Brevet FR2558928A1 — publié le 19850802

Raccord anti-pollution utilisable en ambiance en surpression. La présente invention concerne les raccords dits anti-pollution destinés a raccorder de façon amovible deux canalisations ou enceintes analogues en évitant, lors du désaccouplement, toute entrée du fluide de l'ambiance dans les canalisations. Ces raccords comportent une soupape tant sur l'élément maie que sur l'élément femelle, soupapes qui sont ouvertes au moment de l'accouplement du raccord et, pour éviter la pénétration de tout fluide de l'ambiance dans l'une ou l'autre canalisation au moment de l'accouplement, les ensembles formant soupapes des deux éléments maie et femelle viennent en appui l'un contre l'autre par leurs surfaces terminales pour éliminer, avant ouverture des soupapes, tout espace libre ot pourrait être emprisonné le fluide de l'ambiance. Un mode de réalisation d'un tel raccord est représenté dans la figure 1 a l'état désaccouplé et a la figure 2 après accou plement, seuls les éléments principaux essentiels à la comprehension du fonctionnement étant décrits ci-après. La référence 1 désigne l'élément màle et la référence 2 l'élément femelle. Le raccord est verrouillé par un dispositif quelconque connu tel que le verrouillage à billes représenté. La soupape 3 de l'élément mâle est constituée par un piston qui coulisse dans le corps de l'élément en étant poussé par un ressort 4, le siège 5 étant formé par l'extrémité tronconique du chambrage du corps de l'élément. Les passages 6 sont forés dans la partie périphérique de la tête du piston qui vient en appui sur le siège 5 de sorte que ces forages autorisent le passage du fluide de la canalisation à l'intérieur du corps de l'élément et vers l'extérieur de l'élément lorsque le piston 3 est enfoncé.La soupape de l'élément femelle est constituée par un nez cylindrique axial 7 dont le forage axial débouche obliquement à la périphérie du nez par des perçages 8, et un manchon périphérique 9 qui coulisse sur la périphérie du nez sous l'action d'un ressort 10, ce manchon présentant un suralésage interne 11. Le manchon 9 se prolonge jusqu'à la face terminale du nez 7 par une chemise cylindrique 12 dont le diamètre externe est égal au diamètre du nez du piston 3. Les perçages 8 sont dégagés lorsque le manchon 10 recule contre l'action du ressort. A l'accouplement, les deux faces planes 13 constituées par la face terminale du nez du piston 3,d'une part, et les faces terminales du nez 7 et de la chemise 12, d'autre part, viennent en contact en chassant le fluide pouvant se trouver entre elles puis la chemise 12 et le nez 7 s'engagent de façon étanche dans la portée du piston 3 qu'ils repoussent contre l'action du ressort 4. Lorsque le manchon 9 est en butée contre la face terminale du corps de l'élément femelle 1, le nez 7 poursuit sa pénétration jusqu'au moment ot les passages 8 débouchent dans l'alésage de l'élément 1 en établissant la communication (voir figure 2). Un tel raccord fonctionne correctement et empêche la pénétra tion du fluide de l'ambiance dans les canalisations raccordées par le raccord et la fuite des fluides des canalisations tant que la pression du fluide à l'intérieur des canalisations est supérieure à la pression de l'ambiance. On conçoit toutefois immédiatement que si la pression de l'ambiance est notablement supérieure à la pression dans les canalisations,le piston 3 et le manchon 9 qui est soumis sur la section de la chambre 11, d'une part, à la pression du fluide transporté qui agit dans le même sens que le ressort 10 et, d'autre part, à la pression antagoniste de l'ambiance, vont être repoussés contre l'action des ressorts 4 et 10 et le fluide de l'ambiance pénétrera dans les canalisations. De telles conditions de pressions relatives se rencontrent dans le cas des raccords utilisés dans les canalisations immergées notamment les raccords des appareils utilisés dans les travaux subaquatiques à grande profondeur et dans le cas des raccords utilisés pour des canalisations sous-vide. La présente invention a pour but de résoudre ce problème. Le raccord conforme à l'invention est caractérisé en ce que les soupapes de fermeture,tant de l'élément male que de l'6lé- ment femelle,sont constituées chacune par un manchon coulissant de façon étanche sur un noyau cylindrique constitué par le prolongement de la canalisation à raccorder et comportant les orifices d'intercommunication qui débouchent sur sa surface périphérique, avec, de part et d'autre desdits orifices, deux organes d'étanchéité assurant l'étanchéité,en position de désaccouplement,entre le fluide de la canalisation et le fluide de l'ambiance selon deux plans radiaux et un ressort sollicitant le manchon pour l'amener contre une butée dans une position assurant la fermeture des orifices, l'aire de la surface circonscrite par l'organe d'étanchéité situé en aval selon la direction d'action du ressort sur le manchon étant égale ou supérieure à l'aire de la surface circonscrite par l'autre organe d'étanchéité. Lorsque les aires des deux surfaces circonscrites sont égales, la différence des pressions entre le fluide se trouvant dans la canalisation et le fluide de l'ambiance ne donne aucune force résultante sur le manchon qui est soumis exclusivement, outre les contraintes radiales résultant de cette différence de pression, à la poussée du ressort. Lorsque les aires sont différentes, la pression de l'ambiance s'exerce, dans la direction de l'aire la plus petite vers l'aire la plus grande, sur une section égale à la différence de ces aires et la pression à l'intérieur du reccord s'exerce dans une direction opposée. Pour que la pression de l'ambiance supérieure à la pression interne ne risque pas d'ouvrir la soupape contre l'action du ressort il faut donc que la direction allant de l'aire la plus petite vers l'aire la plus grande coïncide avec la direction de poussée du ressort. Avec ce mode de réalisation et pour éviter une ouverture de la soupape en cas de baisse de la pression de l'ambiance, le ressort doit être suffisant pour équilibrer la poussée de la pression du fluide transporté agissant sur la différence des sections. L'invention sera décrite plus en détail ci-après avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels La figure 1 est une vue en coupe longitudinale à l'état désaccouplé d'un raccord anti-pollution utili sable sans surpression extérieure destiné à illus trer la technique antérieure; la figure 2 en est une vue en coupe à l'état d'ac#couplement; la figure 3 est une vue en coupe schématique de la modification, conforme à l'invention, d'un des éléments du raccord des figures 1 et 2; la figure 4 est une vue en coupe schématique de la modification de l'autre élément; la figure 5 est une vue en coupe d'un variante de figure 4, la figure 6 est une vue en coupe à l'état désaccouplé d'un raccord conforme à l'invention et la figure 7 en est une vue après accouplement des deux éléments du raccord. Dans le mode de réalisation de la figure 3,la référence 14 désigne le nez de l'élément femelle du raccord désigné par la référence 7 dans les figures 1 et 2, la référence 15 désigne le manchon équivalent au manchon 9 et la référence 16 le ressort équivalent au ressort 10. Le nez 14 comporte près de son extrémité des perçages obliques 17 équivalents aux perçages 8 de la figure 1. Sur le nez 14 et de part et d'autre du débouché des orifices 17 sur la surface périphérique externe ,sont prévus logés dans des gorges de cette surface périphérique, deux joints d'étanchéité 18 et 19. Les aires de la section des deux étanchéités étant égales, les poussées longitudinales qu'exercent sur le manchon 15 la pression du fluide extérieur et la pression du fluide intérieur sont équilibrées. Le mode de réalisation de la figure 4 est un exemple de réali- sation de l'élément de soupape de l'élément mâle 1 du raccord de la figure 1. L'élément de soupape comporte un nez central cylindrique 20 qui prolonge, par son alésage borgne interne 21, la conduite raccordée. La référence 22 désigne les perçages obliques correspondant aux perçages 5 des figures 1 et 2 et 23 la pointe cylindrique du nez qui se termine par la surface 13 et qui forme avec la portée tronconique 24 qui l'entoure, la soupape proprement dite. Le corps 25 de l'élément de raccord qui forme le manchon de l'invention comporte à une extrémité le siège de soupape avec une portée tronconique pour la portée 24 et un alésage 26 avec un joint 27 pour assurer l'étanchéité avec la partie périphérique de la pointe 23 du nez 20.Le manchon constituant le corps 25 peut coulisser sur le nez 20, contre l'action d'un ressort 28, pour dégager le débouché des orifices 22, ce qui assure une intercommunication entre les canalisations raccordées d'une manière analogue à la figure 2. La pression du fluide de la canalisation régnant à l'intérieur du manchon 25, dans le jeu de coulissement entre le manchon et le nez et dans la chambre du ressort 28, l'étanchéité entre le manchon 25 et le nez 20, pour éviter la fuite du fluide transporté ou l'intrusion du fluide extérieur, est constituée par un joint torique 29. Dans la figure 4, le diamètre de la partie cylindrique 30 avec laquelle coopère le joint 29 est égal au diamètre de la pointe 23 du nez et,en conséquence,les poussées longitudinales qu'exercent sur le manchon 25 la pression du fluide extérieur et la pression du fluide intérieur sont équilibrées.Il en résulte que le manchon 25 est maintenu en appui sur le siège 24 de la soupape avec la seule et pleine force du ressort 28. Les perçages radiaux 31 ont pour but d'équilibrer la pression entre l'intérieur de la chambre du ressort 28,et plus généralement l'espace entre les joints 27-29,et l'alésage 21. Le mode de réalisation de la figure 5 est identique à celui de la figure 4 à l'exception du fait que la partie 30' avec laquelle coopère l'étanchéité 29' a un diamètre plus grand que la périphérie de la pointe 23 du nez et donc que l'étanchéité 26-27 . Il en résulte que la poussée de la pression externe qui s'exerce sur l'extrémité du manchon 25 entourant la surface 13 n'est contrebalancée, sur la surface d'une couronne délimitée par les périmètres internes des étanchéités 27 et 29', que par la pression du fluide à l'intérieur de la canalisation et à l'intérieur du manchon 25. Si la pression du fluide de l'ambiance est supérieure à la pression du fluide transporté, il existe une poussée résiduelle qui applique le manchon 25 sur la portée tronconique 24. Un raccord anti-pollution utilisant un tel élément conserve donc ses qualités même dans une ambiance en surpression. Les figures 6 et 7 illustrent plus en détail un mode de réalisation précis d'un raccord utilisant les soupapes décrites aux figures 3 et 4. Les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments. Les seuls éléments qui diffèrent sont l'extrémité 32 du nez 14 réalisée par une pièce rapportée pour permettre le montage du manchon 15, cette-pièce comportant une pointe de centrage 33 qui s'engage dans une cavité correspondante 34 de l'extrémité 23 du nez 20 pour assurer le centrage des deux surfaces 13, la réalisation en deux pièces 35-36 du manchon 25 avec un joint racleur 37 protégeant le joint 29, le manchon étant immobilisé à la rotation par rapport au nez 20 par une clavette 38 coulissant dans une rainure et le verrouillage qui, pour résister à des pressions élevées,est réalisé par un écrou 39 se vissant sur un filetage 40 du bout du manchon 35-36. Un perçage 41 dans l'embase de l'écrou 39 permet l'évacuation du liquide emprisonné dans l'écrou et l'égalisation des pressions entre la chambre du ressort 16 à l'intérieur de l'écrou et l'ambiance. Revendication Un raccord anti-pollution utilisable en ambiance en surpression comportant une soupape tant sur l'élément mâle que sur l'élément femelle, les ensembles formant soupapes des deux éléments mâle et femelle venant en appui l'un contre l'autre par leurs surfaces terminales pour éliminer, avant ouverture des soupapes, tout espace libre où pourrait être emprisonné le fluide de l'ambiance, caractérisé en ce que les soupapes de fermeture, tant de l'élé- ment male que de l'élément femelle, sont constituées chacune par un manchon (15-25) coulissant de façon étanche sur un noyau cylindrique (14-20) constitué par le prolongement de la canalisation à raccorder et comportant les orifices d'intercommunication (17-22) qui débouchent sur sa surface périphérique, avec, de part et d'autre desdits orifices, deux organes d'étanchéité (18-19 , 27-29) assurant l'étanchéité, en position de désaccouplement, entre le fluide de la canalisation et le fluide de l'ambiance selon deux plans radiaux et un ressort (16-28) sollicitant le manchon pour l'amener contre une butée dans une position assurant la fermeture des orifices, l'aire de la surface circonscrite par l'organe d'étanchéité (13-29) situé en aval selon la direction d'action du ressort (16-28) sur le manchon (15-25) étant égale ou supérieure à l'aire de la surface circonscrite par l'autre organe d'étanchéité (19-27).