Brevet FR2664021A1 — publié le 19920103

LIAISONS DE DERIVATION POUR CANALISATION A DERIVATION DE COMBUSTIBLE A HAUTE PRESSION La présente invention a trait à l'agencement d'une liaison de dérivation, telle qu'une conduite de dérivation ou une pièce métallique en dérivation, destinée à être utilisée avec une canalisation à dérivation de combustible à haute pression5 et, plus particulièrement, à l'agencement d'une liaison de dérivation destinée à être utilisée avec une canalisation à dérivation de combustible à haute pression dont la pression interne est supérieure à 1000 kgf/cm 2, à usage de conduite d'alimentation en combustible d'un moteur diesel.10 La figure 10 est une vue en élévation en coupe partielle d'une liaison de dérivation conventionnelle destinée à être utilisée avec une canalisation à dérivation de combustible à haute pression, illustrant l'agencement de la liaison A titre d'exemple, cette liaison de dérivation est une conduite de15 dérivation La canalisation principale est repérée par la référence numérique 11 Dans la canalisation principale il est ménagé un passage de circulation 10 dans lequel circule du combustible à haute pression Perpendiculairement au passage de circulation 10 sont ménagés une pluralité de trous 13 (dont20 un seul est représenté sur la figure 10) Les trous 13 sont espacés les uns des autres le long de l'axe du passage de circulation 10. Une conduite de dérivation 14 est fixée dans chaque trou 13 La conduite de dérivation 14 est brasée ou soudée sur la canalisation principale il à la jonction W avec celle-ci Le passage de circulation 10 dans la canalisation principale il communique avec un passage de fluide 12 ménagé à l'intérieur de la conduite de dérivation 14. Une pression très élevée dépassant 1000 kgf/cm 2 est appliquée de manière répétée à la liaison de dérivation décrite ci-dessus utilisée avec une canalisation à dérivation de combustible à haute pression De plus, des vibrations sont5 transmises à la liaison en provenance du moteur diesel Par suite, la jonction W ou son voisinage, affecté par la chaleur, tend à se fissurer, ou bien la liaison se rompt, permettant au combustible de gicler ou de fuire à l'extérieur La conduite de dérivation 14 peut également être débranchée.10 Pour résoudre les problèmes ci-dessus rencontrés avec l'agencement conventionnel d'une liaison de dérivation du type ci-dessus, la présente invention vise à proposer des liaisons de connection destinées à une canalisation à dérivation de combustible à haute pression, susceptible d'être facilement15 connectée à la canalisation principale sans la nécessité de soudage ou de brasage tout en maintenant l'étanchéité à l'air, et en empêchant la liaison d'être endommagée même si une pression très élevée est appliquée de manière répétée à ladite liaison ou si des vibrations lui sont transmises en provenance20 d'un moteur diesel. A cet effet, l'invention a pour objet la combinaison de liaisons de dérivation et d'une canalisation à dérivation de combustible sous haute pression, ladite combinaison étant constituée: d'un passage de circulation dans lequel circule25 du combustible à haute pression, ce passage s'étendant axialement à l'intérieur d'une canalisation principale; d'une pluralité de trous ménagés dans la paroie définissant le passage de circulation, les trous étant espacés les uns des autres axialement au passage; de surfaces de siège soumises à30 la pression, ménagées chacune autour d'une ouverture formée dans la surface externe de la canalisation principale et dont le diamètre s'accroît en direction de l'extérieur de la canalisation principale en vue de permettre aux liaisons de dérivation d'être juxtaposées sur les trous, chaque liaison de35 dérivation comportant un passage de fluide en communication avec le passage de circulation, chaque liaison de dérivation comportant une partie frontale de pression à l'une de ses extrémités, cette partie frontale de pression venant en appui contre la surface de siège soumise à la pression; de pièces40 métalliques d'assemblage qui sont montées de façon à entourer 3 la canalisation principale et sur lesquelles les liaisons de dérivation respectives sont vissées, afin de fixer les liaisons de dérivation sur la canalisation principale; les parties portantes des parties frontales de pression étant5 constituées par des surfaces sensiblement sphériques dont des centres situés sur les axes de leurs liaisons de dérivation respectives; la partie portante de chaque surface de siège soumise à la pression étant constituée par une surface incurvée qui est symétrique par rapport à l'axe du trou10 correspondant, la surface incurvée étant en contact avec la partie correspondante des surfaces sphériques le long d'une ligne; la distance 1 de la surface interne de la canalisation principale à partir de l'intersection de ladite ligne et du plan perpendiculaire à l'axe du trou correspondant et15 parallèle à l'axe de la canalisation principale satisfaisant à la relation 1/5 T direction de la canalisation principale, la surface de siège de pression est maintenue en contact avec la surface de siège réceptrice le long d'une ligne de contact circulaire Ceci5 assure l'étanchéité à l'air entre les parties en contact. Si la liaison de dérivation s'incline légèrement, alors la surface de siège de pression sensiblement sphérique glisse sur la surface de siège réceptrice incurvée du fait du couple appliqué par le serrage de l'écrou de blocage Par suite,10 l'inclinaison de la liaison de dérivation est corrigée automatiquement D'autres objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre donnée en référence aux dessins annexés sur lesquels: Figures 1 et 2 sont des coupes transversales partielles de liaisons de dérivation selon l'invention, illustrant la manière selon laquelle une partie frontale de pression est en contact avec une surface de siège réceptrice; Figure 3 est une vue en élévation et en coupe d'une liaison de dérivation complète selon l'invention; Figure 4 est une vue en plan de la liaison de dérivation de la figure 3; Figure 5 est une vue en coupe des parties essentielles d'une autre liaison de dérivation selon l'invention; Figure 6 est une vue en coupe des parties essentielles d'encore une autre liaison de dérivation conforme à l'invention; Figure 7 est une vue en élévation d'une liaison de dérivation, comportant les parties en coupe des figures 5 et 6; Figures 8 et 9 sont des vues en coupe d'autres liaisons de dérivation conformes à l'invention; Figure 10 est une vue en élévation latérale et en coupe d'une canalisation à dérivation de combustible haute pression selon l'art antérieur, et Figures Il et 12 sont des vues en coupe partielle de liaisons de dérivation, illustrant la manière selon laquelle une partie frontale de pression est en contact avec une surface de siège réceptrice en dehors de la plage définie par l'invention. Sur les figures 3 et 4 on a représenté une canalisation à dérivation de fluide à haute pression comportant une canalisation principale 1 Une conduite de dérivation 5 constituant une liaison de dérivation s'étend à angle droit par rapport à l'axe de la canalisation principale 1 et est serrée contre une pièce métallique 4 de liaison par l'intermédiaire d'un écrou 7 A titre d'exemple, la10 canalisation principale 1 est un tube métallique à parois relativement minces comportant un diamètre externe de 20 mm et une épaisseur de paroi de 6 mm Comme représenté sur la figure 3, la canalisation principale 1 est munie d'un passage de circulation 2 Un trou 3 est ménagé au travers de la paroi délimitant le passage de circulation 2 Le diamètre du trou 3 s'accroît en direction de l'extérieur de la canalisation principale 1 Une surface 3 ' formant un siège recepteur de pression et de forme conique est ménagée sur l'extrémité interne du trou 3 La surface de siège incurvée 3 ' est20 symétrique par rapport à l'axe du trou 3 La pièce métallique d'accouplement 4 mentionnée ci-dessus est disposée autour de la canalisation principale 1 et entoure la surface de siège 3 ' Cette pièce 4 comporte un trou taraudé 16. La conduite de dérivation 5 comporte une partie frontale de pression 6 à son extrémité terminale Une surface de pression 18 sensiblement sphérique est ménagée à l'extrémité de la partie frontale de pression 6 Une partie annulaire 20 a faisant saillie est conformée sur la surface de pression 18. La conduite de dérivation 5 est montée sur la canalisation principale 1 de la manière décrite ci-après La surface de pression 18 de la partie frontale de pression 6 de la conduite de dérivation 5 est disposée en regard de la surface formant siège 3 ' soumise à la pression Un manchon 20 c est monté sur la partie annulaire en saillie 20 a L'écrou 7 est ensuite35 vissé dans le trou taraudé 16 de façon que le manchon 20 c puisse s'appliquer contre la partie en saillie annulaire 20 a. Ainsi, la conduite de dérivation 5 est fixée sur la canalisation principale 1. De cette manière, la surface de pression 18 est pressée contre la surface 3 ' formant siège récepteur Le passage de 6 circulation 2 dans la canalisation principale 1 est dérivé de manière étanche en direction du passage de fluide 20 de la conduite de dérivation 5 Dans ce cas, un élément d'étanchéité tel qu'un joint en cuivre ou autre matériau peut être disposé5 en sandwich entre la partie frontale de pression 6 et la surface réceptrice 3 '. En se référant maintenant à la figure 5, on a représenté un autre exemple similaire à l'exemple décrit en rapport avec les figures 3 et 4 excepté pour ce qui concerne les points10 suivants La partie frontale de pression 6 comporte un contour sensiblement cylindrique La surface de pression 18 qui porte contre la surface réceptrice 3 ' est conformée suivant une surface sphéroïdale dont le centre est situé sur l'axe de la conduite de dérivation 5 La surface réceptrice 3 ' est15 conformée suivant une surface sensiblement sphérique dont le centre se trouve sur l'axe X du trou 3. En se référant maintenant à la figure 6, on a représenté un autre exemple similaire à l'exemple décrit à propos des figures 3 et 4, sauf en ce qui concerne les points suivants.20 Le manchon monté sur la saillie annulaire 20 a est supprimé Le contour de la partie frontale de pression 6 est un cône coaxial à la partie terminale La surface de pression 18 est une surface tronconique dont le centre est situé sur l'axe de la conduite de dérivation 5 La surface réceptrice 3 ' est une25 surface conique dont le centre est situé sur l'axe du trou 3. Dans les exemples ci-dessus, les surfaces réceptrices 3 ' sont sphériques et coniques respectivement Ces surfaces sont désignées ici par l'expression "surfaces incurvées" Dans les descriptions ci-dessus, les surfaces de pression 18 sont30 sensiblement sphériques, sphéroïdales et tronconiques respectivement Il est à noter que l'invention ne se limite pas à ces surfaces Un paraboloïde de révolution, un hyperboloïde de révolution et analogues, ainsi que des combinaisons de ces formes sont également possibles Ces35 formes et celles décrites ci-dessus sont désignées ici par l'expression "surfaces sensiblement sphériques" Dans les exemples ci-dessus, la surface de pression 18 de la partie frontale de pression 6 est en contact avec la surface réceptrice 3 ' le long de lignes P, comme représenté sur les40 figures 1 et 2 Chaque ligne de contact P se trouve dans un 7 plan perpendiculaire à l'axe X du trou 3 et parallèle à l'axe de la canalisation principale 1 La distance 1 entre chaque plan contenant P et la surface interne de la canalisation principale 1 obéit à la relation 1/5 T l'on veut obtenir L'inventeur a ainsi trouvé que lorsque la relation 1/5 T tielles de la largeur des lignes de contact P étaient petites. Des essais ont montré que si la relation 1/4 T suite, on empêche totalement la dégradation de l'étanchéité. Dans les exemples décrits jusqu'à maintenant, la conduite de dérivation 5 est utilisée comme liaison de dérivation. L'invention est également applicable au cas o un coude est utilisé pour empêcher que la conduite de dérivation 5 interfère avec d'autres composants, ce qui pourrait normalement se produire lorsque la conduite de dérivation est cintrée de manière importante De plus, l'invention peut10 également être appliquée au cas o une pièce métallique de dérivation 5 ' comme illustré par la figure 8 est utilisée, pour tenir compte de l'installation d'une vanne de pression constante, d'une vanne de réduction de pression, d'une vanne d'alimentation, d'une vanne de décharge, ou analogue.15 En particulier, la pièce métallique de dérivation 5 ' comporte une surface de pression 18 sensiblement sphérique à l'une de ses extrémités, de la même manière que dans les exemples précédents Un filetage externe 21 est ménagé sur la surface externe de la pièce 5 ' Le filetage 21 est vissé dans20 un taraudage 16 ménagé dans une pièce métallique d'accouplement 4 Ainsi, la pièce 5 ' est amenée à être appliquée contre la surface réceptrice 3 ' de la canalisation principale 1 Un écrou-capuchon 23 est vissé sur l'autre extrémité par l'intermédiaire d'un manchon 22 La conduite de25 dérivation 5 est ainsi fixée. On peut également utiliser un écrou-capuchon 24 comme illustré par la figure 9 Une saillie cylindrique 25 est ménagée dans la partie centrale de l'écrou-capuchon 24. L'écrou 24 est muni d'un taraudage 24 ' La surface externe30 d'une pièce métallique de liaison 4 est munie d'un filetage externe 16 ' Lorsque le taraudage 24 ' est en prise avec le filetage 16 ' de la pièce de liaison 4, la saillie 25 applique une rondelle 26 vers le bas contre la saillie annulaire 20 a. Ainsi, la surface de pression 18 porte contre la surface35 réceptrice 3 ' Dans cet exemple, la surface de pression 18 de la partie frontale de pression 6 est de forme sensiblement sphérique et est en contact avec la surface réceptrice 3 ' le long d'une ligne circulaire La surface réceptrice 3 ' est une surface incurvée qui est symétrique par rapport à l'axe X du40 trou 3 Par suite, si la liaison de dérivation 5 voit son 9 inclinaison modifiée, le contact formé par la surface incurvée le long de la ligne circulaire maintient l'étanchéité à l'air. De plus, l'inclinaison de la liaison de dérivation 5 et de la pièce métallique de dérivation 5 ' est automatiquement corrigée5 par leur mouvement de centrage En conséquence, on empêche toute fuite du combustible. Quand on décrit en détail ci-dessus, conformément à la présente invention, si une pression très élevée de combustible est appliquée de manière répétée ou si des vibrations sont10 transmises en provenance d'un moteur diesel, le combustible ne s'échappe ni ne fuit à l'extérieur De même, on empêche toute séparation de la liaison En particulier, des déformations du bord interne du trou et des déformations périphériques du trou du côté de la surface externe de la canalisation principale15 sont empêchées, puisque la distance de la surface interne de la canalisation principale à partir de la ligne de contact entre la surface de pression et la surface réceptrice se situe à l'intérieur d'une plage optimale tenant compte de l'épaisseur de paroi de la canalisation principale Par suite, on peut empêcher de manière totale une dégradation de l'étanchéité De plus, du fait que la surface de pression est sphérique, si l'inclinaison de la liaison de dérivation est modifiée, cette inclinaison peut être corrigée de manière automatiquement par serrage de l'écrou de blocage.25 En outre, la liaison de dérivation peut être fixée à la canalisation principale tout en maintenant l'étanchéité à l'air par une simple opération. R E V E N D I C A T I O N S 1 Liaisons de dérivation pour canalisation à dérivation de combustible à haute pression, caractérisées en ce qu'elles sont constituées: d'un passage de circulation ( 2) traversé par du combustible à haute pression et s'étendant axialement à l'intérieur d'une canalisation principale ( 1); d'une pluralité de trous ( 3) ménagés dans la paroi définissant le passage de circulation ( 2), les trous étant espacés les uns des autres axialement au passage;10 de surfaces ( 3 ') formant siège récepteur de pression, ménagées chacune autour d'une ouverture formée dans la surface externe de la canalisation principale ( 1) et dont le diamètre s'accroit en direction de l'extérieur de la canalisation principale pour permettre aux liaisons de dérivation d'être15 juxtaposées sur les trous, chaque liaison de dérivation comportant un passage de fluide ( 20) en communication avec le passage de circulation ( 2), chaque liaison de dérivation comportant une partie frontale de pression ( 6) à une extrémité, la partie frontale de pression ( 6) portant contre20 la surface formant siège récepteur de pression ( 3 '); de pièces métalliques de liaison ( 4) montées de façon à entourer la canalisation principale ( 1) et sur lesquelles les liaisons de dérivation respectives sont vissées, afin de fixer les liaisons de dérivation sur la canalisation25 principale; les parties portantes ( 18) des parties frontales de pression ( 6) étant constituées par des surfaces sensiblement sphériques dont les centres sont situés sur les axes des liaisons de dérivation respectives;30 la partie portante de chaque surface formant siège récepteur ( 3 ') étant constituée par une surface incurvée qui est symétrique par rapport à l'axe du trou correspondant, la surface incurvée étant en contact avec les surfaces sphériques correspondantes ( 18) suivant une ligne (P); 35 la distance 1 de la surface interne de la canalisation principale ( 1) à partir de l'intersection de ladite ligne (P) et du plan perpendiculaire à l'axe du trou correspondant et parallèle à l'axe de la canalisation il principale, satisfaisant à la relation 1/5 T 1/4 T 3 Liaisons selon la revendication 2, caractérisées en ce que la distance 1 et l'épaisseur T de la paroi de la canalisation principale ( 1) satisfont à la relation 1/3 T 4 Liaisons selon la revendication 1, caractérisées en ce qu'un élément d'étanchéité est monté en sandwich entre la partie frontale de pression ( 6) de chaque liaison de15 dérivation et la surface réceptrice de pression correspondante ( 3 '). Liaisons selon la revendication 1, caractérisées en ce que chaque liaison de dérivation est constituée, soit d'une conduite de dérivation ( 5), soit d'une pièce métallique de20 dérivation ( 5 ').