Brevet FR2653180A1 — publié le 19910419

La présente invention se rapporte à une structure de liaison pour dérivation de circuit de combustible à haute pression tel qu'une canalisation de combustible sous haute pression ou un bloc d'alimentation en combustible et plus particulièrement à une structure de liaison pour dérivation d'un circuit de combustible à haute pression servant à acheminer un combustible sous une pression supérieure à 1,000 kgf/cm2 à un moteur diesel à combustion interne. La figure 10 illustre l'art antérieur et représente une vue en élévation comportant des parties en coupe montrant une structure de liaison dans une canalisation telle qu'un conduit de combustible à haute pression conventionnel, dans laquelle un passage 10 est ménagé dans une conduite principale 11 d'acheminement du combustible à haute pression et une pluralité de perçages 13 sont ménagés en direction du passage 10, la figure 10 montrant un seul perçage 13. Une dérivation 14 est insérée dans chacun des perçages 13 et ladite dérivation 14 ainsi que la canalisation principale 11 sont fixées ensemble par une liaison W -réalisée par soudage ou brasage, en sorte que le passage 10 de la canalisation principale 1il communique avec un passage d'écoulement 12 dans la dérivation 14. Dans la structure de liaison pour dérivation d'une canalisation de combustible à haute pression conventionnelle, la liaison W ou les parties soumises à la chaleur au voisinage de la liaison w se séparent souvent du fait que lesdites parties sont exposées à l'application répétée d'une pression de fluide extrêmement élevée dépassant 1r000 kgf/cm2 et à l'application incessante de vibrations engendrées par le moteur diesel à combustion interne, en sorte qu'il se produit un suintement ou une fuite de combustible et un détachement de la dérivation 14. Le but de la présente invention est de remédier à la situation d'une telle structure de liaison pour dérivation de ce type. L'objet de la présente invention est, à cet effet, de réaliser une structure de liaison qui permette à des dérivations d'être facilement reliées à un circuit de combustible haute pression, sans soudure ni brasage et qui assure une liaison parfaite même lorsque les parties de jonction sont soumises à l'application répétée d'une pression de fluide extrêmement élevée et reçoivent de manière incessante des vibrations du moteur. A cet effet, la présente invention se rapporte à une structure de liaison pour dérivation de circuits de combustibles à haute pression dans laquelle des perçages sont ménagés en un certain nombre d'endroits dans la paroi d'un circuit dans lequel est ménagé un passage axial servant à l'acheminement d'un combustible à haute pression et dans laquelle sont réalisées des surfaces portantes soumises à la pression, s'ouvrant vers l'extérieur et ménagées sur chacun des perçages, en sorte que les dérivations comportant un conduit d'écoulement communiquant avec ledit passage, lesdites surfaces portantes soumises à la pression étant chacune en contact de butée avec une partie frontale soumise à la pression conformée sur l'extrémité de liaison desdites dérivations, lesquelles sont fixées audit circuit de combustible par l'intermédiaire d'un écrou incorporé sur chacune des dérivations, ladite structure de liaison étant caractérisée en ce qu'elle comporte une surface portante sphérique soumise à la pression conformée à l'extrémité de ladite partie frontale, une partie rectiligne conformée sur ladite partie frontale dans la continuité de ladite surface portante soumise à la pression, parallèlement à l'axe de la dérivation, et une saillie annulaire venant en contact avec ledit écrou et ménagée à l'extrémité de ladite partie rectiligne, le rayon de courbure (Y) de la surface soumise à la pression de la partie frontale étant situé entre 0,4 D et 10 D, D étant le diamètre de ladite dérivation. Dans la présente invention, du fait que la surface portante sphérique soumise à la pression est formée à l'extrémité de la partie frontale, elle-même ménagée à l'extrémité des dérivations, même si ladite dérivation est légèrement inclinée en direction du circuit à combustible et installée sans que l'inclinaison ait été rectifiée, la surface portante sphérique soumise à la pression conserve une surface de contact avec la surface portante réceptrice, suivant une surface de révolution en sorte d'obtenir une pression de surface uniforme propre à assurer une étanchéité positive entre les surfaces en contact. D'un autre côté, même lorsque la dérivation est légèrement excentrée ou inclinée, l'excentrement ou l'inclinaison de la dérivation est automatiquement corrigé par la surface sphérique de la surface portante, puisqu'elle glisse sur la surface de révolution de la surface portante réceptrice avant que la pression de surface ne s'accroisse sur la surface d'étanchéité en augmentant le couple de l'écrou de blocage, ce qui assure ainsi une pression de surface uniforme. Puisque la partie rectiligne est formée sur la partie frontale dans la continuité de la surface portante sphérique, en parallèle avec l'axe, si un guide est formé sur la pièce de liaison pour cette partie rectiligne, on peut effectuer une installation précise puisque ladite partie frontale n'interfère pas avec le circuit de combustible. L'installation est effectuée de manière aisée en fixant avec l'écrou la dérivation sur le circuit de combustible, une fois que la partie frontale de la dérivation est en butée contre la surface portante réceptrice, mais on peut prévoir un agencement permettant à la dérivation d'être fixée sur le circuit de combustible à l'aide d'un écrou borgne en prise avec des filets ménagés sur la périphérie externe de la pièce de liaison. Sur les dessins annexés - La figure 1 représente une vue en élévation latérale montrant un premier mode de mise en oeuvre de la présente invention, - Les figures 2 à 4 sont des coupes illustrant le premier mode de réalisation de la présente invention, la figure 2 étant une vue en élévation latérale incorporant des parties en coupe, cependant que les figures 3 à 4 représentent les parties principales, - Les figures 5 à 7 représentent des parties principales du mode de réalisation des figures 2 à 4 respectivement, - Les figures 8 et 9 représentent des coupes correspondant à la figure 2 et montrant d'autres modes de mise en oeuvre, et - La figure 10 est une vue en élévation comportant des parties en coupe montrant la structure de liaison conventionnelle d'une dérivation d'un circuit de combustible à haute pression. on va maintenant donner des explications sur les modes de réalisation de la présente invention en se référant aux figures t i 9. Figure ? est une vue en élévation latérale commune aux divers modes de réalisation. Figure 2 est une vue en élévation latérale comportass des parties en coupe illustrant un premier mode de réalisation. Figures 3 et 4 sont des coupes montrant les parties principales du premier mode de réalisation. Figures 5 à 7 sont des coupes montrant les parties principales des second et quatrième modes de réalisation respectivement, et Figures 8 et 9 sont des coupes correspondant à la figure 2 et montrant respectivement, d'autres modes de réalisation. Comme représenté sur la figure 1, une dérivation 5 est fixée à l'aide d'un écrou 7 sur une pièce de liaison 4 perpendiculairement à la direction axiale d'une conduite principale 1 constituant un circuit d'alimentation en combustible. Comme représenté sur la figure 2, un passage 2 est ménagé dans une conduite principale métallique 1 à paroi relativement épaisse, ayant un diamètre externe de 20 mm et une épaisseur de paroi de 6 mm par exemple, un perçage 3 est ménagé dans la paroi en communication avec le passage 2 et à l'extrémité du perçage 3 est constituée une surface portante réceptrice 3' soumise à la pression, s'ouvrant vers l'extérieur et en forme d'une surface de révolution autour de l'axe du perçage 3, à savoir une surface conique, une surface de révolution engendrée par un arc circulaire, une surface elliptique de révolution, une surface parabolique de révolution, une surface hyperbolique de révolu tion, etc... Une pièce de liaison est fixée de manière externe sur la conduite principale 1 de façon à entourer la surface portante 3' réceptrice et un perçage taraudé 16 est ménagé sur la pièce de liaison 4. A l'extrémité de la dérivation 5 est constituée une partie frontale 6 soumise à la pression, sur l'extrémité de laquelle est conformée une surface portante sphérique 18 comme illustré sur la figure 3, et, dans la continuité de ladite surface portante 18, une partie rectiligne 19 est formée parallèlement à l'axe. A l'extrémité de la partie rectiligne 19 est conformée une saillie annulaire 20a en forme de tore. Un guide 4G destiné à guider la partie rectiligne 19 est prévu sur ladite pièce de jonction 4. Dans le premier mode de mise en oeuvre de la présente invention, le rayon de courbure Y de la surface sphérique 18 est fixé à l'intérieur de la plage: 0,4 D 2 d'auto-correction par la surface sphérique comme indiqué ci- après. La plage préférée de rayon -de courbure est 0,4 D ABS La dérivation 5 et la conduite principale 1 sont liées en appliquant fermement la surface portante 18 de la partie frontale 6 de la dérivation 5 contre la surface portante réceptrice 3' à l'aide de l'écrou 7 en prise avec le trou taraudé 16 et en faisant en sorte que la surface portante 18 et la surface portante réceptrice 3' soient immobilisées l'une contre l'autre par une liaison rapide obtenue lorsque la partie d'extrémité de l'écrou 7 prend appui contre la saillie annulaire 20a, par l'intermédiaire d'une éventuelle rondelle 21, en sorte que le passage 2 ménagé dans la canalisation principale 1 est relié de manière hermétique avec le conduit d'écoulement 20 de la dérivation 5. Dans ce cas, un élément d'étanchéité formé d'indium, d'argent, de cuivre, de laiton ou d'aluminium peut être interposé entre la partie frontale 6 et la surface portante réceptrice 3. Dans le premier mode de mise en oeuvre de l'invention, lorsque la dérivation 5 est légèrement inclinée en direction de l'axe X et installée dans cet état, la surface portante 18 conserve un état de contact avec la surface portante réceptrice 3' suivant une surface de révolution, en sorte que la dérivation 5 conserve toujours une position stable par rapport à la conduite principale 1, ce qui procure une pression de surface uniforme. D'un autre côté, lorsque la dérivation 5 est légèrement inclinée en s'éloignant de l'axe X, ou déplacée de manière excentrique pour quelques raisons que ce soit, comme illustré sur la figure 4, la surface sphérique de la partie frontale 6 glisse sur la surface de révolution de la surface portante réceptrice de façon à corriger l'inclinaison ou l'excentrement de la dérivation 5, si bien que cette dernière est placée dans la position correcte (auto-correction) avant que la pression de surface sur la surface d'étanchéité ne s'accroisse lorsque le serrage de-l'écrou de blocage 7 applique une pression sur la saillie annulaire 20a, en sorte qu'une pression de surface uniforme est obtenue sur'la surface d'étanchéité, ce qui assure une alimentation en toute sécurité d'un combustible à très haute pression, sans fuite. Lorsqu'une organe de guidage 4G chargé de guider la partie rectiligne 19 de la partie frontale 6 est constitué dans la pièce de liaison 4, la dérivation 5 peut être facilement positionnée lors de son installation et en vissant l'écrou 7 dans le trou taraudé 16, la dérivation 5 peut être fixée de manière étanche sur la conduite principale 1, de manière facile et positive. Puisque la surface portante 18 de la partie frontale 6 est sphérique, le contact incurvé entre la surface portante 18 et la surface portante réceptrice 3', laquelle est une surface de révolution, maintient l'étanchéité à ltair même lorsque la dérivation 5 est légèrement inclinée ou excentrée, et lorsque l'inclinaison de la dérivation 5 est corrigée par une action d'auto-correction comme décrit ci-dessus, il ne peut résulter aucune fuite de combustible. Du fait que le rayon de courbure ' de la surface portante 18 de la partie frontale 6 a une valeur donnée par l'expression (1), la partie frontale 6 est en butée contre la surface portante réceptrice 3' à l'intérieur d'une plage optimale, ce qui assure une étanchéité à l'air totale. La figure 5 illustre les parties principales du second mode de mise en oeuvre de la présente invention. Dans ce second mode de mise en oeuvre, une saillie annulaire 20b en forme sensiblement d'un tronc de cône est formée à la place de la saillie annulaire 20a en forme de tore utilisée dans le premier mode de mise en oeuvre. Le second mode de mise en oeuvre peut recevoir la forte pression de serrage de l'écrou 7. La figure 6 montre les parties principales d'un troisième mode de mise en oeuvre de la présente invention. Dans ce mode de mise en oeuvre, est ménagée une saillie annulaire 20c en forme de tronc de conl renversé par rapport au second mode de mise en oeuvre. Dans ce troisième mode de mise en oeuvre, la dérivation 5 est également alignée lorsque l'écrou 7 est serré. La figure 7 montre les parties principales d'un quatrième mode de mise en oeuvre de la présente invention. Dans ce mode de mise en oeuvre, est ménagée une saillie annulaire 20d en forme de cylindre déformable. La saillie 20d fléchie de façon à empêcher une déformation excessive lorsque l'écrou 7 est trop serré. L'agencement et les effets des autres parties de ces second à quatrième modes de mise en oeuvre sont identiques à ceux du premier mode de mise en oeuvre décrit ci-dessus. Les modes de mise en oeuvre ci-dessus nécessitent une pièce de jonction 4 qui est placée à l'extérieur de façon à enfermer la surface portante réceptrice 3'. La présente invention s'applique également à un bloc d'alimentation en combustible 1' aux lieu et place de la conduite principale 1, comme illustré sur la figure 8. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 8, aucune pièce de jonction 4 n'est prévue, mais un passage 2 est ménagé de manière excentrée dans le bloc d'alimentation en combustible 1', dans lequel un perçage 3 communiquant avec le passage 2, une surface portante réceptrice 3' et un trou taraudé 16 sont ménagés dans l'épaisseur de la paroi du bloc d'alimentation en combustible 1', une dérivation 5 étant, dans une telle structure, fixée par serrage d'un écrou 7 directement dans un trou taraudé 16 avec interposition d'une rondelle 21. De plus, la présente invention permet d'utiliser un écrou borgne 7' comme illustré par la figure 9. Dans cet écrou borgne 7', une saillie cylindrique 22 est conformée dans la zone centrale, laquelle saillie applique une saillie annulaire 20a vers le bas, par l'intermédiaire d'une rondelle 21, lorsque l'écrou 7' est serré avec sa partie filetée intérieure 23 en prise avec le filetage périphérique externe 16' d'une pièce de jonction 4, en sorte de presser une surface portante sphérique 18, fermement contre une surface portante réceptrice 3'. Selon la présente invention, même si la dérivation est installée dans une situation inclinée, une zone de contact incurvée est maintenue entre la surface portante sphérique et la surface portante réceptrice, au niveau de la surface portante sphérique, en sorte d'obtenir une pression de surface uniforme, comme décrit ci-dessus en détail. En outre, si la dérivation est excentrée ou inclinée, la surface sphérique de la surface portante soumise à la pression provoque un glissement sur la surface portante réceptrice, en sorte de corriger l'excentricité ou l'inclinaison de la dérivation automatique-ment, avant l'accroissement de la pression de surface sur la surface d'étanchéité lors du serrage de l'écrou de blocage. De plus, il est possible de fixer la dérivation de manière étanche sur le circuit de combustible par une simple opération. Ainsi, la présente invention propose une structure de liaison pour dérivation d'un circuit de combustible à haute pression qui est exempte de suintement ou de fuite ou de séparation des parties rapportées, même lorsque la structure est exposée à une application répétée d'un écoulement de fluide sous très haute pression, ainsi qu'à des vibrations incessantes engendrées par un moteur diesel à combustion interne. R E V E N D I C A T I O N S =:=:=:=:=:--:--:=:=:=:=:=:=:= 1. Structure de liaison pour dérivation (5) de circuit de combustible à haute pression (1,1'), dans laquelle un perçage (3) est ménagé dans une pluralité d'endroits le long de la paroi périphérique d'un passage (2) ménagé axialement dans ledit circuit et servant à acheminer un combustible à haute pression et dans laquelle une surface portante réceptrice (3') soumise à la pression et s'ouvrant vers l'extérieur est conformée dans ledit perçage (3) de façon à réaliser une dérivation comportant un conduit d'écoulement (20) communiquant avec ledit passage (2), ladite surface portante réceptrice (3') étant en butée contre une partie frontale soumise à la pression (6) ménagée sur la partie terminale de ladite dérivation (5) et ladite dérivation étant fixée sur ledit circuit de combustible par serrage d'un écrou (7) incorporé dans la dérivation, ladite structure de liaison étant caractérisée en ce qu'elle comporte une surface portante sphérique (18) soumise à la pression et conformée sur la partie terminale de ladite partie frontale (6), une partie rectiligne (19) conformée sur ladite partie frontale (6) dans la continuité de ladite surface portante (18) et, à l'extrémité de ladite partie rectiligne, une saillie annulaire (20a à 20d) qui vient en contact avec ledit écrou (7), le rayon de courbure (>') de ladite surface portante sphérique (18) se situant entre 0,4 D et 10 D, D étant le diamètre de ladite dérivation (5). 2. Structure de liaison pour dérivation de circuit de combustible à haute pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que la saillie annulaire (20a,20b) et l'écrou (7) sont en contact l'un l'autre suivant un plan perpendiculaire à l'axe de la dérivation (5). 3. Structure de liaison pour dérivation de circuit de combustible à haute pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que la saillie annulaire (20c,20d) et l'écrou (7) sont en contact l'un l'autre dans un plan oblique par rapport à l'axe de la dérivation (5). 4. Structure de liaison pour dérivation de circuit de combustible à haute pression selon la revendication 3, caractérisée en ce que la saillie annulaire (20d) présente une forme déformable au-dessus d'une certaine valeur de pression. 5. Structure de liaison pour dérivation de circuit de combustible à haute pression selon la revendication 1, caractérisée en ce que le circuit de combustible sous pression est constitué d'une canalisation de combustible (1) ou d'un bloc d'alimentation de combustible (1'). 6. structure de liaison pour dérivation de circuit de combustible à haute pression selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'une pièce de liaison (4) est prévue à l'extérieur de la canalisation (1) de façon à enfermer ladite surface portante réceptrice (3') et un guide (4G) est prévu sur la pièce de liaison (4) en vue de guider une partie rectiligne (19) conformée sur ladite partie frontale (6).