Brevet FR2520479A1 — publié le 19830729

La présente invention concerne les raccords ou coupleurs rapides auto-obturateurs, et, plus particulière- ment, un raccord rapide auto-obturateur double recul avec verrouillage, notamment, quoique non exclusivement, pour systèmes de servitude hydraulique de tracteurs agricoles ou de travaux publics. Les coupleurs ou raccords auto-obturateurs sus- ceptibles d'être accouplés sous charge de fluide sous pres- sion comprennent typiquement deux éléments de raccord in- cluant des moyens de clapet normalement sollicités vers leurs positions de fermeture par des ressorts, ces moyens de clapet coopérant par venue en contact des têtes de cla- pet pour reculer à l'encontre de la force de sollicitation de leur ressort afin de prendre une position d'équilibre intermédiaire et assurer le passage du fluide au travers du raccord. Ce type de système se révèle satisfaisant pour des débits jusqu'à environ 40 litres par minute Or, ac- tuellement, la tendance, notamment dans les tracteurs agricoles, est d'utiliser des installations de servitude hydraulique avec des débits de l'ordre de 60 à 70 litres par minute et même davantage Dans de telles conditions, les ressorts de rappel des moyens de clapet ne sont plus à même de s'opposer aux forces induites par le débit de flui- 2. de sur les têtes de clapet, ce qui peut entraîner ainsi la fermeture intempestive du clapet amont du raccord, avec les inconvénients graves afférents concernant les équipements entra Inés par la pression hydraulique. La présente invention a précisément pour objet de proposer un raccord rapide auto-obturateur obviant aux inconvénients ci-dessus mentionnés, de conception simple, fiable et efficace, et exploitant l'énergie liée au débit du fluide traversant le raccord accouplé pour verrouiller automatiquement l'équipage des deux clapets en butée l'un contre l'autre pour empêcher cet équipage de reculer au-de- là d'une distance déterminée et donc, de fermer intempes- tivement le raccord. Pour ce faire, selon une caractéristique de la présente invention, le raccord rapide comprend un élément mâle susceptible d'être inséré dans un élément femelle et d'être verrouillé dans celui-ci par un dispositif principal de verrouillage à billes et bague de coiffage de billes por-. tée par l'élément femelle, chaque élément, mâle et femelle, comprenant un corps définissant un passage de fluide et, dans ce corps, un moyen de clapet coulissant sollicité vers une position de fermeture par un ressort, les moyens de clapet des deux éléments coopérant mutuellement pour s'ou- vrir lors de l'accouplement des éléments, l'élément femel- le comprenant en outre un dispositif de verrouillage action- nable par le fluide traversant le raccord pour s'opposer à un recul d'ouverture du moyen de clapet associé au-delà d'une certaine distance déterminée une fois l'accouplement complet du raccord effectué. Selon une autre caractéristique de l'invention,le dispositif de verrouillage du moyen de clapet femelle est disposé à l'intérieur de l'élément de clapet femelle et est du type à billes et à bague de coiffage de billesim- mergée dans la veine fluide de l'élément femelle et solli- citée par un ressort. De telle façon la bague du dispositif de verrouil- lage interne de l'élément femelle se comporte comme un ti- 3. roir très facilement entralnable par le débit de fluide traversant le raccord accouplé pour verrouiller sélective- ment l'équipage des clapets en butée l'un contre l'autre en empêchant ceux-ci de refermer l'accouplement, selon l'objet visé. Les raccords rapides auto-obturateurs du type gé- néral évoqué ci-dessus, utilisables notamment dans les tracteurs agricoles, nécessitent pour l'accouplement de l'élément mâle,du fait du verrouillage par billes et bague coulissante de coiffage des billes, d'avoir l'arrière du raccord en l'occurrence l'élément femelle solidaire du tracteur susceptible d'être déplacé Dans les tracteurs, les éléments femelles sont ainsi montés sur une plaque de distribution disposée à l'arrière du tracteur, les diffé- rents éléments de raccordement de la plaque de distribution étant raccordés à des canalisations rigides provenant de la source de puissance hydraulique du tracteur par des ca- nalisations flexibles permettant précisément à la partie arrière des raccords d'être légèrement déplacée. La présente invention a pour autre objet de propo- ser un agencement du raccord rapide auto-obturateur obviant à cet inconvénient et permettant de supprimer la canalisa- tion flexible, c'est-à-dire, le cas échéant,de monter di- rectement l'extrémité arrière du raccord sur l'extrémité d'un tube rigide de fourniture de puissance hydraulique d'un tracteur. Pour ce faire, selon une autre caractéristique particulière de l'invention, le corps de l'élément femelle formant cage pour les billes du dispositif principal de verrouillage du raccord est rendu solidaire, à son extré- mité arrière, c'est-à-dire opposée à l'extrémité d'accou- plement de l'élément mhle, d'un support cylindrique mon- té de façon à coulisser axialement dans une enveloppe externe étanche solidaire de la bague de coiffage de bil- les du dispositif principal de verrouillage du raccord et formant un moyen de raccordement de l'élément femelle à un élément de circuit de fluide sous pression. 4. De cette façon, puisque la partie arrière du raccord doit pouvoir être immobilisée, ce sont les organes intérieurs de l'élément femelle y compris le dispositif de verrouillage de clapet femelle susmentionné qui se déplacent axialement dans l'enveloppe rigide pour permettre l'accouplement ou le désaccouplement de l'élément mâle,sans nécessiter de déplacer l'enveloppe renfermant ces organes intérieurs. Selon encore une autre caractéristique parti- culière de la présente invention, il est prévu un moyen de verrouillage actionnable par fluide en l'espèce le fluide même traversant le raccord pour verrouiller dans au moins une position relative le support coulissant du corps d'élément femelle par rapport à l'enveloppe externe. Avec cet agencement, on réalise ainsi un ver- rouillage automatique hydraulique empêchant tout désaccou- plement intempestif du raccord et n'autorisant donc le dé- saccouplement que lorsque la source de fourniture de flui- de hydraulique de servitude aura été désactivée. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés sur lesquels: Les figures 1 et 2 représentent, suivant quatre demi-coupés longitudinales distinctes, différentes configurations d'accouplement d'un premier mode de réali- sation d'un raccord rapide selon la présente invention; et La figure 3 représente, en deux-demi coupes distinctes, correspondant à celles de la figure 1 mais in- versées, d'un autre mode de réalisation de raccord selon l'invention. Dans les dessins et la description qui va sui- vre, les éléments identiques ou analogues dans les diffé- rents modes de réalisation portent les mêmes chiffres de référence. De façon générale, un coupleur rapide auto- 5. obturateur selon la présente invention comprend un élément mâle 1 susceptible d'être inséré dans un élément femelle-2 et d'être verrouillé dans ce dernier, en configuration ac- couplée, par un système classique à billes de verrouillage 3 logées dans une cage de billes constituée par le corps 4 de l'élément femelle et commandées par une bague de coiffa- ge 5 montée coulissante sur le corps 4 de l'élément femelle à l'encontre d'un ressort de rappel 6 Le corps 4 de l'élé- ment femelle est susceptible d'être raccordé par une extré- mité arrière d'adaptation 7 à une canalisation de fluide. Il en est de même pour le corps 8 de l'élément mâle l Cha- que élément comprend, disposé dans le passage de fluide formé par le corps de l'élément, un clapet coulissant, à savoir un clapet mâle 9 et un clapet femelle 10, sollicités chacun vers la position de fermeture par un ressort ll et 12, respectivement Dans les modes de réalisation représen- tés, les clapets présentent des surfaces d'étanchéité péri- phériques 13 et 14, respectivement, coopérant normalement, en configuration de repos ou de fermeture, avec des butées tronconiques internes 15 et 16, respectivement, formées par les corps des éléments de raccord, les clapets représentés étant du type conique (générateur de bulles d'air emprison- né) mais pouvant également être plats (pour supprimer l'air emprisonné). Conformément à la présente invention,la tête de clapet 17 du clapet 10 de l'élément femelle 2 est montée à l'extrémité d'une tige 18 coulissant dans un élément tubu- laire central 19 monté dans le passage de fluide de l'élé- ment femelle au moyen d'ailettes radiales 20 La tige 18 comprend, vers son extrémité arrière, dans la zone reçue dans l'alésage de l'élément tubulaire 19, une gorge 21. L'élément tubulaire 19 forme cage pour des billes de ver- rouillage 22 d'un dispositif de verrouillage interne, ces billes étant commandées,de façon en soi connue,par une bague de coiffage de billes 23 montée à coulissement sur la péri- phérie de l'élément tubulaire interne 19 et donc entière- ment noyée dans la veine de fluide formée par le passage interne de l'élément femelle 2 La bague 23 est normalement 6. sollicitée en butée contre un jonc d'arrêt 24 par un ressort très faible prenant appui contre les ailettes 20. Le fonctionnement de ce raccord est le suivant. En position désaccouplée (demi-vue supérieure de la figure 2), la tête de clapet 17 porte normalement, en configura- tion de fermeture, contre le siège tronconique interne 16, l'élément femelle étant ainsi fermé La bague-tiroir 23 est au repos, c'est-à-dire en butée vers l'avant contre le jonc 24 sous l'effet du ressort 25,les billes 22 reposant dans le creux de la gorge 21 de la tige 18 du clapet Lors- qu'on veut accoupler l'élément mâle 1, connecté typiquement à une installation de servitude dont les canalisations sont maintenues sous une pression résiduelle 'élevée, par exemple de l'ordre de 50 bar, on met en oeuvre dans le raccord sa caractéristique particulière dite de "double recul" repré- sentée sur la moitié-supérieure de la figure 1 Dans cette configuration on réalise le plein accouplement du raccord alors que le clapet mêle 9 demeure fermé sous l'effet de la pression résiduelle aval, le clapet femelle 10 reculant alors du double de la distance normalement requise pour la confi- guration d'équilibre entre les deux clapets ouverts Le clapet femelle 10, qui n'a donc pas encore de pression der- rière lui, peut reculer sans problème, la bague-tiroir 5 de- meurant au repos car aucun fluide ne circule dans l'élé- ment femelle, les billes 22 quittant la gorge 21 pour gra- vir la partie épaisse de la tige en étant reçues dans la gor- ge 26 de la bague 23 A partir de cette configuration, on met alors normalement en marche la source de pression hydrau- lique côté élément femelle (tracteur), pour réaliser un écou- lement de fluide vers l'élément mâle, comme représenté sur la demi-vue inférieure de la figure 2 Le clapet mêle 9 es-t alors repoussé, et les deux clapets 9 et 10 viennent oc- cuper leur position d'équilibre ouvrant complètement le pas- sage au travers du raccord Dans ce sens, l'écoulement de fluide ne peut pas entraîner l'équipage des deux clapets, car, le clapet mêle n'étant pas du type à double recul si le débit est important, il vient tout de suite buter contre 7. sa vie de retenue 27 en maintenant plein ouvert le passage dans le raccord Dans cette configuration, la bague-tiroir 23 demeure dans sa position de repos (figure 2), l'écoule- ment de fluide ayant tendance à assister le ressort de rap- pel 25. Le raccord selon la présente invention se carac- térise essentiellement dans le mode d'utilisation repré- senté sur la demi-vue inférieure de la figure 1, c'est-à- dire avec un sens de passage inverse duf fluide depuis l'élé- ment mêle vers l'élément femelle C'est dans cette confi- guration que l'écoulement de fluide a tendance, comme men- tionné au début de la description, à entraîner les clapets du fait de l'aptitude au double-recul du clapet femelle, ce contre quoi le ressort 12 ne saurait s'opposer pour des débits importants Avec l'agencement selon l'invention, ce ressort 12 est taré pour résister à un débit normal de l'ordre de 40 litres par minute Par contre, comme le res- sort 25 est très faible, le t iroir 23 est tout de suite en- traîné vers la droite (suivant l'orientation des figures) à l'encontre du ressort 25 pour venir en butée contre les ailettes 20, coiffant ainsi les billes de verrouillage 22 dans leur cage 19 Si le clapet 10 est amené à être entraîné dans le sens d'écoulement du fluide, son recul se trouve toutefois immédiatement bloqué par la rampe gau- che de la gorge 21 de la tige 18, le clapet 10 étant alors verrouillé dans sa configuration normale d'ouverture simple recul quel que soit le débit traversant le raccord et quel que soit l'élément mâle accouplé Pour rendre en- core plus sensible la bague-tiroir 23 au débit de fluide on peut prévoir sur sa partie arrière une collerette s'étendant radialement vers l'extérieur, comme représenté en 27. Cet agencement se retrouve à l'identique dans le mode de réalisation de la figure 3 Dans ce mode de réa- lisation, toutefois, on notera que le corps 4 de l'élé- ment femelle est rendu solidaire par sa partie arrière,non pas d'un élément adaptateur 7, mais d'un support cylindri- 8. que 30 agencé pour coulisser à la façon d'un piston dans une chambre 31 formée par une enveloppe externe 32 rendue solidaire de la bague de verrouillage 5 du dispositif de verrouillage principal du raccord. Dans la partie arrière du support coulissant 30, sont ménagées des chambres radiales 33 communiquant avec le passage longitudinal interne de fluide au travers de l'élément femelle et du support 30 et dans lesquelles sont montés des éléments de piston 34 Coopérant avec chaque élément de piston est prévue une bille de verrouillage 35 susceptible d'être reçue dans des cuvettes formées dans l'élément de piston 34 et dans la paroi interne de l'en- veloppe 32, comme représenté Avec cet agencement, on voit donc que c'est l'ensemble du corps 4 de l'élément femel-' le formant cage pour les billes de verrouillage 3 du clapet femelle 10 du support 30 et des pistons de ver- rouillage 34 qui peut se déplacer axialement par rapport à l'ensemble extérieur constitué par la bague 5 etl'enve- loppe 32 de façon à amener sélectivement les billes 3 en face de la gorge principale 36 ou de la demi-gorge exté- rieure 42 de la bague 5 du dispositif de verrouillage principal du raccord Quand un écoulement de fluide tra- verse le raccord ou que l'élément femelle est connecté à une source de pression, les éléments de piston 34 sont déplacés radialement vers l'extérieur, bloquant les bil- les 35 dans les cuvettes en regard, comme représenté sur la demi-vue supérieure de la figure 3, en empêchant ainsi tout déplacement relatif de l'élément femelle par rapport à son enveloppe extérieure et donc, notamment, tout désac- couplement intempestif du raccord. Par contre, quand aucune surpression ne règne dans le passage du fluide à l'intérieur de l'équipage de l'élément femelle et de l'enveloppe 32, une traction ou une-pressian exercée sur le corps 4 par l'intermédiaire des billes 3 permet au support 30 de coulisser dans la chambre 31, les billes 35 gravissant des pentes des cuvet- tes de l'enveloppe en repoussant les éléments de piston 9. 34 pour permettre la mise en place ou l'extraction de l'élément mâle 1. Pour éviter la création d'une contre-pression dans la chambre intérieure 31, on prévoiera avantageuse- ment un élément tubulaire central 37 s'étendant axialement vers l'intérieur de la chambre 31 à partir de la paroi ar- rière de l'enveloppe 32, le support 30 coulissant de façon étanche à la périphérie de cet élément tubulaire 37 par une partie cylindrique interne avantageusement pourvue d'un joint torique 38 Comme figuré par les flèches, l'écoulement de fluide passe ainsi directement depuis les intervalles entre les ailettes 20 jusqu'à la sortie de l'en- veloppe 32 via l'alésage de l'élément tubulaire 37 sans pé- nétrer dans la chambre 31 Comme représenté, l'enveloppe 32 est avantageusement constituée d'un corps d'enveloppe 39 et d'un adapateur arrière 40 comportant des moyens de connexion 41 à une canalisation ou à un bottier de distri- bution. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est au contraire suscepti- ble de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 10. REVENDICATIONS 1 Raccord rapide auto-obturateur double re- cul, comprenant un élément mâle susceptible d'être inséré dans un élément femelle et verrouillé dans celui-ci par un dispositif principal de verrouillage à billes et bague de coiffage de billes portée par l'élément femelle, chaque élément, mâle et Femelle, comprenant un corps définissant un passage de fluide et, dans ce corps, un moyen de clapet coulissant sollicité vers une position de fermeture par un ressort, les moyens de clapet des éléments du raccord coopérant mutuellement pour s'ouvrir lors de l'accouple- ment, caractérisé en ce que l'élément femelle ( 2) comprend un dispositif de verrouillage ( 22, 23, 25) actionnable par le fluide traversant le raccord pour s'opposer à un recul d'ouverture du moyen de clapet associé ( 10) au-delà-d'une certaine distance déterminée. 2 Raccord selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que le dispositif de verrouillage ( 22, 23, 25) est disposé à l'intérieur de l'élément femelle ( 2) et est du -2 G type à billes ( 22) et à bague de coiffage de billes ( 23) immergée dans la veine fluide de l'élément femelle et sollicitée par un ressort ( 25) 3 Raccord selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que le dispositif de verrouillage du moyen de clapet ( 10) de l'élément femelle ( 2) comprend une cage de billes cylindrique ( 19) dans laquelle coulisse axialement une tige de clapet ( 18) pourvue localement d'une gorge ( 21) de réception de billes. 4 Raccord selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que la bague ( 23) forme tiroir et est montée cou- lissante sur la périphérie de la cage de billes cylindri- que ( 19) en étant sollicité axialement par le ressort ( 25) dans la direction vers la tête de clapet ( 17). Raccord selon la revendication 4, caractéri- sé en ce que le ressort ( 25) de la bague ( 23) a une for- ce déterminée très faible. 6 Raccord selon l'une des revendications pré- 11 2520479 cédentes, caractérisé en ce que le corps ( 4) de l'élément femelle ( 2) formant cage pour les billes ( 3) du disposi- tif principal de verrouillage et est rendu solidaire, à son extrémité opposée à l'extrémité d'accouplement de l'élément m Aie ( 1), d'un support cylindrique ( 30) monté de façon à coulisser axialement dans une enveloppe exter- ne étanche ( 32) solidaire de la bague ( 5) de coiffage des billes ( 3) du dispositif principal de verrouillage du rac- cord et formant moyen de raccordement'( 41) de l'élément femelle à un élément de circuit de fluide sous pression. 7 Raccord selon la revendication 6, caractéri- sé en ce qu'il comprend, en outre, un moyen de verrouilla- ge actionnable par fluide ( 34, 35) pour verrouiller dans au moins une position relative le support coulissant ( 30) par rapport à l'enveloppe externe ( 32). 8 Raccord selon la revendication 7, caractéri- sé en ce que le moyen de verrouillage comprend au moins un élément de piston ( 34) coulissant radialement dans le sup- port coulissant ( 30) et ayant une face communiquant avec le passage de fluide dans l'élément femelle. 9 Raccord selon la revendication 8, caracté- risé en ce qu'à l'élément de piston de verrouillage ( 34) est associée une bille ( 35), des cuvettes de réception de bille étant formées dans la paroi interne de l'enve- loppe ( 32) et dans l'élément de piston de verrouillage ( 34), respectivement. Raccord selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le support ( 30) coulisse de fa- çon étanche par une portée cylindrique interne ( 38) sur un élément de tube central ( 37) s'étendant vers l'intérieur de l'enveloppe ( 32) coaxialement au corps ( 4) de l'élément femelle.