Brevet FR2757243A1 — publié le 19980619

La présente invention concerne les clapets de remplissage de réservoirs de gaz sous pression, du type comprenant, dans un corps, faisant typiquement partie d'un ensemble de commande et de distribution de gaz, destiné à être monté sur le réservoir et comportant au moins un passage débouchant dans le réservoir, un alésage étagé communiquant avec le passage, dans lequel coulisse axialement un élément de clapet comportant un joint annulaire coopérant, en position de fermeture, avec une portion de diamètre réduit de l'alésage étagé et déplaçable mécaniquement de l'extérieur, à l'encontre d'un organe élastique, vers une position d'ouverture. Un ensemble de commande et de distribution de gaz incorporant un tel clapet de remplissage est décrit dans la demande de brevet français N" 96.06925, du 5 Juin 1996, au nom de la demanderesse. Dans les clapets connus, le joint annulaire délimite partiellement la section de passage du gaz sous pression lors de l'ouverture de l'élément de clapet et se trouve donc exposé, d'une part aux particules solides souillant éventuellement le gaz de remplissage, et d'autre part à la température élevée de ce dernier résultant de sa compression rapide adiabatique lors de l'ouverture des circuits entre la source de gaz sous pression et le volume intérieur du réservoir. Or les joints, généralement réalisés en élastomère, sont très fragiles vis-à-vis de ces particules étrangères et, plus encore, aux températures élevées qui peuvent entraîner une combustion partielle du joint, voire sa disparition, en contaminant les circuits de l'ensemble de commande et de distribution. La présente invention a pour objet de proposer une architecture de clapet de remplissage protégeant le joint contre les effets indésirables susmentionnés et offrant ainsi une durée de vie et une fiabilité considérablement accrues. Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, le clapet comporte en outre une cage mobile axialement dans l'alésage étagé et définissant intérieurement une chambre de même diamètre intérieur que ladite portion de diamètre réduit de l'alésage étagé et recevant une partie de l'élément de clapet portant le joint pour recevoir, et abriter, ce dernier lors d'un déplacement de l'élément de clapet à partir de sa position de fermeture. Selon une caractéristique plus particulière de l'invention, la cage comporte un épaulement interne susceptible de coopérer en appui avec la face arrière de l'élément de clapet lors du déplacement mécanique de ce dernier, permettant ainsi un déplacement conjoint de l'élément de clapet et de la pièce tubulaire à l'encontre de l'organe élastique. Avec un tel agencement, le joint annulaire se trouve placé à l'abri de la pièce tubulaire avant l'ouverture effective de l'élément de clapet et est ainsi protégé mécaniquement et thermiquement par la cage. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe verticale d'un ensemble de commande et de distribution de gaz incorporant un clapet de remplissage selon l'invention; et - les figures 2 et 3 sont des vues en coupe partielle montrant la séquence d'ouverture du clapet de remplissage selon l'invention. Sur la figure 1 on reconnaît un ensemble de commande et de distribution de gaz conforme à la demande de brevet sus-mentionnée avec un corps allongé 1 dont l'extrémité inférieure sert au montage dans une ouverture d'un réservoir et qui incorpore, en série, en aval d'un passage d'entrée débouchant dans le réservoir 3, un clapet d'isolation 4, un détendeur de pression 5, une sortie moyenne pression 6, un sélecteur/régulateur de débit 9, et une sortie basse pression 8, le clapet d'isolation 4 étant actionnable par un organe de commande tubulaire 11 monté à rotation sur le corps i et abritant les éléments constitutifs ci-dessus. Le remplissage d'un réservoir équipé d'un tel ensemble de commande et de distribution s'effectue par un moyen de clapet de remplissage comprenant essentiellement un élément de clapet 12 monté mobile axialement dans un alésage étagé 120 formé transversalement dans la partie inférieure du corps 1, interceptant le passage d'entrée 3 et traversant le corps pour permettre le montage, sur son extrémité opposée au clapet 12, d'un manomètre haute pression 81. Selon un aspect de l'invention, I'alésage étagé 120 comprend une partie intérieure cylindrique droite se raccordant, vers l'entrée, via un premier épaulement radial 121, avec une première partie de diamètre réduit 122, laquelle se raccorde, via un second épaulement radial 123, avec une seconde partie de diamètre réduit formant col 124, qui s'évase ensuite largement pour se raccorder au taraudage 16 de l'embout de raccordement 15 servant au montage de l'équipement de remplissage déplaçant mécaniquement l'élément de clapet 12 vers sa position d'ouverture. Comme on le voit mieux sur les figures 2 et 3, I'élément de clapet 12 comporte une partie de corps principale arrière de diamètre correspondant sensiblement au diamètre de la première partie de diamètre réduit 122 et dans laquelle est formée une gorge annulaire 124 recevant le joint annulaire d'étanchéité 125 coopérant normalement, en position de fermeture du clapet, avec la paroi de la portion de diamètre réduit 122 de l'alésage 120. La partie principale du corps de l'élément de clapet se prolonge vers l'avant, au delà d'un épaulement radial 126, par une partie intermédiaire de diamètre réduit 127, de diamètre correspondant sensiblement à celui du col 124, et elle-même prolongée par une queue d'extrémité avant 128 faisant saillie hors du col 124 pour coopérer avec l'équipement de remplissage lors de la mise en place de ce dernier dans l'alésage 16. Selon l'invention, le clapet comporte en outre une cage métallique 130 montée à coulissement dans la partie principale de l'alésage étagé 120 et comportant, extérieurement, des passages axiaux 131. La cage 130 comporte une chambre intérieure ouverte vers l'avant et latéralement délimitée par un alésage 132 ayant le même diamètre que la première portion de diamètre réduit 122, et partiellement, vers l'arrière, par un épaulement radial 133. La cage 130 est sollicitée axialement en butée par son extrémité avant contre l'épaulement 121, par le ressort 13 disposé dans l'alésage étagé 120 et prenant appui sur un filtre 14 disposé à l'intersection de l'alésage 120 et du passage 3 et s'étendant en travers de ce dernier. Le fonctionnement du clapet de remplissage selon l'invention est le suivant: Dans la position de fermeture représentée sur la figure 1, l'élément de clapet 12 est plaqué, par la pression résiduelle dans le réservoir, avec son épaulement avant 126 en butée contre l'épaulement 123 de l'alésage étagé et avec le joint 125 coopérant en étanchéité avec la paroi de la première portion de diamètre réduit 122 de l'alésage étagé. La cage 130 est plaquée, par le ressort 13, contre l'épaulement 121, avec l'épaulement central 133 à distance de la face arrière de l'élément de clapet 12. Lors de la mise en place, dans le taraudage 16, de l'équipement de remplissage, ce dernier, venant porter contre la queue 128, repousse l'élément de clapet 12 vers l'arrière de l'alésage étagé (vers la droite sur les figures 1 à 3). Dans un premier temps, représenté sur la figure 2, l'élément de clapet 12 est reculé d'une distance telle que le joint 125 quitte la portion de diamètre réduit 122 de l'alésage étagé pour être reçu dans l'alésage 132 de la cage 130, la face arrière de l'élément de clapet 12 étant toujours écartée de l'épaulement 133. Par la suite, I'élément de clapet 12 continuant à être repoussé vers l'intérieur, la face d'extrémité arrière de l'élément de clapet 12 vient porter contre l'épaulement interne 133 de la cage 130, tout complément de déplacement de l'élément de clapet 12 s'effectuant dès lors en entraînant la cage 130 à l'encontre du ressort 13, en libérant complètement le passage de gaz de l'extérieur vers l'intérieur de l'alésage étagé puis, via le filtre 14, et le passage d'entrée 3, dans le réservoir. On comprendra que, dès la configuration de la figure 2, le joint 125 vient se loger dans la cage 130, le joint demeurant à l'abri de cette dernière dès la pleine ouverture de l'accès à l'alésage étagé et pendant toute la séquence de remplissage, la cage 130 assurant ainsi, comme sus-mentionné, un rôle d'écran protecteur à la fois mécanique et thermique. REVENDICATIONS 1. Clapet de remplissage de réservoir de gaz sous pression comprenant, dans un corps (1) destiné à être monté sur le réservoir et comportant au moins un passage (3) débouchant dans le réservoir, un alésage étagé (120) communiquant avec le passage (3) et dans lequel coulisse axialement un élément de clapet (12) comportant un joint annulaire (125) coopérant, en position de fermeture, avec une portion de diamètre réduit (122) de l'alésage étagé, et déplaçable mécaniquement de l'extérieur, à l'encontre d'un organe élastique (13), vers une position d'ouverture, caractérisé en ce qu'il comporte une cage (130) mobile axialement dans l'alésage étagé (120) et définissant une chambre cylindrique de même diamètre intérieur (132) que ladite portion de diamètre réduit (122) de l'alésage étagé et dans laquelle s'étend une partie de l'élément de clapet portant le joint (125) pour recevoir ce dernier lors d'un déplacement de l'élément de clapet (12) depuis sa position de fermeture. 2. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cage (130) comporte un épaulement interne (133) susceptible de coopérer en appui avec la face arrière de l'élément de clapet (12) lors du déplacement mécanique de ce dernier. 3. Clapet selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe élastique (13) porte en appui axial sur la cage (130). 4. Clapet selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe élastique (13) porte en appui axial contre un filtre (14) disposé dans l'alésage étagé (120). 5. Ensemble de commande et de distribution de gaz pour réservoir de gaz sous haute pression, formant ledit corps (1) et comportant un clapet de remplissage selon l'une des revendications 1 à 4. 6. Ensemble selon la revendication 5 et la revendication 4, caractérisé en ce que le filtre (14) s'étend en travers du passage d'entrée (3). 7. Ensemble selon la revendication 5 ou la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte un manomètre (81) monté dans ledit alésage étagé (120).