Brevet FR2580367A1 — publié le 19861017

COUPLEUR-DECOUPLEUR A VERROUILLAGE DE SECURITE ET A OUVERTURE ASSISTEE PAR VERIN. La présente invention concerne un coupleur-découpleur à verrouillage de sécurité et à ouverture assistée par vérin. D'une manière générale, on sait qu'un coupleur-découpleur est un dispositif destiné à assurer une liaison rapidement déconnectable entre deux tronçons d'une canalisation de fluide. Il sert notamment, mais non exclusivement, à assurer le couplage des deux robinets d'isolement utilisés dans les déconnecteurs d'urgence des bras de chargement ou de déchargement de véhicules de transport de fluide. Ces coupleurs-découpleurs comprennent habituellement un cerclage ou collier formé par des bras articulés les uns aux autres et présentant un profil en V venant en prise sur des collets de raccordement prévus aux deux extrémités des tronçons de la canalisation (ou sur les deux robinets que l'on désire accoupler). Ce collier comprend, par ailleurs, monté habituellement sur ses deux bras d'extrémité, un dispositif de fermeture se verrouillant en position fermée et comprenant des moyens d'ouverture rapide généralement commandés par vérin. Bien entendu, ce dispositif de fermeture doit être conçu de manière à ce qu'en position fermée et verrouillée, il exerce sur les deux bras d'extrémité une traction suffisante et, par conséquent, un serrage suffisamment intense du collier sur les collets de raccordement, pour obtenir, grâce à l'action des parties obliques du profil en V, une jonction étanche des deux tronçons de canalisation ou des deux robinets. De nombreuses solutions ont déjà été proposées pour résoudre ce problème. Parmi celles-ci, l'une des plus courantes consiste à utiliser un levier articulé, d'un côté, sur l'un des deux bras d'extrémité, et sur lequel est monté rotatif un ensemble oscillant comprenant une pièce d'appui coopérant avec un ressort. Par ailleurs, le deuxième bras du collier comprend une pièce de butée munie d'une portée arrondie complémentaire de celle de la pièce d'appui avec laquelle elle est destinée à coopérer. La fermeture du collier s'obtient alors en engageant la portée de la pièce d'appui sur la portée de la pièce de butée, le levier étant alors en position relevée, puis en abaissant le levier. Au cours de cette action, la pièce de serrage exerce sur la pièce de butée un effort provoquant le serrage du collier, tandis que le ressort se trouve comprimé. En même temps, l'ensemble oscillant (pièce d'appui/ressort) bascule autour de son axe de rotation, de sorte que l'axe de l'effort exercé par la pièce de serrage sur la pièce de butée varie en inclinaison. Le couple de serrage maximum est atteint lorsque cet axe passe par l'axe de rotation du levier sur le bras de collier. Au-delà de cet axe de rotation, l'ensemble levier/pièce de butée/ressort se trouve en position d'arc-boutement et on obtient un verrouillage du dispositif de fermeture. Ce verrouillage est ensuite complété par un verrouillage de sécurité obtenu au moyen d'une goupille de cisaillement disposée de manière à bloquer en rotation le levier Le déverrouillage s'obtient ensuite en relevant le levier pour sortir de cette position d'arc-boutement. Ce relevage peut être avantageusement assuré grâce à un vérin monté oscillant sur le collier et dont la tige vient actionner le levier dans le sens de l'ouverture. Il s'avère que ce type de coupleur-découpleur présente un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord, l'emploi de goupilles de cisaillement détruites lors d'une déconnexion d'urgence n'est pas pratique. En outre, dans cette structure, seule la goupille de cisaillement assure un effort de déconnexion de l'ensemble du coupleur : en effet, sans cette goupille, l'action du vérin ne produit que le déverrouillage du dispositif de fermeture. Ainsi, dans le cas où la goupille de cisaillement se rompt avant la sortie de la zone d'arc-boutement, seuls les efforts externes s'exerçant sur la tuyauterie pourront écarter les bras du coupleur. Cet inconvénient sera considérablement agravé dans le cas où le collier adhère fermement à la tuyauterie par exemple dans le cas où celle-ci est recouverte d'une couche de glace. L'invention a donc pour but de supprimer ces inconvénients. Elle propose un coupleur-découpleur dans lequel le verrouillage de sécurité ne fait pas intervenir d'élément frangible et le vérin assure sur le collier un effort de déconnexion efficace. D'une façon analogue à la précédente, ce coupleur fait intervenir un levier monté pivotant, par l'une de ses extrémités, au moyen d'un premier axe, sur une pièce de support solidaire de l'un des deux bras d'extrémité du collier, un ensemble oscillant comprenant une pièce d'appui coopérant avec des moyens élastiques, monté rotatif sur le levier autour d'un deuxième axe distant du premier, et une pièce de butée solidaire du deuxième bras d'extrémité du collier, cette pièce de butée comprenant une portée arrondie située du côté opposé au premier bras d'extrémité du collier et sur laquelle peut venir prendre appui une portée de forme sensiblement complémentaire de la pièce d'appui. Selon l'invention, ce coupleur-découpleur est plus particulièrement caractérisé en ce que - la pièce de support et ledit levier comprennent chacun, au moins deux encoches oblongues s'étendant radialement par rapport au susdit premier axe et disposées de manière à venir en coincidence lorsque le levier se trouve en posi tion de fermeture et que l'ensemble oscillant (pièce d'appui/ressort) en appui sur la pièce de butée forme un arc-boutement ; - il comprend un vérin, monté pivotant autour du premier axe et comportant une tige qui porte, à son extrémité, une pièce de verrouillage de sécurité apte à venir s'engager, en position rétractée du vérin, dans lesdites encoches, lorsque celles-ci se trouvent en colncidence et, qu'en conséquence, le levier est en position de fermeture ;; - la pièce de support comprend, au-delà de la susdite enco che, une surface de guidage de ladite pièce de verrouilla ge de sécurité, et le levier comprend, au-dessus de ladite surface de guidage, une rampe inclinée sur laquelle vient porter ladite pièce de verrouillage lors de la course de déploiement du vérin, de manière à engendrer un bascule ment du levier provoquant la sortie de l'ensemble (levier, pièce d'appui, ressort) de sa position de verrouillage ; - la susdite pièce de butée comprend, dans llaxe de la surface de guidage, lorsque le collier se trouve verrouil lé, une surface de butée sur laquelle vient agir la pièce de verrouillage de sécurité, en fin de course de déplace ment du vérin, pour exercer sur le collier un effort de déconnexion. Il est clair que ce coupleur-découpleur permet d'assurer successivement et automatiquement - un verrouillage de sécurité du dispositif de fermeture du collier grâce à l'engagement de la pièce de verrouillage dans les susdites encoches - une déconnexion efficace comprenant successivement : le déverrouillage de la sécurité (dégagement de la pièce de verrouillage des encoches), l'ouverture du dispositif de fermeture grâce à l'action de la pièce de verrouillage sur ladite rampe, cette action faisant sortir l'ensemble oscillant de sa position arc-boutée, et un effort de déconnexion, par l'action de la pièce de verrouillage sur la pièce de butée, ce qui assure une ouverture simultanée des deux bras d'extrémité du collier et, en conséquence, une séparation du collier et de la canalisation (ou des robinets). Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une coupe transversale d'une canalisa tion équipée d'un coupleur-découpleur selon l'inven tion La figure 2 est une vue partielle, à plus grande échelle, du dispositif de fermeture du collier utilisé dans le coupleur-découpleur de la figure 1 Les figures 3 et 4 sont des coupes à plus grande échelle respectivement selon B-B et C-C de la figure 1 La figure 5 est une vue de dessus de la figure 1 La figure 6 est une représentation schématique du dispositif de fermeture en position ouverte permet tant de mettre en évidence les formes du levier et de sa pièce de support Les figures 7, 8 et 9 sont des représentations schéma tiques partielles permettant d'illustrer le principe de fonctionnement du dispositif de fermeture, la figu re 7 représentant la position fermée-verrouillée, la figure 8 montrant la phase de déverrouillage et la figure 9 illustrant la phase d'ouverture Les figures 10 à 13 sont des représentations schémati ques du collier, permettant d'illustrer la fonction du pion, lors du découplage. Tel que représenté sur ces dessins, le coupleur comprend tout d'abord un collier 1 formé de trois bras circulaires 2, 3, 4 de même rayon et s'étendant chacun sur 1200, à savoir un bras inférieur 2 et, articulés aux deux extrémités de ce bras (articulations 5, 6), deux bras latéraux 3, 4 se refermant, l'un vers l'autre, par leurs extrémités libres 7, 8 dans le plan bissecteur du bras 2. Le bras 4 comprend un pion 9 qui prolonge son extrémité libre 8 et vient s'engager dans un évidement pratiqué dans le bras 3. Le rôle de ce pion 9 sera expliqué plus en détail en regard des figures 10 à 13. Comme on peut le voir sur les figures 3 et 4, les bras 2, 3 et 4 présentent chacun une section sensiblement carrée avec, du côté intérieur, une forme en V, 10 destinée à venir coiffer les collets 11, 12 de forme tronconique équipant les extrémités des deux tronçons 13, 14 de la canalisation Sur les flancs latéraux du bras 3 et à proximité de son extrémité libre 7 sont fixées, à l'aide de boulons 17, deux joues parallèles 15, 16 formant une chape d'articulation sur laquelle sont montés rotatifs, autour d'un axe 20, un levier 18 et la tête d'un vérin 19. Ces deux joues 15, 16 présentent, du côté du bras 3, un profil comportant une encoche 21 s'étendant radialement par rapport à l'axe 20 et dont le bord inférieur présente une longueur plus importante que le bord supérieur et remplit, dans la zone 22 située au-delà de l'encoche 21, une fonction de guidage qui sera précisée dans la suite. Le levier 18 est conçu de manière à venir s'étendre au-delà du plan de jonction des bras 3, 4. Il est formé par deux flasques 24, 25 réunis dans leur partie supérieure par une entretoise 26. Sur l'extrémité libre de ce levier 18, qui forme une chape d'articulation, est monté oscillant, autour d'un axe 27, un ensemble comprenant un corps cylindrique 28 à l'intérieur duquel est monté coulissant une pièce d'appui ou doigt 29 qui coopère avec un ressort formé d'un empilage de rondelles Belleville 30 disposées entre un épaulement 31 du doigt et le fond 32 du corps cylindrique 28. Dans cet exemple, les flasques 24, 25 présentent une forme sensiblement trapézoidale avec la petite base 33 située du côté opposé au collier et dont la grande base comprend un évidement dont le profil forme une encoche 34 de même largeur que l'encoche 21 et qui s'étend radialement par rapport à l'axe 20, de manière à venir en coincidence avec l'encoche 21 lorsque le levier est en position fermée. L'encoche est, par ailleurs, prolongée par une zone rectiligne 35 formant une rampe oblique par rapport aux zones de guidage 22 des joues 15, 16 prolongeant l'encoche 21. Le bras 4 du collier porte, au voisinage de son extrémité libre 8, une pièce de butée formée de deux joues latérales parallèles 36 fixées sur les flancs du bras au moyen de boulons 37 et reliées l'une à l'autre par un butoir 38 à tête arrondie et présentant deux concavités circulaires 39, 40 opposées situées à la base de ladite tête 41. Dans cet exemple, le vérin 19 est à double effet : il comprend, de façon classique, une tige 42 actionnée par un piston 43, et dont l'autre extrémité est munie d'une pièce d'appui transversale (noix) 44 de forme cylindrique munie de deux manetons latéraux 45, 46 de diamètre sensiblement égal à la largeur des encoches 21, 34. Le fonctionnement du coupleur tel que précédemment décrit est alors le suivant Le collier 1 est monté sur les collets 11, 12 des deux tronçons 13, 14 de la canalisation jusqu a ce que les extrémités libres 7, 8 des bras 3, 4 se trouvent en regard à faible distance l'une de l'autre. Le levier 18 est en position relevée, par exemple comme représenté figure 6, et le vérin 19 est légèrement déployé (cependant pas suffisamment pour venir contre le butoir 38, la noix-44 se trouvant sur la zone de guidage 22). En rabattant le levier 18, on amène la pièce d'appui 29 contre la concavité 40 du butoir 38. En faisant ensuite basculer vers le bas l'ensemble oscillant 28, 29, 30 à l'aide d'un outil, on obtient un verrouillage par arc-boutement.Dans cette position, où la pièce d'appui ne peut plus échapper à la concavité du butoir, les encoches 34 du levier 33 et celles 21 des deux joues 15, 16 se trouvent en colncidence. Le verrouillage de sécurité est alors obtenu en rétractant la tige 42 du vérin 19, de manière à ce que les manetons 45, 46 de la noix 44 viennent s'engager dans les encoches 21 et 34. Le levier 18 est alors solidarisé aux joues 15, 16 ce qui rend impossible toute ouverture pouvant être provoquée par des causes extérieures. L'engage ment des manetons 45, 46 dans les encoches 21, 34 est facilité grâce à un bord chanfreiné 50 des encoches 34. Comme précédemment mentionné, la figure 7 montre le dispositif de fermeture en position fermée-verrouillée. Pour faciliter la compréhension, on n'a représenté sur cette figure, qu'une partie des bras 3, 4 du collier, les joues parallèles 15, 16, une partie du levier 18 et les manetons latéraux 45, 46 de la noix montée à l'extrémité de la tige du vérin (non représenté). Dans cette position fermée, les encoches 21 et 34 sont en colncidence. Le vérin est en position fermée et les manetons 45, 46 sont engagés dans les encoches 21, 34. Ils assurent donc un verrouillage mécanique interdisant tout basculement du levier et, en conséquence, toute ouverture intempestive du dispositif de fermeture. A partir de cette position fermée-verrouillée, le déverrouillage s'obtient par une action commandée du vérin, sans rupture d'aucune pièce. Ce déve#rrouillage s'intègre dans le processus de désaccouplement, au cours duquel, contrairement aux solutions classiques précédemment évoquées, le vérin assure trois fonctions successives 1 Le déverrouillage du dispositif qui s'obtient à l'issue d'une première phase de déploiement du vérin pendant laquelle les manetons 45, 46 de la noix se dégagent des encoches 21 et 34 (position représentée figure 8) t le levier est alors habilité à basculer mais demeure cepen dant en position fermée, du fait de l'arc-boutement. 2 Le désarc-boutement de l'ensemble (levier 18, ensemble oscillant 28, 29, 30) qui est obtenu grâce à l'action des manetons 45, 46 sur la rampe inclinée du levier, ces manetons étant par ailleurs retenus sur les zones de guidage 22 des joues 15 et 16 ; cette action a pour effet de soulever le levier (flèches Fl, F2) au-delà de la zone d'arc-boutement et de provoquer ainsi l'ouverture du dispositif de fermeture. Cette phase se trouve illustrée sur la figure 9. 3 3 L'ouverture du collier grâce à la poussée de la noix sur la concavité 39 du butoir, en fin de course de déploiement du vérin. Grâce à la présence du pion, cette action entraine obligatoirement l'ouverture des deux bras 3 et 4 du collier. Les deux tronçons 13 et 14 de la canalisation peuvent donc être séparés. Le rôle du pion 9 sera décrit ci-après en regard des figures 10 à 13. Ainsi, sur les figures 10 et 11, on a représenté un collier sans pion en position fermée (figure 10) et en cours d'ouverture (figure 11), par exemple sous l'action du vérin, comme dans l'exemple précédemment décrit. Il apparaît clairement que dans le cas où les bras du collier sont collés aux tronçons de la canalisation, par exemple par de la glace, dans de nombreux cas, seul l'un des bras 3 ou 4 s'ouvrira, sous l'effort du vérin, les autres bras restant collés aux tronçons. Par contre, dans le cas où l'on utilise un pion tel que celui précédemment décrit (figures 12 et 13), dès que l'un des bras 3 ou 4 se décolle, le pion 9 vient buter, soit vers l'extérieur, soit vers l'intérieur du logement 9' induisant ainsi une réaction F' (figure 13) qui se transmet aux articulations 5, 6 entre les bras 3-2 ou 4-2. On obtient ainsi le décollement d'au moins deux bras sur trois ; dès lors, la séparation des tronçons est rendue possible sans avoir à exercer d'effort extérieur. Pour éviter la chute du déconnecteur lors de son ouverture, celui-ci peut être relié à la canalisation grâce à une articulation (figure 3). Revendications de brevet 1. Coupleur-découpleur à verrouillage de sécurité et à ouverture assistée par vérin, ce coupleur comprenant un collier (1) formé de bras (2, 3, 4) articulés les uns aux autres et présentant un profil concave venant en prise sur des collets de raccordement (11, 12) prévus aux deux extrémités des tronçons de canalisation (13, 14) que l'on désire accoupler, et un dispositif de fermeture comportant un levier (18) monté pivotant, par l'une de ses extrémités, au moyen d'un premier axe (20), sur une pièce de support (15, 16) solidaire de l'un des deux bras d'extrémité (3) du collier (1), un ensemble oscillant (28, 29, 30) comprenant une pièce d'appui (29) coopérant avec des moyens élastiques (30), monté rotatif sur le levier (18) autour d'un deuxième axe (27) distant du premier, et un butoir (38) solidaire du deuxième bras d'extrémité du collier qui comprend une surface de butée (40) sur laquelle peut venir prendre appui ladite pièce d'appui (29) et un vérin (19) agencé de manière à provoquer un basculement du levier (18) lors de la man~u- vre d'ouverture du coupleur-découpleur, caractérisé en ce que - la pièce de support (15, 16) et ledit levier (18) compren nent chacun, au moins deux encoches oblongues (21, 34) s'étendant radialement par rapport au susdit premier axe (20) et disposées de manière à venir en colncidence lorsque le levier (18) se trouve en position de fermeture et que l'ensemble oscillant (28, 29, 30), en appui sur la pièce de butée (38), forme un arc-boutement - le vérin (19) est monté pivotant autour du premier axe (20) et comporte une tige (42) qui porte, à son extrémité, une pièce de verrouillage de sécurité (44), apte à venir s'engager, en position rétractée du vérin (19), dans lesdites encoches (21, 34) lorsque celles-ci se trouvent en coincidence - le levier (18) comprend dans l'axe du vérin (19) une rampe inclinée (35) sur laquelle vient porter ladite pièce de verrouillage (44) lors de la course de déploiement du vérin (19), de manière à engendrer un basculement du levier (18) provoquant la sortie de l'ensemble (levier (18), ensemble oscillant (28, 29, 30)) de sa position de verrouillage - ledit butoir (38) comporte une seconde surface de butée (40) sur laquelle vient en appui la pièce de verrouillage de sécurité (44), en fin de course de déploiement du vérin (19), pour exercer sur le collier (1) un effort de décon nexion. 2. Coupleur-découpleur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la susdite pièce de support (15, 16) comprend, au-delà de la susdite encoche, une surface de guidage (22) de ladite pièce de verrouillage de sécurité (44), et en ce que la rampe inclinée du levier (35) s'étend au-dessus de ladite surface de guidage (22). 3. Coupleur-découpleur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le susdit butoir (38) présente une tête arrondie (41) avec, à la base de cette tête (41), deux concavités opposées (39, 40) dont l'une (39) sert à recevoir la susdite pièce de verrouillage (44) portée par la tige (42) du vérin (19), et l'autre (40) sert de surface d'appui à la pièce d'appui (29) de l'ensemble oscillant (28, 29, 30). 4. Coupleur-découpleur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un des deux bras d'extrémité (4) du collier comprend un pion (9) disposé de manière à venir s'engager, en position accouplée du coupleur, dans un évidement 19') pratiqué dans l'autre bras (3), de telle manière que lors du désaccouplement, le pion (9) vienne buter, soit vers l'extérieur, soit vers l'intérieur de l'évidement (9') et induise ainsi une réaction (F') qui, en se répercutant au niveau des articulations (5, 6) du collier, provoque l'ouverture d'au moins deux bras dudit collier.