Brevet FR2797318A1 — publié le 20010209

La présente invention concerne un raccord rapide pour la jonction amovible de deux canalisations. Elle vise plus particulièrement un tel raccord permettant de mettre en communication fluidique un réservoir amont d'un fluide à haute pression, tel que de l'oxygène, avec une conduite aval de distribution de ce fluide. De manière classique, ce raccord comprend un élément amont, constituant habituellement la partie femelle de ce raccord, qui est connecté au réservoir de ce fluide, ainsi qu'un élément aval, constituant habituellement la partie mâle du raccord, qui est connecté à la conduite de distribution. Ces deux éléments amont et aval. sont propres à être emmanchés axialement, ce qui provoque alors l'ouverture d'un clapet monté coulissant dans le corps de l'élément amont, de manière à assurer le libre passage du fluide. La partie femelle du raccord rapide est équipée d'un verrou chargé, monté à coulissement dans le corps de cette partie femelle, transversalement à la direction de déplacement du clapet. Ce corps est percé d'une partie centrale destinée à l'emmanchement de l'élément mâle et il est en outre prévu au moins un joint d'étanchéité, disposé au voisinage du clapet. Ce raccord rapide connu présente cependant un inconvé nient en ce sens que, dans certaines conditions d'utilisation, en particulier lorsque le fluide véhiculé est de l'oxygène à haute pression, il se produit une inflammation des joints disposés au voisinage du clapet de l'élément amont. Ceci est préjudiciable à l'intégrité mécanique du raccord et nuit donc à son utilisation correcte. De surcroit, l'inflammation des joints provoque parfois la combustion de l'ensemble du raccord, ce qui peut être à l'origine d'accidents graves, étant donné la présence d'oxygène. Afin de pallier cet inconvénient, l'invention se propose de réaliser un raccord rapide qui, tout en assurant une jonction fiable entre les deux canalisations qui lui sont connectées, soit particulièrement robuste, en particulier en termes de résistance à l'inflammation, quelles que soient les conditions opératoires auxquelles est soumis ce raccord. A cet effet, elle a pour objet un raccord rapide pour la jonction amovible de deux canalisations parcourues par un fluide sous pression, notamment de l'oxygène, comprenant un élément amont, notamment un élément femelle, et un élément aval, notamment un élément mâle, propres à être emmanchés axialement l'un dans l'autre en provoquant l'ouverture d'un clapet monté dans un corps de l'élément amont, ledit clapet étant mobile entre une position d'ouverture, dans laquelle les éléments amont et aval sont accouplés, et une position de fermeture, dans laquelle les éléments amont et aval sont dissociés, ledit élément amont étant pourvu d'au moins un joint disposé au voisinage dudit clapet et comprenant des moyens de connexion à une canalisation amont d'arrivée du fluide sous pression, caractérisé en ce que ledit élément amont comprend des moyens de dissipation de l'énergie du fluide sous pression, disposés en amont du ou de chaque joint, à distance de celui-ci ou de ceux-ci. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - les moyens de dissipation d'énergie comprennent des moyens de rétrécissement de la section du passage du fluide ; - les moyens de dissipation comprennent des moyens de réflexion d'une onde de choc ; - les moyens de réflexion comprennent au moins une paroi transversale à l'écoulement du fluide ; - les moyens de dissipation d'énergie comprennent au moins une chicane le long de laquelle est astreint à se déplacer le fluide ; - les moyens de dissipation d'énergie appartiennent un organe fixe rapporté dans le corps dudit élément amont ; - les moyens de dissipation d'énergie appartiennent à un organe mobile par rapport au corps dudit élément amont ; - les moyens de dissipation d'énergie appartiennent à un organe solidaire dudit clapet, mobile entre une première position, correspondant à ladite position de fermeture, dans laquelle il permet une première, ou faible section de passage du fluide, et une deuxième position, correspondant à ladite position d'ouverture, dans laquelle il permet une deuxième, ou forte section de passage du fluide ; - l'organe solidaire du clapet comprend une tête venue de matière avec ledit clapet et s'étendant vers l'amont du clapet, ladite tête possédant une portion renflée s'éten dant, dans ladite position de fermeture, au voisinage d'un col du corps de l'élément amont et, dans ladite position d'ouver ture, au voisinage d'une autre portion dudit corps, de section plus importante que celle dudit col ; - les moyens de dissipation d'énergie appartiennent à un organe mobile disposé sur le trajet de l'écoulement du fluide et assurant une section de passage du fluide décrois sant en fonction de la différence entre les pressions régnant en amont et en aval dudit organe mobile ; - l'organe mobile est déplaçable à l'encontre d'un ressort dont une extrémité aval prend appui contre le corps et une extrémité amont prend appui contre ledit organe mobile, ledit ressort agissant à l'encontre de l'écoulement du fluide ; - les moyens de dissipation d'énergie sont séparés du ou de chaque joint par une zone intermédiaire de montée en pression progressive du fluide. L'invention va être décrite ci-dessous, en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe longitudinale partielle, illustrant un raccord rapide conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, dans des positions d'ouverture et de fermeture ; - la figure 2 est une vue analogue à la figure 1, illustrant un raccord rapide conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention, dans des positions d'ouverture et de fermeture ; et - la figure 3 est une vue analogue à la figure 1, illustrant un raccord rapide conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention, dans des positions correspondant à des écoulements de fluide respectivement faible et fort. La figure 1 représente un raccord rapide conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, qui comprend un élément amont, désigné dans son ensemble par la référence 2. Ce dernier, qui constitue la partie femelle du raccord rapide, est connecté de façon classique à une installation non représentée, délivrant de l'oxygène à haute pression, par exemple voisine de 200 bars. L'élément amont 2 comprend un corps tubulaire 4, formé de deux portions respectivement amont 6 et aval 8. I1 délimite un logement intérieur 10 de réception d'un clapet 12, de type connu. Ce dernier possède, dans sa partie amont, des doigts radiaux 14 destinés à coulisser au voisinage des parois du corps 4, ainsi que, dans sa partie aval, des pattes axiales 16 destinées à prendre appui contre une partie mâle du raccord. Le corps 4 reçoit, dans sa partie aval, un verrou 18 monté à coulissement, à l'encontre d'un ressort 20, qui permet la fixation amovible d'un élément aval 22, formant la partie mâle du raccord. L'agencement de cet élément aval 22, ainsi que son mode de fixation à l'élément amont, sont classiques. Le clapet 12 est mobile entre deux positions, à savoir une position de fermeture, illustrée à la partie supérieure de la figure 1, dans laquelle il prend appui, par sa partie aval, contre un insert 26 solidaire du corps 4, et une position d'ouverture, illustrée à la partie inférieure de la figure 1, dans laquelle il est repoussé vers l'amont par l'élément aval 22, de manière à permettre une libre circula tion du fluide, par des passages délimités entre les pattes 16. Un ressort 28, disposé contre un épaulement du corps 4, permet de ramener le clapet 12 dans sa position de fermeture. Le raccord rapide est en outre pourvu de joints d'étan chéité, à savoir un premier joint 30 disposé à la périphérie extérieure du clapet, ainsi que des deuxième et troisième joint 32, 34 disposés respectivement aux périphéries inté rieure et extérieure de l'insert 26. Le corps 4 possède une chambre amont 36 mise en communi cation fluidique avec le logement 10 par un col 38. Le logement 10 reçoit, dans sa partie amont, intercalée entre les joints 30, 32, 34 et le col 38, un organe rapporté 42, qui est monté fixe dans le corps 4 par vissage. Cet organe 42, de forme allongée, possède, dans sa partie amont, un renfoncement 44 prolongé, vers l'amont, par un voile périphérique 46 prenant appui contre les paroi du col 38. Ce voile 46 est pourvu de passages permettant la libre circula tion du fluide. L'organe 42 est en outre pourvu d'une collerette radiale 48, s'étendant en aval du voile 46, ainsi que d'un tronçon cylindrique 50 aval. Ce dernier, qui est percé d'orifices 52 de passage du fluide, prend appui par sa périphérie extérieure contre les parois filetées du logement 10. Lorsqu'un fluide à haute pression est véhiculé depuis le réservoir amont, ce fluide s'écoule au travers du col 38 où il se trouve renvoyé, du fait de la présence du renfoncement 44 et du voile 46. La paroi transversale de ce renfoncement permet également de réfléchir une onde de choc inhérente à des variations brutales de la pression du fluide dans la canalisa tion amont. Le fluide s'écoule ensuite au travers des passages ménagés dans ce voile 46, qui constituent une chicane. I1 circule alors au voisinage de la collerette 48, puis est admis en aval de l'organe rapporté 42, après passage au travers des orifices 52. Le fluide s'épanouit ensuite dans une chambre intermé diaire C délimitée entre la zone des joints 30, 32, 34 et l'extrémité aval de l'organe 42. Cette chambre C, qui correspond à une augmentation de la section du fluide vers l'aval, assure une montée en pression progressive du fluide, lors de brusques variations de la pression de ce dernier dans la canalisation amont. Dans la position fermée du clapet 12, le fluide est confiné à l'intérieur de la chambre C, alors que, dans la position d'ouverture de ce clapet 12, le fluide s'écoule successivement au voisinage des doigts 14, puis des pattes 16, de manière à circuler dans le volume intérieur de l'élément aval 22. La figure 2 illustre un raccord conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les éléments identiques à ceux de la figure 1 sont affectés, dans ce qui suit, des mêmes numéros de référence augmentés de 100. Le clapet 112 possède des dimensions longitudinales notablement supérieures à celles du clapet 12 appartenant au premier mode de réalisation. Il est en effet prolongé, vers l'amont, par une tête 154 venue de matière. Ce clapet 112 comprend une partie médiane amincie 156, disposée au voisinage des doigts 114, ainsi qu'une partie renflée 158, située à l'extrémité amont de ce clapet. Ce dernier peut également être pourvu d'un renfoncement non représenté, analogue à celui 44 dont est pourvu l'organe rapporté 42. Par ailleurs, le corps 104 de l'élément amont 102 est pourvu d'un col aval 160, s'étendant à proximité immédiate du ressort 128 de rappel du clapet 112. Comme le montre la partie supérieure de la figure 2, dans la position de fermeture, à savoir lorsque les éléments amont et aval ne sont pas accouplés, la périphérie extérieure de la partie renflée 158 du clapet 112 s'étend en regard des parois du col 160. La section de passage du fluide est alors matérialisée par la distance d. Lorsque le clapet 112 est placé en position d'ouverture, il est déplacé vers l'amont, de sorte que la partie renflée 158 ne se trouve plus disposée en regard des parois du col aval 160, mais en regard d'une portion 161 de plus grande section que celle du col 160. Dans cette configuration, la section de passage du fluide, matérialisée par la distance D, est donc sensiblement supérieure à celle offerte dans la position de fermeture du clapet. Dans l'une ou l'autre de ces deux positions, les doigts 114 et la partie renflée 158 délimitent une chambre intermédiaire C', qui correspond à une augmentation de la section du fluide vers l'aval. En amont du clapet 112, le trajet du fluide est identique à celui intervenant dans le premier mode de réalisation. Au voisinage de la partie renflée 158, le fluide voit sa section diminuer, de manière plus ou moins sensible selon que le clapet est en position d'ouverture ou de fermeture, ce qui induit une perte d'énergie de ce fluide, du fait de la perte de charge subie par ce dernier. En aval de cette partie renflée 158, le fluide circule ensuite dans la chambre intermédiaire C' puis reste confiné dans cette dernière ou bien s'écoule dans le volume intérieur de l'élément aval 122, selon la position du clapet 112. La figure 3. représente un raccord rapide conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention. Les éléments mécaniques identiques à ceux de la figure 1 sont affectés, dans ce qui suit, des mêmes numéros de référence augmentés de 200. Le corps 204 de l'élément amont 202 présente une portion amincie amont 254 rapportée, définissant un espace annulaire 256 avec la paroi intérieure de ce corps 204. Un organe mobile 258, qui est admis au sein du logement 210, comprend une membrane 260 s'étendant transversalement à la direction d'écoulement du fluide. Cette membrane 260 est en appui contre un ressort 262, dont l'extrémité 264 opposée à la membrane 260 repose contre un épaulement 266 de la portion 254. La membrane 260 est prolongée, vers l'amont, par un voile 246, analogue à celui 46 du premier mode de réalisation. La membrane 260 est prolongée, vers l'aval, par une jupe 268 s'étendant au sein de l'espace annulaire 256. Cette jupe est pourvue, à sa périphérie extérieure, de plusieurs saillies annulaires 270 présentant une section transversale en forme de créneaux. De plus, les parois du corps 204 s'étendant à la périphérie extérieure de la jupe 268 comportent des bossages 272 annulaires, présentant une section transversale en forme de créneaux, de profil identique à celui des saillies 270. L'organe mobile 258 est apte à se déplacer longitudinale ment, en fonction de l'augmentation de la pression du fluide arrivant dans la canalisation amont. Ainsi, lorsque les variations de pression sont modérées, ou lorsque la pression est sensiblement constante, comme cela est représenté à la partie supérieure de figure 3, la force exercée par le ressort 262 est supérieure à celle appliquée par le fluide, de sorte que le voile 246 est en butée contre des parois transversales du corps 204, le fluide s'écoulant au travers des orifices ménagés dans ce voile. De plus, les saillies 270 et les bossages 272 sont décalés les uns par rapport aux autres, de manière à conférer au fluide une section de passage matériali- sée par la distance D'. Lorsque la pression du fluide s'écoulant depuis la canalisation amont s'élève brutalement, à savoir qu'il s'établit une forte différence de pressions entre l'amont et l'aval de l'organe mobile 258, ceci a pour conséquence de repousser axialement cet organe vers l'aval, de sorte que le voile 246 n'est plus en-contact avec des parois du corps. De surcroît, les extrémités respectivement extérieures des saillies 270 et intérieures des bossages 272 se trouvent en regard, comme l'illustre la partie inférieure de la figure 3. Ceci assure au fluide une section de passage, matérialisée par la distance d', nettement inférieure à celle autorisée dans l'agencement de la partie supérieure de cette figure 3. Quel que soit son débit, le fluide est tout d'abord renvoyé par l'intermédiaire de la membrane 260, puis s'écoule au voisinage du voile 246, dont la présence permet de former une chicane pour ce fluide. Puis, le fluide circule à proximité des saillies 270 et des bossages 272, où il voit sa section de passage diminuer, dans une mesure dépendant de la variation de la pression de ce fluide. Ce dernier s'écoule alors au voisinage de l'extrémité aval de la jupe 268, qui forme une seconde chicane. Le fluide débouche ensuite, au travers de passages 274 ménagés dans la portion amincie 254, dans une chambre intermédiaire C", dont la section est nettement supérieure à celle des passages 274. Le fluide se dirige alors vers la sortie de l'élément amont, où il se trouve soit confiné, soit dirigé vers l'élément aval, en fonction de la position du clapet. L'invention a été décrite en référence à des éléments amont et aval formant respectivement des parties femelle et mâle du raccord. Elle trouve également son application à un raccord dont les éléments amont et aval forment des parties respectivement mâle et femelle. L'invention permet de réaliser les objectifs précédemment mentionnés. En effet, la Demanderesse a constaté que les phénomènes d'inflammation, auxquels sont soumis les joints, sont dûs à des montées brutales de la pression du fluide s'écoulant au voisinage de ces joints, induisant une élévation de température considérable. Prévoir des moyens de dissipation de l'énergie du fluide, placés à distance de la zone où sont disposés les joints, permet de dissiper la chaleur induite par ces montées brutales de pression nettement en amont de ces joints. De la sorte, ces derniers ne sont soumis- que dans une très faible mesure à cette élévation de température, de sorte que leur intégrité mécanique n'est pas mise en cause. Prévoir des moyens de renvoi d'une onde de choc est avantageux. En effet, la Demanderesse a constaté que les montées brutales de pression du fluide, à l'origine des phénomènes d'inflammation, sont accompagnées d'une onde de choc induisant une fragilisation des joints. Disposer de tels moyens de réflexion, en amont de la zone des joints, permet de réduire dans une mesure substantielle une telle fragilisa tion. Prévoir des moyens de dissipation d'énergie mobiles entre deux positions, correspondant aux positions d'ouverture et de fermeture du clapet, est avantageux. En effet, la Demanderesse a constaté que les risques d'inflammation des joints, voire de l'ensemble du raccord rapide, sont plus élevés dans le cas où le clapet de ce raccord est dans une position fermée. De la sorte, lorsque les moyens de dissipation d'énergie sont dans leur position correspondant à la configuration fermée du clapet, ils confèrent une section de passage très réduite au fluide, ce qui contribue à limiter, dans une mesure très importante, l'échauffement de la zone des joints. En revanche, lorsque le clapet est dans sa position ouverte, les moyens de dissipation d'énergie garantissent une section de passage qui, tout en étant relativement faible, est suffisante pour permettre un écoulement satisfaisant du fluide de l'élément amont vers l'élément aval. Il est enfin avantageux de faire appel à des moyens de dissipation d'énergie assurant une section de passage du fluide décroissante en fonction de la différence entre les pressions régnant en amont et aval de cet organe. Cette disposition assure en effet un asservissement de la dissipa- tion de l' énergie possédée par le fluide, en fonction de cette différence de pressions. REVENDICATIONS 1. Raccord rapide pour la jonction amovible de deux canalisations parcourues par un fluide sous pression, notamment de l'oxygène, comprenant un élément amont (2 ; 102 ; 202), notamment un élément femelle, et un élément aval (22 ; 122 222), notamment un élément mâle, propres à être emmanchés axialement l'un dans l'autre en provoquant l'ouver ture d'un clapet (12 ; 112 ; 212) monté dans un corps (4 ; 104 ; 204) de l'élément amont, ledit clapet (12 ; 112 ; 212) étant mobile entre une position d'ouverture, dans laquelle les éléments amont (2 ; 102 ; 202) et aval (22 ; 122 ; 222) sont accouplés, et une position de fermeture, dans laquelle les éléments amont et aval sont dissociés, ledit élément amont étant pourvu d'au moins un joint (30, 32, 34 ; 130, 132, 134 ; 230, 232, 234) disposé au voisinage dudit clapet (12 ; 112 ; 212) et comprenant des moyens de connexion à une canalisation amont d'arrivée du fluide sous pression, caractérisé en ce que ledit élément amont (2 ; 102 ; 202) comprend des moyens (44, 46, 48, 52 ; 158 ; 246, 260, 270) de dissipation de l'énergie du fluide sous pression, disposés en amont du ou de chaque joint (30, 32, 34 ; 130, 132, 134 ; 230, 232, 234), à distance de celui-ci ou de ceux-ci. 2. Raccord suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de dissipation d'énergie comprennent des moyens (48 ; 158 ; 270) de rétrécissement de la section du passage du fluide. 3. Raccord suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de dissipation comprennent des moyens (44 ; 260) de réflexion d'une onde de choc. 4. Raccord suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de réflexion comprennent au moins une paroi (44, 260) transversale à l'écoulement du fluide. 5. Raccord suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de dissipation d'énergie comprennent au moins une chicane (46 ; 246, 268) le long de laquelle est astreint à se déplacer le fluide. 6. Raccord suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de dissipation d'énergie appartiennent un organe fixe (42) rapporté dans le corps (4) dudit élément amont (2). 7. Raccord suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de dissipation d'énergie appartiennent à un organe mobile (154, 258) par rapport au corps (104 ; 204) dudit élément amont (2 ; 102). 8. Raccord suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de dissipation d'énergie appartiennent à un organe (154) solidaire dudit clapet, mobile entre une première position, correspondant à ladite position de fermeture, dans laquelle il permet une première, ou faible section de passage du fluide, et une deuxième position, correspondant à ladite position d'ouverture, dans laquelle il permet une deuxième, ou forte section de passage du fluide. 9. Raccord suivant la revendication 8, caractérisé en ce que ledit organe solidaire du clapet (112) comprend une tête (154) venue de matière avec ledit clapet et s'étendant vers l'amont du clapet (112), ladite tête (154) possédant une portion renflée (158) s'étendant, dans ladite position de fermeture, au voisinage d'un col (160) du corps (104) de l'élément amont (102) et, dans ladite position d'ouverture, au voisinage d'une autre portion (161) dudit corps (104), de section plus importante que celle dudit col (160). 10. Raccord suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens de dissipation d'énergie appartiennent à un organe mobile (258) disposé sur le trajet de l'écoulement du fluide et assurant une section de passage du fluide décrois sant en fonction de la différence entre les pressions régnant en amont et en aval dudit organe mobile (258). 11. Raccord suivant la revendication 10, caractérisé en ce que ledit organe mobile (258) est déplaçable à l'encontre d'un ressort (262) dont une extrémité aval prend appui contre le corps (204) et une extrémité amont prend appui contre ledit organe mobile (258), ledit ressort agissant à l'encontre de l'écoulement du fluide. 12. Raccord suivant l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que les moyens (44, 46, 48 ; 158 ; 246, 260, 270) de dissipation d'énergie sont séparés du ou de chaque joint (30, 32, 34 ; 130, 132, 134 ; 230, 232, 234) par une zone intermédiaire (C ; C' ; CI') de montée en pression progressive du fluide.