanchéité de poussoir 60 également pourvu d'une gorge de forme an-

nulaire 64. Cette gorge de forme annulaire 64 est disposée circonféren-

tiellement dans le diamètre extérieur 66 de l'élément de précharge et

d'étanchéité de poussoir 60, en vue de faciliter l'adoption de la confi-

guration cylindrique sensiblement lisse par la surface intérieure 62 de

l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir 60 pendant l'applica-

tion, sur celui-ci d'une force de compression, comme en service réel.

Comme le montre la Figure 3, la gorge radiale de forme annulaire 64 peut représenter environ 35% de l'épaisseur transversale 68 de l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir 60, bien que d'autres dimensions de cette gorge restent fonctionnelles. Dans certains modes de réalisation préférés, l'épaisseur transversale 68 de l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir 60 représente approximativement 13% du diamètre

intérieur 61 de ce dernier, et approximativement 11% du diamètre exté-

rieur 66 de celui-ci, bien que, dans d'autres modes de réalisation, on envisage des éléments 60 plus minces ou plus épais, de même qu'un élément de précharge et d'étanchéité de poussoir comportant un orifice central relativement plus petit. Cet élément de précharge et d'étanchéité de poussoir 60 présente des surfaces latérales supérieure et inférieure 70, 72 qui s'étendent radialement depuis son diamètre extérieur 66 jusqu'à son diamètre intérieur 61 suivant un angle d'environ 2 , d'autres valeurs

angulaires étant toutefois également considérées pour une utilisation.

Les deux cylindres emboîtés l'un dans l'autre qui composent

l'ensemble comprenant l'anneau-poussoir 46 et la pièce d'insertion for-

mant bride 48 peuvent, vus en section transversale comme sur la Figure 1, présenter une configuration sensiblement en forme de L. Dans certains modes de réalisation, la gorge de forme

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-9-

annulaire 64 ménagée dans la surface radiale extérieure au niveau du dia-

mètre extérieur 66 de l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir , peut, de préférence, présenter une forme sensiblement rectangulaire en section transversale, bien qu'une grande variété d'autres formes en section puisse être envisagée dans le cadre de la présente invention. Le siège de soupape 44 du mécanisme d'étanchéité de soupape perfectionné de la présente inventidn peut, de préférence, comporter une

partie formant lèvre de configuration annulaire 74 ayant un diamètre su-

périeur à celui de l'orifice de corps de soupape 76 correspondant auquel

elle est raccordée d'une manière étanche, pour former un joint d'étanché-

ité circonférentiel autour dudit orifice de corps de soupape 76 corres-

pondant. D'une façon équivalente, la pièce d'insertion formant bride 48 du dispositif d'étanchéité de soupape perfectionné de l'invention peut,

de préférence, comporter une partie formant lèvre de configuration annu-

laire 78 ayant un diamètre supérieur à celui de l'orifice de corps de soupape 80 correspondant auquel elle est raccordée d'une manière étanche,

pour ainsi former un joint d'étanchéité circonférentiel autour dudit ori-

fice de corps de soupape 80 correspondant. -

Dans ces modes de réalisation préférés, des garnitures d'étan-

chéités (82, 84) peuvent, de préférence, être intercalées entre une por-

tion des parties formant lèvres de configuration annulaire 74, 78 respec-

tives et le corps de soupape 14, autour des orifices 76, 80 respectifs de celui-ci.

Un mode de réalisation du dispositif d'étanchéité de la pré-

sente invention, proposé à titre de variante, est représenté sur les Fi-

gures 4 à 7. Sur ces Figures, des éléments communs aux modes de réalisa-

tion des Figures 1 à 3, décrits ci-dessus, sont d'une manière générale

désignés par les mêmes numéros de référence augmentés du préfixe 200.

Cet autre mode de réalisation du dispositif d'étanchéité per-

fectionné pour poussoir de soupape préchargé porte dans son ensemble le

numéro de référence 210. Il opère également pour empêcher une contamina-

tion des parties internes 212 du corps de soupape 214, comme spécifié -

dans les modes de réalisation précédents. Le corps de soupape 214 de ce dispositif 210 est lui aussi du type équipé d'une guillotine de soupape 216 comporant en elle un orifice de transmission de fluide 218. Cette

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-10- guillotine 216 est montée pour être supportée en vue d'un mouvement de va-et-vient longitude nal à l'intérieur du corps de soupape 214, comme indiqué par les flèches D, E, au moyen d'un étrier 220 qui s'étend depuis une tige de soupape 222. La tige de soupape 222 peut être rendue encore plus étanche pour empêcher un liquide ou une autre contamination de remonter le long d'elle, grâce à un joint torique à frottement 224, et à des joints toriques compensateurs d'usure 226, 228, ainsi que grâce à un joint torique extérieur 230 disposé au niveau du diamètre extérieur d'un séparateur de joints toriques 234. Une bague de tige 236 sépare les joints toriques compensateurs d'usure 226, 228 assujettis autour de la tige 222 au moyen d'un chapeau 238. Différentes configurations de ces

joints toriques peuvent être utilisées dans les différents modes de réa-

lisation proposés à titre de variantes.

Dans ce contexte également, le terme "joint torique" utilisé

en référence aux modes de réalisation des Figures 4 à 7, est censé inclu-

re différentes formes d'éléments d'étanchéité annulaires présentant di-

verses formes en section et diverses parties constitutives, tels que ceux

décrits précédemment en relation avec les Figures 1 à 3.

Le corps de soupape 214 possède également fixées à lui, sur ses côtés opposés, une bride d'admission 240 et une bride d'évacuation 242 disposées en vis-à-vis sur sa partie externe 245. Ces brides 240, 242 peuvent être filetées ou non filetées, et faire indifféremment fonction

de bride d'admission ou de bride d'évacuation, comme il a été précisé ci-

dessus en relation avec la description des Figures 1 à 3.

Dans le mode de réalisation de la Figure 4, des boulons tra-

versants 225 comportant des parties filetées 227 peuvent être prévus pour relier entre eux le chapeau 238 et le séparateur de joints toriques 234,

et les assujettir au corps de soupape 214.

Un siège de soupape 244 est logé à l'intérieur du corps de soupape 214 et raccordé d'une manière étanche à l'une ou à l'autre des

brides d'admission et d'évacuation 240, 242 pour déboucher dans celle-ci.

Un anneau-poussoir de soupape 246 et une pièce d'insertion formant bride 248 peuvent, de préférence, constituer une ensemble 250 composé de deux éléments de forme cylindrique creux dont l'un est emboîté dans l'autre d'une manière ajustée et coulissante, comme le montre mieux la vue

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-11- éclatée de la Figure 6. L'un de ces cylindres (ici, l'anneaupoussoir 246) présente, sur son diamètre intérieur 254, un épaulement 252 d'un diamètre réduit pour définir, avec l'extrémité supérieure 258 de l'autre

cylindre (ici, la pièce d'insertion formant bride 248), un espace de lc-

* gement d'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir 256. Un élément de précharge et d'étanchéité de poussoir 260 est logé à l'intérieur de l'espace de logement d'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir 256 défini par les cylindres 246, 248 emboîtés

l'un dans l'autre. Un moyen directeur de force est aussi prévu pour si-

multanément rendre étanche l'intérieur du corps de soupape 214 vis-à-vis de fuites de fluide à travers les cylindres 246, 248 emboîtés, et pour exercer une force dans la direction de la guillotine 216 sur l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir 260. Cette force est ainsi dirigée sur et vers l'anneau-poussoir de soupape 246 pour précharger celui-ci contre la guillotine 216 (voir la flèche F). Un élément d'étanchéité à un liquide est ainsi maintenu entre la guillotine 216 et l'anneau-poussoir de soupape 246, d'un côté de la guillotine 216, et entre celleci et le

siège de soupape 244, du côté opposé de ladite guillotine 216.

Sur les Figures 8 et 9 plus particulièrement, et dans des mo-

des de réalisation préférés proposés à titre de variantes du dispositif d'étanchéité perfectionné pour poussoir de soupape préchargé 10 de la présente invention, on peut voir une variante d'un élément de précharge et d'étanchéité de poussoir 260. Cet élément 260 a également une forme dans l'ensemble annulaire et peut comporter une surface intérieure 262 concave en section transversale, à l'état non comprimé, et qui prend une configuration cylindrique sensiblement lisse lorsqu'elle est soumise à la

force de compression des conditions de précharge à l'intérieur de l'espa- ce de logement d'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir 256 re-

présenté sur la Figure 4. Cette courbe concave peut avoir une valeur de l'ordre d'environ 0,10 R, dans cette variante de réalisation. Comme dans le mode de réalisation défini antérieurement, le rayon R peut varier en

fonction du diamètre du passage de la soupape, et de la largeur de l'es-

pace de logement d'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir 256.

Ces modes de réalisation préférés du mécanisme d'étanchéité perfectionné pour poussoir de soupape préchargé 210 de la-présente -12- invention, peuvent, de préférence, comporter un tel élément de précharge et d'étanchéité de poussoir 260 pourvu, en outre, d'une gorge 264 qui a dans l'ensemble une forme annulaire. Cette gorge de forme annulaire 264 est disposée circonférentiellement dans le diamètre extérieur 266 de l'élément 260 en vue de faciliter l'adoption de la configuration cylin- drique sensiblement lisse par la surface intérieure 262 de l'élément 260 pendant l'application sur celui-ci d'une force de compression, comme en

service réel. Comme il est visible sur les Figures 8 et 9, la gorge ra-

diale de forme annulaire 264 peut représenter plus de 50% environ de

l'épaisseur transversale effective 268 de l'élément 260 à l'état compri-

mé, d'autres dimensions de cette gorge restant toutefois fonctionnelles.

Dans des variantes de réalisation préférées, l'épaisseur transversale 268 de l'élément 260 représente approximativement 13 % du diamètre intérieur 261 de l'élément 260, approximativement 10,9% du diamètre extérieur 266 de celui-ci, et approximativement 11, 8% du diamètre du fond de la gorge

radiale 264, bien que dans d'autres modes de réalisation, il soit envisa-

gé des éléments 260 plus épais ou plus minces, de même qu'un élément 260

comportant un orifice central relativement plus petit.

Cet élément 260 présente des surfaces latérales supérieure et

inférieure 270, 272 qui s'étendent radialement, et vont ainsi en s'incli-

nant vers l'intérieur depuis le diamètre extérieur 266 de l'élément 260 jusqu'au diamètre intérieur 261 de celui-ci, suivant un angle de branches externe d'environ 15 , à l'état non installé, bien qu'il soit également

envisagé d'utiliser d'autres valeurs angulaires.

Comme précisé ci-dessus dans le mode de réalisation des Figu-

res 1 à 3, les deux cylindres emboités qui constituent l'ensemble compre-

nant l'anneau-poussoir 246 et la pièce d'insertion formant bride 248,

peuvent, vus en section transversale, avoir une configuration sensible-

ment en forme de L.

La gorge de forme annulaire 264 ménagée dans la surface radia-

le extérieure 266 de l'élément 260 peut, de préférence, présenter une configuration sensiblement rhomboïdale en section transversale, d'autres formes en section étant toutefois envisagées à titre de variantes dans le cadre de l'invention. Comme illustré sur la Figure 9, les surfaces non parallèles de cette configuration rhomboïdale en section, vont en

2615581-

-13- s'inclinant vers l'extérieur suivant un angle d'environ 38 par rapport au plan dudit élément 260, pour définir deux branches 269 qui s'étendent vers l'extérieur depuis l'élément 260. Une fois l'élément 260 installé

dans l'espace de logement d'élément de précharge et d'étanchéité de pous-

soir 256, l'angle de branches externe est réduit d'environ 15 à environ 0 , du fait que les branches 269 sont courbées l'une vers l'autre. Dans des modes de réalisation préférés, lorsqu'une charge de compression est appliquée à cet espace de logement d'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir 256, la forme de l'élément 260 et notamment sa configuration

de diamètre intérieur arrondie empêche sensiblement un bombement de ce-

lui-ci dans le passage de la soupape, sur une plage étendue de forces de compression. Comme dans d'autres modes de réalisation décrits ci-dessus, le siège de soupape 244 du mécanisme d'étanchéité de soupape perfectionné

210 de l'invention peut, de préférence, comporter une partie formant lè-

vre de configuration annulaire 274 ayant un diamètre supérieur à celui de l'orifice de corps de soupape 276 correspondant auquel elle est raccordée d'une manière étanche, pour former un joint d'étanchéité circonférentiel autour dudit orifice de corps de soupape 276 correspondant. D'une manière

équivalente, la pièce d'insertion formant bride 248 du dispositif d'étan-

chéité perfectionné 210 de l'invention peut, de préférence, comporter une

partie formant lèvre de configuration annulaire 278 ayant un diamètre su-

périeur à celui de l'orifice de corps de soupape 280 correspondant auquel

elle est raccordée d'une manière étanche, pour former un joint d'étanché-

ité circonférentiel autour dudit orifice de corps de soupape 280 corres-

pondant. Dans ces modes de réalisation, des garnitures d'étanchéité 282, 284 peuvent, de préférence, être disposées entre la portion des parties formant lèvres de configuration annulaire 274, 278 respectives et le corps de soupape 214, autour des orifices de corps de soupape 276, 278 respectifs. Sur chacune des Figures 1, 4 et 5, sont représentés des moyens pour diagnostiquer des problèmes relatifs à la soupape. Sur ces figures, une patte d'actionnement de commutateur de diagnostic 86 supporte une barre porteuse de ressort de pression 88, une broche d'embrayage 90 et une broche d'actionnement de commutatuer de diagnostic 92. Cet ensemble tourne autour d'un carter de paliers d'embrayage 94. En fonctionnement -14-

normal, le ressort de pression 88 possède une force suffisante pour empê-

cher l'ensemble de bouger quand la soupape est ouverte. Lorsque la soupa-

pe s'encrasse et qu'une force supérieure à une valeur de seuil est néces-

saire pour ouvrir la soupape, la force du mouvement de rotation de l'em-

brayage est transmise, par l'intermédiaire de la broche d'embrayage 90 et de la patte d'actionnement de commutateur de diagnostic 92 pour surmonter

la force du ressort de pression 88. La broche d'actionnement de commuta-

teur de diagnostic est déplacée contre le commutateur de diagnostic (non

représenté), ce qui déclenche un signal indiquant que la soupape nécessi-

te un entretien.

De même, comme il est visible dans la partie supérieure de la Figure 1 et à l'intérieur du carter opérationnel 96, au niveau d'une base

principale 98 et supporté par celle-ci, se trouve un commutateur d'ouver-

ture de soupape 100 pourvu d'un organe d'actionnement de commutateur 102 et d'un organe de retenue élastique 104. Disposé en vis-à-vis, se trouve un commutateur de fermeture de soupape 106. On peut voir un moteur 108 destiné à entraîner un arbre à pignon 110 tourillonné dans des paliers 112, et qui entraîne un pignon 114 et un embrayage i16. Dans le mode de réalisation de la Figure 4, un ressort à boudin disposé en contre-pouvoir 113 est prévu pour entraîner la soupape dans une position ouverte dans le cas d'une interruption d'énergie en direction du moteur. Sur la Figure 1,

sont également représentés un tableau de circuit de tension 90, un ta-

bleau de circuit de temporisation 118 et des barrettes de raccordement 120. Ces derniers éléments du mécanisme de soupape portés sur les Figures 1, 4 et 5 ne sont pas considérés comme des éléments nécessaires en soi à la présente invention, une grande variété de mécanismes d'actionnement et

de commande de soupape de substitution pouvant être utilisée.

Les caractéristiques de nouveauté fondamentales du dispositif

perfectionné de la présente invention ressortent clairement de la des-

cription ci-dessus. Bien que cette description porte sur ce que l'on con-

sidère actuellement comme des modes de réalisation préférés de l'inven-

tion, il est bien entendu que celle-ci ne se limite pas aux modes de réa-

lisation spécifiques illustrés et que divers changements et modifications

peuvent être apportés sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

-15-

Claims (30)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'étanchéité pour poussoir de soupape préchargé (10; 210) destiné à empêcher une contamination des parties internes (12;

212) d'une soupape et caractérisé en ce qu'il comporte un corps de soupa-

pe (14; 214) muni d'une guillotine de soupape (.16; 216) montée pour être supportée en vue d'un mouvement de va-et-vient à l'intérieur de celui-ci; des moyens formant bride d'admission-et bride d'évacuation (40, 42; 240, 242) montés en vis-à-vis sur la partie extérieure du corps de soupape; un siège de soupape (44; 244) logé à l'intérieur dudit corps de soupape et raccordé à l'une des brides d'admission et d'évacuation pour

déboucher dans celle-ci; et un ensemble (50; 250) composé d'un anneau-

poussoir (46; 246) et d'une pièce d'insertion formant bride (48; 248)

disposés d'une manière adjacente pour définir entre eux un espace de lo-

gement d'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir ( 56; 256); le-

dit ensemble d'anneau-poussoir et de pièce d'insertion formant bride com-

portant deux cylindres creux (46, 48; 246, 248) dont l'un est emboîté

dans l'autre d'une manière ajustée et coulissante; un élément de préchar-

ge et d'étanchéité de poussoir (60, 260) qui est logé à l'intérieur dudit espace de logement d'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir (56; 256) défini par lesdits cylindres emboîtés l'un dans l'autre, et

présente une forme sensiblement annulaire, mais dont la surface intérieu-

re (62; 262) en contact avec un fluide, concave en section transversale à l'état non comprimé, est destinée à adopter une configuration cylindrique sensiblement lisse lorsqu'elle est soumise à la force de compression des

conditions de précharge à l'intérieur de l'espace de logement d'élément de pré-

charge et d'étanchéité de poussoir, et à définir une surface cylindrique sensi-

blement lisse à l'intérieur de la soupape, afin de réduire au minimum une turbulence du fluide qui circule à travers ledit élément de précharge et

d'étanchéité de poussoir et heurte la surface intérieure de..

celui-ci; et des moyens directeurs de force et d'étanchéité pour simul-

tanément rendre étanche l'intérieur du corps de soupape vis-à-vis de fui-

tes de fluide à travers les cylindres emboîtés l'un dans l'autre, et appliquer une force dans la direction de la guillotine sur l'élément de

précharge et d'étanchéité de poussoir et, par conséquent, sur l'anneau-

poussoir pour précharger ledit anneau-poussoir contre ladite guillotine, 16- en vue de maintenir une étanchéité au fluide entre la guillotine et l'anneau-poussoir, d'un cSté de la guillotine, et entre celle-ci et le

siège de soupape, du côté opposé de ladite guillotine.

2. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir (260)

comporte, en outre, une gorge (264) ayant dans l'ensemble une forme annu-

laire, disposée circonférentiellement dans son diamètre extérieur (266), et définissant des branches (269) qui s'étendent vers l'extérieur, en vue de faciliter l'adoption de ladite configuration cylindrique sensiblement lisse par sa surface intérieure (262) lors d'une compression exercée par

l'application sur lui d'une force de compression à l'intérieur de l'espa-

ce de logement d'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir (256).

3. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 2, caracté-

risé en ce que la forme en section transversale de la gorge de forme an-

nulaire (64, 264) est sélectionnée à partir d'un groupe comprenant des

formes sensiblement rectangulaires et rhomboïdales.

4. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que les deux cylindres (46, 48; 246, 248) emboités l'un dans

l'autre qui composent l'ensemble d'anneau-poussoir et de pièce d'inser-

tion formant bride ont, en section transversale, une configuration sensi-

blement en forme de L.

5. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le siège de soupape (44; 244) présente une partie formant lèvre de configuration annulaire (74; 274) ayant un diamètre supérieur à celui de l'orifice de corps de soupape (76; 276) correspondant auquel elle est

raccordée d'une manière étanche, pour former un joint d'étanchéité cir-

conférentiel autour dudit orifice de corps de soupape correspondant.

6. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que la pièce d'insertion formant bride (48; 248) présente une partie

formant lèvre de configuration annulaire (78; 278) ayant un diamètre supé-

rieur à celui de l'orifice de corps de soupape (80; 280) correspondant auquel elle est raccordée d'une manière étanche, pour former un joint d'étanchéité circonférentiel autour dudit orifice de corps de soupape correspondant.

7. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 5, -17caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une garniture d'étanchéité (82, 84; 282, 284) disposée entre une portion de la partie formant lèvre de configuration annulaire (74, 78; 274, 278) respective et le corps de soupape (14; 214). autour de l'orifice de corps de soupape (76, 80; 276, 280) respectif.

8. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir (60;

260) est formé à partir d'un matériau en élastomère.

9. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, càracté-

risé en ce que la guillotine de soupape (16; 216) se déplace dans une di-

rection longitudinale à l'intérieur du corps de soupape (14; 214).

10. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le siège de soupape (44; 244) est raccordé d'une manière

étanche à l'une des brides d'admission et d'évacuation (40,42; 240,242).

11. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'espace de logement d'élément de précharge et d'étanchéi-

té de poussoir (56; 256) est défini par mn épaulement (52; 252) de l'un (46; 246) des cylindres emboîtés et l'extrémité supérieure (58; 258) de

l'autre cylindre (48; 248).

- 12. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que la surface intérieure concave (62) de l'élément de pré-

charge et d'étanchéité de poussoir (60) présente, à l'état non comprimé, une courbure égale à environ 0,41 R.

13. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir (60) possède des surfaces latérales supérieure et inférieure (70, 72) qui, à l'état non installé, s'étendent radialement depuis son diamètre extérieur

(66)jusqu'à son diamètre intérieur (61) suivant un angle d'environ 20.

14. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 2, caracté-

risé en ce que la dimension transversale de la gorge de forme annulaire (64) correspond approximativement à 35% de l'épaisseur transversale (68) de l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir (60), au niveau de

la surface circonférentielle extérieure de celui-ci.

15. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'épaisseur transversale (68) de l'élément de précharge et

261558 1

-18-

d'étanchéité de poussoir (60) correspond approximativement à 13% du dia-

mètre intérieur (61) de celui-ci.

16. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que l'épaisseur transversale (68) de l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir (60) correspond approximativement à 11% du dia-

mètre extérieur 66 de celui-ci.

17. Dispositif d'étanchéité pour poussoir de soupape préchargé (10; 210) pourvu d'un corps de soupape (14; 214) possédant un passage

d'écoulement de fluide (18; 218) à travers une guillotine (16; 216) dis-

posée entre un poussoir de soupape (46; 246) et un siège de soupape (44; 244), et caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'étanchéité et de de sollicitation disposés à proximité du poussoir de soupape etdu c6té opposé

à la guillotine, pour solliciter le poussoir de soupape afin qu'il vien-

ne en contact avec la guillotine, et pour simultanément rendre le passage d'écoulement de fluide à l'intérieur de la soupape étanche vis-à-vis de fuites de fluide dans le corps de soupape, lesdits moyens d'étanchéité et de sollicitation comprenant un élément de précharge et d'étanchéité de

poussoir (60; 260) qui, à l'état non comprimé,présente une surface inté-

rieure concave (62, 262), mais qui à l'état comprimé,présente une surface

intérieure en contact avec le fluide,présentant uneconfiguration cylin-

drique sensiblement lisse; et des moyens pour exercer une force de com-

pression sur les moyens d'étanchéité et de sollicitation, au niveau de

leur face latérale en prise, du cSté opposé, avec le poussoir de soupape.

18. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 17, carac-

térisé en ce que l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir (60;

260) comporte une gorge (64; 264) sur sa surface circonférentielle exté-

rieure.

19. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 17, carac-

térisé en ce que la gorge (64) a, en section transversale, une forme sen-

siblement rectangulaire.

20. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 17, carac-

térisé en ce que la gorge (264) a, en section transversale, une forme

sensiblement rhomboïdale.

21. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 17, carac-

térisé en ce que la surface intérieure concave (262) de l'élément de -19-

précharge et d'étanchéité de poussoir (260) présente, à l'état non com-

primé, une courbure approximativement égale à 0,10 R.

22. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 17, carac-

térisé en ce que la surface intérieure concave (62; 262) de l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir (60;.260) présente, à l'état non comprimé, une courbure d'environ 0,10 R à environ 0,41 R.

23. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 17, carac-

térisé en ce que l'élément de précharge.et d'étanchéité de poussoir (260) possède des surfaces latérales supérieure et inférieure (270, 272) qui, à l'état non installé, s'étendent radialement depuis son diamètre extérieur

(266)jusqu'à son diamètre intérieur (261) suivant un angle d'environ 15 .

24. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 17, carac-

térisé en ce que l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir (60; 260) possède des surfaces latérales supérieures et inférieure (70, 72; 270, 272) qui, à l'état non installé, s'étendent radialement depuis son diamètre extérieur (66; 266) jusqu'à son diamètre intérieur (61; 261)

suivant un angle d'environ 2 à environ 150.

25. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 18, carac-

térisé en ce que la gorge annulaire (264) de l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir (260) possède un fond de gorge et définit deux branches (269) qui, à l'état non comprimé, s'étendent vers l'extérieur depuis celui-ci suivant un angle interne d'environ 38 par rapport audit

fond de gorge.

26. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 25, carac-

térisé en ce que les branches (269) qui s'étendent vers l'extérieur sont

tout d'abord courbées l'une vers l'autre à l'intérieur de l'espace de lo-

gement d'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir (256).

27. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 26, carac-

térisé en ce que l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir (260) -30 est ensuite comprimé par application, sur lesdites branches (269) qui s'étendent vers l'extérieur, d'une force de compression à l'intérieur de l'espace de logement d'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir

(256).

28. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 27, carac-

térisé en ce que sous l'effet de l'application de la force de compression -20- sur lesdites branches (269) qui s'étendent vers l'extérieur, la surface intérieure arrondie (262) de l'élément de précharge et d'étanchéité de

poussoir (260) adopte une configuration cylindrique sensiblement lisse.

29. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 28, carac-

térisé en ce que la surface intérieure arrondie (262) de l'élément de précharge et d'étanchéité de poussoir (260) résiste sensiblement à un

bombement vers l'intérieur, sur une plage étendue de forces de compres-

sion, dans l'espace de logement d'élément de précharge et d'étanchéité de

poussoir (256).

30. Dispositif d'étanchéité selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que le cylindre (46) possède, sur son diamètre intérieur (54),

un épaulement (52) de diamètre réduit.