Brevet FR2898175A1 — publié le 20070907

Outil électrique refroidi par fluide 10 avec une soupape d'arrêt L'invention concerne un outil électrique refroidi par fluide, comprenant une soupape d'arrêt pour réguler un flux de fluide pour l'outil électrique refroidi par 15 fluide, en particulier pour un outil de forage diamanté refroidi par fluide, la soupape d'arrêt comprenant un boîtier, lequel comporte un premier raccord, un deuxième raccord disposé coaxialement au premier raccord ainsi qu'un troisième raccord s'étendant sensiblement 20 perpendiculairement par rapport à ceux-ci, et un corps de soupape sensiblement sphérique qui est pourvu d'un perçage et est disposé dans le boîtier entre les raccords, le corps de soupape ouvrant, dans une première position, un premier passage entre le premier raccord et 25 le troisième raccord et, dans une seconde position, un second passage entre le deuxième raccord et le troisième raccord. Pour évacuer la chaleur produite par les outils 30 électriques qui, comme par exemple les outils de forage diamantés, fonctionnent sans interruption pendant une assez longue durée, ceux-ci sont refroidis par un fluide. Le flux de fluide est amené au circuit de fluide de 1 l'outil électrique de manière contrôlée au moyen d'une soupape d'arrêt. Le fluide réchauffé est évacué à travers une sortie de fluide. Si le fluide mis en oeuvre est par exemple de l'eau et que l'outil électrique est utilisé à des températures négatives, l'eau encore présente dans l'outil électrique après la fermeture de la soupape d'arrêt, par exemple lors d'une interruption du travail, peut geler, ce qui, du fait de la dilatation de la glace, peut endommager gravement tous les composants de l'outil électrique. On connaît, du document DE 34 27 931 A, une soupape à trois voies faisant fonction de soupape d'arrêt pour réguler un flux d'eau, comprenant un boîtier qui comporte un premier raccord, un deuxième raccord disposé coaxialement au premier raccord ainsi qu'un troisième raccord s'étendant sensiblement perpendiculairement par rapport à ceux-ci, et un corps de soupape sensiblement sphérique qui est pourvu d'un perçage et est disposé dans le boîtier entre les raccords. Dans une première position du corps de soupape, un premier passage entre le premier raccord et le troisième raccord est ouvert. Dans une seconde position du corps de soupape, un second passage entre le deuxième raccord et le troisième raccord est ouvert. On connaît, par exemple du document WO 03/104692 Al, une soupape à trois voies faisant fonction de soupape d'arrêt, laquelle permet de vidanger par gravité la portion de conduite séparée de l'alimentation en eau, ce qui, en présence de températures négatives, évite à cette portion de conduite d'être endommagée par le gel. À cet effet, un corps de soupape sphérique pourvu d'un perçage traversant et d'un perçage transversal supplémentaire est disposé dans le troisième raccord. Le perçage transversal peut être mis en communication avec une ouverture de vidange du boîtier, l'amenée d'eau étant arrêtée dans cette position du corps de soupape. Dans cette position du corps de soupape, l'eau se trouvant dans la portion de conduite séparée de l'alimentation en eau s'écoule à travers l'ouverture de vidange. Les solutions connues ont ceci de désavantageux que, lorsqu'une telle soupape d'arrêt est montée sur un outil électrique refroidi par fluide, une vidange pratiquement complète du circuit de fluide n'est pas garantie et que, s'il n'est pas intercepté par un accessoire, le fluide sortant par l'ouverture de vidange mouille la zone de travail utilisée par l'opérateur, ce qui, en présence de températures négatives, provoque sur le lieu de travail une formation de glace non désirée dans cette zone. L'invention a donc pour but de fournir un outil électrique refroidi par fluide, comprenant une soupape d'arrêt pour commander l'amenée de fluide pour l'outil électrique refroidi par fluide, de façon à garantir, par gravité, une vidange pratiquement complète de l'outil électrique. Ce but est atteint par le fait qu'un outil électrique refroidi par fluide comprend une soupape d'arrêt pour réguler un flux de fluide pour l'outil électrique refroidi par fluide, en particulier pour un outil de forage diamanté refroidi par fluide. La soupape d'arrêt comprend un boîtier, lequel comporte un premier raccord, un deuxième raccord disposé coaxialement au premier raccord ainsi qu'un troisième raccord s'étendant sensiblement perpendiculairement par rapport à ceux-ci, et un corps de soupape sensiblement sphérique qui est pourvu d'un perçage et est disposé dans le boîtier entre les raccords. Dans une première position du corps de soupape, un premier passage est ouvert entre le premier raccord et le troisième raccord. Dans une seconde position, un second passage est ouvert entre le deuxième raccord et le troisième raccord. Sur le deuxième raccord est prévu un clapet anti-retour qui comporte au moins une ouverture et un élément de fermeture pour la ou les ouvertures. Au premier raccord est reliée une amenée de fluide, comme par exemple une amenée d'eau. Le troisième raccord est relié à l'entrée de fluide du circuit de fluide de l'outil électrique. Le corps de soupape est avantageusement pourvu de deux perçages qui sont disposés l'un par rapport à l'autre selon un angle de 90 . Pour économiser du fluide, la soupape d'arrêt n'est souvent ouverte qu'à 50 de sorte que, en raison de la configuration du corps de soupape, du fluide d'une part pénètre dans le circuit de fluide de l'outil électrique et d'autre part exerce sur le clapet anti-retour du troisième raccord une pression de fluide qui, par l'intermédiaire de l'élément de fermeture, maintient fermée la ou les ouvertures du clapet anti-retour. Au terme de l'opération de forage, l'opérateur ferme la soupape d'arrêt, de sorte que le corps de soupape se trouve dans la seconde position dans laquelle l'amenée de fluide est arrêtée. Une petite quantité de fluide évacué fait en sorte que l'élément de fermeture s'éloigne de la ou les ouvertures et libère ainsi celles-ci. De ce fait, le clapet anti-retour s'ouvre, de sorte que de l'air peut refluer dans le circuit de fluide. Une vidange complète par gravité est ainsi garantie. De manière avantageuse, pour vidanger complètement le circuit de fluide, le clapet anti-retour est disposé sur l'outil électrique à un niveau plus élevé que la sortie de fluide du circuit de fluide. Selon une variante, lors de la vidange du circuit de fluide, l'outil électrique est orienté de façon que la soupape d'arrêt se trouve, lors de l'opération de vidange, à un niveau plus élevé que la sortie de fluide du circuit de fluide. De préférence, l'élément de fermeture est conformé en membrane dans le clapet anti-retour, ladite membrane fermant la ou les ouvertures lorsqu'elle est soumise à la pression du fluide et s'opposant à toute sortie de fluide durant l'amenée de fluide. De manière préférentielle, à l'état non chargé la membrane présente une configuration concave. La membrane concave est avantageusement orientée de façon à s'évaser de manière continue à partir de la ou les ouvertures. Cela crée un logement en forme de godet tourné vers le corps de soupape. Grâce à sa rigidité propre et à cette configuration avantageuse, la membrane décolle plus facilement de la surface d'appui entourant la ou les ouvertures, de sorte que l'air peut aisément refluer dès le début de l'opération de vidange. Toute adhérence éventuelle de la membrane à la surface d'appui est ainsi rendue impossible. De manière avantageuse, la membrane présente une épaisseur de 0,1 mm à 0,8 mm, de sorte qu'elle réagit rapidement à une fermeture et à une ouverture de la soupape d'arrêt. De préférence, la membrane présente une épaisseur de 0,2 mm à 0,4 mm. Le nombre et la dimension de la ou les ouvertures est avantageusement choisi de façon que la membrane puisse recouvrir celles-ci de manière étanche et que, grâce aux déformations subies par la membrane sous la pression du fluide, l'aptitude à l'emploi du clapet anti-retour soit garantie pendant une durée prédéfinie. De manière préférentielle, la membrane est une feuille de silicone qui, du fait de ses propriétés physiques, convient particulièrement bien. De préférence, le clapet anti-retour comprend un corps de base et une plaque perforée dans laquelle sont prévues plusieurs ouvertures. La zone de la plaque perforée qui entoure les ouvertures forme, en présence de fluide sous pression, la surface d'appui pour la membrane. La plaque perforée peut être vissée au corps de base par exemple par l'intermédiaire d'un filetage, ce qui simplifie beaucoup le remplacement d'une membrane abîmée pour fermer les ouvertures du clapet anti-retour, mais aussi d'un autre élément de fermeture des ouvertures de la valve anti-retour. Plus avantageusement encore, sur le corps de base est prévu un moyen d'accouplement, comme par exemple un filetage extérieur, qui autorise un montage simple du clapet anti-retour sur le troisième raccord du boîtier de la soupape d'arrêt. De manière préférentielle, les ouvertures sont réparties 25 de manière uniforme et périphérique, de sorte que la pression de fluide est répartie de manière uniforme sur la membrane. Dans un mode de réalisation avantageux, la membrane présente une section transversale ronde dont l'extension radiale est plus grande que la dimension radiale maximale des ouvertures. De préférence, il est prévu pour la membrane un moyen de retenue qui la maintient en position. Le moyen de retenue est conformé par exemple en broche à contre-dépouille. La membrane est pourvue d'une ouverture de configuration correspondante et peut être immobilisée par l'intermédiaire de la broche. Si le clapet anti-retour comporte une plaque perforée, le moyen de retenue est avantageusement réalisé sur la plaque perforée. De manière préférentielle, la section transversale totale des ouvertures du clapet anti-retour correspond au moins à la plus petite section transversale d'un des raccords de la soupape d'arrêt, ce qui garantit le reflux d'une quantité suffisante pour vidanger le circuit de fluide. L'invention sera exposée plus en détail ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation. Sont montrées sur : la figure 1 une vue d'un outil de forage diamanté refroidi par eau avec une soupape d'arrêt ; 30 la figure 2 une coupe de la soupape d'arrêt avec le corps de soupape dans une première position ; la figure 3 la coupe, montrée sur la figure 2, de la soupape d'arrêt avec le corps de soupape dans une seconde position ; la figure 4 une coupe d'un clapet anti-retour ; et la figure 5 une vue d'une plaque perforée du clapet anti-retour suivant la ligne V-V de la figure 4. Par principe, les mêmes éléments sont désignés sur les figures par les mêmes repères. La figure 1 montre, comme outil électrique refroidi par 15 fluide 1, un outil de forage diamanté refroidi par fluide avec une entrée d'eau 2 et une sortie d'eau 3, entre lesquelles s'étend un circuit d'eau, non représenté ici, pour refroidir l'outil électrique 1. Sur l'entrée d'eau 2 est implantée une soupape d'arrêt 11 pour commander 20 l'amenée d'eau. Comme cela est représenté sur les figures 2 et 3, la soupape d'arrêt 11 comprend un boîtier 12 avec un premier raccord 13, un deuxième raccord 14 disposé coaxialement 25 au premier raccord 13 ainsi qu'un troisième raccord 15 qui s'étend sensiblement perpendiculairement par rapport à ceux-ci. Entre les raccords 13, 14, 15 est disposé, dans le boîtier 12, un corps de soupape sensiblement sphérique 16 qui est pourvu d'un perçage coudé 17 formé 30 de deux perçages disposés selon un angle de 90 l'un par rapport à l'autre. Dans une première position du corps de soupape (voir la figure 2), un premier passage 18 est ouvert entre le premier raccord 13 et le troisième10 raccord 15. Dans une seconde position du corps de soupape 16 (voir la figure 3), un second passage est ouvert entre le deuxième raccord 14 et le troisième raccord 15. Sur le premier raccord 13 est prévu un adaptateur d'accouplement 20 pour raccorder un flexible à eau qui, pour sa part, peut être relié à une alimentation en eau. Sur le troisième raccord 15 est disposé un adaptateur d'accouplement 21 pour raccorder la soupape d'arrêt 11 à l'entrée d'eau 2 de l'outil électrique refroidi par eau 1. Sur le deuxième raccord 14 est prévu un clapet antiretour 31. Dans la première position du corps de soupape 16 (voir la figure 2), l'eau traverse le premier raccord 13 et le troisième raccord 15 et pénètre dans l'outil électrique 1. La valve anti-retour est pourvue d'ouvertures 32 et d'une membrane 33 qui sert d'élément de fermeture 34 pour les ouvertures 32. Du fait de la pression d'eau qui, dans la première position du corps de soupape 16 (voir la figure 2), agit sur la membrane 33, celle-ci se plaque sur la surface d'appui qui entoure les ouvertures 32, ce qui a pour effet d'obturer ces dernières. Dans la seconde position du corps de soupape 16 (voir la figure 3), aucune pression d'eau ne s'exerce plus sur la membrane 33, de sorte que celle-ci libère les ouvertures 32 permettant à l'air de refluer dans l'outil électrique 1 pour le vidanger, ledit air traversant le deuxième raccord 14 et le troisième raccord 15 pour pénétrer dans l'outil électrique 1 afin de vidanger le circuit d'eau de celui-ci. Comme le montrent en particulier les figures 3 et 4 en détail, la membrane 33 disposée dans le clapet antiretour 31 présente, à l'état non chargé, une configuration concave. La membrane 33 est une feuille de silicone et présente une épaisseur de 0,3 mm. Le clapet anti-retour 31 comporte également un corps de base 40 et une plaque perforée 36 dans laquelle six ouvertures 32 sont ménagées avec une répartition uniforme et périphérique. Sur le corps de base 40 est prévu un filetage extérieur 41 pour assujettir le clapet antiretour 31 au deuxième raccord 14. La membrane 33 présente une section transversale ronde dont l'extension radiale R est plus grande que la dimension radiale maximale 0 des ouvertures 32. La section transversale totale des ouvertures 32 de la valve anti-retour 31 correspond au moins à la plus petite section transversale d'un des raccords 13, 14 ou 15 de la soupape d'arrêt 11. Sur la plaque perforée 36 est prévu, comme moyen de retenue 37 pour la membrane 33, une broche 38 à contre-dépouille qui permet d'assujettir la membrane 33 à la plaque perforée 36. De plus, la plaque perforée 36 comporte comme moyen d'accouplement un filetage extérieur 39 qui peut être amené en prise avec un taraudage 41 du corps de base 40 pour fixer la plaque perforée 36 de manière détachable au corps de base 40. Revendications 1 Outil électrique refroidi par fluide, comprenant une soupape d'arrêt (11) pour réguler un flux de fluide pour l'outil électrique refroidi par fluide, la soupape d'arrêt (11) comprenant un boîtier (12), lequel comporte un premier raccord (13), un deuxième raccord (14) disposé coaxialement au premier raccord (13) ainsi qu'un troisième raccord (15) s'étendant sensiblement perpendiculairement par rapport à ceux-ci, et un corps de soupape sensiblement sphérique (16) qui est pourvu d'un perçage (17) et est disposé dans le boîtier (12) entre les raccords (13, 14, 15), le corps de soupape (16) ouvrant, dans une première position, un premier passage (18) entre le premier raccord (13) et le troisième raccord (15) et, dans une seconde position, un second passage (19) entre le deuxième raccord (14) et le troisième raccord (15), caractérisé en ce que sur le deuxième raccord (14) est prévue un clapet anti-retour (31) qui comporte au moins une ouverture (32) et un élément de fermeture (34) pour l'ouverture (32). 2. Outil électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de fermeture (34) est conformé en membrane (33) dans la valve anti-retour (31). 3. Outil électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'à l'état non chargé la membrane (33) présente une configuration concave. 4. Outil électrique selon la revendication 2 ou 3,caractérisé en ce que la membrane (33) présente une épaisseur de 0,1 mm à 0,8 mm, de préférence une épaisseur de 0,2 mm à 0,4 mm. 5. Outil électrique selon une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la membrane (33) est une feuille de silicone. 6. Outil électrique selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le clapet anti-retour (31) comprend un corps de base (34) et une plaque perforée (36) dans laquelle sont prévues plusieurs ouvertures (32). 7. Outil électrique selon la revendication 6, caractérisé en ce que les ouvertures sont réparties de manière uniforme et périphérique. 8. Outil électrique selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un moyen de retenue (37) est prévu pour l'élément de fermeture (34). 9. Outil électrique selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la section transversale totale de la ou les ouvertures (32) du clapet anti-retour (31) correspond au moins à la plus petite section transversale d'un des raccords (13, 14, 15) de la soupape d'arrêt (11).