Brevet FR2578952A1 — publié le 19860919

i La présente invention concerne un élément femelle de raccord faisant partie d'un raccord à accouplement rapide et qui contient un ensemble qui peut se déplacer longitudi- nalement dans l'élément qui porte, à sa première extrémité, un premier élément d'étanchéité capable de coopérer avec un siège formé dans l'élément d'accouplement rapide et qui supporte, à sa seconde extrémité, un second élément d'étanchéité capable de coopérer avec un manchon disposé de manière qu'il puisse se déplacer longitudinalement dans l'élément femelle. On connait déjà un arrangement comprenant deux soupapes, dans un élément femelle de raccord. L'avantage de l'utilisation d'un ensemble qui peut se déplacer longitu- dinalement avec deux éléments d'étanchéité (obturateur) est qu'il est possible, lorsque l'élément femelle est en position séparée, d'obtenir un joint extrêmement fiable même pour des pressions très élevées (par exemple 30 MPa). Dans un dispositif connu à deux soupapes, l'utili- sation d'un ensemble en forme de manchon a déjà été propose, les éléments d'étanchéité formés à chaque extrémité externe du manchon ayant des trous inclinés vers lesquels le fluide de l'élément femelle est conduit depuis l'extérieur de l'un des éléments d'étanchéité et vers la partie en forme de manchon de l'ensemble, le fluide s'échappant de l'élément en forme de manchon vers l'extérieur du second élément d'étanchéité. Dans le dispositif connu à deux soupapes, il est difficile d'obtenir la résistance mécanique nécessaire de l'élément en forme de tube.-En outre, dans des éléments femelles de raccord de ce type, il est parfois nécessaire qu'un ou plusieurs dispositifs d'élimination de pression permettent l'évacuation d'une petite quantité de fluide du côté sous pression de l'élément femelle vers l'extérieur de celui-ci d'une manière telle que la connexion à un élément mâle compatible d'un raccord rapide puisse être réalisée avec une force de compression relativement faible. L'invention a essentiellement pour objet un élément femelle de raccord qui résout le problème précité, La caractéristique principale de cet élément femelle est que son ensemble comprend un élément allongé en forme de moyeu et des organes en forme d'ailette dépassant du moyeu et grâce auquel l'ensemble, qui peut se déplacer longitudinale- ment, est centré dans l'élément femelle, le passage de fluide débouchant dans l'élément femelle entre ces organes. D'autres caractéristiques de l'invention portent sur les détails de réalisation de l'ensemble. Celui-ci doit pouvoir être réalisé à l'aide de trois parties, dont un élément intermédiaire supporte les organes précités en forme d'ailette. Deux éléments externes sont fixés à cet élément intermédiaire et supportent chacun l'un des éléments précités d'étanchéité, par exemple par coopération par vissage. Dans un mode de réalisation préféré, les organes en forme d'ailette sont guidés par leurs bords externes contre une surface interne du manchon qui est disposée de manière que le déplacement longitudinal soit permis dans l'élément femelle. Les organes en forme d'ailette supportent, à leurs premières extrémités, des parties qui peuvent coopérer avec une surface interne de butée formée dans l'élément femelle. Ces parties sont soumises à l'action d'un ressort cylindrique de déplacement de manchon qui peut se déplacer longitudinalement. L'élément formant moyeu ou les éléments précités intermédiaire et externes ont un canal transversal continu formé entre les surfaces d'extrémité des éléments d'étan- chéité. Des dispositifs d'élimination -de pression sont montés dans le canal formé. Dans un mode de réalisation, la petite quantité de fluide qui est évacuée circule de l'élément femelle vers l'élément mâle ou inversement. Dans un autre mode de réalisation, une membrane de caoutchouc est placée à l'extrémité du second élément d'étanchéité. Cette membrane commande un axe qui peut coopérer avec une bille. Dans un autre mode de réalisation avantageux, des billes de guidage dépassent au-dessus d'une surface de guidage permettant la coopération avec un raccord du commerce. De préférence, un certain nombre de billes de guidage est régulièrement réparti sur la surface de guidage considérée. Chaque bille de guidage se.loge dans une cavité disposée dans la direction transversale de l'élément femelle. La cavité a une ouverture débouchant au niveau de la surface de guidage et qui a un diamètre inférieur à celui de la bille de guidage. Cette dernière peut ainsi dépasser au- dessus de la surface de guidage, avec une partie sphérique. Chaque bille de chaque cavité est bloquée par un dispositif de retenue, par exemple sous forme d'une vis. Chaque partie sphérique en saillie de chaque bille peut coopérer avec une gorge axiale formée dans la surface correspondante de l'élément mâle du raccord, ayant des gorges axiales en nombre correspondant à celui des billes de guidage. L'invention permet la réalisation d'un raccord à accouplement rapide qui peut supporter des pressions de fluide extrêmement élevées et qui peut être réalisé avec une section optimale de circulation du fluide. En outre, le cas échéant, l'un au moins des éléments dtu raccord rapide peut avoir un ou plusieurs dispositifs d'élimination de pression qui facilitent le raccordement des éléments du raccord l'un à l'autre. L'élément mâle peut être réalisé avec un élément mâle correspondant de manière qu'un rempla- cement sans fuite soit assuré. L'invention permet aussi une construction commode formée d'un nombre peu important d'elcments qui sont facilement combinés. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale de la moitié d'un élément femelle; la figure 2 est une coupe longitudinale de la moitié d'un ensemble présent dans l'élément femelle de la figure 1, pouvant se déplacer longitudinalement dans L'. lément femelle, la réalisation de la figure 2 différant de celle de la figure 1; la figure 3 représente, en coupe longit.e, des parties de l'ensemble de la figure 2 et des parties d'un élément mâle de raccord qui peut être raccordé à l'élé- ment femelle de la figure i; et la figure 4 est une coupe longitudinale d'une partie formant élément d'étanchéité dans l'ensemble de la figure 2, avec le dispositif associé d'élimination de pression. La figure 1 est une coupe de la moitié d'un élément femelle qui fait partie d'un raccord à accouplement rapide de haute qualité, destiné à être réalisé essentiellement en métal, par exemple en acier inoxydable. Les principes fondamentaux mis en oeuvre par un élément femelle de raccord sont déjà connus. L'élément femelle a un boîtier 1 et un manchon externe 2 qui lui est fixé. Un manchon 3 de blocage d'un type connu est disposé sur le manchon externe. Des billes 4, 5 et un ressort 6 sont incorporés afin qu'ils assurent une fonction de blocage. L'élément femelle est aussi du type qui-comporte un manchon externe ou manchon 7 d'étanchéité qui peut se déplacer longitudinalement. Un manchon protecteur 8 ayant un flasque protecteur 8a destiné à empêcher la pénétration des particules étrangères dans l'élément lorsque celui- ci est en position de repos, est aussi présent. Ce manchon protecteur est déplacé vers sa position externe sur la figure 1 par un ressort cylindrique 9. Le manchon interne 7 est déplacé par un ressort cylindrique 10 vers sa position de coopération étanche représenté-sur la figure 1. Le boîtier 1 a une partie creuse la de forme cylin- drique à l'extérieur de laquelle est placé le ressort 9. Le manchon 7 est disposé à l'intérieur de la partie la, et le ressort 10 est aussi placé à l'intérieur. Le manchon 7 a un espace 11 de logement de joints qui ne sont pas représentés spécifiquement et qui assurent l'étanchéité de l'extérieur du manchon avec la surface interne de la partie la. Un ensemble 12 est placé au centre de l'élément femelle et peut se déplacer dans la direction longit-.r:w.. de l'ensemble. L'axe longitudinal de l'ensemble coïncide avec l'axe longitudinal 13 de l'élément femelle. L'ensemble comporte, à sa première extrémité, un premier élément 14 d'étanchéité et, à sa seconde extrémité, un second élément d'étanchéité. Le premier élément 14 d'étanchéité coopère avec un siège fixe lb formé sur le boîtier. Le second élément d'étanchéité 15 coopère avec le manchon 7 d'étanchéité afin qu'il assure une fonction d'étanchéité comme on peut le noter sur la figure. Le second élément d'étanchéité comporte un dispositif 16 d'étanchéité qui n'est pas repré- senté spécifiquement. Le dispositif d'étanchéité porté par le premier élément d'étanchéité est indiqué par la référence 17. L'ensemble 12 peut être considéré comme constitué de trois éléments: un premier élément formant un élément intermédiaire 18, et deux éléments externes 19 et 20. L'élément externe 19 supporte l'élément 14 d'étanchéité et l'élément externe 20 supporte l'élément 15 d'étanchéité. Chaque élément externe peut être fixé à l'élément inter- médiaire par vissage en 21, 22. Dans un mode de réalisation, les éléments précités 18, 19 et 20 coopèrent de manière étanche les uns avec les autres au niveau de joints 23, 24 d'étanchéité d'un type connu. Les éléments précités 18, 19 et 20 peuvent être considérés comme formant un élément constituant un moyeu qui supporte les éléments 14 et 15 d'étanchéité à ses extrémités. L'élément intermédiaire-élément formant moyeu a des organes en forme d'ailette- qui dépassent. Ils centrent l'ensemble 12 dans l'élément femelle et sont au nombre de trois ou plus. Les organes 25 sont placés sur toute la longueur de l'élément intermédiaire ou sur des parties de la longueur de l'élément formant le moyeu. Dans le mode de réalisation représenté, les surfaces 25a des bords des organes 25 sont disposées le long de la surface interne 7a 'du manchon interne 7. Les organes en forme d'ailette sont aussi réalisés avec des dispositifs de butée 25b qui peuvent coopérer avec une surface interne lc de butée formée sur le boîtier 1. Les dispositifs de butée sont tournés vers l'intérieur du ressort 10. L'ensemble est réalisé avec un canal transversal central décrit pius en détail dans la suite et qui est formé entre les surfaces d'extrémité 14a et 15a des éléments 14 et 15 d'étanchéité. L'ensemble est aussi réalisé avec un ou plusieurs dispositifs 26 d'élimination de pression permettant au fluide de circuler à partir d'un espace ld vers le bas, vers l'autre extrémité de l'ensemble, ou en sens inverse. La figure 2 représente la construction de l'élément intermédiaire 18 et la fixation des éléments externes 19 et 20, à plus grande échelle. Ces éléments forment un canal transversal qui comprend des parties de canal 27, 27a, 27b et 27c. L'élément intermédiaire 18 est cylindrique et a, à ses extrémités respectives, un taraudage dans lequel peut être vissé l'un des éléments externes qui a un filetage correspondant. L'élément 20a d'extrémité du second élément externe 20 forme un siège pour une bille 28 qui fait partie du dispositif d'élimination de pression. Cette bille est déplacée vers son siège par un ressort cylindrique 29 placé dans l'élément 27b de canal. La manoeuvre est réalisée par un dispositif 30 de transmission de force dont le rôle est d'appliquer une force convenable à la bille 28 afin qu'elle se déplace vers son siège 20a. La bille 28 peut être soulevée malgré l'effet du ressort 29 par un dispositif 31 en forme de tige dont le prolongement est indiqué sur la figure 3 par la référence 31'. La figure 3 indique aussi que le dispositif en forme de tige a, sur celle de ses parties qui pénètre dans l'élément 15 d'étanchéité, d'une part une cavité centrale 32 et d'autre part une cavité 33 qui relie l'élé- ment de canal 27c à la cavité 32. La tige 31 a aussi une butée 31a formant talon qui peut coopérer avec une surface correspondante 15b de butée formée dans le second élément d'étanchéité. La bille 28 et la tige 31 sont représentées sur la figure 2 dans la position non manoeuvrée. La ô, 31' de la figure 3 est d'autre part représentée dans sa position manoeuvrée. Cette dernière position est obtenue à l'aide d'un élément central 34 placé dans l'élément mâle qui peut être raccordé à l'élément femelle. La nature de la connexion entre les différents éléments est représentée dans la phase initiale, seule la fonction d'élimination de pression entre les éléments étant indiquée. L'élément en forme de tige 31, 31' dépasse de la surface d'extrémité 15a de l'élément 15 d'étanchéité. La tige atteint la surface par un trou central formé dans un manchon 35 de caoutchouc qui est placé dans un trou 36 de l'élément 15 d'étanchéité. Le manchon de caoutchouc a une bague externe, de préférence formée de métal, permet- tant la fixation du manchon de caoutchouc, par exemple par compression, dans l'élément 15 d'étanchéité. Le manchon de caoutchouc a aussi une bague interne 35b de préférence formée d'un métal, constituant un trou par lequel l'élément 31, 31' en forme de tige peut passer et peut sortir au- delà de la surface d'extrémité 15a. L'élément mâle 34 a un manchon 37 qui peut être enfoncé à force ou vissé dans un trou de l'élément mâle 34. Le manchon constitue un dispo- sitif de retenue d'un axe 38 disposé dans l'élément mâle et qui a un flasque 38a pouvant coopérer avec une surface d'extrémité du manchon 37. L'axe 38 peut se déplacer lon- gitudinalement entre deux positions d'extrémité dont l'une est formée par le manchon 37 et l'autre par la surface interne 38b de butée. L'élément mâle a aussi un canal interne 39 réalisé de manière qu'il forme un siège 38c pour une bille 40 qui est repoussée contre le siège par un ressort cylindrique 41, agissant sur la bille par l'intermédiaire d'un disposi- tif 42 de transmission de force. Lorsque les surfaces d'extrémité de l'élément 31 et de I'I',;Äieîn l} d 'étanchlité sont rapprochées, le iispositif en forme de tige coopère avec l'axe 38 d'une manière telle que les billes 28 et 40 sont écartées de leur siège. Il est alors possible que le fluide circule & partir de l'espace id (figure 1) dans les éléments de canal 27, 27a, 27b, 27c et dans les trous 33 et 32. L'axe 38 a aussi un trou 38c permettant le passage du fluide dans l'élément mâle 34, jusqu'au trou 39. La réduction de pression obtenue de cette manière permet la poursuite du raccordement des éléments du raccord avec des forces relativement faibles de connexion. Le canal est évidemment aussi ouvert en sens opposé lorsque la pression est plus élevée dans l'élément mâle que dans l'élément femelle. Le dispositif d'étanchéité formé sur l'élément 15 est repéré par la référence 43 sur la figure 3. La figure 4 représente une variante du dispositif d'élimination de pression. Dans ce cas, la bille 28 (voir figure 2) s'est déplacée et est descendue dans l'élément d'étanchéité (voir référence 28'). Un élément 44 de support placé au centre dans le trou 27c est présent dans ce cas et supporte le ressort cylindrique 29' qui provoque le déplacement de la bille 28' contre son siège 45. L'élé- ment 31, 31' en forme de tige (voir figures 2 et 3) a été remplacé dans ce cas par un dispositif 46 en forme d'axe disposé de manière qu'il puisse se déplacer dans l'anneau 35 de caoutchouc. L'axe 46 a des trous internes 47, 48 permettant la circulation du fluide lorsque l'axe 46 est chassé vers l'intérieur par l'élément mâle et soulève la bille 28' malgré l'effet du ressort 29'. Le fluide peut alors passer du trou 27c vers la surface d'extrémité par l'intermédiaire des trous 47 et 48. La tige 46a a deux positions d'extrémité qui sont déterminées par la bague interne 35b et une surface 15c de butée formée sur l'élément 15. Lorsque l'élément mâle est en appui contre l'élément d'étanchéité, la membrane 35 est chassée dans le trou 36 si bien que sa surface externe 35c coincide essentielle- ment avec la surface 15a d'extrémité de l'élément 15. Lors- qute la mombrane 35 est dans sa position enfoncée, l'axe 46 dépasse de la surface 35c d'extrémité et peut coopérer avec l'axe 38c (voir figure 3) comme indiqué précédemment. Il est aussi possible dans ce cas qu'une quantité supplé- mentaire de fluide passe entre les éléments mâle et femelle. La figure 1 représente un élément femelle dans sa position totalement fermée. Dans le -cas du raccordement à un élément mâle compatible, les manchons 7 et 8 sont déplacés longitudinalement malgré l'action de leurs ressorts respectifs. En outre, l'ensemble 12 est déplacé longitudina- lement depuis la position représentée sur la figure 1 vers la surface lc de butée. Ce déplacement est obtenu à l'aide de l'élément 34 représenté sur la figure 3. L'élément d'étanchéité est soulevé depuis sa position d'étanchéité (représentée sur la figure 1) par le déplacement de l'ensem- ble vers sa position d'ouverture totale dans laquelle le fluide peut s'écouler de l'espace ld vers le bas entre les ailettes 25 puis plus loin ou en sens opposé. Lorsque le manchon 7 est déplacé longitudinalement, le joint formé entre l'élément 15 d'étanchéité et le manchon 7 disparaît si bien qu'un passage de fluide débouche dans cette zone aussi et permet la transmission du fluide dans l'élément mâle de la manière décrite précédemment. Le passage de fluide atteint l'extérieur de l'élément 34 (figure 3). On peut se référer à cet effet à l'arrangement décrit dans le brevet suédois n 75.06846-O. L'ensemble qui peut se déplacer longitudinalement est positionné de manière qu'il puisse effectuer des mouvements de rotation au moins faibles autour de son axe longitudinal, cette remarque s'appliquant aussi au manchon 7. REVENDICATIONS 1. Elément femelle (1,2) de raccord faisant partie d'un raccord à accouplement rapide et qui contier:'.: en- semble (12) qui peut se déplacer longitudinalemenIt dans l'élément et qui supporte, à sa première extrémité, un premier élément d'étanchéité (.14) destiné à coopérer avec un siège (lb) formé dans l'élément femelle et qui supporte, à sa seconde extrémité, un second élément d'étanchéité (15) capable de coopérer avec un manchon (7) disposé de manière qu'il puisse se déplacer longitudinalement dans l'élément femelle, caractérisé en ce que l'ensemble (12) comporte un élément allongé formant un moyeu et dont dépas- sent des organes en forme d'ailette (25) permettant le centrage de l'ensemble qui peut se déplacer longitudinale- ment, dans l'élément femelle, et entre lesquelles débouche le passage de fluide pénétrant dans l'élément femelle. 2. Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce que les organes en forme d'ailette (25) sont disposés afin qu'ils donnent à l'ensemble (12) une position d!ouver- ture maximale par coopération avec une surface interne de butée (lc) formée dans le boîtier (1,2) de l'élément. 3. Elément selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'ensemble comprend trois éléments (18, 19, 20) qui peuvent être montés les uns sur les autres, le premier élément (18) étant un élément intermédiaire portant les organes en forme d'ailette, le second élément (19) comprenant un premier élément externe supportant le premier élément d'étanchéité (14), cet élément externe pouvant être vissé dans l'élément intermédiaire à sa pre- mière extrémité, et le troisième élément (20) comporte un second élément externe supportant le second élément d'étanchéité (15), l'élément externe étant disposé de manière qu'il puisse être vissé dans l'élément intermédiaire, à sa seconde extrémité. 4. Elément selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les organes en forme d'ailette (25) sont guidés sur la surface interne (7a) du manchon qui peut se déplacer longitudinalement. 5. Elément selon l'une quelconque des revendica- tions 2, 3 et 4, caractérisé en ce que les organes en forme d'ailette sont disposés le long de parties de la longueur de l'ensemble, et en ce que des parties (25a) de l'ensemble qui peuvent coopérer avec la surface précitée de butée sont soumises à une force de résistance exercée par un ressort (10) de rappel du manchon. 6. Elément selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisé en ce que l'élément formant un moyeu comporte un canal disposé sur toute sa longueur et débouchant aux surfaces d'extrémité du premier et du second élément d'étanchéité. 7. Elément selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un ou plusieurs dispositifs (26) d'élimination de pression sont placés dans le canal et permettent le passage d'une petite quantité de fluide à partir d'un espace se trouvant en dehors du premier élément d'étanchéité (14) ou vers cet espace, lorsque l'élément femelle est raccordé à un élément mâle (34). 8. Eléinent selon la revendication 6, caractérisé en ce que les dispositifs d'élimination de pression sont disposés dans les dispositifs d'étanchéité (14, 15). 9. Elément selon la revendication 7, caractérisé en ce que le canal et les dispositifs d'élimination de pression sont disposés de manière que du fluide puisse être transmis à l'élément de commutation.