Brevet FR2636379A1 — publié le 19900316

La présente invention concerne un clapet antirebond de sécurité pour vérin fluidique, en particulier hydraulique, ou dispositif fluidique analogue destiné à soutenir une charge. Ce genre de clapet est placé sur l'appareil fluidique, à l'orifice par lequel le liquide est refoulé lorsque la charge descend. Si la charge descend à une vitesse normale, le clapet laisse l'écoulement s'effectuer. Si par contre la vitesse de refoulement correspond à une chute libre de la charge, chute qui peut bien entendu être très dangereuse, le clapet, sensible à la vitesse d'écoulement, se ferme et arrête l'écoulement, interrompant ainsi la chute de la charge. On connais un clapet de ce genre comprenant un corps, traversé par au moins un orifice, et un obturateur mobile par rapport au corps entre une position d'ouverture et une position de fermeture de l'orifice, et un ressort sollicitant l'obturateur vers sa position d'ouverture. L'obturateur est disposé de manière à se trouver, en service, exposé à la pression dynamique de l'écoulement lorsque celui-ci a lieu dans le sens de la fermeture de l'obturateur, de manière que l'obturateur se ferme lorsque la force résultant de la pression dynamique excède la force antagoniste du ressort. Dans le clapet connu, l'obturateur est plan et s'appuie à plat contre le ou les orifices. Le clapet connu a l'inconvénient que la charge, lorsqu'elle est bloquée, tend à rebondir, ce qui inverse l'écoulement à travers le clapet, par aspiration depuis l'intérieur de l'appareil hydraulique. Ceci provoque la réouverture immédiate du clapet avec l'aide d ressort. Lorsque la charge arrive au sommet de sa course de rebond, elle entreprend un second mouvement de chute et un certain temps s'écoule avant que la vitesse de chute soit de nature à refermer à nouveau le clapet. La seconde fermeture a lieu alors que la charge est à un niveau plus bas que lors de la première fermeture. Cette seconde fermeture provoque un nouveau rebond, et une nouvelle réouverture du clapet et ainsi de suite. Ainsi, malgré la présence du clapet de sécurité, la charge peut assez rapidement atteindre le sol au lieu d'être efficacement arrêtée. Ceci est certes moins dangereux qu'une chute brutale et instantanée, mais présente néanmoins des dangers évidents si une personne se trouve sous la charge et, pour une raison ou une autre, ne peut se dégager de cette position. Le but de l'invention est de proposer un clapet anti-rebond qui arrête effectivement la charge lorsqu'elle est en chute libre. Suivant l'invention, le clapet est caractérisé par des moyens qui retiennent l'obturateur en position de fermeture après que l'obturateur a atteint la position de fermeture et jusqu'à ce que s'exerce sur le clapet une pression minimale prédéterminée en sens inverse de l'écoulement ayant provoqué la fermeture. Ainsi, dès qu'un mouvement de chute est détecté pour la première fois, l'obturateur passe en position de fermeture et s'y trouve retenu par les moyens prévus à cet effet. Si la charge rebondit, la dépression qui en résulte sur le clapet est insuffisante pour ramener l'obturateur en position d'ouverture. On sait en effet qu'une dépression ne peut excéder un bar, ce qui est très faible au regard des pressions usuelles dans les appareils fluidiques. Le clapet reste donc fermé pendant le rebond, et le rebond s'amortit sans que la charge continue à descendre. La chute d'une charge soutenue par un appareil hydraulique a généralement pour cause la rupture d'un flexible reliant l'orifice de refoulement au distributeur hydraulique. Lorsque le clapet selon l'invention s'est fermé après avoir détecté un écoulement révélateur d'une rupture de flexible, on laisse le clapet à l'état fermé et on remplace le flexible. On envoie ensuite vers le clapet de l'huile sous pression dans le sens de la montée de la charge. Cette huile traverse donc le clapet dans le sens contraire à l'écoulement ayant provoqué la fermeture. Conformément à l'invention, le clapet est sensible à cette pression en sens inverse pour se rouvrir. L'appareil hydraulique fonctionne ensuite de façon normale. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ciaprès. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un vérin hydraulique, avec représentation synoptique du circuit hydaulique associé - la figure 2 est une vue en coupe axiale du clapet selon l'invention ; - la figure 3 est une vue du clapet selon le plan III-III de la figure 2 - la figure 4 est une vue du clapet en coupe selon le plan IV-IV de la figure 2 - la figure 5 est une vue en coupe selon le plan V-V de la figure 2 ; et - la figure 6 est une vue analogue à la figure 2 mais lorsque l'obturateur est en position de fermeture. Dans l'exemple représenté à la figue 1, l'appareil fluidique est un vérin hydraulique 1 comprenant un corps cylindrique 2 dans lequel coulisse un piston 3 relié à une tige 4 supportant une charge non représentée. Le piston 3 délimite à l'intérieur du corps cylindrique 2 une chambre à volume variable 6 dont le volume augmente quand la charge monte et diminue quand la charge descend. La chambre 6 est reliée à un distributeur 9 par un orifice 7 du corps 2 et par un flexible 8. Le distributeur peut prendre trois positions, à savoir - la position représentée dans laquelle une pompe 11 aspirant dans une bâche 12 envoie du fluide hydraulique sous pression dans la chambre 6 pour faire monter le piston 3 et par conséquent soulever la charge ; - une position dans laquelle le flexible 18 est fermé par le distributeur 9 (position représentée en trait mixte) de façon à soutenir la charge sans la déplacer ; et - une position représentée par un trait pointillé dans laquelle le flexible 8 est relié à un conduit de refoulement 13 pour permettre la descente lente de la charge, la vitesse de descente de la charge étant réglable par réglage de la perte de charge assurée par le distributeur 9 dans cette position entre le flexible 8 et le conduit de refoulement 13. Dans chacune de ces trois positions, le flexible 8 est soumis à une pression élevée, supérieure ou sensiblement égale à celle nécessaire pour soutenir la charge. Le flexible 8 est donc susceptible de se rompre. S'il se rompt, l'écoulement devient très rapide à travers l'orifice 7, dans le sens sortant de la chambre 6. Le clapet anti-rebond de sécurité selon l'invention, 14,est monté dans l'orifice 7 pour arrêter le plus vite possible l'écoulement sortant de la chambre 6 lorsque la vitesse de cet écoulement est caractéristique d'une rupture du flexible 8. Comme le montre la figure a, le clapet selon l'invention comprend un corps 16 qui est fileté extérieurement pour se visser dans un filetage intérieur correspondant 17 de l'orifice 7. Des orifices 18 sont pratiqués dans le corps 16 autour de l'axe 19 de ce dernier à partir d'une face aval 21 du corps 16. Le corps 16 est de plus traversé axialement par la tige 22 d'un boulon 23 dont l'écrou est un écrou-frein 24 appuyé contre la face aval 21. Entre une tête 26 du boulon 23, et une face amont 27 du corps 16, opposée à la face aval 21, un obturateur 28 est monté de manière coulissante sur la tige 22 avec une course axiale qui est par exemple de 2 mm. Un ressort de compression 29 est monté autour de la tige 22 entre l'obturateur 28 et un épaulement 31 que présente l'alésage central 32 pratiqué à travers le corps 16 pour recevoir la tige 22.Le ressort 29 sollicite l'obturateur 28 dans une position d'ouverture dans laquelle il est écarté de la face amont 27 et appuyé contre la tête 26 du boulon 23 (figure 2). Lorsque le volume de la chambre 6 diminue, l'écoulement s'établit dans l'orifice 7 selon la flèche Fv, c'est-à-dire depuis la face amont 27 vers la face aval 21 du corps 16. L'obturateur 28 est monté de manière à subir une pression dynamique sous l'effet de cet écoulement. Si la vitesse d'un tel écoulement devient très importante, la force qui s'exerce sur l'oburateur 28 sous l'effet de la pression dynamique excède la force antagoniste du ressort 29 et pousse l'obturateur 28 en position de fermeture vers le corps 16 pour interrompre l'écoulement à travers les orifices 18. Dans la position de fermeture représentée à la figure 6, la tête 26 du boulon 23 reste accolée au clapet 28, ce qui évite toute fuite d'huile entre la tige 22 du boulon 23 et le clapet 28. Conformément à l'invention, le clapet comporte des moyens qui retiennent l'obturateur en position de fermeture après que l'obturateur a atteint la position de fermeture. Dans l'exemple représenté, au titre de ces moyens, l'obturateur présente une surface périphérique 33 qui se rétrécit coniquement depuis la tête 26 du boulon 23 vers le corps 16. De plus, comme représenté à la figure 6, lorsque l'obturateur est en position de fermeture, la surface périphérique 33 s'emboîte de manière autobloquante dans une surface intérieure cylindrique 36 du corps 16. La conicité A de la surface périphérique 33 est par exemple de 30.On sait que lorsqu'on introduit à force une surface présentant une aussi faible conicité dans une surface de révolution cylindrique ou de conicité peu différente, il se produit un blocage, ctest-à-dire que malgre la conicité a priori favorable au retrait de la surface conique hors de la surface intérieure correspondante; une force importante est nécessaire pour effectuer l'extraction. C'est cet effet d'emboîtement conique auto-bloquant qui est exploité selon l'invention. Pour faciliter l'emboîtement lors du mouvement de fermeture, la surface périphérique 33 est raccordée à un chanfrein 34 à son extrémité dirigée vers le corps 16. La conicité de la surface périphérique 33 est choisie pour que, suite à un blocage, les forces conjuguées du ressort 29 et d'une éventuelle dépression régnant dans la chambre 6 en raison d'un rebond de la charge soient insuffisantes pour ramener l'obturateur 28 en position d'ouverture. La surface cylindrique intérieure 36 du corps 16 délimite extérieurement une cavité annulaire 37 du corps 16 qui débouche à travers la face amont 27 et qui est limitée intérieurement par un collet 38 de guidage du ressort 29. La face intérieure du collet 38 est constituée par l'alésage 32. Les orifices 18 s'étendent entre la face aval 21 et un fond 39 de la cavité annulaire 37. L'obturateur 28 porte pour sa part un rebord annulaire 41 qui, lorsque l'obturateur est en position de fermeture, s'engage dans la cavité annulaire 37. En particulier, le rebord annulaire 41 comporte une face intérieure cylindrique 42 qui, en position de fermeture, s'engage sensiblement sans jeu autour de la surface extérieure cylindrique 43 du collet 38. Ainsi, le guidage de l'obturateur est amélioré, et le rebord 41 est soutenu, en position de fermeture, par le collet 38 pour empêcher que le rebord 41 ne fléchisse radialement vers l'intérieur sous l'effet des contraintes résultant de l'emboitement conique. Lorsque l'obturateur est en position de fermeture, la face terminale 44 de l'obturateur 28 est soumise à la pression régnant en aval du clapet. Si, par exemple après avoir réparé un flexible défectueux, le distributeur 9 est mis dans la position représentée en trait plein à la figure 1 de sorte que la pression augmente fortement du c8té dit "aval" du clapet, la surface terminale 44 de l'obturateur 28 est soumise à cette pression et l'obturateur 28 est chassé de la cavité annulaire 37 et retourne dans la position d'ouverture représentée à la figure 2. Le vérin peut donc être réutilisé normalement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés. En particulier, on pourrait prévoir que la face intérieure du corps dans laquelle s'emboîte l'obturateur en position de fermeture présente une conicité exactement complémentaire de celle de la surface périphérique telle que 33 de l'obturateur 28. Les moyens pour retenir l'obturateur en position de fermeture pourraient être des moyens de verrouillage s'enclenchant automatiquement lorsque l'obturateur atteint sa position de fermeture, et pouvant être libérés par l'application de la pression sur un organe de déverrouillage monté du côté aval du corps. REVENDICATIONS 1. Clapet anti-rebond de sécurité pour vérin fluidique (1) ou appareil fluidique analogue destiné à soutenir une charge, comprenant un corps (16 > traversé par au moins un orifice (18), un obturateur (28) mobile par rapport au corps (16) entre une position d'ouverture et une position de fermeture de l'orifice (18), et un ressort (29) sollicitant l'obturateur (28) vers sa position d'ouverture, l'obturateur (28) étant disposé de manière à se trouver, en service, exposé à la pression dynamique de l'écoulement lorsque celui-ci a lieu dans le sens (Fv) de la fermeture de l'obturateur, de manière que l'obturateur (28) se ferme lorsque la force résultant de la pression dynamique excède la force antagoniste du ressort (29), caractérisé par des moyens (33, 36) qui retiennent l'obturateur (28) en position de fermeture après que l'obturateur (28) a atteint la position de fermeture, et jusqu'à ce que s'exerce sur le clapet une pression minimale prédéterminée en sens inverse de l'écoulement (Fv) ayant provoqué la fermeture. 2. Clapet anti-rebond selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au titre des moyens pour retenir l'obturateur (28) en position de fermeture, le corps (16) et l'obturateur (28) en position de fermeture sont en relation d'emboîtement à cône de type autobloquant. 3. Clapet anti-rebond conforme à la revenaication a, caractérisé en ce que le corps (16) porte, face à l'obturateur (28) une cavité de révolution (37) dans laquelle, en position de fermeture, l'obturateur (28 > est engagé en emboîtement conique. 4. Clapet anti-rebond conforme à la revendicat-on 3, caractérisé en ce que la cavité (37) est annulaire et entoure un collet (38) de guidage du ressort (29), l'obturateur (28) présentant un rebord annulaire (41) capable de s'engager dans la cavité annulaire (37) en position de fermeture. 5. Clapet anti-rebond conforme à l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que l'orifice (18) s'etend entre un fond (39) de la cavité (37) et une face (21) du corps opposée à l'obturateur (28).