Brevet FR2546265A1 — publié le 19841123

i La présente invention est relative au domaine des raccords de tuyauteries pour relier une source de pres- sion et une installation nécessitant un contrôle de la pression, par exemple un groupe de réfrigération ou autre O dispositif. La technique antérieure comporte des dispositifs à rampes inclinées o des billes servent à exercer une pression sur un tuyau en descendant le long de la rampe, des dispositifs à presse-étoupe pour obtenir une action de serrage, des dispositifs autoverrouillants et divers autres raccords d'étanchéité qui ont été décrits dans les brevets suivants. Le brevet des E U A n'1 031 637 concerne un dispo- sitif de serrage pour tiges, tuyauteries et autres et met en jeu des billes, ou des rouleaux, coopérant avec la surface de rampes et il implique principalement le verrouillage de deux pièces en un point de réglage par- ticulier. Le brevet des E U A N O 1 973 809 est relatif à un sommet de tube et concerne en particulier l'étanchéité des tubes et sommets de tubes et l'utilisation de coins coniques coopérant avec des surfaces en cône pour appliquer une pression sur le tube. Le brevet des E U A N O 2 819 733 concerne un dispo- sitif d'étanchéité et de raccordement pour tuyauteries sous la forme d'un raccord de type rapide qui utilise une manette comme dispositif de verrouillage et applique une pression en bout pour créer un joint d'étanchéité entre l'extrémité de la tuyauterie et une garniture d'étanchéité. Le brevet des E U A N O 3 738 688 concerne un rac- cord à montage rapide utilisant un levier de came pour manoeuvrer axialement un piston afin qu'il pénètre dans une douille fendue et augmente la pression d'étan- chéité sur un joint en élastomère autour d'un tuyau. Le brevet des E U A N O 3 779 587 pour embout de tuyauterie utilise aussi un levier de came pour appliquer une pression axiale sur un bouchon tubulaire qui réalise l'étanchéité contre l'extrémité d'un tuyau tout en serrant une douille-métallique fendue autour du tuyau. Le brevet des E U A N O 3 868 132 utilise égale- ment un levier de came pour exercer une pression axiale sur une came et constitue un perfectionnement au brevet n O 3 738 688 précité. Le brevet des E U A no 4 059 295 est relatif à un accouplement de tuyauteries et utilise l'association d'un manchon entourant un tuyau autour duquel il est serré par une bride de fixation en U, et de cames et rampes sur le manchon pour exercer une action de serrage quand le tuyau tend à sortir du raccord. D'autres brevets antérieurs comprennent les brevets des E U A no 3 422 980, 3 542 076, 3 727 952, 3 799 207, 3 825 223 et 3 857 414 Ces brevets décrivent différents types de raccords de tuyauteries dont certains réalisent une étanchéité interne avec un tuyau, certains assurent l'étanchéité d'un orifice ouvert dans un réci- pient et d'autres encore réalisent l'étanchéité contre l'extrémité d'un tuyau, contrairement au présent dispo- sitif qui assure une étanchéité à la périphérie externe du tuyau. Aucun des brevets antérieurs précités ne décrit quoi que ce soit qui ressemble à l'action de la présente inven- tioncaractérisée en ce qu'un piston est poussé pour exer- cer une force initiale de serrage sur un tuyau et une force initiale sur un organe d'étanchéité puis, quand la chambre contenant le piston est sous pression, la pression du fluide crée une poussée supplémentaire s'appliquant au piston, ce qui augmente dans le même teips la force de serrage et la force d'étanchéité. La présente invention concerne un raccord de tuyauteries qui comporte un mécanisme de serrage du type mandrin à une extrémité et un raccordement sur une source de pression à l'autre extrémité La source de pression peut être conçue pour fournir une pression positive ou négative suivant les conditions de pression dans lesquelles fonctionne le dis- positif à contrôler Les dispositifs qui fonctionnent sous vide sont contrôlés avec une pression négative, et les dis- positifs qui comportent une pression positive sont contrô- lés sous une pression analogue Le raccord de tuyauteries est initialement à auto-verrouillage et à auto-étanchéité. Au moment de la mise sous pressioh du raccord, une force supplémentaire de serrage et d'étanchéité est appliquée, qui augmente la pression exercée par le mécanisme de ser- rage à mandrin sur le tuyau et augmente dans le même temps la pression exercée contre un organe d'étan- chéité qui renforce l'efficacité de l'organe d'étanchéité contre la périphérie externe du tuyau. L'accroissement d'efficacité du présent dispo- sitif est obtenu par un piston mobile monté dans une chambre d'un corps, le piston étant traversé par un passage central pour laisser passer la pression du fluide entre la source de pression et le dispositif à contrôler. Le raccord de tuyauteries est conçu de telle manière qu'une ouverture ménagée dans la paroi du corps coopère avec un mécanisme de commande de piston relié au piston et passant par l'ouverture L'ouverture comporte une position de charge à une extrémité et une position de contrôle à l'autre extrémité. Quand le mécanisme de commande du piston est placé en position de charge, le piston est immobilisé à l'écart du mécanisme de serrage et du joint d'étanchéité du tuyau. Quand on fait passer le mécanisme de commande du piston de la position de charge à la position de contrôle, le pis- ton se déplace longitudinalement à l'intérieur de la chambre en amenant le mécanisme de serrage à mandrin en contact de serrage avec la périphérie externe du tuyau. Dans le même temps, le piston pousse sur le joint d'étan- chéité du tuyau et détermine l'étanchéité par le contact de sa périphérie interne avec la périphérie externe du tuyau Au moment de la mise sous pression de la chambre par la source de pression de fluide, la pression agis- sant contre la paroi postérieure du piston exerce une deuxième force, supplémentaire, contre le piston, ce qui entraîne un accroissement de la force de serrage e-,ercée par le mécanisme de serrage tout en provoquant en même temps une augmentation de la force appliquée par le piston sur le joint d'étanchéité du tuyau, ce qui améliore l'efficacité du joint d'étanchéité contre la périphérie externe du tuyau Le mécanisme de commande du piston et l'ouverture servent également à éviter tout recul important du piston en cas d'utilisation d'une pression négative. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: la figure 1 est une vue éclatée en perspective du raccord de tuyauteries de la présente invention montrant en détail les diverses pièces du raccord; la figure 2 est une vue de dessus en plan du raccord monté représentant le mécanisme de commande du piston en position de charge; la figure 3 est une vue de dessus en plan du raccord représentant le mécanisme de commande du piston en posi- tion de contrôle; la figure 4 est une vue en coupe longitudinale centrale du raccord selon la ligne 4-4 de la figure 2, représentant un tuyau introduit par le côté mandrin du raccord; et la figure 5 est une vue en coupe longitudinale cen- trale du raccord selon la ligne 5-5 de la figure 3, représen- tant -les pièces en position en mode de contrôle. La présente invention est relative à un raccord de tuyauteries à autoétanchéité et autoverrouillage, conçu pour serrer fortement la surface extérieure d'un tuyau introduit dans une extrémité libre du raccord et pour assurer l'étanchéité du diamètre extérieur du tuyau, ce qui permet de contrôler rapidement la pression de l'ins- tallation à laquelle est raccordé le tuyau Ce contrôle est réalisable sur un dispositif tel qu'une installation de réfrigération ou autre dispositif nécessitant un contrôle de la pression afin de déterminer son aptitude à fonctionner avec une pression négative ou positive. Sur le dessin, la référence 40 désigne un corps creux représenté comme ayant une forme hexagonale 11 à sa surface extérieure et un intérieur cylindrique formant une chambre 12 La paroi extrême postérieure 13 du corps, représentée à la figure 4, comporte un orifice fileté 14 permettant le branchement sur une source de pression de fluide en vue du contrôle d'une installation de réfrigé- ration La forme hexagonale du corps permet d'y assu- jettir une clé afin de serrer le corps sur la source de pression de fluide. Un piston 15 est placé dans la chambre 12 dans la- quelle il peut tourner et se déplacer longitudinalement; il est poussé par un ressort 16 vers l'extrémité libre du corps 10 Un premier joint d'étanchéité 17 entoure le piston dans une gorge 18 et assure l'étanchéité entre le piston et la paroi interne de la chambre 12 afin que la pression du fluide accumulée derrière le piston et entrant par l'orifice 14 ne s'échappe pas autour du piston. A son extrémité avant, le piston 15 comporte une bague 19 saillante de diamètre réduit dont l'alésage intérieur 20 a un diamètre un peu plus grand que l'alê- sage continu 21 qui traverse entièrement le piston avec un épaulement annulaire 22 réalisé au niveau de la jonction des deux alésages Un tuyau 23 est conçu pour être introduit par l'extrémité libre du corps 10 et entre dans l'alésage 20, son extrémité intérieure venant en butée contre l'épaulement 22, comme indiqué à la figure 5. La bague 19 sort à l'avant du piston pour pénétrer dans un dispositif de retenue 24 de joint d'étan- chéidté dont la paroi antérieure 25 supporte un second joint d'étanchéité 26 dans le dispositif de retenue, placé entre la surface antérieure de la bague 19 et la paroi antérieure 25 du dispositif de retenue de telle sorte que, en fait, le joint se trouve bloqué sur trois côtés et que le quatrième côté, soit la périphérie interne, entoure le tuyau 23. Une culasse 27, dont une ouverture 28 traversant sa paroi antérieure 29 permet le passage du tuyau 23, est vissée dans l'extrémité antérieure libre du corps 10 au moyen du raccord fileté 30 La culasse 27 comporte un alésage cylindrique 31 dans lequel le dispositif 24 de -retenue -du joint d'étanchéité coulisse longitudînale- ment sur une certaine distance sous l'action du piston 15. Un mécanisme de serrage de tuyau, du typy à pince, comprend un mandrin 32 en trois parties monté dans la culasse 27 face au mécanisme de retenue 24 pour entourer le tuyau 23 avec la paroi antérieure 25 du mécanisme de retenue maintenue par un ressort 33 en position ouverte ou écartée contre l'alésage intérieur 31. Le mandrin 32 et le mécanisme de retenue 24 avec le joint 26 sont assemblés dans la culasse 27 avant que la culasse ne soit vissée dans l'extrémité libre du corps et le ressort 33 maintient les parties du mandrin écartées pendant ce montage. Le mandrin 32 a une surface extérieure 34 conique et la périphérie interne de la culasse 27 est également conique comme montré en 35 afin quel lorsque les parties du mandrin sont poussées à force dans la culasse par le piston 15, le mandrin soit amené à se contracter en serrant le tuyau 23 afin de maintenir le tuyau dans l'orifice 28 et en butée contre l'épaulement 22 Plus le mandrin est poussé vers la gauche, comme représenté à la figure 5, plus la force de serrage exercée sur le tuyau est grande. Un dispositif permet d'actionner le piston 15 manuellement entre une position de charge et une position de contrôle Une ouverture 36 traverse la paroi du corps (elle est très bien représentée aux figures 2 et 3) et cette ouverture fait un angle par rapport à l'axe central du corps Une position de charge 37 est définie à une extrémité et une position ou une série de positions de contrôle 38 est représentée à-côté. Une tige de commande 39 est vissée dans un trou 40 du piston et sort par l'ouverture 36 o elle peut être saisie par un opérateur La position de charge de l'ouver- ture définit une largeur de l'ouverture légèrement supé- rieure au diamètre de la tige 39 dont le diamètre peut être de 6 à 6 e 5 millimètres La partie de l'ouverture servant à la position de contrôle est plus large, par exem- ple de 8 millimètreset permet un mouvement latéral plus ample du piston dans les limites autorisées La tige 39 est couverte d'un capuchon 41 pour des raisons esthétiques Lorsque cette tige est placée sur la posi- tion de charge représentée à la figure 2, le piston 15, le mandrin et le mécanisme de retenue du joint sont disposés comme représenté à la figure 4 afin que le tuyau 23 puisse être introduit dans l'extrémité libre et appuyé en butée contre l'épaulement 22 Il s'agit là de la position de charge La bague antérieure 19 saillante pénètre dans le mécanisme 24 de retenue du joint, mais sans toucher le joint 26, le ressort 33 forçant les parties du mandrini en position ouverte. Une fois le tuyau 23 introduit dans le corps 10, la tige 39 est amenée le long de l'ouverture 36 sur la position de contrôle 37 qui fait tourner le piston 15 et, en même temps, déplace le piston 15 vers l'extrémité libre du corps et amène la bague 19 au contact du joint d'étanchéité 26 et du mécanisme de retenue 24 comme représenté à la figure 5 Cette action fait entrer le mandrin 32 dans la partie conique 35 de la culasse 27 pour comprimer le mandrin autour du tuyau avec une force de blocage fiable Le joint 26 est comprimé sur le tuyau pour former le joint initial, et le raccord de tuyauteries est alors prêt pour des contrôles de pression C'est là la position de contrôle représentée aux figures 3 et 5. La pression venant de la source de pression est ensuite appliquée au raccord et pénètre dans la chambre 12 par l'orifice 14 En supposant que la pression appliquée soit positive, cette pression agit contre la face arrière du piston 15, créant une force s'ajoutant à celle du ressort 16 et poussant le piston à se déplacer davantage vers la gauche La bague 19 appuie sur le joint 26 afin de le comprimer davantage et de provoquer son expansion radiale, pour que la périphérie interne du joint réalise sous cet effort une étanchéité plus grande au contact de la surface extérieure du tuyau 230 En même temps, la paroi antérieure 25 du mécanisme de retenue appuie sur le mandrin 32 en le poussant davantage dans la culasse 27, faisant se resserrer plus étroitement les parties du mandrin, ce qui entraîne une augmentation de la force de serrage exercée par le mandrin sur le tuyau Plus la pres- sion est élevée dans la chambre 12, plus le force supplé- mentaire de serrage et la force supplémentaire d'étanchéité sont grandes. Si on applique une pression négative dans la chambre afin de contrôler sous vide le dispositif, aucune force supplémentaire n'agit contre l'arrière du piston En re- vanche, une force supplémentaire s'exerce contre le pis- ton, de manière à le faire agir à 1 'encontre de la force du ressort 16 Suivant la force du ressort et la pression négative appliqués, il peut exister une force supplémen- taire d'une ampleur suffisante pour contrebalancer la force du ressort et déplacer le piston vers la droite, affai- blissant ainsi les forces de serrage At d'étanchéité On a constaté que la disposition en diagonale de l'ouverture 36 empâche ce phénomène de se produire, car la tige ap- puie contre l'arrière de l'ouverture, interdisant to Ut recul supplémentaire du piston. Au terme du contr 8 ôle, la pression de contr 8 le est relâchée Le raccord est poussé contre le tuyau 23 pour enfoncer le ressort 16, ce qui permet à la tige 39 de venir en position de charge 38 Une fois le piston amené à cette position, le mandrin 32 s'ouvre sous l'action du ressort 33 et on peut retirer facilement le tuyau. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l V inventiiojn R E V E N D I C A T I O N S 1 Raccord de tuyauteries pour brancher un tuyau ( 23) sur une source de pression de fluide,,caractérisé en ce qu'il comporte un corps creux ( 10) ouvert à une extrânité pour permettre 1 'intro- duction d'un tuyau et définissant à l'autre extrémité une ouverture pour le branchement sur la source de pression de fluide; une chambre ( 12) définie à l'intérieur du corps; un piston ( 15) placé à l'intérieur de la chambre, conçu pour se déplacer longitudinalement à l'intérieur de la chambre, le piston permettant au fluide de traverser la chambre; un premier joint d'étanchéité( 17 >placé entre le piston et la paroi interne de la chambre; une ouverture ( 36) à travers la paroi du corps, comportant une position de charge ( 37) à une extrémité et une position de contrôle ( 38) à l'autre extrémité; une tige ( 39) de manoeuvre du piston reliée au piston traversant et mobile dans l'ouver- ture de manière que, lorsqu'elle est placée sur la position de charge de l'ouverture, le piston soit immobilisé pour éviter son déplacement longitudinal et, lorsque la tige est amenée de la position de charge a la position de contrôle, le piston se déplace longitudinalement vers l'extrémité libre du corps; un mécanisme de serrage de tuyau du type à mandrin ( 32) situé vers l'extrémité libre du corps, poussé de manière élastique vers une position d'ouverture pour faciliter l'introduction d'un tuyau dans ce mécanisme; un second joint d'étanchéité ( 26) placé entre le mécanisme de serrage et le piston, disposé de manière à entourer la périphérie externe du tuyau lorsque ce tuyau est introduit dans le raccord; et un dispositif élastique de poussée coopérant avec le piston pour pousser le piston vers le mécanisme de serrage et le second joint, grâce à quoi, lorsque la tige de manoeuvre du piston est placée en posi- tion de charge, le piston est immobilisé hors de contact avec le mécanisme de serrage et le second joint, quand la tige de manoeuvre est placée en position de contrôle, le dispositif de poussée exerce une première force à l'encontre du piston, amenant celui-ci à actionner le mécanisme de serrage qui vient se serrer contre la périphérie externe du tuyau sous une première force et amenant en même temps le piston au contact du second joint en réalisant l'étanchéité par appui de sa périphérie interne contre la périphérie externe du tuyau et, au moment de la mise sous pression positive de la chambre par la source de pression de fluide, la-pression agissant contre la paroi posté- rieure du piston exerce une seconde force, supplémentaire, contre le piston, provoquant une augmentation de la force de serrage exercée par le mécanisme de-serrage et provo- quant en même temps une augmentation de la force appliquée par le piston sur le second joint, ce qui renforce l'effi- cacité du second joint contre la périphérie externe du tuyau. 2 Raccord de tuyauteries selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une ouverture est ménagée en faisant un angle aigu avec l'axe central du corps de manière que, lorsque la tige de manoeuvre du piston est amenée de la position de charge à la position de contrôle, le piston, dans le même temps, tourne et se déplace longitudinalement vers l'extrémité libre du corps. 3 Raccord de tuyauteries selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mécanisme de serrage du tuyau comporte un mandrin ( 32) en plusieurs parties, des surfaces coniques adjacentes à l'extrémité ouverte du corps, et des faces coniques sur les parties du mandrin venant au contact des surfaces coniques lorsque le piston amène les parties du mandrin à se serrer autour du tuyau pour accentuer l'effort de serrage sur le tuyau. 4 Raccord de tuyauteries selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston appuie sur le joint d'étan- chéité et actionne en même temps le mécanisme de serrage du tuyau pour que le joint appuie sur la périphérie du tuyau lorsque les parties du mandrin serrent le tuyau. Raccord de tuyauteries selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps creux a une culasse séparée ( 27) comportant des surfaces coniques, et en ce que le joint d'étanchéité et les parties du mandrin sont contenus dans la culasse. 6 Raccord de tuyauteries selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston comporte une bague sail- lante annulaire ( 19) à son extrémité avant pour appuyer sur le joint au maoent o le piston actionne le mécanisme de serrage. 7 Raccord de tuyauteries selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mécanismns de serrage comporte un ressort circulaire placé vers l'intérieur des parties du mandrin: et conçu pour écarter ces parties vers l'extérieur, à l'intérieur de la culasse. 8 Raccord de tuyauteriesselon la revendication 2, caractérisé en ce que l'ouverture coopère avec la tige de manoeuvre du piston pour limiter le recul du piston quand la chambre est soumise à une pression négative par la source de pression.