Brevet FR2571709A1 — publié le 19860418

La présente invention concerne un dispositif anti-retour pour un appareil de levage hydraulique tel qu'un vérin pour soulever par exemple la benne basculante ou élévatrice d'un véhicule ou d'une remorque. L'invention s'applique aussi par exemple aux engins de travaux publics, aux matériels de levage, de manutention, etc. Dans un tel appareil de levage, la rupture d'un élément du circuit hydraulique haute pression provoque, si aucune précaution n'est prise, la chute brutale de la charge. Pour éviter ce danger, on monte sur la canalisation d'alimentation haute pression du vérin un dispositif anti-retour qui bloque le passage de l'huile si celle-ci tend à circuler à vitesse élevée dans le sens de la descente de la charge. Le dispositif antiretour permet par contre la descente normale, relativement lente de la charge. Même si le conduit entre le vérin et le dispositif anti-retour est prévu le plus court possible, cet état de la technique a l'inconvénient majeur de n'apporter aucune sécurité en cas de rupture de ce conduit. De plus, le dispositif connu est réalisé dans un bloc métallique, ce qui le rend cher et lourd, et il complique la circuiterie hydraulique. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients en proposant un dispositif simple, léger, et assurant la sécurité du levage à l'égard de toute fuite dans le circuit haute pression. Suivant l'invention, le dispositif antiretour de sécurité pour appareil de levage hydraulique est caractérisé en ce qu'il comprend un raccord tubulaire dont un embout est Li~xixe dans un orifice d'alimentation de l'appareil de levage, un obturateur monté face à un siège aménagé à l'extrémité libre de l'embout, cet obturateur étant mobile entre une position d'appui sur sur le siège et une position écartée du siège, et des moyens de rappel sollicitant le clapet vers sa position écartée du siège. Ainsi, le dispositif anti-retour est monté directement dans l'appareil de levage tel qu'un vérin, de sorte qu'il protège contre toute rupture autre que celle, très rare, du vérin lui-même. En particulier, tous les éventuels raccords souples ou raccords tournants sont protégés par le dispositif anti-retour. De plus, le dispositif anti-retour se trouve extrêmement simplifié puisque le siège du clapet est constitué par l'embout vissé dans le corps de l'appareil de levage. De façon ingénieuse, cette simplification-permet en même temps de rapprocher au maximum de l'appareil de levage l'élément actif anti-retour constitué par l'ensemble siège#bturateur. Lacircuiterie haute pression est aussi simple selon l'invention que si aucun dispositif antiretour n'était prévu. En effet, le dispositif antiretour selon l'invention remplace un raccord qui serait de toute façon nécessaire à l'orifice haute pression de l'appareil de levage. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs: la figure 1 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, associé à un vérin de levage représenté avec arrache mentis et coupe partielle, le dispositif étant représenté à l'état passant dans la moitié supérieure de. la figure et à l'état bloqué dans la moitié inférieure; la figure 2 est une vue en perspective de la plaque perforée, la tige, le ressort, l'obturateur et la butée du dispositif selon la figure i; la figure 3 est une vue en coupe axiale d'un seconde mode de réalisation de l'invention; la figure 4 est une vue en élévation d'un troisième mode de réalisation de l'invention, avec coupe axiale partielle; et les figures 5et6sontdes-vuesanakguesàla~nrécé- dente, d'un quatrième et d'un cinquième modes de réalisation de l'invention. Dans l'exemple représenté à la figure 1, le dispositif est associé à un vérin de levage 1 comprenant à l'une de ses extrémités axiales une oreille 2 fixée au corps 3 et destinée à être articulée à un bati tel qu'un châssis de véhicule et présentant à l'autre extrémité axiale de son corps 3, une tige télescopique 4 ellemême terminée par une oreille pour son attelage articulé à une charge telle qu'une benne basculante. Le dispositif iq selon l'invention comprend plus précisément un raccord tubulaire 11 présentant à l'une de ses extrémités axiales un embout 12 portant un filetage extérieur conique 13 par lequel il est vissé avec interposition de colle dans le filetage intérieur conique d'un orifice haute pression 14 du corps 3 du vérin 1. Le raccord tubulaire 11 est traversé axialement par un alésage 19 dans lequel est fixée une tige axiale 21 de diamètre plus petit que l'alésage 19 et s'étendant au-delà de l'extrémité libre de l'embout 12 sans toutefois faire saillie dans l'alésage 22 du vérin. La tige 21 est terminée à cette extrémité par un filetage 23 sur lequel est engagé un écrou-frein 24 servant de butée réglable. Un clapet ou disque obturateur 26 est monté à coulisse de manièse étanche sur la tige 21 entre la butée (écrou-frein) 24 et un siège annulaire plan 27 aménagé à l'extrémité libre de L'embout 12 entre la face tronconique 17 et l'alésage 19. Un ressort hélicoïdal taré 28 monté dans l'alésage 19 autour de la tige 21 sollicite en permanence l'obturateur 26 vers sa position extrême où il est en appui contre la butée 24. Dans l'exemple représenté, le raccord 11 est terminé à ltopposé de l'embout 12 par une collerette 29 dont la face plane 31 opposée à l'embout 12 est appuyée contre une extrémité annulaire d'un contre-raccord 32. Ce dernier est d'un type vendu dans le commerce ayant à chacune de ses extrémités un filetage extérieur 33, 34 et un évasement tronconique 36, 37 du conduit 35 qui le traverse. Le contre-raccord 32 est disponible dans le commerce avec deux écrous 38, 39 vissables chacun sur l'un des filetages 33, 34 et rétrécis au-delà de leur filetage intérieur, par un épaulement 41. Un raccord tel que le contre-raccord 32 sert habituellement à raccorder des tuyauteries métalliques pour fluide à haute pression. Dans ce cas, chaque tuyauterie métallique s'associe au raccord tel que 32 de la façon qui est représentée à la partie droite de la figure 1. On emboîte la tuyauterie métallique 42 dans un alésage 43 qui constitue le conduit 38 entre l'évasement 37 et un épaulement de rétrécissement 44 contre lequel est appuyé le tube 42. On engage en même temps dans la fente annulaire entre l'évasement tronconique 37 et le tube 42, une bague de sertissage 46. L'écrou 39, préalablement engagé sur la tuyauterie 42 ou engagé par l'autre bout de celle-ci, est alors vissé sur le filetage 34 tandis que son épaulement 41 engage à force la bague de sertissage 46 dans le coin annulaire entre l'évasement tronconique 37 et le tube 42. En fin de serrage, le tube 42 est serti de façon étanche dans le raccord. Ainsi le dispositif anti-retour 10 est raccordé au circuit haute pression pour l'alimentation du vérin 1. Du côté dirigé vers le raccord 11, l'évasement tronconique 36 est utilisé pour recevoir une plaque 47 (voir aussi figure 2) dont le bord extérieur 48 a une conicité complémentaire de celle de l'évasement 36. La plaque 47 a un perçage central 49 dans lequel est vissée l'extrémité 51 que présente la tige 21 à l'opposé de la butée 24. Autour du perçage 49, la plaque 47 présente une série de perçages 52 destinés à permettre le passage du fluide hydraulique et définissant entre eux des rayons 53. Du côté de l'obturateur 26, la plaque 47 présente une surface plane contre laquelle s'appuie, au voisinage du centre, le ressort 28 et, au voisinage de la périphérie, la surface plane 31 de la collerette 29. L'écrou 38 est vissé sur le filetage 33 tandis que son épaulement 41 prend appui sur la collerette 29 à l'opposé de la face 31, assurant en même temps le serrage du raccord 11 sur le contre-raccord 32 et le maintien en place de la plaque perforée 47, ce qui assure la fixation annnoncée plus haut de la tige 21 dans l'alésage 19. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le suivant: Lorsque du fluide hydraulique est envoyé par la canalisation 42 vers le vérin 1, le ressort 28 sollicite l'obturateur 26 contre la butée 24, laissant un passage pour le fluide entre le siège 27 et l'obturateur 26 d'une part et entre l'obturateur 26 et l'orifice 14 d'autre part. Le fluide parvient donc librement au vérin qui peut ainsi assurer le levage. A la descente de la charge, le fluide est refoulé par le dispositif 10 vers la canalisation 42 selon un débit prédéterminé relativement lent Le ressort 28 continue de maintenir l'obturateur 26 en appui contre la butée 24, permettant le reflux du fluide hydraulique. Si une fuite se produit dans le circuit haute pression, par exemple à la liaison entre la canalisation 42 et le contre-raccord 32, ou même au joint entre le contre-raccord 32 et le raccord 11, ou encore n'importe où ailleurs dans le circuit haute pression, la charge supportée par le vérin 1 refoule violemment le liquide à travers l'orifice 14. La pression dynamique qui en résulte sur l'obturateur 26 repousse ce dernier contre son siège 27 à l'encontre de l'effet du ressort 28. Dès lors, le reflux du fluide n'est plus possible et la charge est immobilisée malgré la rupture de la canalisation. Dans de nombreux cas, on souhaite que le trajet du fluide hydraulique fasse un coude au voisinage immédiat du vérin. Dans ce cas, comme le montre la figure 3, le nombre de pièces nécessaires pour réaliser le dispositif selon l'invention peut être réduit. On ne décrira ce mode de réalisation qu'en ce qui concerne ses différences par rapport au #précédent. Le raccord 11 est coudé de façon que son extrémité 54 opposée à l'embout 12 s'étende selon un axe perpendiculaire à celui de l'embout 12 et de la tige 21. A partir de la butée 24, la tige 21 présente comme précédemment une zone de coulissement de l'obturateur 26, suivie d'une zone de même diamètre entourée par le ressort 28. Toutefois, la tige 21 est ensuite élargie par un épaulement 56 contre lequel s'appuie le ressort 28, plus court que dans la réalisation de la figure 1. A son extrémité opposée à la butée 24, la tige 21 est vissée dans un perçage 57 pratiqué dans la paroi du raccord 11 dans sa région s'étendant à 900 par rapport à l'embout 12. De préférence, pour des questions d'étanchéité, de la colle est placée sur le filetage de la tige 21 avant d'engager ce dernier dans le perçage taraudé 57.Comme on l'a schématisé en différenciant les demi-vues, l'extrémité 54 du raccord 11 peut aussi bien être du type 54a assurant le sertissage des conduites métalliques comme exposé en référence à la partie droite de la figure 1, que du type 54b présentant un filetage extérieur pour le montage de conduites à extrémité vissante. Dans la réalisation de la figure 4, l'invention est appli##quée à un raccord pivotant. Ce type de raccord est utile pour raccorder les vérins oscillants à leur circuit hydraulique haute pression sans faire travailler le circuit en flexion. Dans ce cas, le raccord 11 comprend un tourillon 111 portant à son extrémité l'embout 12 destiné à être vissé dans l'orifice 14 du corps du vérin. Le tourillon 111 comprend en dehors de l'embout 12 deux portées annulaires mâles 58 garnies chacune d'un joint d'étanchéité 59 et montées en rotation dans des portées correspondantes 61 d'une bague 211 présentant un orifice radial 62 entouré par des moyens 63 pour ixer une canassation 42 comme décrit en référence à la partie droite de la figure 1. L'orifice 62 communique avec une chambre annulaire 64 s'étendant entre le tourillon 111 et la bague 211 et entre les deux joints 59. L'alésage 19 de l'embout 12 communique avec la chambre 64 par une série de perçages radiaux 66 pratiqués à travers la paroi du tourillon 111 et entre les portées 58.Le tourillon 111 est fermé à l'opposé de l'embout 12 par une paroi de fermeture 67 débordant radialement de la portée 61 adjacente pour former un épaulement 68 s'appuyant axialement contre l'une des extrémités annulaires de la bague 211. Dans cette réalisation, la tige 21, qui est analogue à celle de la figure 3, est vissée à l'opposé de l'obturateur 26 dans un trou borgne 69 pratiqué du côté intérieur de la paroi de fermeture 67. Quand l'embout 12 est vissé dans l'orifice 14, ce qui peut être fait en s'aidant de la- conformation à six pans de la paroi 67 au-delà de l'épaulement 68, l'extrémité 71 du bossage que porte le corps du vérin autour de l'orifice 14 vient en appui contre une bague d'étanchéité en cuivre 72 elle-même appuyée contre un épaulement raccordant l'embout 12 à la portée 58 adjacente, de diamètre plus important. En même temps, l'extrémité 71 limite à un faible jeu le mouvement permis à la bague 211 dans le sens axial du tourillon 111. Ce mode de réalisation concilie les avantages de l'invention avec ceux d-'un raccord tournant puisque, comme on l'aura compris, l'orifice 62 s'oriente à volonté autour del'axe du tourillon 111. Dans l'exemple représenté à la figure 5, on réalise sensiblement la même fonction , d'une façon un peu plus encombrante mais aussi plus économique. Le raccord Il est semblable à celui utilisé à la figure 1 mais le contre-raccord 32 est coudé de façon que ses deux orifices aient des axes formant un angle de 900 entre eux. La tige 21 est analogue à celle utilisée à la figure 3 et elle est vissée comme à la figure 3 dans un perçage 57 porté toutefois par le contreraccord 32 et non par le-raccord 11, et plus particulièrement par la région du oentie-racoerd 32 s'étendantà 90 par rapport à l'axe de l'embout 12. L'orifice du contreraccord 32 dirigé vers le raccord 11 est analogue à celui décrit à la figure 1 et porte les mêmes références. Toutefois, l'évasement conique n'est plus utilisé et n'est encore présent que parce qu'on désire utiliser comme contre-raccord un composant disponible dans le commerce. Par rapport à la figure 1, l'écrou 38 est rallonge vers l'embout 12 et présente dans cette région un alésage femelle 73 entourant avec faible jeu radial une surface cylindrique de tourillonnement 74 portée par le raccord 11. La surface 74 présente une gorge 76 dans laquelle est monté un joint d'étanchéité torique 77. Ce dispositif s'adapte dans l'orifice 14 comme celui de la figure 1. On a toutefois pratiqué dans le siège 27 trois encoches 78 (une seule est visible figure 5) réparties angulairement et destinées à permettre un lent reflux de l'huile hors du vérin même lorsque l'obturateur 26 est en position de fermeture. Ceci a pour but de permettre la redescente lente de la charge en cas d'incident hydraulique. Il peut en effet être gênant qu'en cas d'incident la charge ne puisse être redescendue sans l'intervention d'un mécanicien. Les encoches 78 ont en outre une utilité en service normal, en l'absence d'incident hydraulique, lorsque l'utilisateur veut décharger à divers emplacements chaque fois une fraction du contenu d'une benne basculante. A l'issue du premier déchargement, lorsqu'on veut redescendre la benne encore très lourdement chargée, celle-c#i tend à prendre une grande vitesse en raison de son poids. Ceci provoque la fermeture de l'obturateur 26 etla descente se termine à la faible vitesse permise par la section de passage définie par les encoches 78. L'invention permet ainsi en toute sécurité cette manoeuvre, jusqu'alors dangereuse, de redescente avant déchargement total. La collerette 29 est prisonnière avec un certain jeu axial (par exemple 0,5 mm) entre l'épaule- ment 41 de l'écrou 38 et la face d'extrémité 31 du contre-raccord 32, et peut ainsi tourillonner par rapport à l'écrou 38 et au contre-raccord 32, ce qui permet au vérin de s'orienter indépendamment du circuit hydraulique. Ce jeu est garanti par de la colle mise dans le filetage 33, ce qui, avec le joint 77 assure en même temps l'étanchéité de la liaison tournante. La réalisation de la figure 6 ne sera décrite qu'en ce qui concerne ses différences par rapport à la réalisation de la figure 5. Le contre-raccord 32 est un raccord en T dont un orifice 132 est raccordable au circuit d'alimentation haute pression et un orifice 232, opposé à l'orifice 132 est raccordé à un limiteur de pression 233, de type connu, de préférence du type se déclenchant à une pression seuil indépendante du débit. Lorsque le seuil en question tend à être dépassé, le limiteur fait communiquer le circuit hydraulique haute pression avec le réservoir d'huile par un orifice de retour 234. Le troisième orifice du contre-raccord en T 32 coopère avec le raccord 11 et comporte l'évasement conique 36 (décrit en référence à la figure 1) dans lequel une plaque perforée 47 analogue à celle de la figure 1 est maintenue par l'extrémité. plane du contre-raccord 32. A la différence de la réalisation de la figure 1, la tige 21 n'est pas fixée, mais simplement guidée en rotation dans le perçage 49. A l'opposé de l'obturateur 26, la tige 21 est terminée par un élément fileté d21 rapporté rigidement, qui a un diamètre accru et se trouve engagé dans le filetage de l'orifice 57 du contreraccord 32. L'élément fileté 121 présente à son extrémité extérieure au contre raccord 32 un évidement 124 du type "six pans creux" et porte un contre-écrou borgne 122 stappuyant sur le contre-raccord 32 par l'intermédiaire d'une rondelle d'étanchité 123. Le fonctionnement est le suivant Avant mise en service, le contre-écrou 122 étant ôté, on visse plus ou moins l'élément 121 dans le perçage 57 de façon à régler la distance entre la portée 27 et l'obturateur 26 au repos. Cette distance détermine le débit de reflux à partir duquel l'obturateur 26 se plaque contre le siège 27. En effet, dans le cas par exemple des bennes basculantes pour lesquelles on désire une vitesse de descente donnée, le débit correspondant est fonction de la section du vérin qui est elle-même choisie en fonction de la charge utile de la benne. Le débit de reflux admissible est donc variable selon les applications et le réglage prévu selon cette réalisation permet de s'adapter aux différents cas sans intervenir à l'intérieur du dispositif. La plaque 47 favorise le centrage de l'obturateur 26 quel que soit le réglage. Une fois le réglage effectué, on place la rondelle 123 et on serrel'écrou 122 sur le contre-raccord 32 ce qui verrouille le réglage et assure l'étanchéité dans le perçage 57. Grâce au limiteur de pression 233 le vérin ne peut dépasser sa pression nominale, ce qui complète la sécurité offerte moyennant un supplément de frais minime car le contre-raccord en T est d'un type couramment disponible dans le commerce. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention. Dans l'exemple de la figure 1, on utilise astucieusement le cône intérieur du contre-raccord 32 pour fixer la plaque 47 et la collerette 29 par le même écrou de serrage 38, mais ce n'est nullement une obligation et d'autres moyens peuvent être utilisés pour fixer la tige 21 si cela est préféré. La réalisation de la figure 4 permet à la bague 211 de pivoter en service relativement au tourillon 111, mais il est également possible de faire en sorte que l'extrémité 71 entourant l'orifice 14 se serre contre la bague 211 et non contre le tourillon 111, de façon à permettre l'orientation de la bague 211 au montage mais non plus en service. L'encoche 78 peut être remplacée par un orifice calibré dans l'obturateur 26. Dans la réalisation de la figure 5, l'ensemble tige-obturateur-ressort peut être remplacé par celui de la figure 2 la plaque 47 étant montée dans l'évasement 36 (adjacent au raccord 11) du contre-raècord coudé 32. La plaque perforée 47 peut être prévue dans la réalisation de la figure 5 de la même manière que dans la réalisation de la figure 6 pour favoriser le centrage de l'obturateur 26. On notera également que le dispositif 121-124 pour régler le débit à partir duquel l'obtu- rateur 26 se place sur sa portée 27 est applicable aux réalisations des figures 3 à 5. Par ailleurs, un embranchement pour un limiteur de pression peut être aménagé dans chacune des réalisations représentées. REVENDICATIONS 1. Dispositif anti-retour de sécurité pour appareil de levage hydraulique, caractérisé en ce qu'il comprend un raccord tubulaire (11) dont un embout (12) est fixable dans un orifice d'alimentation (14) de l'appareil de levage (1), un obturateur (26) monté face à un siège (27) aménagé à l'extrémité libre de l'embout, cet obturateur (26) étant mobile entre une position d'appui sur le siège (27) et une position écartée du siège (27), et des moyens de rappel (28) sollicitant l'obturateur (26) vers sa position écartée. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé par des moyens (78) permettant un échappement lent du fluide hydraulique lorsque l'obturateur (26) est plaqué contre son siège (27). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'en position écartée, la distance entre l'obturateur (26) et le siège (27) est réglable. 4. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une tige (21) montée axialement dans le raccord (11) et portant, au-delà du siège (27), une butée (24), et en ce que l'obturateur (26) est monté à coulisse sur la tige (21) entre le siège (27) et la butée (24) contre laquelle les moyens de rappel (28) tendent à l'appliquer. 5. Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que la position axiale de la tige (21) est réglable. 6. Dispositif conforme à l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il est coudé et la tige (21) est montée dans un perçage (57) d'une paroi du dispositif, dans la région du dispositif s'étendant transversalement à l'embout (12). 7. Dispositif conforme à la revendication 6, caractérisé en ce que le perçage (57) est traversant et la tige (21) est vissée dans ce perçage, de façon réglable de l'extérieur. 8. Dispositif conforme à l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que la tige (21) est fixée à un contre-raccord (32) monté de façon étanche à la suite du raccord (11) à l'opposé de l'embout (12). 9. Dispositif conforme à la revendication 8, caractérisé en ce que la tige (21) est soutenue par un organe (47) à rayons (53) dont le pourtour (48) a un profil oblique relativement à l'axe du raccord (11) pour pouvoir être emboîté dans un évasement tronconique (36) du contre-raccord (32), le raccord (11) présentant à l'opposé de la butée (24) une collerette (29) pour son appui et son serrage sur le contre-raccord (32) et le maintien axial simultané de l'organe (47) à rayons (53), par un écrou (38) vissable sur le contre-raccord (32) et présentant un épaulement interne (41) engagé derrière la collerette (29). 10. Dispositif conforme à la revendication 8 ou 9 caractérisé en ce que le raccord (11) et le contreraccord (32) sont associés de façon étanche avec possibilité de rotation sensiblement selon un axe parallèle à celui de l'embout (12 > . 11. Dispositif conforme à la revendication 10, caractérisé en ce que le raccord (11) est terminé, du côté appuyé sur le contre-raccord (32), par une collerette (29) prisonnière entre le contre-raccord (32) et un épaulement intérieur (41) d'un écrou (38) vissé sur le contre-raccord (32), un joint (79) étant prévu entre le raccord (11) et une région (73) de l'écrou (38) entourant le raccord (11) en deçà de la collerette (29). 13. Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un tourillon creux (111) portant l'embout (12) et monté dans une bague (211) de façon étanche et orientable sensiblement selon un axe parallèle à l'axe de l'embout (12), ladite bague (211) englobant autour du tourillon (111) une chambre (64) communiquant avec l'intérieur du tourillon (111) par des orifices latéraux (66) de celui-ci, la chambre (64) communiquant avec un orifice (62) de branchement sur un circuit d'alimentation haute pression, et en ce que la tige (21) est maintenue dans une paroi (67) fermant le tourillon (111) à l'opposé de l'embout (12).