Brevet FR2564567A1 — publié le 19851122

1. La présente invention concerne d'une façon géné- rale le stockage des fluides sous pression dans des réser- voirs, pendant une longue durée et elle est particulière- ment relative à un ensemble d'obturation et de remplissage pour un tel réservoir de fluide sous pression. On utilise dans de nombreuses applications et notamment sur des satellites artificiels des réservoirs contenant un fluide sous pression. Les dispositifs utilisés pour le remplissage ou la vidange de ces réservoirs doivent répondre à des conditions d'encombrement et de masse minima- les, notamment dans les domaines aéronautique et spatial. On connait déjà des dispositifs obturateurs de réservoirs adaptéspour permettre le remplissage ou la vi- dange et comprenant un robinet à piston comportant un corps cylindrique creux fileté intérieurement dans lequel est vis- sé un piston fileté extérieurement venant en appui par ser- rage sur un siège annulaire autour duquel est délimitée une chambre reliée à un raccord externe d'entrée ou de sortie du fluide, ce piston présentant sur sa face externe un trou polygonal dans lequel est introduite l'extrémité d'une clé de forme correspondante permettant d'ouvrir ou de fer- mer le robinet par dévissage ou vissage du piston dans le corps.- Lorsque le piston est écarté de son siège en le dé- vissant, la chambre délimitée autour du siège se trouve re- liée au raccord externe, permettant ainsi le remplissage ou la vidange du réservoir. Ces robinets à piston ne comportent habituelle- ment qu'un seul étage d'étanchéité constitué par un tampon en une matière élastique appropriée comprimé sur le siège par le vissage du piston. Ces robinets présentent deux sor- ties possibles pour le fluide, l'une en raison de l'accès pour le passage de la clé et l'autre par le raccord d'en- trée ou de sortie du fluide. De plus la force nécessaire pour assurer la fer- meture et l'ouverture du robinet doit être soutenue à l'en- contre de la force de la pression du fluide contenu dans le réservoir, ce qui est défavorable à la bonne tenue des rac- cords et à leur étanchéité. L'invention a pour but de remédier à ces inconvé- nients en réalisant un dispositif ayant une étanchéité ren- forcée, un encombrement et une masse réduits au minimum, permettant de limiter les efforts nécessaires lors des opérations de fermeture et d'ouverture et augmentant la sé- curité au cours de ces opérations en rendant impossible l'éjection du robinet. L'invention a pour objet à cet effet un ensemble d'obturation et de remplissage pour réservoir de fluide sous pression, caractérisé en ce qu'il comprend en combinai- son: un robinet à piston dont l'obturateur est percé de lu- mières axiales, et un dispositif d'actionnement dudit robi- net comprenant un organe rotatif et coulissant et des moyens pour utiliser la pression dudit fluide contenu dans le ré- servoir, au remplissage ou à la vidange de celui-ci pour forcer ledit organe en prise avec le piston du robinet, ce dispositif étant adapté pour être fixé de façon amovible sur le corps du robinet. La description qui va suivre, en regard des des- sins annexés à titre d'exemples non limitatifs permettra de bien comprendre comment la présente invention peut être mise en pratique. La Fig.l est une vue schématique en élévation la- térale et en coupe d'un robinet à piston de la technique antérieure; la Fig.2 est une vue en élévation latérale sché- matique et en coupe d'un ensemble d'obturation et de rem- plissage suivant l'invention; la Fig.3 est une vue en élévation latérale et en coupe d'un mode de réalisation préféré du dispositif sui- vant l'invention monté sur un robinet à piston; la Fig.4 est une vue analogue à celle de la Fig.2 montrant l'ensemble suivant l'invention en position d'ou- verture:pour le remplissage ou la vidange du réservoir; la Fig.5 est une vue analogue à la Fig.4 montrant le robinet à piston en position de fermeture et le disposi- tif d'actionnement en cours d'enlèvement; la Fig.6 est une vue en section longitudinale du robinet à piston suivant l'invention et muni d'un bou- chon supplémentaire d'étanchéité. On a représenté à la Fig.l un robinet à piston classique du type utilisé jusqu'à présent. Ce robinet 1 comprend un corps creux 2 délimi- tant une chambre cylindrique 3 présentant dans son fond un siège annulaire 4 et un conduit 5 communiquant avec le réservoir (non représenté). Un conduit d'entrée ou de sortie 6 s'étend radia- lement par rapport au corps 2 et axialement dans un bossa- ge 7 fileté extérieurement et formant un raccord pour le remplissage ou la vidange du réservoir. Un piston obturateur 8 fileté extérieurement com- porte un tampon T en matière élastique, adapté pour coopé- rer avec le siège annulaire 4. A son extrémité opposée au tampon T le piston 8 comporte une cavité 9 àyant en sec- tion une forme polygonale. Pour ouvrir ou fermer le robinet on utilise une clé 10 essentiellement constituée par une tige dont l'ex- trémité 11 présente une forme polygonale complémentaire de celle de la cavité 9. Enfin un joint d'étanchéité 12 est prévu dans une gorge périphérique du piston 8 pour assurer l'étanchéité entre ce dernier et la paroi du corps 2. On comprend que lorsqu'on introduit l'extrémité 11 de la clé 10 dans la cavité 9 et que l'on fait tourner cette clé dans le sens du dévissage, le piston 8 s'écarte progressivement du siège 4, élargissant la chambre 3 qui se remplit de fluide pouvant sortir par le conduit 6. In- versement lorsque le piston est en position dévissée écar- té de son siège 4, on peut relier le bossage 7 à une sour- ce d'un fluide sous pression pour remplir le réservoir. Lorsque le réservoir est plein or resserre:lepiston 8 au moyen de la clé 10 pour amener le tampon T en contact sous pression avec le siège annulaire 4. On se référera maintenant à la FIg.2 qui repré- sente schématiquement en coupe longitudinale un ensemble d'obturation et de remplissage suivant l'invention. Comme représenté le corps cylindrique 22 du robi- net à piston est prolongé vers la gauche et est fileté in- térieurement sur toute sa longueur. Ce corps s'étend en conséquence sur une distance un peu supérieure au double de l'épaisseur du piston obturateur28 et le corps ne com- porte aucun bossage latéral ou autre de sortie. Le corps du piston obturateur 28comporte au moins deux lumières axiales 25 qui traversent entièrement le pis- ton obturateur- de part et d'autre d'une cavité centrale 29 de-forme polygonale. Dans l'extrémité ouverte du corps 22 est vissé un bossage 30 fileté extérieurement d'un dispositif d'ac- tionnement du robinet, qui est venu de matière avec un corps creux 31 comportant un alésage central axial dans lequel est disposé un organe rotatif et coulissant désigné dans son ensemble par la référence 32. L'alésage du corps 31 comprend une premièrecham- bre 33 débouchant à l'extrémité du corps opposée au bossa- ge 30, cette chambre 33 étant suivie d'une partie 34 de diamètre réduit qui est suivie d'une partie 35 de diamètre légèrement plus grand qui débouche à l'extrémité du bossage 30. L'organe rotatif et coulissant 32 comprend un piston 36 monté coulissant et rotatif de façon étanche dans la chambre 33 et qui est solidaire d'une tige axiale cen- trale ayant une partie 37 qui s'étend en contact d'étan- chéité à travers la partie 34 de l'alésage et se prolonge à travers le bossage 30. La partie 35 de l'alésage ayant un diamètre supérieur à celui de la tige 37 délimite autour de celle-ci une chambre cylindrique. La tige solidaire du piston 36 comporte une seconde partie 38 qui s'étend en sens opposé à travers un trou central d'un couvercle 39 qui ferme l'extrémité ouverte de la chambre 33 du corps 31 et dans lequel elle peut coulisser et tourner. L'extrémité de la partie 37 de la tige présente une forme polygonale complémentaire de celle de la cavité 29 du piston du robinet. La course du piston 36 dans la chambre 33 et la longueur de la partie 37 de la tige sont déterminées de telle sorte que lorsque le piston 36 repose contre le fond de la chambre 33 à l'opposé du couvercle 39 l'extrémité de la tige 37 s'étend à l'intérieur de la cavité 29 du pis- ton obturateur 28. Le corps 31 du dispositif d'actionnement présen- te un système de conduits dont le premier est constitué par le passage annulaire axial délimité par la partie 35 de l'alésage entourant la tige 37. Ce premier conduit axial est relié à un conduit radial 40 qui débouche latéralement à l'extérieur du corps 31 et est lui-même relié à un second conduit axial 41 qui débouche dans la chambre 33 sur la fa- ce du piston 36 opposée au bossage 30. En se reportant à la Fig.4 dans laquelle le pis- ton obturateur 28 du robinet est représenté dans une posi- tion éloignée du siège 24 on comprend que le fluide sous pression contenu dans le réservoir remplit immédiatement la chambre 23 et s'écoule par les lumières 25 de l'autre côté de ce piston dans l'espace demeurant entre ce dernier et,l'extrémité du bossage 30 puis dans le premier conduit axial 35 entourant la tige 37 et dans le conduit radial 40 et enfin par le second conduit axial 41 dans la chambre 33 établissant ainsi sur la face du piston 36 une pression qui tend à repousser le piston 36 en forçant ainsi l'ex- trémité de la tige 37 dans la cavité 29dupiston 28.Ceci facilite l'actionnement de l'ensemble en maintenant à for- ce l'extrémité de la tige 37 dans la cavité du piston du robinet, la partie de la chambre 33 située de l'autre côté du piston 36 étant reliée à l'atmosphère pour permettre le coulissement libre du piston 36. L'extrémité libre de la tige 38 comporte un organe de manoeuvre qui peut être une simple poignée 42, un volant ou autre. On comprend que lorsqu'on actionne la poignée 42 pour entraîner l'organe rotatif et coulissant en rotation en vissant ou en dévis- sant le piston 28 du robinet, le piston 36 coulisse en tournant dans la chambre 33 dans un sens ou dans l'autre suivant le sens d'entraînement en rotation de l'organe 32. On comprend que le fonctionnement est identique lorsqu'il s'agit de remplir le réservoir au moyen d'un fluide sous pression introduit par le conduit radial 40. Dans ce cas la pression du fluide agit sur la face du pis- ton dans la chambre 33 par l'intermédiaire du second con- duit axial 41 et pousse la tige 37 dans la cavité 29 du piston du robinet. Lorsqu'on désire démonter le dispositif d'action- nement du robinet lorsque celui-ci est fermé il suffit de tirer la poignée 42 vers l'extérieur pour chasser le fluide pouvant rester dans la chambre 33 et qui s'échappe alors par le conduit radial 40 en dégageant l'extrémité de la ti- ge 37 de la cavité du piston du robinet. On peut alors dévisser le corps 31 du dispositif du corps 22 du robinet sans entraîner le piston de celui-ci en rotation (Fig.5). Lorsque le réservoir est plein et que le robinet est fermé, on visse dans l'extrémité ouverte du corps 22 un bouchon de sécurité fileté extérieurement et qui compor- te comme représenté à la Fig.6 une cavité 43 de forme poly- gonale correspondant à celle de la cavité 29, un joint d'étanchéité 44 étant disposé entre l'extrémité du corps 22 du robinet et un épaulement radial 45 du bouchon 46. Ce bouchon peut être mis en place en utilisant l'extrémité de la tige 37 du dispositif d'actionnement qui est démonté du robinet. En se référant à la Fig.3 on a représenté de fa- gon plus détaillée un exemple de réalisation préféré de l'invention dans lequel le couvercle 39 du corps 31 est fixé sur ce dernier au moyen de vis 47 et des joints d'é- tanchéité 48, 49 et 50 sont disposés de façon appropriée dans l'épaisseur du couvercle 39 autour de la-tige 38, dans une gorge ménagée dans la paroi de la chambre 33 et autour d'une partie de la tige 37 qui dans cet exemple présente une partie de diamètre réduit 51, le conduit ra- dial 40 débouchant dans un contre-alésage taraudé 52 dans lequel on peut introduire un corps d'un dispositif de rem- plissage. L!extrémité-externe de la tige 38 peut comporter une partie polygonale destinée à être entraînee au moyen d'une clé. On comprend que l'ensemble d'obturation et de remplissage suivant l'invention pour réservoir de fluide sous pression permet un actionnement aisé ainsi qu'une ob- turation à deux étages d'étanchéité du robinet à piston, de construction simple et de grande fiabilité. 256456T REVENDICATIONS 1- Ensemble d'obturation et de remplissage pour réservoir de fluide sous pression, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison-un robinet à piston (22) dont l'ob- turateur (28) est percé de lumières axiales (25) et un dis- positif d'actionnement dudit robinet comprenant un organe rotatif et coulissant (32) et des moyens (35, 40j 41) pour utiliser la pression dudit fluide, au remplissage ou à la vidange du réservoir, pour forcer ledit organe (32) en prise avec le piston (28) du robinet, ce dispositif étant adapté pour 8tre fixé de façon amovible sur le corps (22) du robinet. 2- Ensemble suivant la revendication 1, dans le- quel le piston obturateur (28) du robinet comporte un file- tage externe coopérant avec un filetage interne du corps (22) du robinet et une cavité (29) pour coopérer avec une clé, caractérisé en ce que le corps (22) du robinet est un cylindre à paroi pleine, le dispositif d'actionne- ment comprenant un corps (31) ayant à une extrémité un bos- sage fileté (30) adapté pour coopérer avec ledit filetage interne du corps (22) du robinet. 3- Ensemble suivant la revendication 2, caracté- risé en ce que le corps (31) du dispositif d'actionnement comprend un alésage axial le traversant et débouchant à travers ledit bossage fileté (30), cet alésage étant élar- gi à l'extrémité du corps (31) opposée audit bossage (30) pour délimiter une chambre cylindrique (33) fermée par un couvercle (39) percé d'un trou aligné axialement avec l'alé- sage, ledit organe rotatif et coulissant (32) étant disposé en contact d'étanchéité avec ladite chambre (33) et avec ledit alésage, sur une partie de la longueur de celui-ci. 4- Ensemble suivant la revendication 3, caracté- risé en ce que ledit organe rotatif et coulissant (32) com- prend un piston (36) disposé dans ladite chambre et solidai- re d'une tige (37, 38) s'étendant de part et d'autre dudit piston, une extrémité de cette tige (37) s'étendant à tra- vers l'alésage et le bossage (30) et étant adaptée pour coopérer avec la cavité (29) du piston obturateur (28) tandis que l'autre extrémité de ladite tige (38) s'étend à l'extérieur du corps à travers le couvercle (39) et com- porte une poignée (42) ou autre moyen d'entraînement. - Ensemble suivant la revendication 4, caracté- risé en ce que la course dudit piston (36) et la longueur de la tige (37) sont adaptées de telle sorte que l'extrémi- té de la tige (37) qui coopère avec la cavité (29) du pis- ton soit rétractée dans l'alésage lorsque le piston (36) de l'organe (32) se trouve au voisinage de la fin de sa course, adjacent au couvercle (39) fermant la chambre (33). 6- Ensemble suivant la revendication 5, caracté- risé en ce que lesdits moyens pour utiliser la pression du fluide au remplissage et à la vidange du réservoir pour for- cer ledit organe (32) en prise avec le piston (28) du ro- binet comprennent dans le corps du dispositif d'actionnement un système de conduits (35, 40, 41) reliant l'extrémité du bossage fileté (30) d'une part à un orifice de remplissage ou de vidange (52) dans la paroi latérale du corps (31) et d'autre part à ladite chambre (33) entre le piston (36) et le couvercle (39), la face opposée du piston (36) étant re- liée à l'atmosphère. 7- Ensemble suivant la revendication 6, caracté- risé en ce que ledit système de conduits comprend un pre- mier conduit axial (35) reliant l'extrémité du bossage (30) à un premier conduit radial (40) relié audit orifice 52) et un second conduit axial (41) relié par une extrémité audit conduit radial (40) et par son autre extrémité à ladite chambre (33) entre le piston (36) et le couvercle (39). 8- Ensemble suivant la revendication 7, caracté- risé en ce que ledit premier conduit axial (35) est cons- titué par un élargissement d'une partie de l'alésage dans laquelle s'étend la tige (37) de l'organe d'actionnement (32) entre le piston (36) dans la chambre et l'extrémité coopérant avec le piston (28) du robinet. 9- Ensemble suivant la revendication 6, caracté- risé en ce que ledit orifice (52) comporte un système de raccord fileté pour le remplissage ou la vidange du réser- voir.