Brevet FR2732432A1 — publié le 19961004

PORTE A OUVERTURE ET FERMETURE RAPIDE POUR UNE ENCEINTE A PRESSION La présente invention concerne une porte à ouverture et fermeture rapide pour une enceinte à pression, comportant une bride annulaire fixe, solidaire de l'enceinte et pourvue d'un orifice central, et un obturateur amovible ou mobile, agencé pour s'engager dans ledit orifice et le fermer de manière étanche vis à vis de ladite pression, I'obturateur comportant des verrous répartis autour du centre de l'obturateur et mobiles sensiblement dans un même plan transversal pour s'engager dans la bride fixe afin d'y retenir l'obturateur, et un mécanisme de commande agencé pour mouvoir les verrous simultanément. L'invention concerne en particulier des portes pour des réservoirs à moyenne ou haute pression, de l'ordre de 10 à 120 bars (1 à 12 MPa), employés par exemple dans des installations de projection de liquide sous pression mais pouvant être employés dans toutes installations nécessitant un fluide sous pressions importantes. De telies portes doivent présenter une grande sécurité de blocage en position fermée, en raison des grandes forces produites par la pression, mais aussi permettre des manoeuvres aisées et rapides pour la fermeture et l'ouverture. La fermeture traditionnelle de ce genre d'enceintes s'effectue par des brides, à l'aide de boulons. Elle nécessite un outil indispensable à la manoeuvre, la rendant très contraignante dans le cas d'ouvertures fréquentes.On connaît aussi des mécanismes connus de blocage à verrous qui remplissent généralement le critère de sécurité, mais pas celui de la facilité de manoeuvre. La présente invention vise à éviter cet inconvénient, avec une construction simple, sûre et peu coûteuse. Dans ce but, I'invention concerne une porte du genre indiqué en préambule, caractérisée en ce que chaque verrou est mobile dans l'obturateur au moins suivant une composante radiale et comporte à l'intérieur de l'obturateur au moins un téton axial, en ce que le mécanisme de commande comporte une roue centrale montée de manière rotative dans l'obturateur et liée à un moyen d'entraînement en rotation, et en ce que la roue centrale comporte, sur une surface transversale disposée en face des verrous, au moins une rainure en spirale dans laquelle les tétons des verrous sont engagés de manière coulissante, de sorte que chaque téton est entraîné et maintenu par ladite rainure dans les deux sens de ladite composante radiale. Ainsi, il est possible de manoeuvrer l'obturateur d'une manière très simple et rapide, en faisant tourner la roue centrale dans le sens qui engage ou dégage les verrous, et la position de tous les verrous est définie d'une manière positive et synchronisée par la ou les rainures en spirale de la roue centrale. La géométrie de la spirale peut être choisie en fonction des conditions de l'application considérée, pour correspondre à une démultiplication plus ou moins grande, qui peut être variable au cours de la course du mécanisme de commande par rapport à des mécanismes à cames, le mécanisme à rainure en spirale a l'avantage de garantir un entraînement positif dans les deux sens, avec un jeu minimal. De préférence, chaque verrou est monté de manière à coulisser radialement dans l'obturateur. En outre, chaque verrou peut être pourvu d' un index saillant visible du côté de la face extérieure de l'obturateur, ledit index étant coulissant dans une fente radiale de l'obturateur. L'obturateur comporte de préférence quatre verrous disposés à angle droit l'un par rapport à l'autre. Dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, la roue centrale comporte une seule rainure en spirale. Ladite spirale est de préférence une spirale dite d'Archimède, dont le rayon vecteur varie proportionnellement à l'angle au centre. De préférence, ladite rainure s'étend sur un angle supérieur à 720 , c'est-à-dire sur plus de deux tours. Dans une forme de réalisation particulière de l'invention, l'orifice central de la bride fixe comporte un tronçon intérieur cylindrique, formant une surface d'étanchéité qui coopère avec au moins un joint annulaire d'étanchéité de l'obturateur, et un tronçon extérieur de plus grand diamètre que le tronçon intérieur, le tronçon extérieur ayant une gorge dans laquelle s' engagent les verrous. Le moyen d'entraînement est fixé de préférence directement à la roue centrale. Ce moyen peut être un volant à main. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans la description suivante d'une forme de réalisation préférée d'une porte selon l'invention, présentée à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale, suivant la ligne I-I de la figure 2, des deux éléments principaux d'une porte selon l'invention, - la figure 2 est une vue en plan de la porte de la figure 1, - les figures 3 et 4 sont des vues analogues aux figures 1 et 2 et représentent la porte en position fermée, - la figure 5 est une vue schématique de la face inférieure d'une roue centrale du mécanisme de commande de la porte, et - la figure 6 est une vue en coupe axiale de la roue centrale. En référence aux figures 1 à 4, la porte représentée comprend deux parties principales, à savoir une bride annulaire fixe 1, pourvue d'un orifice central 2 et d'une surface périphérique 3 qui est par exemple soudée à la paroi d'une enceinte sous pression (non représentée), et un obturateur 4 destiné à obturer de manière étanche l'orifice 2 de la bride 1. Dans le cas présent, l'obturateur 4 est amovible axialement, mais on peut prévoir des variantes où il est monté sur des charnières. L'orifice central 2 de la bride fixe 1 comporte un tronçon intérieur cylindrique 5, dont le diamètre correrspond au diamètre minimal de l'orifice 2, et un tronçon extérieur 6 également cylindrique, mais de diamètre légèrement plus grand, les deux tronçons étant séparés par un épaulement 7. Dans le tronçon extérieur 6, une gorge annulaire 8 est ménagée dans la bride 1 pour permettre de retenir l'obturateur 4. Dans l'exemple représenté, la gorge 8 a un profil rectangulaire, mais on peut prévoir d'autres formes, par exemple trapézoïdale. L'obturateur 4 comporte un corps circulaire plein 10 dont la forme extérieure correspond dans l'ensemble à celle de l'orifice central 2 de la bride 1, avec le jeu nécessaire. En particulier, le corps 10 présente une partie intérieure cylindrique 11 qui s'ajuste dans le tronçon intérieur 5 de l'orifice 2, cette partie étant équipée d'un joint annulaire d'étanchéité 12 logé dans une gorge appropriée. La partie extérieure 13 du corps 10 s' ajuste dans le tronçon extérieur 6 de l'orifice 2 et est séparée de la partie intérieure 11 par un épaulement 14 qui positionne l'obturateur 4 par butée contre l'épaulement 7 de la bride 1. La partie extérieure 13 du corps 10 de l'obturateur porte les moyens de blocage de celui-ci, qui seront décrits ci-dessous. Ces moyens se trouvent du côté de l'extérieur de l'enceinte par rapport au joint d'étanchéité 12. Pour son blocage, l'obturateur 4 est équipé de quatre segments ou verrous coulissants 16 disposés dans un même plan et agencés pour s engager dans la gorge 8 de la bride fixe 1 afin de transmettre à celle-ci la poussée exercée sur l'obturateur 4 par la pression qui règne à l'intérieur de l'enceinte. Les verrous 16 sont orientés à 900 les uns par rapport aux autres et coulissent radialement par rapport à l'axe central 17 de la porte. Chacun d'eux a deux bords opposés parallèles lo assurant le guidage du verrou entre deux parties saillantes 19 du corps 10 de l'obturateur. Un plateau extérieur 20 est fixé par des vis 21 sur ces parties saillantes 19 et recouvre les quatre verrous 16, en leur ménageant un léger jeu axial qui permet leur coulissement.Au-dessus de chaque verrou 16, le plateau 20 comporte une fente radiale 22 dans laquelle coulisse un index 23 fixé au verrou et visible de l' extérieur, ce qui permet une vérification visuelle de la position de chaque verrou. Cette position est déterminée au moyen d'un mécanisme de commande comprenant une roue centrale 24 et un volant manuel 25 fixé à celleci du côté de la face extérieure 26 de l'obturateur 4. La forme de la roue 24 est représentée en détail dans les figures 5 et 6. Elle comprend un fût central cylindrique 27, dont l'extrémité libre se fixe dans le moyeu 28 du volant et dont l'autre extrémité est solidaire d'un disque 29 logé dans une cavité correspondante de la face intérieure du plateau 20. La face intérieure 30 du disque 29, c est-à-dire la face située du côté de l'intérieur de l'enceinte, se trouve en regard des verrous 16 et comporte une cavité centrale circulaire 31 dans laquelle est engagé un pion de centrage 32, centré lui-même dans un alésage borgne du corps 10.En outre, la face 30 du disque présente une rainure en spirale 33 qui s'étend sur toute la surface disponible de cette face, de manière à former plusieurs tours autour de la cavité centrale 31. La rainure 33 a une section sensiblement rectangulaire et un tracé en spirale d'Archimède, c'est-à-dire quand chaque point son rayon R = C x où C est une constante et est l'angle au centre à partir de l'origine de la spirale. Il en résulte que l'écart entre les tours successifs de la spirale est constant, c'est-à-dire que les tours successifs de la rainure 33 sont séparés par des nervures 34 d'épaisseur constante. Chaque verrou 16 comporte, près de son extrémité la plus proche de l'axe 17, un téton axial cylindrique 35 qui est engagé de manière coulissante dans la rainure en spirale 33 de la roue 24.Les tétons 35 des différents verrous sont décalés radialement les uns par rapport aux autres de manière que tous les verrous aient la même position en même temps. Quand on fait tourner la roue 24, sa rainure 33 engendre un déplacement radial simultané de chaque verrou 16 et, grâce à la géométrie mentionnée ci-dessus de la spirale, l'amplitude du déplacement est la même pour tous les verrous. Le sens du déplacement dépend évidemment du sens de rotation de la roue. Ainsi, il suffit généralement d'un ou deux tours de la roue 24 pour engager les verrous 16 dans la gorge 8 dans une mesure suffisante pour supporter toute la pression agissant sur l'obturateur 4. La position bloquée de l'obturateur peut être vérifiée visuellement par la position des index 23.De même, lorsqu'on ouvre la porte, les index 23 permettent de vérifier que tous les verrous sont rentrés dans l'obturateur 4 et qu'on peut donc retirer celui-ci. Comme la roue 24 est fermement tenue par le plateau 20, 1' utilisateur peut employer le volant 25 comme poignée pour porter l'obturateur amovible 4. La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus, mais s'étend à toute modification ou variante évidente pour un homme du métier. En particulier, la rainure en spirale 33 peut être remplacée par plusieurs rainures mutuellement intercalées et coopérant avec des verrous distincts. D'autre part, le nombre de verrous peut être différent, et ceux-ci peuvent s'engager dans des évidements individuels de la bride fixe 1, à la place de la gorge continue 8. On notera aussi qu'une porte selon l'invention n est pas nécessairement circulaire, mais peut avoir une forme carrée, rectangulaire ou autre. Revendications 1. Porte à ouverture et fermeture rapide pour une enceinte à pression, comportant une bride annulaire fixe (1), solidaire de l'enceinte et pourvue d'un orifice central (2), et un obturateur (4) amovible ou mobile, agencé pour s'engager dans ledit orifice et le fermer de manière étanche vis à vis de ladite pression, I'obturateur comportant des verrous (16) répartis autour du centre de l'obturateur et mobiles sensiblement dans un même plan transversal pour s'engager dans la bride fixe afin d'y retenir l'obturateur, et un mécanisme de commande agencé pour mouvoir les verrous simultanément, caractérisée en ce que chaque verrou (16) est mobile dans l'obturateur (4) au moins suivant une composante radiale et comporte à l'intérieur de l'obturateur au moins un téton axial (35), en ce que le mécanisme de commande comporte une roue centrale (24) montée de manière rotative dans l'obturateur (4) et liée à un moyen d'entraînement en rotation (25), et en ce que la roue centrale comporte, sur une surface transversale disposée en face des verrous, au moins une rainure en spirale (33) dans laquelle les tétons (35) des verrous sont engagés de manière coulissante, de sorte que chaque téton est entraîné et maintenu par ladite rainure dans les deux sens de ladite composante radiale. 2. Porte selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque verrou (16) est monté de manière à coulisser radialement dans l'obturateur. 3. Porte selon la revendication 2, caractérisée en ce que chaque verrou (16) est pourvu d'un index saillant (23) visible du côté de la face extérieure de l'obturateur (4), ledit index étant coulissant dans une fente radiale (22) de l'obturateur. 4. Porte selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'obturateur (4) comporte quatre verrous (16) disposés à angle droit l'un par rapport à l'autre. 5. Porte selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la roue centrale (24) comporte une seule rainure en spirale (33). 6. Porte selon la revendication 5, caractérisée en ce que ladite spirale est une spirale dite d'Archimède, dont le rayon vecteur varie proportionnellement à l'angle au centre. 7. Porte selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce que ladite rainure (33) s'étend sur un angle supérieur à 720". 8. Porte selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'orifice central (2) de la bride fixe comporte un tronçon intérieur cylindrique (5), formant une surface d'étanchéité qui coopère avec au moins un joint annulaire d'étanchéité (12) de l'obturateur, et un tronçon extérieur (6) de plus grand diamètre que le tronçon intérieur, le tronçon extérieur ayant une gorge (8) dans laquelle s'engagent les verrous. 9. Porte selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moyen d'entraînement (25) est fixé directement à la roue centrale. 10. Porte selon la revendication 9, caractérisée en ce que le moyen d'entraînement est un volant à main (25).