Brevet FR2745359A1 — publié le 19970829

La présente invention concerne un raccord rapide qui comporte des parties qui peuvent être accouplées, une première partie comprenant un châssis et un corps d'obtu- rateur destiné à se déplacer longitudinalement dans le châssis, ainsi qu'un manchon interne destiné à se déplacer longitudinalement à la fois par rapport au châssis et au corps d'obturateur. On connaît déjà des raccords rapides dans lesquels une partie au moins du raccord a des fonctions avant et arrière d'étanchéité et dans lesquels, après l'accouplement des parties de raccord rapide, une fonction initiale d'étan- chéité est réalisée sur le joint d'étanchéité avant, et la fonction arrière d'étanchéité est activée uniquement lorsque des parties de raccord rapide ont été poussées en coopé- ration sur une distance relativement grande. Par exemple, on a déjà proposé d'utiliser une partie interne tubulaire qui peut être déplacée par rapport au châssis et qui comporte, à ses extrémités, des trous d'entrée et de sortie du fluide de travail. On connaît aussi l'utilisation d'une fonction éliminatrice dans une partie de raccord ou dans les deux. On connaît aussi l'utilisation d'une fonction d'absorption de volume grâce à laquelle un corps d'obturateur peut être déplacé dans la partie de raccord considérée avec une force de manoeuvre relativement petite malgré le fait que l'intro- duction est réalisée à l'encontre d'une pression constante du fluide de travail. L'introduction dans ce cas est réalisée dans un espace formé dans une partie centrale de la partie de raccord ccncernée, cet espace n'étant pas relié à la pression du flulde de travail mais pouvant avoir une pression inférieure à la pression précitée. Le volume qui représente le corps ainsi introduit peut dans ce cas être considéré comme "avalé" par la partie de raccord. Il existe un besoin crucial d'ensembles efficaces d'étanchéité initiale dans le raccord rapide. S'il faut en plus que le raccord rapide puisse supporter des pressions élevées, par exemple de 1 000 bar et plus, ii faut en outre utiliser une fonction d'étanchéité arrière. Les ensembles proposés jusqu'à présent ont posé des problèmes de stabilité de la structure. L'unité tubulaire indiquée dans l'introduc- tion a été difficile à réaliser avec des dimensions donnant une stabilité suffisante de la structure avec le débit important voulu de fluide dans le raccord rapide. L'inven- tion a pour objet la solution de ce problème. Il est souvent important de pouvoir réaliser un accouplement de parties de raccord rapide en présence d'une i0 pression constante antagoniste dans l'une des parties au moins. Ceci suppose l'utilisation d'un éliminateur de pres- sion dans l'une au moins des parties du raccord rapide. En outre, il est souvent nécessaire qu'une fonction d'absorption de volume soit incorporée à une première partie. Dans le cas o un seul et même raccord rapide nécessite à la fois les fonctions d'étanchéité initiale et d'étanchéité arrière, les problèmes sont dus à l'exécution de ces fonctions par les fonctions d'élimination et d'absorption de volume, avec cependant conservation d'une grande capacité de circulation du fluide. L'invention permet la solution de ce problème. En outre, la force d'accouplement doit rester faible. Le trajet de circulation du fluide de travail dans le raccord doit rester rectiligne avec des courbures et transitions progressives afin que les maxima de pression transmis par le raccord ne soient pas déformés ou renforcés. L'invention permet la solution de ces problèmes aussi. Il est aussi nécessaire que la partie mâle dans certains cas puisse être relativement courte malgré le fait que le raccord rapide doive posséder toutes les fonctions précitées. En outre, le cas échéant, il doit être possible de réaliser des ensembles de blocage utilisés pour le blocage manuel des parties de raccord en position accouplée. Le raccord doit pouvoir être utilisé efficacement avec les fonctions d'étanchéité à la fois avant et arrière. La fonction arrière permet l'arrêt de la pression élevée bien qu'il soit possible, par manoeuvre de l'organe avant d'étanchéité, de garantir une étanchéité totale en ce qui concerne la réduction des pertes avant l'activation du joint d'étanchéité arrière. L'invention permet aussi la solution de l'ensemble de ces problèmes. Il est aussi important de pouvoir proposer un raccord rapide donnant un degré très élevé de réduction des pertes lors du raccordement et de la séparation. L'invention permet aussi la solution de ce problème. Il est aussi nécessaire de pouvoir réaliser chaque partie de raccord avec un nombre réduit d'éléments, notamment pour que le fonctionnement dans l'ensemble soit très fiable, et l'invention permet aussi la solution de ce problème. La caractéristique essentielle d'un appareil selon l'invention est que le corps d'obturateur indiqué dans l'introduction est centré dans le châssis par une unité qui dépasse à l'intérieur du manchon et qui comporte un ou plusieurs trous ou cavités permettant la circulation du fluide de travail. Dans un mode de réalisation, le manchon interne possède, à son extrémité externe, un tronçon de prolongement qui, lors de l'accouplement des parties qui peuvent être raccordées, est parallèle à un tronçon d'activation de la seconde partie de raccord. Ces tronçons sont dans ce cas réalisés avec un ensemble d'étanchéité qui comporte un élément d'étanchéité placé entre les tronçons. Le tronçon d'activation a un profil qui comprend une partie de tronçon avant de diamètre réduit, de préférence une surface rétrécie vers l'extérieur (de forme conique) et une partie d'épaulement. Ce profil permet l'attaque de l'élément d'étanchéité d'une manière avanta- geuse qui contribue à la réduction des forces d'accouple- ment, alors qu'une étanchéité efficace est obtenue entre l'élément, la surface inclinée et la partie d'épaulement, aux surfaces d'extrémité, et dans l'espace prévu pour la disposition d'éléments d'étanchéité dans le tronçon d'allon- gement. Dans un mode de réalisation, le manchon interne peut subir l'action d'un premier ressort de rappel sur les parties tournées vers le châssis, et d'un second ressort dans les parties coopérant avec le corps d'obturateur. Le manchon interne, grâce au dernier ressort indiqué, manoeuvre le corps d'obturateur afin que celui-ci soit maintenu en place ou dans la position initiale voulue. Les ressorts ont une force qui permet la retenue de la quantité de fluide hydraulique présent devant le joint arrière d'étanchéité, mais qui ne provoque pas l'activation des fonctions d'éli- mination du raccord parce que le manchon interne seul est -0 déplacé vers l'intérieur. Dans un autre mode de réalisation, le manchon interne de la première partie de raccord travaille dans un espace derrière lequel est placé un siège d'un joint arrière d'étanchéité, entre le corps d'obturateur et le châssis. Un premier éliminateur de pression est dans ce cas placé dans les parties arrière de cet espace. La seconde partie de raccord a un châssis et un second corps d'obturateur destiné à être déplacé par rapport au châssis et qui, pendant l'accouplement des parties qui peuvent être accouplées dans le raccord rapide, peut coopérer avec le corps d'obturateur, appelé dans la suite "premier corps d'obturateur" qui est disposé afin qu'il soit mobile longitudinalement dans la première partie de raccord. La seconde partie de raccord comporte aussi une fonction d'absorption de volume comme indiqué précédemment. Cette fonction est obtenue avec une partie centrale qui est aussi mobile longitudinalement par intermédiaire du châssis de la seconde partie de raccord. Dans un mode de réalisation, une fonction arrière d'étanchéité du fluide de travail est formée derrière la partie centrale. Un second éliminateur de pression est en outre incorporé à cette fonction d'étanchéité arrière. Pour que les forces d'accouplement restent faibles, le manchon interne est réalisé avec de petites surfaces d'extrémité. L'effet de la pression du fluide peut rester minimal de cette manière. Dans un mode de réalisation, l'unité dépassant du manchon interne vers l'intérieur est fixe ou fait partie du matériau du manchon interne. Dans un mode de réalisation, les trous ou cavités permettant la circulation du fluide peuvent être formés d'un anneau constitué de trous placés tout autour de la circonférence de l'unité. Grâce aux caractéristiques précitées, il est possible de réaliser des raccords rapides ayant des fonctions d'étanchéité initiale et arrière. Grâce à l'invention, il est possible, dans un mode de réalisation, de réaliser un raccord rapide avantageux au point de vue de l'environ- i0 nement, ayant des possibilités d'accouplement en présence d'une pression antagoniste constante dans les deux parties de raccord, avec de faibles forces d'accouplement et un désaccouplement sans perte de fluide, avec de grandes sections d'écoulement, etc., malgré le fait que le raccord t5 a des dimensions extérieures relativement petites. Le raccord peut aussi être réalisé comme raccord autonome utilisé avec une seule main. Dans un exemple de réalisation, le nouveau raccord femelle est simple au point de vue du montage. Un ensemble à soupape arrière est d'abord appliqué sur le châssis. L'ensemble à soupape avant et la bague à billes sont alors montés. Par rapport aux raccords connus, il est possible selon l'invention de supprimer de l'accou- plement concerné un ressort et un couvercle protecteur contre la poussière. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre d'exemples de réaisation, faite en référence au dessin annexé sur lequel: la figure I est une coupe longitudinale des parties d'un raccord rapide, la figure la représente à plus grande échelle la fonction d'élimination de pression mise en oeuvre dans le raccord de la figure 1, et la figure 2 est une vue de bout d'un manchon interne incorporé dans une partie de raccord. La figure 1 représente une partie femelle 1 et une partie mâle 2 incorporées à un raccord rapide. La partie femelle comporte un châssis 3 ayant une partie arrière et une partie tubulaire 5 fixée à la partie précédente par des filetages 4. Un ensemble à bague 6 à billes est placé sur la partie 5. Un premier corps 7 d'obturateur est disposé afin qu'il soit mobile longitudinalement comme indiqué par les flèches 8 et 9 dans la partie de châssis 5. La partie 3 comporte une partie 3a qui dépasse vers l'avant et qui est parallèle à la partie de châssis 5 pour la formation d'un espace intermédiaire 10. Un manchon interne porte la référence 11 et subit une fonction élastique destinée à lui donner une position initiale représentée sur la figure, par exemple sous forme d'un premier ressort 12 placé dans l'espace 10 et un espace 13 qui lui est raccordé entre l'extérieur du manchon Il et l'intérieur de la partie de châssis 5. Cette partie 5 a un flasque 5a qui dépasse vers !'extérieur et qui forme la position d'extrémité de la bague 6 à billes dans l'état accouplé des parties 1 et 2 de raccord. La réalisation du manchon interne 11 est primordiale. Vers l'intérieur, le manchon comporte une partie d'appui du corps 7 d'obturateur. Le manchon est mobile longitudina- lement comme indiqué par les flèches 14 et 15 en sens opposé à l'action du ressort 12 par rapport au corps d'obturateur et aux châssis 3, 3a, 5. Le déplacement s'effectue aussi contre l'action de la seconde fonction élastique, par exemple d'un ressort 16, qui est en appui contre un organe 17 d'arrêt formé sur le corps 7 et une surface de la partie ou unité 11a d'appui. La seconde fonction élastique 16 a un effet tel que le premier corps 7 prend sa position de déplacement longitudinal indiquée sur la figure 1. Le déplacement du corps d'obturateur vers l'intérieur dans la partie 1 de raccord reçoit une contribution du manchon interne par l'intermédiaire du ressort 16 puisque le manchon interne est déplacé vers l'intérieur lors de l'accouplement par rapport au corps d'obturateur. Cette contribution ne doit pas conduire à l'activation elle-même de l'éliminateur décrit dans la suite. Le manchon a aussi une partie llb de siège d'un premier joint d'étanchéité 18 incorporée à un joint d'étanchéité initiale de la partie 1 de raccord. Le joint d'étanchéité 18 est placé dans le corps 7, dans une partie élargie 7a. Le manchon 11 a aussi un tronçon lic de prolongement qui est en appui contre un second joint d'étanchéité 19 incorporé au joint d'étanchéité initiale. Le manchon 11 a aussi un joint d'étanchéité 20 (joint torique avec organe d'appui) dans son tronçon arrière lld. Le tronçon Ild comporte une surface i0 d'extrémité l1d' exposée à la pression du fluide de travail dans la première partie de raccord, et une seconde surface de commande lld" peut recevoir l'action de la seconde partie de raccord. Le manchon 1il a aussi une surface 11d"' d'action du ressort 12. L'unité d'appui a des trous ou cavités continus 21 destinés au fluide de travail qui peut ainsi passer vers l'intérieur dans le manchon 11 d'un côté à l'autre ou inversement dans un espace 22 du premier raccord, le manchon travaillant dans cet espace. Dans les parties arrière de l'espace 22, le châssis 3 est muni d'une parie 3a de siège destinée à un joint d'étanchéité arrière 23. Un second corps d'obturateur disposé afin qu'il soit mobile longitudinalement (dans les directions des flèches 8 et 9) est incorporé à la fonction d'étanchéité arrière. Le corps 24 est monté dans une partie centrale 25 centrée dans le châssis par trois ou quatre ailes 26. Une fonction d'élimination de pression qui peut comprendre un éliminateur connu de pression 27 est placée dans les parties arrtire de l'espace 22, en coopération avec la fonction d'étanchéité donnée avec le joint d'étanchéité 23. Toute surpression de part et d'autre du joint 23 d'étanchéité est éliminée par un ou plusieurs canaux 28. La partie mâle 2 comporte un corps 31 d'obturateur destiné à se déplacer longitudinalement comme indiqué par les flèches 29 et 30, la position externe, indiquée sur la figure 1, étant déterminée par une fonction de rappel, par exemple assurée par un ressort, et une partie de châssis 33 placée sur la seconde partie de raccord 2. La partie de châssis 33 possède une surface 33a d'arrêt du corps 31. La partie 2 de raccord a une seconde partie 34 de châssis main- tenue en coopération avec la première partie de châssis par un raccord vissé 35. Le corps 31 d'obturateur a un joint d'étanchéité 36 à son extrémité avant et un joint d'étanchéité 37 avec un organe d'appui à son extrémité arrière. Les parties 33 et 34 de châssis sont aussi fermées de manière étanche par un joint 38 d'étanchéité ayant aussi une fonction d'appui. Le corps 31 d'obturateur est monté dans une cavité 39 qui est incorporée à une unité 40 montée au centre et qui est centrée par au moins trois éléments en forme d'aile placés dans un espace 42 destiné à la circulation du fluide de travail dans la partie 2 de raccord. L'unité 40 est montée afin qu'elle soit mobile longitudinalement comme indiqué par les flèches 43 et 44. De la même manière que pour la partie 1 de raccord, la seconde partie de raccord a un second corps 45 d'obturateur destiné à se déplacer longitudinalement (dans les directions des flèches 43 et 44) et qui est monté dans une partie centrale 46 qui est elle- même centrée dans l'espace ou cavité 47 du châssis par trois ailes 48 au moins. Dans ce cas aussi, une fonction d'élimi- nateur peut être remplie par utilisation d'un éliminateur de pression 49. La partie 34 de châssis supporte un siège du corps d'obturateur 45 ayant un joint 50 d'étanchéité. La fonction d'éliminateur élimine une surpression des deux côtés du joint ou fonction 50 d'étanchéité, par formation d'un ou plusieurs canaux 51. Les cavités 39 ont une pression inférieure à celle qui existe dans l'espace 42. L'espace délimité derrière le joint d'étanchéité 23 dans la première partie de raccord porte la référence 52. L'éliminateur de pression 49 peut être d'un type connu qui comporte une broche 49a qui peut recevoir l'action d'une surface 40a de la partie ou unité 40 (représentée sur la figure 1). La commande de la broche 49a provoque alors la commande d'un corps 49b qui est ainsi soulevé. Les canaux 51 sont ainsi placés en communication avec un espace 49c de support du corps 49b. Le corps (la bille) subit l'action d'un ressort 49d vers la position d'étanchéité, un soulèvement étant réalisé contre l'action de ce ressort. Cette communication provoque l'élimination de la surpression de l'espace 49c, c'est-à- dire de l'espace 47. La partie 33 de châssis comporte, à l'avant, un tronçon 33b de manoeuvre qui est parallèle au tronçon d'allongement lic lors de l'accouplement des parties de raccord 1 et 2. Le tronçon 33b a une partie de diamètre réduit qui comporte une surface inclinée 33b' qui se rétrécit vers l'extérieur et un gradin ou épaulement 33b". Une surface d'appui du tronçon 33b porte la référence 33b"'. Le corps 31 d'obturateur a une surface 3la de commande et le corps 7 d'obturateur a une surface correspondante de commande 7a' La figure 2 indique que les cavités 21 de la figure 1 peuvent être réalisées sous forme d'un anneau de trous disposés tout autour de la circonférence de l'unité lia. Lors de l'accouplement des parties 1 et 2 de raccord, un joint initial efficace d'étanchéité est obtenu entre les parties de raccord grâce au joint d'étanchéité 19, à la surface 33b' et à celle du gradin 33b". Cette fonction d'étanchéité et une fonction de guidage sont exécutées efficacement par les tronçons lic et 33b d'allongement et de commande. Les surfaces 7a' et 31a' de commande des corps 7 et 31 et les surfaces Jld" et 33b" du manchon interne i1l et du châssis 33 respectivement viennent donc coopérer. Le manchon interne i1 qui est facilement mobile et le corps d'obturateur 31 (qui est aussi facilement mobile grâce à la fonction d'absorption de volume) peuvent ainsi être poussés vers l'intérieur dans les parties 1 et 2 respectivement. Les joints d'étanchéité avant 18 et 36 sont dans ce cas libérés. La fonction d'étanchéité garantit un degré élevé de réduction des pertes de fluide. La poursuite de la poussée des parties de raccord 1 et 2 provoque la commande de la fonction de l'éliminateur 27 ou 49 de la partie 1 ou 2 de raccord qui présente la plus faible pression du fluide de travail au moment du raccordement. Lorsque cette dernière pression a été éliminée par la fonction d'éliminateur concernée, une poussée supplé- mentaire se produit si bien que la fonction d'éliminateur qui n'a pas encore été commandée est activée et la pression dans l'espace concerné 49 ou 27 est éliminée. L'opération de fermeture est opposée et elle dépend aussi de la pression la plus élevée régnant dans les parties de raccord 1 et 2. L'opération de séparation est aussi dépourvue de pertes de fluide à un degré très élevé. La bague 6 à billes est déplacée par rapport au châssis depuis la position de la figure I lorsque le raccord est mis en position de coopération. Le déplacement peut être réalisé à l'aide d'une fonction de commande externe par l'intermédiaire d'un organe 53 de commande ou de manoeuvre. il existe un organe correspondant de commande 54 sur la seconde partie de raccord 2 pour permettre la fixation des positions mutuelles de déplacement des parties de raccord. Les billes sont maintenues en position représentée sur la figure! par le manchon interne 11. Après accouplement, le manchon interne est poussé vers l'intérieur à distance des billes. La partie 33 de châssis est au contraire poussée sous les billes 55. Dans la position finale d'accouplement, une ou plusieurs cavités pouvant coopérer avec les billes se trouvent sous les billes et peuvent les loger. Lors de la poursuite du déplacement de la bague à billes vers la position d'extrémité, déterminée par le flasque en saillie a, les billes sont maintenues poussées vers le bas par la surface inférieure 6a de la bague à billes, et les parties 1 et 2 de raccord sont ainsi bloquées l'une sur l'autre jusqu'à ce que la bague à billes soit déplacée par rapport à la partie de châssis 5 à l'aide des organes 53, 54 de commande, l'opération opposée étant réalisée de la manière indiquée précédemment. Le manchon interne Il a une petite surface d'extrémité lld' qui peut être exposée à la pression du fluide et qui est réalisée de manière qu'un trajet pratiquement rectiligne puisse être maintenu pour la circulation du fluide à l1 1'intérieur du manchon. Le manchon a une partie tubulaire rectiligne et une surface de forme conique qui s'élargit vers l'extérieur, vers l'extrémité libre. La surface qui peut coopérer avec les billes et qui, à l'avant, se raccorde au tronçon de prolongement, est opposée à la surface de forme conique, à l'extérieur du manchon. Cette surface de coopération se termine à l'arrière sous forme d'une surface annulaire radiale destinée à l'appui du ressort 12. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses élé- ments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Appareil de raccordement rapide, du type qui comprend des parties (1, 2) qui peuvent être accouplées, la première partie (1) comprenant un châssis (3, 3a, 5) et un corps obturateur (7) destiné à se déplacer longitudinalement dans le châssis, et un manchon interne (11) destiné à se déplacer longitudinalement à la fois par rapport au châssis et au corps d'obturateur, caractérisé en ce que le corps d'obturateur (7) est centré dans le châssis par une unité (lia) qui dépasse vers l'intérieur du manchon et qui a au moins un trou ou cavité (21) permettant la circulation d'un fluide de travail. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le manchon interne possède, à son extrémité externe, un tronçon de prolongement (luc) qui, lors de l'accouplement des parties qui doivent être accouplées, est parallèle au tronçon d'activation (33b) de la seconde partie de raccord (2), et en ce que les tronçons sont réalisés avec un ensemble d'étanchéité qui comporte un élément d'étanchéité (36). 3. Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que le tronçon d'activation est réalisé avec un profil qui comprend une partie avant de tronçon de diamètre réduit, de préférence une surface qui se rétrécit vers l'extérieur (33b') et un épaulement (33b"), l'élément d'étanchéité (36) étant en appui contre une surface interne de la partie d'épaulement pendant la coopération étanche. 4. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon interne subit l'action d'une fonction de rappel (12) dans les parties tournées vers le châssis, et le manchon interne, par une seconde fonction élastique (16), commande le corps d'obtu- rateur (7) vers sa position initiale dans la première partie de raccord. 5. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon interne (11) placé dans la première partie de raccord travaille dans un espace (22) derrière lequel est placé un siège (3a) d'un joint d'étanchéité arrière (23) dans la première partie de raccord, et un premier éliminateur de pression est placé dans les parties arrière dudit espace. 6. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la seconde partie de raccord (2) possède un châssis (33, 34) et un second corps obturateur (31) disposé afin qu'il soit mobile par rapport au châssis et qui, pendant l'accouplement des parties qui peuvent être accouplées, peut coopérer avec le corps obtu- rateur (7), appelé dans la suite premier corps obturateur, qui est destiné à être déplacé longitudinalement dans la première partie de raccord, en ce que la seconde partie de raccord comporte aussi une fonction d'absorption de volume, L5 indiquant que le second corps obturateur est mobile dans un espace formé dans une partie centrale (40) qui est mobile longitudinalement par rapport au châssis de la seconde partie de raccord, et l'espace (39) a une faible pression interne et le déplacement du second corps obturateur ne dépend donc pas essentiellement de cette manière de la pression du fluide de travail régnant dans une cavité (42) formée dans la seconde partie de raccord. 7. Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une fonction d'étanchéité arrière (50) vis-à-vis du fluide de travail est formée derrière la partie centrale, et un second éliminateur de pression (49) est associé à la fonction d'étanchéité arrière. 8. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la surface (lld") du manchon interne qui peut coopérer avec la seconde partie de raccord correspond essentiellement à la surface d'extrémité interne (lld') du manchon interne qui peut recevoir l'action de la pression du fluide de travail. 9. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité (lia) qui dépasse à l'intérieur du manchon interne est fixe ou appartient au manchon interne, et les trous (21) ou cavités permettant la circulation du fluide sont formés d'un anneau de trous placé à la circonférence de l'unité. 10. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon interne est destiné à permettre la circulation du fluide de travail suivant un trajet pratiquement rectiligne par l'intérieur du manchon interne. 11. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon interne (11) est placé dans la partie femelle. 12. Appareil selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le manchon interne (11) a une fonction de protection qui empêche la pénétration des particules étrangères et de la saleté dans la partie de raccord, et le nombre d'organes à ressort est réduit d'une unité par rapport à un raccord classique.