Brevet FR2767901A1 — publié le 19990305

L'invention a trait à un coupe-circuit de sécurité pour une installation de manutention de fluide sous pression telle que par exemple une installation de chargement de capacités en gaz combustible et, tout particulièrement, une installation de remplissage de réservoirs de véhicules automobiles avec du méthane sous pression. Pour remplir un réservoir de véhicule automobile en un temps relativement court, les pressions utilisées sont de l'ordre de 200 bars, voire même 250 bars. Compte tenu de la valeur élevée de ces pressions, tout risque de fuite dans l'atmosphère doit être évité à cause du caractère inflammable du gaz. D'autre part, l'éventualité d'un déplacement intempestif du réservoir en cours de remplissage, déplacement qui peut être dû à une mauvaise immobilisation de l'engin ou à un défaut d'attention de l'usager, peut toujours intervenir, avec pour conséquence la rupture de la canalisation et l'échappement incontrôlé du gaz dans l'atmosphère environnante. Par le brevet FR-B-2 708 078, on connaît un coupe-circuit pour une installation de manutention de fluide sous pression qui permet d'éviter le risque de rupture d'une canalisation flexible de remplissage en cours de chargement en autorisant, sous l'effet d'une traction axiale dépassant un seuil déterminé, le sectionnement en un point précis de cette canalisation, ce sectionnement s'accompagnant de l'obturation automatique de la portion de canalisation amont reliée à une source de fluide sous pression. Dans ce coupe-circuit connu, il est possible, après une ouverture du coupe-circuit due à une traction importante sur l'une des canalisations auxquelles il est raccordé, de réemmancher l'élément femelle dans l'élément mâle sans précaution particulière. Ainsi, dans l'exemple d'une station de remplissage de réservoirs de véhicules automobiles, un utilisateur du dispositif connu peut procéder lui-même à un nouveau branchement du coupe-circuit pour continuer à se servir. Cette pratique peut s'avérer dangereuse dans la mesure où un utilisateur n'est pas apte à apprécier la capacité d'une installation à fonctionner correctement. En outre, il peut être particulièrement utile, pour une bonne gestion d'une installation incorporant un coupe-circuit, de noter le nombre d'ouvertures forcées de ce coupe-circuit, de façon à procéder en temps utile à un échange préventif afin d'éviter tout risque de dysfonctionnement. Ceci n'est pas possible avec le dispositif connu de l'art antérieur. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un coupe-circuit de sécurité apte à fonctionner sous des pressions élevées et dont chaque ouverture peut être détectée par le personnel compétent dans la mesure où l'introduction d'un embout d'un élément mâle dans un élément femelle est empêché après que ces éléments ont été séparés l'un de l'autre par traction. Dans cet esprit, l'invention concerne un coupe-circuit de sécurité pour installation de manutention de fluide sous pression comprenant deux éléments mâle et femelle qui sont fixés aux extrémités de deux portions de canalisation et qui sont aptes à s' emmancher axialement l'un dans l'autre en provoquant l'ouverture d'un clapet interne, le verrouillage de l'élément mâle dans l'élément femelle étant opéré à l'aide d'une rangée de billes qui sont montées dans un alésage d'un corps de l'élément femelle et qui sont prévues pour s'engager radialement dans une gorge annulaire pratiquée dans la paroi extérieure d'un embout de l'élément mâle, lesdites billes étant portées par un tiroir chargé élastiquement, caractérisé en ce que les moyens de charge élastique dudit tiroir sont prévus pour pousser ledit tiroir vers une position dans laquelle lesdites billes font saillie vers l'intérieur dudit tiroir, ledit tiroir étant alors en appui contre une butée limitant son mouvement vers l'intérieur dudit élément femelle, de telle sorte que l'introduction dudit embout mâle dans ledit élément femelle est empêchée dans cette position. Grâce à l'invention, après une ouverture du coupe-circuit par traction sur l'une ou l'autre des canalisations, un utilisateur doit prévenir une personne compétente du service maintenance afin qu'il soit procédé au ré-accouplement des éléments mâle et femelle. La personne du service maintenance peut alors procéder à des vérifications rigoureuses et consigner l'incident afin d'en garder une trace écrite. Selon un aspect avantageux de l'invention, l'élément femelle comprend un corps bipartite formé d'un corps principal contenant un clapet et d'un corps auxiliaire à l'intérieur duquel est mobile le tiroir, ces corps principal et auxiliaire étant assemblés de façon amovible. Le caractère amovible ou démontable de la liaison entre les corps principal et auxiliaire permet une intervention sur le tiroir en vue de le déplacer vers une position dans laquelle l'introduction de l'embout mâle devient possible. On peut prévoir que la position dans laquelle les moyens de charge élastique poussent le tiroir correspond à l'appui du tiroir contre le corps principal de l'élément femelle. Ainsi, lors d'un démontage du corps auxiliaire par rapport au corps principal, l'appui du tiroir est supprimé, de sorte que celuici peut être déplacé vers une position permettant l'introduction de l'embout mâle. Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le corps de l'élément femelle comprend une gorge annulaire interne de réception des billes lors d'un déplacement du tiroir à l'encon- tre des moyens de charge élastique. Cette construction permet l'éjection des billes de la gorge annulaire externe de l'embout mâle lors du mouvement d'extraction de celui-ci de l'élément femelle. Cette construction évite donc une destruction du coupe-circuit lors d'une traction importante sur les canalisations auxquelles il est relié. Avantageusement, l'embout comprend un canal central équipé d'une patte de support d'un flotteur formant clapet antiretour. Cet aspect de l'invention permet d'éviter, lors d'une ouverture du coupe-circuit, que ne soit déversé dans l'atmosphère le fluide compris dans une canalisation reliée à l'embout mâle. Selon un aspect particulièrement avantageux de l'invention, le coupe-circuit comprend un outil de déplacement du tiroir, à l'encontre des moyens de rappel élastique, vers une position dans laquelle les billes sont escamotées, de telle sorte qu'elles ne font pas saillie vers l'intérieur du tiroir. Cet outil, destiné à être manipulé seulement par le personnel autorisé, permet à ce personnel de ré-introduire l'embout mâle dans l'élément femelle. Dans ce cas, on peut prévoir que cet outil est prévu pour être assemblé avec le corps auxiliaire à la place du corps principal, l'outil étant pourvu d'une butée de déplacement du tiroir. En d'autre termes, le corps auxiliaire peut être monté sur l'outil à la manière dont il est monté sur le corps principal, ce montage sur l'outil résultant dans un déplacement du tiroir grâce à sa butée de l'outil. Selon un autre aspect avantageux de l'invention, l'outil comprend un volume creux de réception de l'embout mâle. Cet aspect de l'invention permet l'introduction de l'embout mâle à l'intérieur du corps auxiliaire alors que le corps auxiliaire est monté sur l'outil. Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le coupecircuit comprend un ensemble mobile entre une position distante d'au moins un orifice radial de passage du fluide et une position d'obturation de cet orifice, des moyens de verrouillage amovible du manchon par rapport à l'embout mâle étant prévus, de telle sorte qu'un déplacement de l'embout en direction du débouché de l'élément femelle implique le déplacement du manchon dans la même direction, en regard de l'orifice radial du passage de fluide. Le manchon, qui joue le rôle d'un clapet, est déplacé non pas par une force de pression régnant dans les canalisations, mais par l'action positive de l'embout mâle. Le coupe-circuit de l'invention fonctionne donc correctement quels que soient le diamètre des conduits et la pression du fluide dans ces conduits. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un coupecircuit de sécurité conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une coupe axiale schématique montrant l'agencement général de deux éléments mâle et femelle d'un coupe-circuit de sécurité conforme à l'invention - la figure 2 illustre les deux éléments visibles à la figure 1 au moment du retrait de l'embout mâle - la figure 3 montre la mise en place de l'embout mâle dans une partie femelle en vue du ré-accouplement des éléments mâle et femelle et - la figure 4 montre une étape ultérieure du réaccouplement. Le coupe-circuit représenté à la figure 1 est constitué à la manière d'un raccord rapide et comprend un élément mâle A et un élément femelle B prévus l'un et l'autre sous forme tubulaire. L'élément mâle A est formé d'un embout 1 dans l'alésage axial duquel est prévue une patte 2 de support d'un flotteur 3 formant clapet anti-retour. La partie arrière, non représentée, de l'embout 1 est reliée à une portion de canalisation aval A1 qui porte à son extrémité un pistolet ou un organe équivalent pour le remplissage d'un réservoir de véhicule A2. L'élément femelle B est constitué d'un corps principal 4 et d'un corps auxiliaire 5 vissés l'un sur l'autre. Les corps 4 et 5 définissent un alésage central 6 dans lequel est logé l'embout 1 en position verrouillée. Le corps principal 4 de l'élément femelle B est relié à une portion de canalisation amont B1 qui communique avec une source B2 d'alimentation en gaz sous pression. A l'intérieur de l'alésage 6 est disposée une pièce 7 de raccordement munie d'au moins un perçage 8 permettant de mettre en communication la canalisation B1 et l'alésage central 6. La pièce 7 est pourvue d'une extension axiale 9 autour de laquelle est emmanché un corps creux 10 qui est également logé dans l'alésage 6. Dans la position verrouillée représentée à la figure 1, l'extrémité avant la de l'embout 1 est logée dans un évidement central 10a du corps creux 10. Une première rangée de billes 12 est prisonnière des logements 13a d'un tiroir 13, logé dans l'alésage 6 à l'intérieur du corps auxiliaire 5 et chargé élastiquement par un ressort 14 en direction du corps principal 4. L'embout 1 est pourvu d'une première gorge annulaire externe lb destinée à recevoir les billes 12. Ainsi, dans la position de la figure 1, les billes 12 verrouillent efficacement l'embout 1 à l'intérieur de l'alésage central 6. Par ailleurs, une seconde rangée de billes 16 est prévue prisonnière d'un manchon 17 alors que l'embout mâle 1 est pourvu, à proximité de son extrémité la, d'une seconde gorge annulaire lc de réception des billes 16. Le manchon 17 est disposé autour de l'embout 1 à l'intérieur de l'évidement central 10a du corps creux 10. Un anneau 18 est prévu à l'intérieur de l'alésage 6 en appui sur un épaulement 4a du corps principal 4, cet anneau 18 comprend une collerette 18a apte à entourer partiellement le corps creux 10 de façon à définir sa position à l'intérieur de l'alésage 10. En d'autres termes, l'anneau 18 coopère avec l'extension axiale 9 pour définir la position du corps creux 10 à l'intérieur de l'alésage central 6. L'anneau 18 est percé de plusieurs orifices 19 radiaux en communication avec l'alésage 6. Dans la position de la figure 1, un perçage radial 20, traversant l'embout 1 de part en part, est disposé en regard des orifices 19. Le perçage radial 20 débouche dans un canal interne 21 de l'embout 1 qui est relié à la canalisation A1. La circulation du gaz entre les canalisations B1 et A1 a lieu à travers le ou les perçages 8, puis dans un espace annulaire 22 défini dans l'alésage 6 autour du corps creux 10. Le fluide passe alors à travers le ou les orifices 19 jusque dans le perçage 20 et le canal interne 21 par lequel il circule jusque dans la canalisation A1. Lorsque, du fait d'un effort de traction important exercé sur l'élément A ou l'élément B, ces deux éléments sont séparés par translation de l'embout 1 en direction du débouché 6a de l'alésage central 6, l'extrémité la de l'embout 1 entraîne, en direction du débouché 6a, les billes 16 et le manchon 17 jusqu'à la position de la figure 2. Dans cette position, le manchon 17 obture les perçages 19, de telle sorte que la circulation du fluide entre les canalisations B1 et A1 est interrompue sans risque de fuite. On note que, quelle que soit la valeur de la pression régnant dans la canalisation B1 et quel que soit le diamètre des conduits utilisés, la pression exercée sur le manchon 17 est essentiellement radiale et centripète, de sorte qu'elle exerce sur le manchon 17 un effort qui ne tend pas à déplacer ce manchon axialement. L'étanchéité de la fermeture du clapet est réalisée grâce à des joints 23 disposés autour des orifices 19. Dans la position de la figure 2, les billes 16 ont été déplacées par la gorge lc de l'embout 1 jusqu'en regard d'une gorge interne 24 du corps creux 10. Les billes 16 peuvent être escamotées en direction de la gorge 24, ce qui permet la libération de l'extrémité la de l'embout 1 par éjection des billes 16 à l'extérieur de la seconde gorge lc. La gorge lc présente un profil arrondi du côté de l'extrémité la de l'embout 1 pour faciliter cette éjection. Une douille 25 est prévue à l'intérieur de l'évidement central 10a du corps creux 10 en appui élastique sur l'exten- sion 9 grâce à un ressort 26. Au cours du mouvement dlextrac- tion de l'embout 1, la douille 25 est en appui contre l'extrémité la de l'embout 1. Lorsque les billes 16 sont chassées en direction de la gorge 24, la partie avant de la douille 25, qui est en forme de collerette 25a de diamètre adapté pour pénétrer à l'intérieur du manchon 17, vient se loger dans l'extrémité du manchon 17, de façon à maintenir en position les billes 16 à l'intérieur des logements 17a prévus pour elles dans le manchon 17. Les billes 16 sont ainsi bloquées dans la gorge 24, de sorte que le manchon 17 ne peut pas être déplacé axialement. Ceci constitue un élément de sécurité supplémentaire. En effet, même si un utilisateur insère un objet allongé, tel que la pointe d'un tournevis, à l'intérieur de l'élément B et s'il appuie sur la partie exposée du manchon 17, il ne peut pas déplacer ce manchon puisque celui-ci est verrouillé en position par rapport au corps creux 10 grâce aux billes 16. La douille 25 permet donc de réaliser, grâce à la collerette 25a, un verrouillage particulièrement efficace du manchon 17 en position d'obturation des orifices 19. Pour passer de la position de la figure 1 à la position de la figure 2, les billes 12 ont du être chassées de la première gorge lb de l'embout 1. Pour ce faire, le tiroir 13 a été déplacé en direction du débouché 6a de l'alésage 6 contre la force du ressort 14 et en déformant un capot étanche 27 en élastomère. Le déplacement du tiroir 13 en direction du débouché 6a permet d'amener les billes 12 en regard d'une gorge interne 28 du corps auxiliaire 5. Le diamètre et la géométrie des logements 13a et des billes 12 dans le tiroir 13 sont prévus pour que celles-ci ne tombent pas à l'intérieur de l'alésage central 6, même en l'absence de l'embout 1. Dans la position de la figure 2, on comprend qu'une nouvelle introduction de l'embout 1 en direction de la pièce 9 ne peut être réalisée, dans la mesure où un épaulement avant îd de l'embout 1 vient buter contre les billes 12. Comme le tiroir 13 est en appui contre un épaulement 4b du corps principal 4, le tiroir 13 ne peut pas être déplacé jusqu'à une position dans lesquelles les billes pourraient être chassées radialement vers l'extérieur. Les billes forment donc une "saillie bloquante" dans l'alésage 6, de sorte que l'embout 1 est maintenu à l'extérieur du corps de l'élément B formé par les pièces 4 et 5. Ainsi, lorsque le coupe-circuit de l'invention a été ouvert du fait d'une traction importante sur l'un ou l'autre de ses éléments constitutifs A ou B, il n'est pas possible de réaccoupler facilement ces éléments, ce qui évite à un utilisateur d'une station service équipée d'un tel raccord de remettre en place lui-même le coupe-circuit. L'utilisateur doit nécessairement prévenir une personne qualifiée qui procèdera à la remise en place après avoir pratiqué les vérifications nécessaires. Dans la position de la figure 2, on note que le flotteur 3 est, du fait de la pression régnant dans la canalisation A1, repoussé en direction de l'extrémité la de l'embout 1, de sorte qu'il vient obturer le perçage radial 20. Ainsi, l'échappement du gaz compris dans la canalisation A1 est limité au temps de déplacement du flotteur 3. Un outil 30 est prévu pour permettre le ré-accouplement des élément mâle et femelle. Cet outil, visible à la figure 3, comprend un filet 31 lui permettant d'être assemblé avec le corps auxiliaire 5 à la place du corps principal 4. L'outil 30 comprend un épaulement annulaire 32 dont la distance d par rapport à l'avant du filet 31 est supérieure à la distance séparant l'épaulement 4b du filet correspondant sur le corps principal 4. Ainsi, lorsque le corps auxiliaire 5 est monté sur l'outil 30 à la façon représentée à la figure 3, l'épaulement 32 repousse le tiroir 13 à l'encontre de la force du ressort 14, de telle sorte que les billes 12 sont amenées en regard de la gorge interne 28 du corps 5. Dans cette position, les billes peuvent être escamotées à l'intérieur de cette gorge, de sorte que l'embout 1 peut être introduit, dans le sens de la flèche F, dans l'ensemble formé du corps 5 et de l'outil 30. Pour ce faire, l'outil 30 comprend un canal central creux 33 de réception de l'extrémité la de l'embout 1. Lorsque l'embout 1 a été introduit dans l'ensemble formé des pièces 5 et 30, sa gorge lb est disposée en regard des billes 12. Il est alors possible de dévisser l'outil 30 et le corps 5, de sorte que le ressort 14 repousse le tiroir 13 en direction de l'extrémité la de l'embout 1, ce qui a pour effet de déplacer les billes 12 contre une surface inclinée 28a de la gorge 28 jusqu'à ce que ces billes viennent en prise dans la gorge lb de l'embout 1. Ainsi, après séparation de l'outil 30 et du corps auxiliaire 5, l'embout 1 est fermement maintenu en position à l'intérieur du corps auxiliaire 5. Ceci est représenté sur la gauche de la figure 4. Lorsqu'il convient de refermer le coupe-circuit de l'invention après avoir vérifié son bon état de fonctionnement, il suffit de visser le corps 5 sur le corps 4 en amenant l'extrémité la de l'embout 1 jusqu'au contact de la collerette 25a de la douille 25 selon la direction de la flèche F' à la figure 4. On comprend alors que l'extrémité la de l'embout 1 repousse la douille 25 à l'encontre de la force du ressort 26 et que les billes 16 sont reçues dans la gorge annulaire externe lc de l'embout 1. La dispositif est alors à nouveau dans la position de la figure 1. Compte tenu de la différence de pression régnant dans les conduite A1 et B1, le flotteur 3 est repoussé en direction de la conduite A1, de sorte que la circulation du fluide par le chemin évoqué précédemment est à nouveau possible. L'invention a été décrite en référence à une installation de fourniture de méthane sous pression pour véhicules automobiles. I1 est cependant bien entendu que de nombreuses autres applications peuvent être envisagées pour le coupe-circuit de l'invention. REVENDICATIONS 1. Coupe-circuit de sécurité pour installation de manutention de fluide sous pression comprenant deux éléments mâle (A) et femelle (B) qui sont fixés aux extrémités de deux portions de canalisation (au, B1) et qui sont aptes à s'emmancher axialement l'une dans l'autre en provoquant l'ouverture d'un clapet interne (17), le verrouillage de l'élément mâle dans l'élément femelle étant opéré à l'aide d'une rangée de billes (12) qui sont montées dans un alésage (6) d'un corps (4, 5) de l'élément femelle et qui sont prévues pour s'engager radialement dans une gorge annulaire (lb) pratiquée dans la paroi extérieure d'un embout (1) de l'élément mâle, lesdites billes étant portées par un tiroir (13) chargé élastiquement, caractérisé en ce que les moyens (14) de charge élastique dudit tiroir sont prévus pour pousser ledit tiroir vers une position dans laquelle lesdites billes font saillie à l'intérieur dudit tiroir, ledit tiroir étant alors en appui contre une butée (4b) limitant son mouvement vers l'intérieur dudit élément femelle (B), de telle sorte que l'introduction dudit embout (1) mâle dans ledit élément femelle est empêchée dans cette position. 2. Coupe-circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit élément femelle comprend un corps bipartite (4, 5) formé d'un corps principal (4) contenant ledit clapet (17) et d'un corps auxiliaire (5) à l'intérieur duquel est mobile ledit tiroir (13), lesdits corps principal et auxiliaire étant assemblés de façon amovible. 3. Coupe-circuit selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite position vers laquelle lesdits moyens (14) de charge élastique poussent ledit tiroir (13) correspond à l'appui dudit tiroir contre ledit corps principal (4). 4. Coupe-circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit corps (5) de l'élément femelle comprend une gorge annulaire interne (28) de réception desdites billes (12) lors d'un déplacement dudit tiroir (13) à l'encontre desdits moyens (14) de charge élastique. 5. Coupe-circuit selon l'une des revendications précéden tes, caractérisé en ce que ledit embout (1) comprend un canal central (21) équipé d'une patte (2) de support d'un flotteur (3) formant clapet anti-retour. 6. Coupe-circuit selon lune des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un outil (30) de déplacement dudit tiroir (13), à l'encontre desdits moyens (14) de rappel élastique, vers une position dans laquelle lesdites billes (12) sont escamotées, de telle sorte qu'elles ne font pas saillie vers l'intérieur dudit tiroir. 7. Coupe-circuit selon les revendications 2 et 6, caractérisé en ce que ledit outil (30) est prévu pour être assemblé avec ledit corps auxiliaire (5) à la place dudit corps principal (4), ledit outil étant pourvu d'une butée (32) de déplacement dudit tiroir (13). 8. Coupe-circuit selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit outil (30) comprend un volume creux (33) de réception dudit embout mâle (1). 9. Coupe-circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon (17) mobile entre une position distante d'au moins un orifice radial (19) de passage dudit fluide et une position d'obturation dudit orifice, des moyens (16) de verrouillage amovible dudit manchon par rapport audit embout mâle étant prévus, de telle sorte qu'un déplacement dudit embout (1) en direction du débouché (6a) dudit élément femelle (B) implique un déplacement dudit manchon dans la même direction, en regard dudit orifice radial (19) de passage dudit fluide.