Brevet FR2866409A3 — publié le 20050819

FR 2866409 A3 20050819 FR 0401537 A 20040216 TITRE: RACCORD FEMELLE POUR CONDUITE DE FLUIDE La présente invention concerne, de façon générale le domaine des raccords pour conduire des fluides sous pression tels que de l'eau ou de l'air et relier entre elles des canalisations. Plus particulièrement, l'invention concerne un raccord femelle de conduite de fluide comprenant - un corps doté : - d'une première extrémité adaptée pour être 10 reliée de façon étanche à une première conduite de fluide, d'une seconde extrémité adaptée pour être reliée de façon amovible à un raccord mâle de conduite de fluide, - et d'un passage de fluide situé à l'intérieur dudit corps et dans lequel est monté un clapet d'étanchéité mobile en translation entre des positions d'obturation et d'ouverture du passage de fluide, - et un moyen de blocage dudit raccord mâle à l'intérieur du raccord femelle, ce moyen de blocage comportant une pièce de blocage mobile entre une position de blocage et une position de libération du raccord mâle, et un moyen de contrainte sollicitant le passage de la pièce de blocage de sa position de libération vers sa position de blocage. Afin de permettre de connecter et déconnecter fréquemment des conduites transportant des fluides sous pression, des raccords ont été mis au point et sont largement utilisés. Ces raccords doivent permettre des connexions et déconnexions répétées sans altération de leurs fonctions importantes qui sont: - la rapidité et la simplicité de manipulation lors des opérations de connexion et déconnexion des raccords mâle et femelle, et également; l'étanchéité du raccord femelle lorsque celui-ci est déconnecté de son raccord mâle correspondant; ]0 l'étanchéité de l'ensemble formé par les raccords mâle et femelle une fois ceux-ci connectés entre eux. C'est la raison pour laquelle de nombreux fabricants de raccords ont développé diverses solutions visant à fournir des moyens de connexion de canalisations. Un raccord femelle du type précédemment défini, permettant un tel raccordement de conduites, est par exemple décrit dans le document brevet US 6, 463, 957. Ce document, décrit un raccord femelle et un raccord mâle correspondant. Le raccord femelle comprend un clapet d'étanchéité actionné par enfoncement du raccord mâle dans le raccord femelle de façon à ce que le passage de fluide soit ouvert une fois le raccord mâle assemblé. Un moyen de blocage distinct du clapet d'étanchéité permet de maintenir le raccord mâle assemblé avec le raccord femelle. Ce moyen d'étanchéité est commandé par une bague mobile en translation autour du raccord femelle entre une position de blocage dans laquelle des billes aussi appelées pièces de blocage sont chassées vers l'intérieur du raccord femelle et une position de libération dans laquelle ces billes sont libres de se déplacer vers l'extérieur du raccord femelle. En position de blocage les billes peuvent s'engager avec une gorge circulaire formée à l'extérieur du raccord mâle et permettre ainsi le maintient en configuration assemblée du raccord femelle avec le raccord mâle. Le désassemblage des raccords mâle et femelle se fait en poussant la bague mobile dans sa position de libération, permettant ainsi le retrait des billes de la gorge circulaire du raccord mâle, et autorisant le désassemblage de ces raccords. Un tel ensemble de raccords mâle et femelle est particulièrement difficile à manipuler car il nécessite lors de l'opération d'assemblage: de positionner le moyen de blocage dans une configuration de libération, afin de libérer les pièces de blocage puis; d'enfoncer le raccord mâle dans le raccord femelle jusqu'à ce que les pièces de blocage soient en face de la gorge circulaire du raccord mâle, et enfin; replacer le moyen de blocage dans une configuration de blocage dans laquelle les pièces de blocage (les billes) sont positionnées dans leurs positions de blocage et insérées partiellement dans la gorge du raccord mâle. Cette opération d'assemblage est particulièrement difficile à effectuer car elle requiert à la fois un effort d'enfoncement du raccord mâle dans le raccord femelle et un maintien simultané en configuration de libération du moyen de blocage du raccord femelle. Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un raccord femelle permettant des opérations d'assemblage / désassemblage simplifiées. A cette fin, le raccord femelle de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement caractérisé en ce qu'en position d'obturation, le clapet d'étanchéité transmet une poussée à la pièce de blocage alors dans sa position de libération, à l'encontre du moyen de contrainte, et en ce qu'en position d'ouverture du clapet d'étanchéité, la pièce de blocage étant libérée de l'effort de poussée du clapet, passe de sa position de libération à sa position de blocage sous l'action du moyen de contrainte. Grâce au raccord femelle selon l'invention, il est possible d'assembler un raccord mâle à l'intérieur du raccord femelle en un seul mouvement d'enfoncement du raccord mâle. En effet, le raccord mâle est introduit dans le raccord femelle jusqu'à venir en appui sur le clapet d'étanchéité, et à venir le faire coulisser de sa position d'obturation vers sa position de passage de fluide. Le déplacement du clapet dans sa position de passage de fluide libère la pièce de blocage qui est contrainte en permanence par un moyen de contrainte pour passer de la position de libération vers la position de blocage. Ce raccord femelle est particulièrement avantageux car il peut être utilisé avec une multitude de raccords mâles déjà existants sans nécessiter leur remplacement. On peut par exemple faire en sorte que le corps du raccord femelle comprenne un joint plat et que le clapet d'étanchéité possède une collerette circulaire adaptée pour être en butée contre le joint plat lorsque le clapet est en position d'obturation pour obturer ainsi de façon étanche le passage de fluide. L'utilisation d'un joint plat sur lequel vient se plaquer la collerette circulaire lorsque le clapet est en position d'obturation permet de réaliser l'étanchéité par simple mise en contact et appui du clapet sur le joint plat. Ainsi, contrairement à des raccords femelles de l'art antérieur où l'étanchéité est réalisée par un joint torique sur lequel glisse le clapet, l'usure du joint, par frottement du clapet lors des passages répétés entre les positions d'obturation et d'ouverture est avantageusement réduite. Un tel raccord femelle dont l'étanchéité du clapet est obtenue avec un joint plat a donc une durée de vie supérieure à de nombreux raccords de l'art antérieur. De plus le joint plat peut être particulièrement épais pour accroître d'autant sa capacité d'écrasement par contact avec la collerette et donc augmenter le niveau de pression maximum admissible. Le raccord selon l'invention est doté d'un joint, préférentiellement caoutchouc, d'environ 3 à 4 millimètres d'épaisseur, de préférence 3 millimètres et supporte des pressions de service allant jusqu'à 16 bars. Un tel raccord est donc utilisable pour des applications de distribution de fluides dans des lieux où le raccord subit de nombreuses opérations de connexion / déconnexion, comme dans des zones d'approvisionnement publiques qui sont par exemple des ports ou des campings. On peut également faire en sorte que le clapet d'étanchéité ait la forme d'un chapeau doté d'une portion cylindrique s'étendant autour d'un axe de translation du clapet entre ses positions d'obturation et d'ouverture, et en ce que cette portion cylindrique possède au moins une ouverture périphérique. Pour un différentiel de pression constant entre les fluides s'écoulant en amont et en aval du raccord femelle, il est possible de limiter le débit de fluide maximum passant par le raccord femelle en ajustant les dimensions de l'ouverture pratiquée dans la portion cylindrique du clapet (surface de passage de fluide dans l'ouverture). Ainsi pour changer les caractéristiques d'écoulement du coupleur il suffit simplement d'échanger le clapet d'étanchéité et de le remplacer par un autre clapet ayant une ouverture de dimensions adéquates. Cette opération de remplacement de clapet est facilitée par le fait que le corps du connecteur femelle soit démontable comme mentionné précédemment. On peut également faire en sorte que le corps comprenne une partie tubulaire de liaison du corps avec la première conduite sur laquelle est fixée, de préférence par vissage, une bague démontable s'étendant entre la partie tubulaire de liaison et la seconde extrémité du corps. Cette configuration du corps en au moins deux éléments démontables, facilite les opérations de maintenance du raccord femelle, pour lesquelles il est nécessaire d'accéder aisément à l'intérieur du corps, afin de changer le joint et/ou le clapet d'étanchéité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente un raccord femelle selon l'invention en configuration d'obturation et un raccord mâle standard désassemblés; la figure 2 représente un raccord femelle selon l'invention en configuration d'ouverture et un raccord mâle standard raccordés; la figure 3 représente un raccord femelle selon l'invention en configuration d'ouverture et un raccord mâle standard désassemblés. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un raccord femelle 1 destiné à être raccordé à un raccord mâle standard de type largement commercialisé sous la marque Gardena . Ce raccord femelle est composé d'un corps 2 ayant des première et seconde extrémités 3 et 5 adaptées pour être connectées respectivement à une première conduite de fluide 4, et à un raccord mâle 6. Un passage de fluide 7 situé à l'intérieur du corps 2 reçoit un clapet d'étanchéité 8 mobile en translation entre une position d'obturation représentée sur la figure 1 et une position d'ouverture visible sur les figures 2 et 3. Comme mentionné précédemment, le corps est formé de deux parties séparables, respectivement appelées partie tubulaire de liaison 15 et bague démontables 16, ces parties étant des pièces de révolution ayant sensiblement un même axe de symétrie principal A. La partie tubulaire 15 à la forme d'un tube d'axe A dont une extrémité possède des renflements annulaires pour favoriser l'assemblage de la première canalisation 4 et dont l'autre extrémité est filetée extérieurement pour être vissée avec un filetage intérieur de la bague démontable 16. La partie tubulaire 15 porte une tête d'écrou conventionnelle à six pans destinée à faciliter l'assemblage et le désassemblage de la partie tubulaire 15 d'avec la bague démontable 16. La bague démontable 16 est tubulaire et possède une portion filetée intérieurement à l'une de ses extrémités et une portion tubulaire lisse intérieurement s'étendant jusqu'à l'autre extrémité de la bague démontable. La portion tubulaire lisse intérieurement à un diamètre intérieur inférieur au diamètre intérieur de la portion filetée. Ces deux portions lisse et fileté sont jointes l'une à l'autre par un épaulement destiné à recevoir le joint plat 12 de forme annulaire. Le joint plat 12 qui est à l'intérieur du corps, axé selon l'axe A, est ainsi serré par vissage, entre la partie tubulaire 15 et la bague démontable 16. Le clapet d'étanchéité 8 est inséré à l'intérieur du corps 2 de façon à coulisser selon l'axe A, entre la position d'ouverture du clapet et la position d'obturation. Ce clapet à la forme d'un chapeau doté d'une portion cylindrique 13 s'étendant autour d'un axe de translation A du clapet 8. La portion cylindrique 13 possède au moins une ouverture périphérique 14 par laquelle s'écoule le fluide lorsque le clapet 8 est en position d'ouverture. Un moyen élastique de compression 21 du clapet d'étanchéité 8 dans sa position d'obturation est réalisé par un ressort hélicoïdal de compression en appui à l'une de ses extrémités sur une portion intérieure de la partie tubulaire de liaison 15 et à l'autre de ses extrémités sur la collerette circulaire 25 formée entre le haut de la forme en chapeau du clapet 8 et la portion cylindrique 13. Le clapet possède en outre une seconde portion cylindrique 22 coaxiale par rapport à l'axe A et opposée à la forme en chapeau, par rapport à la portion cylindrique 13. Cette seconde portion cylindrique 22 est lisse extérieurement de façon à coulisser et guider le clapet en translation par rapport à la surface intérieur de la bague annulaire démontable 16. Cette seconde portion cylindrique 22 s'étend de façon à : bloquer la ou les ouverture(s) latérale(s) 20 formée(s) dans la partie lisse de la bague démontable 16, lorsque le clapet est en position d'obturation (figure 1) et à ; - libérer cette ou ces ouverture(s) latérale(s) lorsque le clapet est en position d'ouverture (figures 2 et 3) permettant ainsi de commander le moyen de blocage 9 par mouvement du clapet 8. Le moyen de blocage 9 permet de bloquer le raccord mâle 6. Ce moyen de blocage 9 comprend au moins une pièce de blocage 10 qui est une bille 10 adaptée pour coulisser dans l'ouverture latérale 20 bouchée ou non en fonction de la position du clapet 8. Les figures 1 à 3 représentent un mode de réalisation du raccord femelle ne comportant qu'une seule pièce de blocage 10. Toutefois, et préférentiellement, le raccord femelle 1 selon l'invention possède plusieurs pièces de blocage 10 identiques entre elles et toutes montées de la même manière dans des ouvertures latérales 20 formées dans la portion lisse de la bague démontable 16. Ces pièces de blocage 10 sont disposées pour permettre un serrage et desserrage concentrique par rapport à l'axe A, du raccord mâle 6, par des mouvements de translation des pièces de blocage 10 dans les ouvertures latérales 20. Le moyen de blocage 9 comporte une bague annulaire coulissante 17 montée coulissante axialement autour du corps 2, et plus précisément autour de la bague démontable 16, entre une position de butée axiale contre la pièce de blocage 10, représentée sur la figure 1, et une position de butée radiale contre la pièce de blocage 10 représentée sur les figures 2 et 3. La bague annulaire coulissante 17 possède un chanfrein annulaire interne 18 adapté pour venir en butée contre la ou les pièces de blocage 10, lorsque la bague 17 est en position de butée axiale représenté sur la figure 1. Le chanfrein 18 est formé à l'extrémité de la bague annulaire coulissante 17 selon une portion de cône évasée en direction de la seconde extrémité 5 du raccord femelle 1. Ainsi, par translation de la bague annulaire coulissante 17 en direction de la seconde extrémité, les pièces de blocage 10 qui sont en contact avec le chanfrein 18 sont chassées simultanément, à une même vitesse et de façon concentrique vers l'axe A et plus particulièrement vers une gorge annulaire extérieur formée à la périphérie du raccord mâle. La partie de diamètre le plus étroit du tronc de cône formant le chanfrein est reliée à une zone tubulaire cylindrique coaxiale à l'axe A. Cette zone tubulaire à pour fonction de: guider en translation la bague annulaire coulissante 17 le long de la paroi annulaire extérieure de la bague démontable 16; de maintenir les pièces de blocage 10 en position de blocage, en les maintenant enfoncées dans les ouverture latérales 20 lorsque la bague 17 est position de butée radiale. Un élément de butée 19 formé par un circlips fixé de façon annulaire, à l'extérieur du corps 2 et disposé pour limiter le coulissement axial de la bague annulaire coulissante 17 lorsque celle-ci est en position de butée radiale contre la pièce de blocage 10, comme sur les figures 2 et 3. Le moyen de contrainte 11 mentionné précédemment et permettant de contraindre les pièces de blocage 10 pour favoriser leur passage de la position de libération à la position de blocage du raccord mâle, est un premier ressort hélicoïdal 11. Ce premier ressort hélicoïdal 11 est disposé autour du corps 2, coaxialement par rapport à l'axe A, en butée entre la bague démontable 16 et la bague annulaire coulissante 17 sur laquelle il exerce, en permanence, une force élastique F orientée de façon à favoriser le passage de la bague 17 de sa position de butée axiale contre la pièce de blocage 10 à sa position de butée radiale contre les pièces de blocage 10. La seconde portion cylindrique 22 du clapet en forme de chapeau est creuse et lisse à l'intérieur de façon recevoir par coulissement selon l'axe A, le raccord mâle qui porte un joint torique d'étanchéité 23. L'étanchéité entre le raccord mâle 6 et l'intérieur du clapet d'étanchéité 8 se fait donc par le joint torique 23. Eventuellement un joint annulaire peut être placé à l'intérieur de la seconde portion cylindrique 22 du clapet pour effectuer l'étanchéité avec le raccord mâle 6. Avantageusement, le clapet 8 possède une seconde collerette d'étanchéité 24 disposée coaxialement par rapport à l'axe de coulissement A, et opposée à la collerette circulaire 25 par rapport à la portion cylindrique 13 du clapet 8. La seconde collerette d'étanchéité 24 est adaptée pour faire l'étanchéité entre le joint plat 12 et le clapet 8 lorsque ce dernier est en position d'ouverture, et lorsque la ou les ouvertures latérales 20 du clapet 8 se trouvent situées entre le joint plat 12 et la première extrémité 3. Dans un mode de réalisation particulier, la portion cylindrique 13 du clapet d'étanchéité 8 et le joint plat 12 peuvent être dimensionnés pour frotter l'un contre l'autre, tout au long du passage du clapet entre ses positions d'obturation et d'ouverture. La forme du clapet 8 et en particulier celle de la seconde portion cylindrique 22 sont adaptées pour relier de façon étanche le raccord mâle 6 au raccord femelle 1, avant même que le clapet d'étanchéité 8 ne quitte sa position d'obturation. Ainsi la liaison étanche entre le clapet d'étanchéité 8 et le raccord mâle 6 peut être réalisée avant même que les fluides sous pression ne commencent à transiter par le passage de fluide 7 et par la ou les ouvertures latérales 20, entre le raccord mâle et le raccord femelle. Cette caractéristique limite ainsi le risque de fuites lors de l'opération de connexion. Il en est de même lorsque le raccord mâle 6 est désassemblé du raccord femelle 1, le raccord mâle 6 étant relié de façon étanche avec le raccord femelle 1 au moins jusqu'au moment où le clapet d'étanchéité 8 se trouve dans sa position d'obturation. Le raccord femelle 1 selon l'invention permet donc de réduire avantageusement les risques de fuites au moment des opérations de connexion / déconnexion des raccords mâle et femelle tout en simplifiant ces opérations. La déconnexion des raccords mâle et femelle se fait en translatant la bague coulissante mobile de sa position de butée radiale vers sa position de butée axiale. Dans cette dernière position, les pièces de blocage 20 sont libres de coulisser en position de libération. Sous l'effet conjugué de la pression du fluide sur le clapet et du moyen élastique de compression 21, le clapet coulisse jusqu'à sa position d'obturation et repousse le raccord mâle en direction de la seconde extrémité 5 du raccord femelle 1. Les pièces de blocage sont alors positionnées dans leur position de libération. REVENDICATIONS 1.. Raccord femelle (1) de conduite de fluide comprenant - un corps (2) doté : - d'une première extrémité (3) adaptée pour être reliée de façon étanche à une première conduite (4) de fluide, - d'une seconde extrémité (5) adaptée pour être reliée de façon amovible à un raccord mâle (6) de conduite de fluide, - et d'un passage de fluide (7) situé à l'intérieur dudit corps (2) et dans lequel est monté un clapet d'étanchéité (8) mobile en translation entre des positions d'obturation et d'ouverture du passage de fluide, - et un moyen de blocage (9) dudit raccord mâle (6) à l'intérieur du raccord femelle (1), ce moyen de blocage (9) comportant une pièce de blocage (10) mobile entre une position de blocage et une position de libération du raccord mâle (6), et un moyen de contrainte (11) sollicitant le passage de la pièce de blocage (10) de sa position de libération vers sa position de blocage, caractérisé en ce qu'en position d'obturation, le clapet d'étanchéité (8) transmet une poussée à la pièce de blocage (10) alors dans sa position de libération, à l'encontre du moyen de contrainte (11), et en ce qu'en position d'ouverture du clapet d'étanchéité (8), la pièce de blocage (10) étant libérée de l'effort de poussée du clapet (8), passe de sa position de libération à sa position de blocage sous l'action du moyen de contrainte (11). 2. Raccord femelle (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le corps (2) comprend un joint plat (12) et en ce que le clapet d'étanchéité (8) possède une collerette circulaire (24) adaptée pour être en butée contre le joint plat (12) lorsque le clapet (8) est en position d'obturation et pour obturer ainsi de façon étanche le passage de fluide (7). 3. Raccord femelle (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le clapet d'étanchéité (8) à la forme d'un chapeau doté d'une portion cylindrique (13) s'étendant autour d'un axe de translation (A) du clapet (8) entre ses positions d'obturation et d'ouverture, et en ce que cette portion cylindrique (13) possède au moins une ouverture périphérique (14). 4. Raccord femelle (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que le corps (2) comprend une partie tubulaire de liaison (15) du corps (2) avec la première conduite (4) sur laquelle est fixée, de préférence par vissage, une bague démontable (16) s'étendant entre la partie tubulaire de liaison (15) et la seconde extrémité (5) du corps (2). 5. Raccord femelle (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que le moyen de blocage (9) comporte une bague annulaire coulissante (17) montée coulissante axialement autour du corps (2), entre une position de butée axiale contre la pièce de blocage (10) et une position de butée radiale contre la pièce de blocage (10). 6. Raccord femelle (1) selon la revendication 5 caractérisé en ce que la bague annulaire coulissante {17) possède un chanfrein annulaire interne (18) adapté pour venir en butée contre la pièce de blocage (10), lorsque la bague (17) est en position de butée axiale. 7. Raccord femelle (1) selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6 caractérisé en ce qu'il comporte un élément de butée (19) fixé sur le corps (2) et adapté pour limiter le coulissement axial de la bague annulaire coulissante (17) lorsque celle-ci est en position de butée radiale contre la pièce de blocage (10). 8. Raccord femelle (1) selon l'une quelconque des revendications 5 à 7 caractérisé en ce que le moyen de contrainte (11) est un premier ressort hélicoïdal exerçant sur la bague (17) une force élastique (F) orientée de façon à favoriser le passage de la bague (17) de sa position de butée axiale contre la pièce de blocage (10) à sa position de butée radiale. 9. Raccord femelle (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que la pièce de blocage (10) est une bille adaptée pour coulisser à l'intérieur d'une ouverture latérale (20) formée dans le corps (2). 10. Raccord femelle (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce qu'il comporte un moyen élastique de compression (21) du clapet d'étanchéité (8) dans sa position d'obturation.