Brevet FR2735837A1 — publié le 19961227

Clapet anti-retour à levée automatique et raccord muni d'un tel clapet L'invention concerne les clapets anti-retour et plus particulièrement un clapet anti-retour adapté à être monté dans le raccord de sortie du robinet d'une bouteille de fluide, par exemple de gaz, sous-pression, ainsi que le raccord muni d'un tel clapet. Les bouteilles de fluide sous pression sont généralement pourvues d'un robinet équipé d'un raccord destiné à recevoir un tuyau de liaison à l'installation à alimenter en fluide ou un tuyau de liaison à la station de remplissage de la bouteille. Bien que le robinet permette la fermeture de la bouteille et son ouverture partielle ou totale, et qu'ainsi en théorie il assure toutes les fonctions souhaitables sauf naturellement celles relatives au réglage et à la mesure de la pression ou/et du débit de fluide, l'expérience montre que l'emploi d'une bouteille de fluide comprimé pourvue uniquement d'un robinet et d'organes de réglage et de mesure est souvent problématique. Fréquemment, les problèmes constatés consistent en une pollution du fluide contenu dans la bouteille, ou en un incident de fonctionnement. Beaucoup de ces problèmes sont la conséquence d'une utilisation "non autorisée" de la bouteille et notamment d'un remplissage "sauvage" de celle-ci par l'utilisateur lui-même et non par le fournisseur théorique du fluide ; une telle opération peut avoir des conséquences graves non seulement parce que le fluide de remplacement, même s'il est de même nature que celui d'origine, peut être moins pur et polluer la bouteille et ses équipements ou provoquer des dommages à l'utilisateur, mais aussi parce qu'il peut être de toute autre nature et ainsi posséder des caractéristiques (pouvoir corrosif, densité, inflammabilité, pouvoir détonant) auxquelles la bouteille et ses équipements sont inadaptés ou encore être à l'origine d'erreurs désastreuses par suite du conditionnement inhabituel ou de l'étiquetage erroné enfin, la manipulation d'un fluide sous pression est intrinsèquement dangereuse. L'invention a pour but de minimiser ces problèmes, et plus particulièrement d'empêcher le remplissage de bouteilles de fluide par d'autres moyens que ceux autorisés par le fournisseur de la bouteille, et par exemple de l'empêcher en dehors d'un centre spécialisé, sans qu'il soit nécessaire de procéder au démontage d'un organe équipant le robinet ou son raccord, en vue de son remplissage dans ce centre. L'invention vise donc à créer à cet effet un clapet anti-retour pour l'équipement d'une bouteille de fluide sous pression, dont le verrouillage en position de fermeture est automatique lorsqu'il est soumis, du côté de l'extérieur de la bouteille, à une surpression, à moins d'être simultanément soumis à une action de déverrouillage exercée par des moyens spécifiques. De tels clapets sont déjà connus, mais leur structure est compliquée et ainsi leur prix est élevé et les risques de défaillance sont importants. L'invention a donc également pour but de remédier à ces derniers inconvénients, et concerne à cet effet un clapet anti-retour .comportant au moins un corps creux dont la paroi latérale délimite intérieurement une chambre le traversant de part en part, et un piston mobile en étant guidé en translation dans la chambre laquelle présente d'une part un premier orifice d'extrémité destiné à être placé en regard d'un siège pour le piston et d'autre part un second orifice d'extrémité du côté opposé, le piston étant mobile vers et depuis ledit premier orifice, clapet caractérisé en ce que le corps comporte au moins un canal traversant sa paroi latérale et débouchant dans la chambre où coulisse le piston, un organe de verrouillage du piston est logé partiellement dans le canal, le pourtour du piston présente une gorge périphérique, l'organe de verrouillage du piston est mobile dans le canal depuis un emplacement où il est en proéminence par rapport au pourtour du corps et dégage entièrement la gorge du piston jusqu'à un emplacement où il est moins ou n'est pas en proéminence par rapport au pourtour du corps et pénètre dans la gorge du piston, et la paroi latérale du corps comporte des ouïes qui font communiquer avec l'extérieur la région de la chambre proche de son premier orifice d'extrémité. L'invention concerne également un raccord muni d'un tel clapet, caractérisé en ce qu'il comporte un canal dans lequel s'étendent un logement pour le clapet et un siège pour le piston de celui-ci, le raccord et le clapet présentant des moyens de fixation du clapet dans ce logement, et en ce que le logement du raccord débouche à l'extérieur par une région de plus grandes dimensions que le pourtour du corps dans cette région de manière que lorsque le corps est fixé dans le logement, la paroi interne de ladite région du logement soit à distance du pourtour du corps et que lorsque l'organe de verrouillage du piston, étant dégagé de la gorge, est en proéminence par rapport au pourtour du corps, il s'étende partiellement dans. l'espace entre ce pourtour et la paroi interne de ladite région. Grâce à cette structure simple, si une surpression de fluide s'exerce depuis l'extérieur sur le piston, celui-ci étant appliqué contre le siège empêche néanmoins le passage du fluide, à moins d'une action séparée exercée sur l'organe de verrouillage de manière à ce que cet organe, pénétrant dans la gorge, maintienne le piston à l'écart du siège. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, d'une forme de réalisation de l'invention donnée à titre d'exemple non limitatif et représentée sur les dessins ci-joints dans lesquels - la figure 1 est une section longitudinale d'une extrémité d'un raccord munie d'un clapet selon l'invention, la demi-section supérieure montrant le clapet à l'état fermé, et la demi-section inférieure montrant le clapet à l'état ouvert sous l'action d'un organe de déverrouillage approprié, et - la figure 2 est une vue de droite du raccord et du clapet, correspondant à la figure 1, sur laquelle non seulement l'organe de déverrouillage mais également quelques uns des organes constituant le clapet n'ont pas été représentés, afin de ne pas surcharger le dessin. Les figures montrent la région voisine de l'extrémité libre d'un raccord 1 adapté à équiper le robinet d'une bouteille de fluide comprimé, du côté opposé à la bouteille, extrémité dans laquelle est inséré un clapet 2. Sur la demi-section supérieure, le clapet est à l'état fermé, tandis que sur la demisection inférieure, il est à l'état ouvert par suite de la coopération du clapet et du raccord avec un organe de déverrouillage 3 équipant un dispositif de transfert de fluide "autorisé". L'extrémité libre du raccord 1, pouvant être, de manière classique, filetée extérieurement, comporte, intérieurement, aligné axialement dans le prolongement de son canal central 11, un logement 12 dans lequel est fixé le clapet 2. Ce logement 12 présente une forme générale cylindrique de plus grand diamètre que le canal central 11 ; le canal central débouche dans le logement pour le clapet, par une zone annulaire tronconique constituant un siège 13 pour l'appui d'un piston 21 du clapet. La région du logement 12 proche du fond de celui-ci est filetée, et il en est de même de la région correspondante du pourtour du clapet qui est donc ici fixé dans son logement par vissage. Le clapet 2 comporte, au moins partiellement à l'intérieur d'un corps 22, comme on l'a vu, un piston 21, qui y est monté mobile en étant guidé en translation vers et en provenance du siège, dans une chambre traversante 221 délimitée par la paroi latérale du corps, débouchant par un premier orifice d'extrémité disposé en regard du siège 13 dans l'axe de celui-ci et par un second orifice d'extrémité du côté de l'extrémité libre du raccord 1. Extérieurement, le corps 22 présente deux régions 222, 223 de forme générale cylindrique de révolution de diamètres différents raccordées par une région tronconique 224, alignées le long du même axe central ; la région de plus grand diamètre 222 est celle qui est filetée et vissée dans le logement 12 du raccord, à proximité du fond de celui-ci ; en revanche, comme le logement 12 présente une forme générale cylindrique, le pourtour de la région de plus petit diamètre 223 est à distance de cette paroi interne, ce qui détermine un canal annulaire 14 pour le fluide.De plus, depuis une partie de la région de plus grand diamètre 222 proche de la région de plus petit diamètre 223, jusqu'à l'extrémité libre de cette région de plus petit diamètre, le corps 22. présente quatre méplats 225 suffisamment proches de l'axe central du corps pour que leur plan coupe la chambre 221 et qu'ainsi, dans certaines zones, toute la matière donnant son épaisseur à la paroi latérale du corps ait été enlevée, ce qui détermine dans cette partie, des ouïes 226 faisant communiquer la région de la chambre traversante 221 qui est à proximité du siège 13, avec le canal annulaire 14 qui débouche à l'extérieur du raccord. La chambre traversante 221 présente deux régions ici de forme générale cylindrique, à savoir une région de plus grand diamètre du côté du siège 13 et plus précisément à l'intérieur de la région extérieurement de plus grand diamètre 222, et une région de plus petit diamètre du côté de l'extrémité libre du clapet, c'està-dire à l'intérieur de la région extérieurement de plus petit diamètre 223, reliées par un épaulement pouvant comporter une zone tronconique. Comme on l'a vu, la forme générale cylindrique de la région de plus grand diamètre de la chambre est largement modifiée par la présence des ouïes 226 qui la font communiquer avec le canal annulaire 14 qui s'étend au pourtour de la région du corps de plus petit diamètre. Le piston 21 présente extérieurement une forme générale cylindrique de diamètre extérieur égal (à un très faible jeu près) au diamètre de la région de plus petit diamètre de la chambre 221 du corps ; cependant, à proximité de son extrémité destinée à venir en appui contre le siège, le piston présente un épaulement 211 de raccordement à une autre région cylindrique 212 de plus grand diamètre s'étendant en direction de cette extrémité et se terminant par une région tronconique 213 servant de portée au piston lors de son appui contre son siège. A l'extrémité opposée, le piston se termine également par un chanfrein. Par suite de l'ajustement dans la région de plus petit diamètre de la chambre, de la majeure partie du piston, ce dernier, libre en translation dans le clapet dans certaines limites comme on le verra dans la suite, est guidé à l'intérieur dans son mouvement de coulissement. En vue d'autoriser ou d'interdire ce mouvement de coulissement du piston 21, celui-ci et le corps 22 comportent des moyens de verrouillage mutuel. Ces moyens comprennent un ou plusieurs canaux 227 ici cylindriques percés dans le corps 22, traversant la paroi latérale de celui-ci radialement, et débouchant d'une part dans le canal annulaire 14 et d'autre part dans la région de plus petit diamètre de la chambre 221 ; ici, le corps comporte deux canaux 227 diamétralement opposés, mais de manière générale les axes longitudinaux des canaux sont régulièrement répartis angulairement dans un même plan coupant perpendiculairement l'axe longitudinal du clapet.Les moyens de verrouillage comprennent également une gorge 215 creusée dans le pourtour du piston, dans la région de celui-ci qui coulisse dans la partie de plus petit diamètre de la chambre ; la largeur de cette gorge de verrouillage 215 est légèrement supérieure au diamètre des canaux de verrouillage 227 du corps ; elle est limitée de chaque côté par un épaulement ; l'épaulement le plus éloigné du siège 13 s'étend, lorsque la portée du piston est en appui contre ce siège, approximativement à la verticale des axes des canaux, en étant cependant décalé de quelques dixièmes de millimètres en direction opposée au siège ; en variante, cet épaulement peut comporter en périphérie un chanfrein annulaire.Les moyens de verrouillage comprennent aussi, logés partiellement dans chaque canal, un organe de verrouillage 23, ici sous la forme d'une bille, mobile longitudinalement dans ce canal ; ici, le diamètre des billes 23 est égal, à un léger jeu près, à la différence entre le rayon du logement 12 du raccord et le rayon de la chambre 221 du corps 22 dans sa région de plus petit diamètre ; le diamètre des canaux 227 est égal au diamètre des billes à un léger jeu près ; la profondeur de la gorge 215 est légèrement inférieure au rayon des billes. Un moyen de rappel 24 pour le piston ramène celui-ci vers l'emplacement où il est en appui contre le siège, en l'absence de toute autre action sur ce piston, c'est-à-dire dans des conditions qui seront définies dans la suite. Ce moyen de rappel 24 est ici un ressort hélicoïdal dont les extrémités opposées sont en appui l'une contre l'épaulement 211 du piston raccordant sa région de diamètre sensiblement égal au plus petit diamètre de la chambre, à une région de plus grand diamètre, et l'autre contre l'épaulement du corps 22 reliant les deux régions de diamètres différents de la chambre 221. L'organe de déverrouillage 3 équipant le dispositif de transfert de fluide "autorisé" comporte, à proximité de son extrémité libre, autour de son canal central 31, deux régions 32, 33 de forme générale cylindrique de diamètres différents alignées le long du même axe central. La région d'extrémité 32 proprement dite présente un diamètre extérieur égal, à un léger jeu près, au diamètre du logement 12 du raccord 1 dans sa région lisse ; son diamètre intérieur est égal, également à un léger jeu près, au plus petit diamètre du corps 22 du clapet 2 ; le canal central 31 de l'organe de verrouillage 3 peut s'évaser vers son extrémité libre par un chanfrein 311 de même inclinaison que la région tronconique 224 raccordant les deux régions cylindriques de diamètres différents du corps 22. La région 33 voisine de cette région d'extrémité 32 présente un diamètre extérieur sensiblement supérieur à celui du raccord 1, et lui est raccordée par un épaulement 34 dans lequel s'étend un logement annulaire pour une garniture d'étanchéité 35. La distance entre l'extrémité libre de l'organe de déverrouillage 3 et la garniture d'étanchéité 35 est sensiblement égale ou légèrement inférieure à la distance entre l'extrémité libre du raccord 1 et la région tronconique 224 raccordant les deux régions cylindriques de diamètres différents du corps 22 du clapet 2. Le corps du clapet étant vissé en butée dans le fond du logement 12 du raccord 1, en l'absence de pression de fluide, c'est-à-dire au repos, le piston 21 est en appui contre son siège 13 sous l'action du ressort de rappel 24, et les billes de verrouillage 23 dégageant entièrement la gorge 215 du piston sont pour partie dans leur canal 227 respectif du corps du clapet et pour partie en proéminence dans le canal annulaire 14 pour le fluide entourant le corps, pratiquement en contact avec la paroi du logement 12. Si la bouteille à laquelle est fixé le robinet muni du raccord 1 contient du fluide sous pression et si le robinet est ouvert, la poussée du fluide s'exerce sur le piston 21 dans le sens de l'ouverture, et le fluide peut s'échapper vers l'utilisation.Si la bouteille est vide, et à plus forte raison si l'on applique une pression de fluide depuis l'extrémité dite jusqu'ici "libre" du raccord, le piston 21 est appliqué contre son siège 13. En revanche, si l'on introduit l'organe de déverrouillage 3 dans cette extrémité du raccord progressivement jusqu'à ce que sa garniture d'étanchéité 35 soit en contact contre le chant d'extrémité du raccord 1, le chanfrein d'extrémité 311 de cet organe 3 repousse les billes de verrouillage 23 dans les canaux 227, où ils sont maintenus par la présence de la région d'extrémité 32 de plus petit diamètre de l'organe de verrouillage ; en effet, comme lorsque le piston 21 est à son emplacement d'appui contre son siège 13, les centres des billes sont au droit de la gorge du piston, il résulte de la poussée de l'organe de déverrouillage 3, simultanément, la progression des billes en direction de l'axe central du raccord 1 et le recul de la gorge 215 et ainsi du piston 21, ce qui naturellement éloigne la portée du piston 21 du siège 13 à l'encontre de l'effort du ressort de rappel 24 jusqu'à ce que les billes 23 dégagent ici complètement le canal annulaire 14 entourant le corps du clapet et atteignent pratiquement le fond de la gorge 215, ce qui survient d'une part alors que le ressort du rappel 24 n'est pas entièrement comprimé si celui-ci a été judicieusement choisi, et d'autre part lorsque la garniture d'étanchéité 35 est en contact étanche contre le chant d'extrémité du raccord 1.Ainsi, si un fluide sous pression est transmis depuis une source extérieure dans le canal central 31 de l'organe de déverrouillage 3, ce fluide peut être introduit dans la bouteille par l'intermédiaire du canal annulaire 14 entourant le corps 22 du clapet 2, les ouïes 226, la chambre interne 221 du corps, le canal central 11 du raccord 1, et le robinet de la bouteille. Si l'organe de déverrouillage 3 est déboîté du clapet, l'effort du ressort 24 sur le piston 21 n'est plus bloqué par le maintien des billes 23 dans la gorge 215, car, le centre des billes étant hors de la gorge du piston, celles-ci ne rencontrent pas d'entrave à leur progression dans le canal en direction de la paroi du logement 12 du raccord, sous l'action de l'épaulement de la gorge le plus éloigné du siège 13, et le piston 21 peut revenir librement en appui contre le siège sous l'effort de rappel du ressort ; le piston 21 du clapet 2 est ainsi ramené à son emplacement de verrouillage initial, qui est son emplacement de repos. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à la forme de réalisation ci-dessus décrite et représentée, et on pourra en prévoir d'autres formes sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Clapet anti-retour comportant au moins un corps (22) creux dont la paroi latérale délimite intérieurement une chambre (221) le traversant de part en part, et un piston (21) mobile en étant guidé en translation dans la chambre laquelle présente d'une part un premier orifice d'extrémité destiné à être placé en regard d'un siège (13) pour le piston et d'autre part un second orifice d'extrémité du côté opposé, le piston étant mobile vers et depuis ledit premier orifice, clapet caractérisé en ce que le corps (22) comporte au moins un canal (227) traversant sa paroi latérale et débouchant dans la chambre (221) où coulisse le piston (21), un organe (23) de verrouillage du piston est logé partiellement dans le canal, le pourtour du piston présente une gorge (215) périphérique, l'organe de verrouillage du piston est mobile dans le canal depuis un emplacement où il est en proéminence par rapport au pourtour du corps (22) et dégage la gorge (215) du piston jusqu'à un emplacement où il est moins ou n'est pas en proéminence par rapport au pourtour du corps et pénètre dans la gorge du piston, et la paroi latérale du corps comporte des ouïes (226) qui font communiquer avec l'extérieur la région de la chambre (221) proche de son premier orifice d'extrémité. 2 - Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston (21) est mobile entre deux emplacements dont l'un est un emplacement de repos, et le clapet (2) comporte un moyen de rappel (24) du piston vers cet emplacement de repos. 3 - Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston (21) est mobile entre deux emplacements dont l'un est un emplacement où il est en appui contre le siège (13) 4 - Clapet selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'emplacement de repos du piston (21) vers lequel celui-ci est rappelé par le moyen de rappel (24) est l'emplacement où il est en appui contre le siège (13). 5 - Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi latérale du corps (22) comporte au moins deux régions (222, 223) présentant des contours extérieurs délimitant des surfaces différentes, à savoir une région (222) à section droite de plus grande surface du côté du siège (13) et une région (223) à section droite de plus petite surface à l'opposé. 6 - Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre (221) comporte au moins deux régions présentant en section droite des surfaces différentes, à savoir une région à section droite de plus grande surface du côté du siège (13) et dans laquelle la face interne de la paroi latérale du corps est à distance du piston (21), et, à l'opposé, une région à section droite de plus petite surface, dans laquelle le piston est guidé en translation et dans laquelle débouche le canal (227) pour l'organe de verrouillage (23). 7 - Clapet selon les revendications 1 et 4, caractérisé en ce que les ouïes (226) font communiquer le pourtour de la région (223) du corps (22) présentant une section droite de plus petite surface, avec la région de la chambre (221) présentant une section droite de plus grande surface. 8 - Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps (22) comporte au moins deux canaux (227) traversant radialement sa paroi latérale en étant répartis angulairement dans cette paroi de manière régulière. 9 - Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de verrouillage (23) est une bille. 10 - Clapet selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de rappel (24) est un ressort hélicoïdal entourant une partie du piston (21) et prenant appui d'un côté contre un épaulement (211) de celui-ci et à l'opposé contre une zone interne de la paroi latérale du corps (22). 11 - Raccord muni d'un clapet selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un canal (11) dans lequel s'étendent un logement (12) pour le clapet (2), et un siège (13) pour le piston (21) de celui-ci, le raccord (1) et le clapet (2) présentant des moyens de fixation du clapet dans ce logement, et en ce que le logement du raccord débouche à l'extérieur par une région de plus grandes dimensions que le pourtour du corps (22) dans cette région de manière que lorsque le corps est fixé dans le logement, la paroi interne de ladite région du logement soit à distance du pourtour du corps et que lorsque l'organe de verrouillage (23) du piston, étant dégagé de la gorge (215) est en proéminence par rapport au pourtour du corps, il s'étende partiellement dans l'espace (14) entre ce pourtour et la paroi interne de ladite région.