Brevet FR2809476A1 — publié le 20011130

La présente invention concerne un robinet pour bouteille à gaz sous pression à remplissage unique comprenant - un corps en forme de manchon ayant un fond et une tete, destiné à être solidarisé au niveau de son fond sur l'orifice de la bouteille, un ajutage de raccordement débouchant latéralement dans le corps, logement recevant un organe d'obturation ** muni d'une poignée de manoeuvre sortant de la tête du corps, vissé dans un filetage du logement pour commander l'organe d'obturation. On connaît déjà un réservoir à gaz sous pression équipe d'un robinet à usage unique selon le document US-A- 4 543 980. Ce robinet se compose d'un corps robinet ins tallé à demeure sur la bouteille. Le corps est muni d'un em bout sortie et il comporte un organe d'obturation vissé qui vient contre un siège pour assurer la fermeture du robi net. Cet organe d'obturation est déplacé par vissage par rap port à la surface du siège. Cet organe d'obturation comporte un élément secondaire en forme de clapet muni de branches plus moins radiales et portées par une tige à l'extrémité de l'organe d'obturation, du côté du réservoir, c'est-à-dire au-dela de l'embouchure de l'ajutage de sortie. Le logement qui reçoit l'organe d'obturation comporte une partie de sec tion réduite, située entre le siège et le réservoir. Lors qu'on visse à fond l'organe d'obturation, la première fois, ce mouvement fait passer le clapet au-delà de la partie de section diminuée, en jouant sur l'élasticité des branches dé passant radialement du clapet. A ce moment, le clapet est em prisonné libre en mouvement dans une chambre située au-delà de la collerette de section réduite, du côté du réservoir. Enfin, l'entrée de cette chambre, du côté du ré servoir, forme également un siège d'étanchéité pour coopérer avec clapet. Initialement, avant le remplissage du réservoir, l'organe d'obturation et le clapet qu'il porte sont en posi- tion relevée pour permettre le passage du gaz destiné rem plir le réservoir, le clapet et ses branches radiales se trouvant encore au-dessus de la partie de section réduite. Puis, lorsqu'on ferme le robinet, le déplacement de l'organe d'obturation fait passer le clapet et ses bran ches radiales au-delà du rebord de section réduite qui re tient alors le clapet dans la chambre. Le clapet, libre en mouvement, est plus soumis qu'à la pression du fluide agis sant sur ses deux faces. Comme la chambre dans laquelle se trouve le cla pet a une section bien supérieure au canal allant dans ré servoir, clapet peut certes boucher l'entrée du canal lorsqu'il est pressé contre celle-ci lorsque du fluide sous pression est appliqué à l'ajutage de sortie pour tenter de remplir le réservoir. Le remplissage ne peut donc se faire. Inversement, pour prélever du gaz du réservoir, il suffit d'ouvrir l'organe d'obturation. Le gaz pousse ou soulève le clapet. Celui-ci est retenu par ses branches sous la collerette de section réduite mais le gaz peut passer dans l'intervalle des branches et sortir. Ce robinet présente l'inconvénient d'une struc ture et d'un montage compliqués. I1 faut deux pièces pour constituer le clapet unidirectionnel interdisant le nouveau remplissage réservoir et un organe d'obturation assurant la fonction proprement dite de robinet. L'usinage du logement pour recevoir l'organe d'obturation et le clapet unidirec tionnel est particulièrement délicat à réaliser à cause des parties en contre-dépouille et de la succession des parties de section allant en diminuant. En résumé, ce robinet à usage unique, de struc ture compliquée, est coûteux, ce qui est antinomique avec un tel robinet. existe également un robinet assurant même fonction comme décrit dans le document FR 83 18 948. En fait, dans ce robinet, la fonction de valve et celle de clapet uni directionnel libéré à un certain moment est distincte. En ef fet, le clapet unidirectionnel est installé sur l'ajutage de sortie du robinet. I1 s'agit d'une bille qui, lors du premier usage du robinet, pour le remplissage du réservoir, se trouve dans une certaine position et que l'on pousse avec un pous soir pour le faire passer dans une seconde position dans laquelle il joue le rôle de clapet unidirectionnel. Ce clapet unidirectionnel a un fonctionnement très général, voisin de celui du document décrit ci-dessus mais, à la différence de celui-ci, il n'est pas directement intégré dans le corps du robinet mais dans l'ajutage fixé celui-ci. Ce second type de robinet à usage unique présente également l'inconvénient d'une structure compliquée et d' nombre relativement important de pièces. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des solutions connues et se propose de dévelop per un robinet à usage unique destiné à des bouteilles de gaz, qui soit de construction et de montage simples. A effet, l'invention concerne un robinet du type décrit ci dessus, caractérisé en ce que le logement comprend - une chambre débouchant dans le fond et munie d'un siège - un passage relié à la chambre dans lequel débouche l'ajutage, ce passage de section inférieure à celle de la chambre formant une surface de butée à sa jonction avec la chambre ; - une partie filetée située au-delà du passage en direc tion de tête l'organe d'obturation comprend - un obturateur ayant une extrémité pour coopérer avec le siège, de sec tion inférieure à celle de la chambre une extrémité tournée vers le passage et de section égale a celle de la chambre, laissant au moins une ouverture non couverte par la surface de butée lors que l'obturateur est en appui contre celle-ci, - une tige de commande ayant une partie de section réduite au niveau du passage une partie filetée au-delà de la partie de section réduite pour coopérer avec le filetage du logement un prolongement sortant du corps et portant une poi gnée l'obturateur étant relié par une liaison susceptible d'être rompue la tige de sorte que le mouvement de retrait de la tige appuie de l'obturateur contre la surface d'appui et pro voque la rupture de la liaison et ainsi la séparation défini tive de l'obturateur par rapport à la tige, la tete fonctionnant alors soit comme clapet unidirectionnel obturant le siège lorsqu'il est soumis à la pression d'un fluide supé rieure celle régnant dans le réservoir soit comme moyen d'obturation fermant le siège sous l'action de la tige de - naeuvre. Ce robinet présente l'avantage d'avoir une struc ture très simple à réaliser et à assembler. Cette structure se compose de deux pièces principales, le corps du robinet dont le logement présente une succession de perçages de dia mètres allant en diminuant et de ce fait faciles à usiner, y compris le taraudage de la partie filetée. L'organe d'obturation avec sa tête et sa tige de man#uvre est égale ment d'un usinage ou plus généralement d'une fabrication très simple, l'ensemble étant en une seule pièce ou éventuellement en deux pièces assemblées de manière arrachable (tige de ma- n#uvre et obturateur). L'assemblage se fait par simple introduction de l'organe d'obturation ou de sa tige dans le corps du robinet puis vissage de cet organe d'obturation et mise en place de la poignée de manoeuvre dès que le prolongement de la tige de l'organe d'obturation dépasse de la tête du manchon formant le corps du robinet. Le taraudage sert de butée haute interdisant éga lement le démontage du robinet. Comme le logement du clapet se trouve en dessous de la zone de chargement, c'est-à-dire l'embouchure de l'ajutage de remplissage, il n'est pas possible de remplir de nouveau la bouteille après utilisation. Ce robinet peut soit s'installer directement au tour de l'orifice de la bouteille de gaz et être soudé à la bouteille. I1 peut également recevoir une plaque de fond mu- nie d'un orifice formant le siège destiné à coopérer avec l'obturateur, cette plaque de fond, solidarisée au corps du robinet une fois l'organe d'obturation mis en place, peut à son tour servir à souder le robinet dans sur la paroi du réservoir à équiper. Suivant une autre caractéristique avantageuse, la tête fait corps avec l'extrémité de la partie de section ré duite. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le fond du corps fermé par une pièce à sonder logée dans une partie de la chambre et plaque de fond munie d'un orifice formant le siège d'étanchéité pour coopérer avec l'obturateur.. Cette forme d'obturateur a l'avantage d'être par ticulièrement compacte et de ne présenter ainsi qu'un encom brement très reduit dans la chambre tout permettant un excellent guidage de l'obturateur fonctionnant comme clapet unidirectionnel, c'est-à-dire libre en mouvement en étant soumis qu'aux différentes pressions régnant les faces de ce clapet. Ce guidage évite tout grippage de l'obturateur et permet de manière garantie le passage du gaz du réservoir vers l'extérieur tout en interdisant, d'une manière quasi im médiate, toute tentative de remplissage du réservoir à partir d'une source de pression extérieure. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'obturateur se compose d'une partie inférieure tronconique pour coopérer avec le siège et une partie supérieure de gui dage de section carrée à coins arrondis dont la périphérie correspond à la section de la partie de la chambre logeant l'obturateur Suivant d'autres caractéristiques avantageuses, le prolongement de la tige de l'organe d'obturation comporte un orifice pour recevoir une poignée après introduction de l'organe sans sa poignée dans le corps au moment du montage du robinet, le fond de la cavité reçoit une pièce intermé diaire, s'appuyant contre la face intérieure de la bouteille et vissée dans un taraudage réalisé dans la chambre avec in- terposition un joint, le fond du robinet est constitue par une pièce intermédiaire formant le siège, cette pièce ayant une certaine masse pour d'une part, être soudée à la bou teille et, autre part, constituer une masse d'inertie ther mique piégeant la chaleur dégagée lors de la soudure. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation d'un robinet à usage unique selon l'invention représenté dans les dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue de côté d'un robinet selon l'invention, - la figure est une vue en coupe du corps du robinet, - la figure 3 est une vue partielle coupée de l'organe d'obturation du robinet, - la figure est une vue de dessus de la tête de l'organe d'obturation, - la figure 5 est une vue en coupe du robinet en position de chargement, - la figure est une vue en coupe analogue à celle la figure 5 montrant l'organe d'obturation en position ou verte, - la figure est une vue en coupe analogue à celle la figure 5, montrant l'organe d'obturation en position le vée, - la figure montre en coupe, une variante de robinet, - la figure 9 est une coupe partielle d'un autre mode de réalisation d'un robinet selon l'invention. - la figure 9A est une vue à échelle agrandie du détail de la figure 9. - la figure 10 est une vue en coupe d'une partie d'un robi net selon une autre variante de l'invention. - la figure 10A est une vue en coupe à échelle agrandie du détail II de la figure 10. Selon la figure 1, l'invention concerne un robi net à usage unique 1 destiné à être installé dans l'ouverture 2 d'une bouteille de gaz sous pression 3. L'ensemble est à usage unique ; la bouteille constitue une réserve de gaz par exemple d'un gaz spécial comme un gaz frigorigène. Cette bou- teille fournit ce gaz en quantité limitée ; le robinet permet de distribuer le gaz en plusieurs fois mais la bouteille ne doit pas pouvoir être rechargée pour des raisons de sécurité. Aussi, la bouteille, selon invention, est-elle destinée à être remplie chez le fabricant qui neutralise en même temps le robinet pour ne permettre d'utiliser le robinet que pour la distribution du gaz et interdire tout nouveau remplissage de la bouteille à travers le robinet. Le robinet 1, composé d'un corps 4 en forme de manchon muni d'un ajutage de raccordement 5, reçoit un organe d'obturation 6 dont seul le prolongement 614 dépassant de la tête 42 du corps 4 apparaît dans cette figure. Ce prolonge ment 614 de l'organe d'obturation 6 est muni d'une poignée 616 engagée dans un perçage transversal 615 de ce prolonge ment 614. Le fond 41 du corps 4 du robinet est fixé à la bouteille 3, par exemple par soudure non représentée réa lisée au niveau d'une pièce 7 constituant en même temps le siège du robinet. De manière plus détaillée, selon la figure 2, le corps 4 en forme de manchon comporte, aligné dans l'axe XX, entre le fond 41 et la tête 42, une chambre 43 débouchant au niveau du fond 41. Cette chambre 43 est suivie d'un passage 44 dans lequel se trouve l'embouchure de l'ajutage 5. Ce pas sage 44 se poursuit par une partie filetée 45 et, enfin, par une partie lisse 46 au niveau de la tête 42. La chambre 43 a une section supérieure à celle du passage 44 pour former un épaulement 47 constituant une sur face d'appui. Ce logement traversant reçoit l'organe d'obturation 6 (figure 3) comprenant un obturateur 60 à l'extrémité inférieure . Cet obturateur 60 est destiné à coopérer avec le siège du robinet. L'obturateur 60 est relié par une liaison 610 susceptible d'être rompue à une tige de commande 61 ayant successivement une partie 611 de section réduite située au niveau du passage 44 du corps 4. Cette partie 611 se poursuit par une partie filetée 612 destinée à coopérer avec le file- tage 45 du corps 4. Au-dessus du filetage, il y a une gorge périphérique 613 recevant un joint d'étanchéité 617 (figure 6A) et, enfin, un prolongement 614 muni d'un perçage 615 pour recevoir la poignée 616. L'organe d'obturation 6 est placé dans le corps 4 en forme de manchon du robinet en passant à travers le fond 41. Le prolongement lisse 614, de section plus réduite que la partie filetée 612 et le filetage 45, traverse alors axiale- ment le corps 4 pour arriver dans le perçage lisse 46. Puis on peut introduire de force ou en fixant mécaniquement, la tige formant poignée 616 dans le perçage 615 arrivé au-delà de la tête 42 du corps 4. La poignée permet de continuer à visser l'organe 6 dans le filetage 45. Comme l'organe d'obturation 6 doit tourner dans le corps 4 avec l'obturateur 60, l'ensemble de l'organe 6 a une forme de révolution d'axe XX sauf la partie 601 qui peut avoir une section non de révolution. Selon les figures 3 et 4, l'obturateur 60 a, en vue de côté, une forme définissant deux parties, celle de l'extrémité inférieure 601 de forme tronconique destinée à coopérer avec le siège du robinet (voir ultérieurement) et une partie supérieure 602 dont les arêtes 602A, 602B, 602C, 602D et sont situées sur un cercle dont le diamètre D est égal au diamètre de la chambre 43. Les côtés droits de la partie supérieure 602 ont une forme droite de manière à déli miter, par rapport à la section de la chambre 43 représentée en trait interrompu à la figure 4, des secteurs en forme de lunules 604A, B, C qui ne sont pas couverts par la surface d'appui formée par l'épaulement 47. Les dégagements en forme de lunules 604A-D créent une perte de charge dans le fluide qui contourne l'obturateur 60. Cette perte de charge pousse l'obturateur (lorsque ce mouvement est autorisé par la position de l'organe d'obturation et en particulier de sa partie de section ré duite 611), soit contre la surface d'appui 47, lorsque le fluide arrive du réservoir, soit contre le siège 621, lorsque le fluide arrive de l'extérieur à travers l'ajutage. Dans le premier cas, le passage reste ouvert puisque les dégagements permettent toujours le passage du fluide alors que dans le second cas, dès l'amorce de passage de fluide, l'obturateur 60 est plaqué par son extrémité infé rieure 601 contre le siège 621 et interdit tout passage de fluide dans ce sens. Suivant les applications, le robinet peut être muni d'un ressort 8 s'appuyant contre l'épaulement 47 et l'obturateur 60 (variante représentée à la figure 8). De manière générale, les expressions inférieure , supérieure utilisées dans la présente description se réfèrent uniquement à l'orientation choisie dans les dessins sans avoir de caractère absolu. Selon les figures 1, 2, 5, la chambre 43 est for mée de deux parties 43A, 43B dont l'une 43A située du côté du fond 41 reçoit une pièce à souder 7, en forme de manchon dont l'orifice supérieur forme un siège 71 avec lequel coopère l'obturateur 60. Cette pièce 7 est directement soudé à la pa roi du reservoir. La partie 43B de la chambre 43 reçoit l'obturateur 60 et l'épaulement 47 formés en partie haute de cette chambre, forme la butée pour l'obturateur. Le fonctionnement et l'utilisation du robinet à usage unique selon l'invention sont les suivants (figures 5 7) . Après la fabrication et l'assemblage du robinet, l'obturateur 60 occupe la position représentée à la figure 5. Cet obturateur 60 est solidaire de la tige 61, c'est-à-dire de l'extremité inférieure de la partie de section réduite 611, par la liaison 610. L'obturateur 610 est légèrement décollé du siège 71. Le robinet est supposé être installé sur la bouteille non représentée. Cette position est celle réglée à la fabrica tion. La tête 60 étant en appui contre l'épaulement 47 entre la chambre 43 et le passage 44, dans cette position, il est possible d'introduire du gaz dans le réservoir en bran chant le robinet par son ajutage 5 sur une alimentation en gaz, non représentée. Le gaz entrant par l'ajutage 5 débouche dans le passage 44 par l'embouchure 51, passe autour de la partie de section réduite 611 et traverse les dégagements 604A-D subsistant entre l'extrémité supérieure 602 de l'obturateur 60 et la paroi de l'épaulement 47 pour traverser la chambre 43B et orifice du siège 71 pour remplir le ré servoir. A la du remplissage, on dévisse la tige 61 au-delà de la position représentée à la figure 5, comme cela est représenté à figure 6. La liaison 610 susceptible d'être rompue a effectivement été cassée par simple traction et ainsi l'extrémite inférieure de la tige 61 et l'obturateur 60 sont séparés. Ce dernier est retenu par ses coins 602A, B, C, D appuyés contre surface d'appui 47. Une fois cette séparation réalisée, l'obturateur 60 est libre de se deplacer dans sa chambre 43B en étant gui dé par ses extrémites 602A, B, C, D, sous l'effet des pres sions auxquelles est soumis. Si la différence de pression à l'ajutage 5 est inférieure à celle régnant dans le réservoir, le gaz peut sortir du réservoir, soulever l'obturateur 60 et contourner celui-ci même s' est en appui contre la surface 47 pour traverser le passage 44 et sortir par l'ajutage 5. Pour fermer le réservoir, il suffit de visser la tige 61 de l'organe d'obturation dans le sens inverse du dé vissage pour appuyer, par l'extrémité inférieure de la partie de section réduite , contre le dessus de l'obturateur 60 et presser celui-ci contre le siège 71. Le débit de gaz est alors interrompu (figure 7). Pour fournir de nouveau du gaz, on dévisse la tige de l'organe d'obturation 6 pour permettre à l'obturateur 60 de se soulever son siège 621 sous l'effet de la pres sion et permettre le passage du gaz. Ce robinet ne permet pas un nouveau remplissage du réservoir car dès que la pression, au niveau de l'ajutage 5, est supérieure à la pression régnant dans le réservoir, cette différence de pression plaque l'obturateur 60, fonc tionnant comme clapet unidirectionnel, contre son siège 71 et interdit le passage de fluide dans ce sens. Dans ces conditions et quel que soit le niveau de remplissage du réservoir, dans la mesure où nécessairement pour remplir le réservoir il faut que le fluide de remplis sage à introduire soit à une pression supérieure à celle ré gnant dans le réservoir, l'obturateur 60 fonctionnant comme clapet interdira toujours ce passage de fluide. Selon l'invention, le corps 4 est par exemple de préférence réalisé en acier alors que l'organe d'obturation 6 peut être réalisé en matière plastique. L'obturateur 60 est en géneral réalisé en une seule pièce avec la tige de com mande. Ces deux parties de l'organe d'obturation peuvent éga lement être fabriquées sous la forme de pièces distinctes réunies par une zone d'accrochage, par exemple par une sur face collée. Dans tous les cas, la liaison entre l'obturateur 60 et extrémité de la tige 611 est telle qu'une fois rompue cette liaison ne peut se rétablir. Les figures 9, 9A montrent une variante de reali- sation un robinet selon l'invention. Cette variante 'est représentée que pour la partie du corps 4A au niveau de l'obturateur 60A et de la chambre 43A, près du réservoir 3A. La partie 43AA de la chambre 43A comporte fi letage 431A et le siège 81A est porté par une pièce intermé diaire 8A rapportée par sa collerette 82A contre la surface intérieure du réservoir 3A et munie à sa surface périphérique d'un filetage 82A pour être vissée dans le filetage 431A du corps 4A. La jonction du corps 4A et de la bouteille 3A est rendue étanche par un joint 9A. La pièce 8A est, de préférence, un six-pans pour être bloquée pendant le vissage, et cette pièce 8A est placée dans réservoir avant l'assemblage de celui-ci. Les figures 10, 10A montrent une variante du mode de réalisation précédent. Pour cette variante, on a utilisé les memes références mais avec le suffixe B. La pièce 8B est également un six-pans avec une collerette d'étanchéité 82B. Le bord inférieur du corps 4B est en forme de biseau pour coopérer avec un joint torique 9B. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Robinet à remplissage unique pour bouteille de gaz sous pression comprenant - un corps en forme de manchon (4) ayant un fond (41) et une tête (42), destiné à être solidarisé au niveau de son fond (41) sur l'orifice de la bouteille, un ajutage de raccordement (5) débouchant latéralement dans le corps (4), un logement recevant un organe d'obturation muni d'une poignée de manoeuvre (616) sortant de la tête du corps (4), vissée dans un filetage du logement pour commander l'organe d'obturation robinet caractérisé en ce que le logement comprend - une chambre (43) débouchant dans le fond (41) et munie d'un siège 71 - un passage (44) relié à la chambre (43) dans lequel dé bouche l'ajutage (5), ce passage (44) de section infé rieure à celle de la chambre (43) formant une surface de butée (47) à sa jonction avec la chambre ; - une partie filetée (45) située au-delà du passage (44) en direction de la tête (42) l'organe d'obturation (6) comprend - un obturateur (60) ayant une extrémité (601) pour coopérer avec le siège (71), de section inférieure à celle de la chambre (43) une extrémité (602) tournée vers le passage (44) et de section égale à celle de la chambre (43), lais sant au moins une ouverture (604A-D) non couverte par la surface de butée (47) lorsque l'obturateur (60) est en appui contre celle-ci, - une tige de commande (61) ayant une partie de section réduite (611) au niveau du pas sage (44) une partie filetée (612) au-delà de la partie de sec tion réduite (611) pour coopérer avec le filetage (45) du logement un prolongement (614) sortant du corps (4) et portant une poignée (616) l'obturateur (60) étant relié par une liaison (610) suscepti ble d'être rompue à la tige (61) de sorte que le mouvement de retrait de la tige (61) appuie de l'obturateur (60) contre la surface d'appui (47) et provoque la rupture de la liaison (610) et ainsi la séparation définitive de l'obturateur (60) par rapport à la tige (61), la tête fonctionnant alors soit comme clapet unidirectionnel obturant le siège (71) lorsqu'il est soumis la pression d'un fluide supérieure à celle ré gnant dans le réservoir soit comme moyen d'obturation fermant le siège ) sous l'action de la tige de man#uvre (61). 2 ) Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obturateur (60) fait corps avec l'extrémité de la partie (611) de section réduite. 3 ) Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond ( ) du corps (4) est fermé par une pièce sonder logée dans une partie 43A de la chambre 43 et plaque de fond munie d'un orifice formant le siège d'étanchéité (71) pour coopérer avec l'obturateur (60). 4 ) Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obturateur (60) se compose d'une partie inférieure tronco nique (601) pour coopérer avec le siège (62l) et une partie supérieure (602) de guidage de section carrée à coins arron dis (602A-D) dont la périphérie correspond à la section de la partie 43B de la chambre (43) logeant l'obturateur (60). 5 ) Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le prolongement (614) de la tige (61) de l'organe d'obturation (6) comporte un orifice (615) pour recevoir une poignée (6l6) après introduction de l'organe (6) sans sa poi gnée dans le corps (4) au moment du montage du robinet. 6 ) Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond de la cavité (43A, 43B) reçoit une pièce intermé diaire (8A, 8B), s'appuyant contre la face intérieure de la bouteille (3A, 3B) et vissée dans un taraudage réalisé dans la chambre (43AA, 43AB) avec interposition d'un joint (9A, 9B). 7 ) Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le fond du robinet est constitué par une pièce intermédiaire (9C) formant le siège (621C), cette pièce (9C) ayant une cer taine masse pour d'une part, être soudée à la bouteille et, d'autre part, constituer une masse d'inertie thermique pié geant la chaleur dégagée lors de la soudure.