Brevet FR2582379A1 — publié le 19861128

"Perfectionnement aux coupleurs à clapets visant à permettre une connexion malgré une pression résiduelle importante dans le circuit d'utilisation" La présente invention concerne un perfectionnement aux cou- pleurs à clapets visant à permettre une connexion malgré une pression résiduelle importante dans le circuit d'utilisation. Cette invention concerne donc les coupleurs à clapets du type comportant un corps tubulaire externe équipé, à l'une de ses extrémités, de moyens de raccordement rigide à une source de fluide sous pression et logeant un élément tubulaire axialement mobile dans les deux sens et dont l'extrémité antérieure correspondant à l'extrémité libre du corps tubulaire, qui constitue l'embout femelle du coupleur, porte, dans une rangée annulaire de perforations leur servant de logements, des billes de verrouillage destinées à être engagées et maintenues dans une gorge annulaire externe prévue, à cet effet, au voisinage de l'extremité de l'embout mâle associé du coupleur, un ressort de rappel tendant à rame- ner cet élément tubulaire dans une position intermédiaire stable dans laquelle la rangée annulaire de perforations logeant les billes de verrouil- lage coïncide axialement avec une nervure radiale interne à flancs coniques du corps tubulaire pour maintenir les billes en position de ver- rouillage, c'est-à-dire en saillie radialement à l'intérieur de l'alésage de l'élément tubulaire mobile et ce dernier portant, du côté de son extrémité postérieure, un clapet normalement maintenu fermé par un ressort et destiné à être reculé en position ouverte par le clapet de l'embout mâle, lorsque ce dernier est engagé dans l'embout femelle. Dans ces coupleurs, à chaque clapet sont associés un ressort de rappel et une butée de limitation de course d'ouverture sensiblement égale à la moitié de la course d'engagement de l'embout mâle dans l'embout femelle, ce qui a pour effet d'assurer le maintien des deux clapets en position d'ouverture par appui mutuel de l'un sur l'autre, tant que les deux embouts sont connectés l'un à l'autre. Avec les coupleurs de ce type, s'il demeure, dans le circuit d'alimentation, une pression résiduelle importante, par exemple de l'ordre de 200 bars, l'ouverture simultanée des deux clapets est impensable avant le verrouillage de l'embout mâle. Or, normalement, ce verrouillage ne peut intervenir qu'après ouverture totale des deux clapets. Une solution consisterait à prévoir, pour le clapet situé du côté de l'alimentation, une course d'ouverture double de celle du clapet situé du côté de l'utilisation, l'ouverture de ce dernier étant alors obtenue par une pression d'alimentation supérieure à la pression résiduelle régnant dans le circuit d'utilisation. Cependant, si, en cours d'utilisation, il se produit une inversion du débit et si l'huile hydraulique utilisée est visqueuse, le clapet situé du côté de l'utilisation risque d'être entraîné en position de fermeture et de rester bloqué dans cette position par suite de l'équilibre des pressions régnant de part et d'autre. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient, d'une part, en permettant de doubler la course d'ouverture du clapet situé du côté de l'alimentation et, d'autre part, en empêchant toute possibilité de retour en position de fermeture du clapet situé du côté de l'utilisation, avant déconnexion du coupleur. A cet effet, dans le coupleur qu'elle concerne et qui du type précité, la butée associée au clapet situé du côté de l'alimentation et logé dans l'élément tubulaire mobile est constituée par un organe qui s'escamote automatiquement lors de la connexion du coupleur et qui est automatiquement ramené en position active lors de l'ouverture du circuit d'alimentation. Ainsi, lors de l'engagement de l'embout mâle dans l'embout femelle de ce coupleur, en raison de la pression résiduelle régnant dans le circuit d'utilisation, seul le clapet situé du côté de l'alimentation est amené en position d'ouverture et il est repoussé au-delà de sa course normale d'ouverture par le clapet situé du côté de l'utilisation puisque sa buté de fin de course normale d'ouverture est escamotée. Ensuite, lorsqu'après ouverture du circuit d'alimentation, la pression d'alimentation supérieure à la pression résiduelle qui règne dans le circuit d'alimentation provoque l'ouverture du clapet situé du côté de l'utilisation, le débit s'établit normalement, la butée associée au clapet situé du côté de l'alimentation est ramenée en position active et le ressort de rappel de ce clapet ramène ce dernier en position nor- male d'ouverture, c'est-à-dire en appui contre sa butée. Suivant une forme d'exécution simple de l'invention, d'une part, l'extrémité postérieure de la tige du clapet situé du côté de l'ali- mentation est logée dans un manchon télescopique porté, de manière étanche, par un moyeu aménagé à l'extrémité postérieure de l'élément tubulaire mobile, une butée postérieure fixe limitant la course de recul de ce manchon à une valeur inférieure à celle de l'élément tubulaire et, d'autre part, la butée de fin de course d'ouverture de ce clapet est constituée par une pince annulaire tronconique fixée, par son extré- mité postérieure rigide de grand diamètre, à la paroi interne de l'élément tubulaire mobile et dont l'extrémité antérieure de petit diamètre, élasti- quement dilatable, est normalement appliquée, simultanément contre le bord antérieur du manchon télescopique qui entoure la -tige de clapet et contre la paroi externe cylindrique de la tige de ce clapet, en arrière d'un épaulement tourné vers Parrière et ménagé à cet effet sur cette tige. Ainsi, lors du recul de l'élément tubulaire dans le corps du coupleur par suite de l'engagement de l'embout mâle dans l'embout femelle, le manchon télescopique est arrêté par sa butée alors que 1'élé- ment tubulaire mobile et le clapet associé poursuivent leur course, obli- geant ainsi la pince à s'engager sur l'extrémité antérieure du manchon télescopique, ce qui provoque son ouverture et autorise le passage de l'épaulement de la tige du clapet qui peut, de ce fait, effectuer une course d'ouverture supérieure à la normale. On conçoit aisément que, lors de l'ouverture du circuit d'alimen- tation, après verrouillage de l'embout mâle dans l'embout femelle, la pression d'alimentation, supérieure à la pression résiduelle du circuit d'utilisation, provoque l'ouverture du clapet situé dans l'embout mâle. Le débit s'établissant normalement dans le coupleur, depuis l'alimentation en direction de l'utilisation, et le clapet situé du côté de l'utilisation n'exerçant plus de force contre le clapet situé du côté de l'alimentation, ce dernier est ramené, par son ressort de rappel, en butée contre l'autre clapet et, dans cette position, l'épaulement de sa tige repasse en avant de l'extrémité de petit diamètre de la pince. Simultanément, la très faible course de retour de l'élément tubulaire mobile suffit à désengager la pince du manchon télescopique et à permettre son retour en position active. Ainsi, tant que les deux embouts de ce coupleur sont connectés l'un à l'autre, et même en cas d'inversion du débit, le clapet situé du côté de l'utilisation ne peut plus se refermer. De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représen- tant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution d'un coupleur muni de ce perfectionnement: Figure I en est une vue de côté en élévation avec demi-coupe axiale, montrant le corps de ce coupleur au début de l'engagement de l'embout mâle dans l'embout femelle, ce dernier étant au repos et les deux clapets fermés; Figure 2 est une vue similaire à figure I montrant ce coupleur en fin d'engagement de l'embout mâle dans l'embout femelle, juste avant son verrouillage effectif dans l'embout femelle; Figure 3 est une vue similaire aux figures 1 et 2, montrant ce coupleur apres verrouillage de l'embout mâle dans l'embout femelle, mais avant ouverture du circuit d'alimentation; Figure 4 est une vue similaire aux figures I à 3, montrant ce coupleur en cours d'utilisation. Comme le montre le dessin, le coupleur auquel s'applique le perfectionnement de l'invention est un coupleur à clapetsd'un type connu, comportant un corps tubulaire externe (2) muni, à son extrémité posté- rieure (2"), d'un embout fileté (3) équipé d'un joint torique (4) permettant son raccordement étanche à une source de fluide sous pression, non représentée sur le dessin. Dans l'exemple illustré sur le dessin, pour des raisons de possibi- lités de montage, le corps tubulaire (2) est en fait composé de deux éléments coaxiaux, l'un antérieur (2a), l'autre postérieur (2b), assemblés bout à bout à l'aide d'une bague intérieure filetée (5). Au voisinage de son extrémité antérieure (2'), le corps tubulaire (2) présente une nervure radiale interne (6) à flancs coniques, l'un interne (6a) et l'autre externe (6b), dont la fonction sera expliquée ultérieurement. A l'intérieur du corps (2) est monté, axialement mobile dans les deux sens, un élément tubulaire interne (7) dont l'extrémité antérieure (7') correspondant à l'extrémité antérieure (2') du corps (2) constitue l'embout femelle du coupleur et porte, dans une rangée annulaire de perforations (8) leur servant de logements, des billes de verrouillage (9) normalement maintenues en saillie radialement à l'intérieur de l'alé- sage de l'extrémité antérieure (7') de l'élément tubulaire (7) par la ner- vure (6) du corps (2), le diamètre des billes (9) étant supérieur à l'épais- seur de la paroi de l'élément tubulaire (7) dans la zone de la rangée annulaire de perforations (8). Il faut noter que chaque perforation (8) présente, à son extrémité radialement interne, un rétreint s'opposant au libre passage des billes (9). Ces billes sont destinées à verrouiller, de manière connue en soi, l'embout mâle (11) de ce coupleur, visible sur les figures 2 à 4, par engagement dans une gorge périphérique externe (12) prévue au voisinage de l'extrémité libre de l'embout mâle (11). A chacun des embouts mâle (11) et femelle (7') de ce coupleur est associé un clapet, respectivement (13) et (14), normalement maintenu en position de fermeture par un ressort de rappel. Sur le dessin, seul le ressort de rappel (15) du clapet (14) associé à l'embout femelle (7') est visible. Chacun de ces clapets (13) et (14) est destiné à prendre appui contre l'autre clapet lors de l'engagement de l'embout mâle (11) dans l'embout femelle (7') de manière à provoquer son ouverture et son maintien en position d'ouverture tant que l'embout mâle (11) reste verrouillé dans l'embout femelle (7'). Un ressort (16), entourant l'élément tubulaire mobile (7) et par conséquent logé dans un intervalle annulaire (17) séparant l'élément tubulaire (7) du corps (2), tend à maintenir ce dernier dans une position intermédiaire stable, illustrée sur les figures 1, 3 et 4, position dans laquelle les rangées annulaires de perforations (8) coïncident axialement avec la nervure (6) et par conséquent dans laquelle les billes (9) sont maintenues par la nervure (6) en position radialement intérieure de ver- rouillage. A cet effet, le ressort (16) prend appui contre deux paires d'épaulements équidistants en regard l'un de l'autre, l'une de ces paires étant ménagée sur la face cylindrique externe de l'élément tubulaire mobile (7) tandis que l'autre paire est ménagée dans la face cylindrique interne du corps tubulaire (2). A chaque clapet (13) et (14) est associée une butée de limitation de course d'ouverture, dont chacune correspond sensiblement à la moitié de la course parcourue par l'embout mâle (11) dans l'embout femelle (7') à partir du moment o les deux clapets (13) et (14) sont au contact l'un de l'autre, comme illustré sur la figure 1. Dans cette position, les deux clapets (13) et (14) sont encore fermés. Les deux butées de fin de course précitées ont évidemment pour but d'assurer mécaniquement le maintien en position d'ouverture des deux clapets (13) et (14) lorsque l'embout mâle (11) est totalement engagé et verrouillé dans l'embout femelle (7'), comme illustré sur la figure 4. La butée associée au clapet (13) situé du côté de l'utilisation n'est pas visible sur le dessin. Comme le montre le dessin, le clapet (14) situé du côté de l'alimentation et dont le siège (18) est aménagé dans l'alésage de l'élé- ment tubulaire mobile (7), est muni d'une tige (19) portée télescopiquement par un manchon postérieur (21), lui-même porté, de manière à pouvoir coulisser axialement, par une bague (22) fixée dans l'alésage de l'élément tubulaire (7) et lui servant de moyeu. Comme le montre le dessin, la tige (19) du clapet (14) est tubulaire et un ressort (15), comprimé entre le fond (21a) du manchon (21) et un épaulement interne (23) prévu pour lui servir de butée dans l'alésage de la tige (19), tend constamment à ramener le clapet (14) en position de fermeture, comme illustré sur la figure 1. Une butée postérieure fixe (24), portée par le corps (2), limite la course de recul du manchon (21) à une valeur inférieure à celle de l'élément tubulaire mobile (7). Par ailleurs, un épaulement externe (21b) du manchon (21), en appui contre la face antérieure de la bague (22) qui lui sert de moyeu, maintient normalement le fond (21a) du manchon (21) hors de contact de sa butée (24). Dans l'exemple illustré sur le dessin, la butée escamotable limitant la course d'ouverture du clapet (14) est constituée par une pince annulaire tronconique (25) fixée, par son extrémité postérieure rigide de grand diamètre (25a), à la paroi interne de l'élément tubulaire mobile (7). Dans l'exemple illustré sur le dessin, cette fixation est assurée par bridage d'une collerette ménagée à cette extrémité de la pince (25), entre un épaulement interne de l'alésage du corps tubulaire (7) et l'extrémité antérieure de la bague (22) servant de moyeu au manchon (21). L'extrémité antérieure de petit diamètre (25b), élastiquement dilata- ble, est normalement appliquée, simultanément, contre le bord antérieur (21c) du manchon (21) et contre la paroi externe cylindrique de la tige (19) du clapet (14). En outre, lorsque l'élément tubulaire (7) est au repos et le clapet (14) en position de fermeture, comme illustré sur la figure 1, cet appui de l'extrémité antérieure de petit diamètre (25b) de la pince tronconique (25) est réalisé en arrière d'un épaulement (19a) tourné vers l'arrière de la tige (19) du clapet (14). On conçoit aisément qu'un recul du clapet (14) et de sa tige (19) sur une course égale à la valeur (L) correspondant à la distance séparant l'épaulement (19a), dans la position illustrée par la figure 1, de l'extrémité de petit diamètre (25b) de la pince (25), a pour effet l'entrée en contact de l'épaulement (19a) contre cette extrémité (25b) de la pince (25), et par conséquent de limiter la course d'ouverture du clapet (14) à la valeur précitée (L). Comme indiqué précédemment, cette butée constituée par l'extrémité antérieure (25b) de la pince (25) est agencée pour s'escamoter au moment de l'engagement de l'embout mâle (11) dans l'embout femelle (7') et pour revenir en position active lorsque, après verrouillage de l'embout mâle (11) dans l'embout femelle (7') par chute des billes (9) dans la gorge (12), le circuit d'alimentation est ouvert et que le fluide sous pression pénètre dans le coupleur par l'alésage de son raccord fileté (3). Le fonctionnement de cette butée est le suivant Lorsque l'utilisateur poursuit l'engagement de l'embout mâle (11) dans l'embout femelle (7') audelà de la position illustrée par la figure 1 dans laquelle les clapets (13) et (14) entrent en contact l'un avec l'autre, la pression résiduelle régnant dans le circuit d'utilisation assiste le ressort de rappel du clapet (13) permettant à ce dernier, sans s'ouvrir lui-même, de provoquer l'ouverture du clapet (14) dont le ressort de rappel (15) n'est pas d'une force supérieure à celle du ressort du clapet (13). Pendant ce temps, un épaulement antérieur (11') de l'embout mâle (11), de même diamètre que l'alésage de l'embout femelle (7'), provoque le recul, dans le sens de la flèche (26), de l'élément tubulaire mobile (7) en prenant appui contre les billes (9) qui ne peuvent pas s'effacer en raison de la présence de la nervure (6) du corps (2). Ce recul de l'élément tubulaire (7) à l'encontre de la force du ressort (16) qui se comprime a pour effet de décaler la rangée de perforations (8) à l'intérieur du corps (2) par rapport à la nervure (6), autorisant alors les billes (9) à s'effacer par rapport à l'alésage de l'embout femelle (7') en étant refoulées radialement à l'extérieur, comme illustré sur la figure 3. Cet effacement des billes (9) autorise l'engagement de l'em- bout mâle (11) à l'intérieur de l'embout femelle (7') jusqu'à ce que la gorge (12) de l'embout mâle (11) soit au-dessous de la rangée annulaire de billes (9), comme illustré sur la figure 2. Comme le montre l'examen de la figure 2, la course du manchon (21) dans le sens de la flèche (26) a été stoppée par la butée fixe (24) avant que l'élément tubulaire mobile (7) n'ait lui-même terminé la sienne. Il en résulte un glissement de la bague (22) sur le manchon (21), dans le sens de la flèche (26), cette bague (22) entraînant avec elle la pince (25) et par conséquent son extrémité (25b) qui sert de butée. En glissant sur le bord antérieur (21c) du manchon (21) immobilisé par la butée (24), l'extrémité antérieure (25b) de la pince (25) se dilate jusque dans la position illustrée sur la figure 2, position dans laquelle le diamètre de l'extrémité antérieure (25b) de la pince (25) est supérieur au grand diamètre de l'épaulement (19a). Il en résulte que l'épaulement (19a) de la tige (19) peut librement passer dans la pince (25), la butée que constitue son extrémité antérieure (25b) se trouvant effacée. On obtient ainsi que l'embout mâle (11) peut être totalement engagé dans l'embout femelle (7') sans que le clapet (14) situé du côté de l'utilisation n'ait été ouvert. Dans cette position, l'embout mâle (11) est alors verrouillé dans l'embout femelle (7') par suite de la chute des billes (9) dans la gorge (12). Lorsque le circuit d'alimentation est ensuite ouvert, le fluide d'alimentation pénètre, par l'alésage du raccord fileté (3) et par le pas- sage (27) ménagé dans le corps (2) et l'orifice radial (28) ménagé dans l'élément tubulaire mobile (7), jusque dans l'alésage (29) de l'élément tubulaire (7) dont l'extrémité antérieure est libérée par le clapet (14). La pression du fluide d'alimentation étant supérieure à la pression rési- duelle régnant dans le circuit d' utilisation, le clapet (13) situé du côté de l'utilisation est ouvert, ce qui libère le clapet (14) de toute contrainte puisque, dès ce moment, le fluide sous pression peut circuler librement depuis le circuit d'alimentation jusque dans le circuit d'utilisa- tion. Le ressort de rappel (15) du clapet (14) peut donc librement ramener ce dernier dans sa position avancée dans laquelle il prend appui contre le clapet (13), lui-même en appui contre sa butée de fin de course d'ouver- ture, non visible sur le dessin. Dans cette position, illustrée sur la figure 4, l'épaulement (19a) de la tige (19) du clapet (14) passe sous l'extrémité antérieure (25b) de la pince (25), de sorte que cette extrémité peut alors reprendre sa fonction de butée de fin de course d'ouverture du clapet (14). Ainsi, toute fermeture intempestive du clapet (13) par suite d'une éventuelle inversion de débit est rendue impossible et cette butée restera en position active tant que l'embout mâle (l) ne sera pas décon- necté de l'embout femelle (7') et tant que l'on ne procèdera pas à une nouvelle connexion. Il a été indiqué précédemment que la pince tronconique (25) était pourvue d'une extrémité de petit diamètre (25b) dilatable; cette propriété peut être facilement obtenue en découpant, dans la paroi tronconique de la pince (25), des fentes longitudinales créant des lamelles longitudinales dont le maintien en position normale est assuré par l'élasti- cité de la matière constitutive de cette pince, qui peut être en métal, en matière plastique ou en n'importe quelle autre matière appropriée. - REVENDICATIONS - 1.- Coupleur à clapets du type comportant un corps tubulaire externe (2) équipé, à l'une (2") de ses extrémités, de moyens (3) de rac- cordement rigide à une source de fluide sous pression et logeant un élément tubulaire (7) axialement mobile dans les deux sens et dont l'extrémité antérieure (7') correspondant à l'extrémité libre (2') du corps tubulaire (2), qui constitue l'embout femelle du coupleur, porte, dans une rangée annulaire de perforations (8) leur servant de logements, des billes de verrouillage (9) destinées à être engagées et maintenues dans une gorge annulaire externe (12) prévue, à cet effet, au voisinage de l'extrémité de l'embout mâle (11) associé du coupleur, un ressort (16) de rappel tendant à ramener cet élément tubulaire (7) dans une position intermédiaire stable dans laquelle la rangée annulaire de perfora- tions (8) logeant les billes de verrouillage (9) coîncide axialement avec une nervure radiale interne (6) à flancs coniques (6a,6b) du corps tubulaire (2) pour maintenir les billes (9) en position de verrouillage, c'est-à-dire en saillie radialement à l'intérieur de l'alésage de l'élément tubulaire mobile (7) et ce dernier portant, du côté de son extrémité postérieure, un clapet (14) normalement maintenu fermé par un ressort de rappel (1.5) et destiné à être reculé en position ouverte par le clapet (13) de l'embout mâle (11), lorsque ce dernier est engagé dans l'embout femelle (7'), tandis qu'à chaque clapet (13,14) sont associés un ressort de rappel et une butée de limitation de course d'ouverture sensiblement égale à la moitié de la course d'engagement de l'embout mâle (11) dans l'em- bout femelle (7'), caractérisé en ce que la butée (25b) associée au clapet (14) situé du côté de l'alimentation et logé dans l'élément tubulaire mobile (7) est constituée par un organe qui s'escamote automatiquement lors de la connexion du coupleur et qui est automatiquement ramené en position active lors de l'ouverture du circuit d'alimentation, après verrouillage de l'embout mâle (11) dans l'embout femelle (7'). 2.- Coupleur à clapets selon la revendication 1, caractérisé en ce que, d'une part, l'extrémité postérieure de la tige (19) du clapet (14) situé du côté de l'alimentation est logée dans un manchon télescopi- que (21) porté, de manière étanche, par un moyeu (22) aménagé à l'extré- mité postérieure de l'élément tubulaire mobile (7), une butée postérieure fixe (24) limitant la course de recul de ce manchon (21) à une valeur inférieure à celle de l'élément tubulaire (7) et, d'autre part, la butée de fin de course d'ouverture de ce clapet (14) est constituée par l'extré- mité antérieure (25b) d'une pince annulaire tronconique (25) fixée, par son extrémité postérieure rigide de grand diamètre (25a), à la paroi interne de l'élément tubulaire mobile (7), cette extrémité antérieure (25b) de petit diamètre, élastiquement dilatable, étant normalement appliquée, simultanément contre le bord antérieur du manchon télescopi- que (21) qui entoure la tige (19) du clapet (14) et contre la paroi externe cylindrique de cette tige (19), en arrière d'un épaulement (19a) tourné vers l'arrière, de plus grand diamètre qu'elle, et ménagé à cet effet sur cette tige (19), le recul de l'élément tubulaire (7) sur une course supérieure à celle du manchon (21) ayant pour effet de dilater l'extrémité antérieure (25b) de la pince (25) et de lui faire adopter un diamètre supérieur à celui de l'épaulement (19a), en la faisant glisser sur le bord antérieur (21c) du manchon (21).