Brevet FR2922294A1 — publié le 20090417

BOUCHON DE BOUTEILLE DE GAZ COMPRIME La présente invention a pour objet un bouchon destiné à être monté sur le col de récipients de fluide sous pression, en particulier les bouteilles de gaz comprimé et une ou plusieurs pièces de fonction amovibles pouvant servir soit au remplissage soit à la distribution du fluide sous pression; bien que dans la présente description on se référera à la seule dénomination � gaz �, il est entendu que cette invention peut s'appliquer à tout fluide sous pression, liquide ou gazeux, toute composition, de mélange ou mono composant. De même, l'appellation � bouteille de gaz � se réfère à tout récipient de fluide sous pression. Le secteur technique de l'invention est le domaine du stockage et de la distribution de fluide sous pression, en particulier les gaz sous forme comprimée dans des bouteilles. De façon classique, les bouteilles de gaz comprennent un col sur lequel l'on vient généralement cette vanne, tout dispositif nécessaire remplissage soit la distribution tel détendeurs. Il s'ensuit des manipulations complexes et délicates à chaque changement de bouteille. Afin de gagner en encombrement, de nombreux dispositifs de robinet-détendeur intégré ont aussi été développés pour adapter de tels systèmes détendeurs à des bouteilles de gaz. On peut citer par exemple la demande de brevet FR 00 07353 de la société AIR LIQUIDE qui décrit un bloc demeure. Et l'on vient ensuite raccorder en fixer une vanne d'arrêt et d'isolement qui reste à sortie de soit au que des détendeur ou robinet-détendeur intégré à pression ou débit réglable, destiné aux bouteilles de gaz et économique, robuste, et d'usage et de maintenance aisés. On peut aussi citer la demande de brevet européen EP0275242 de la société AGA qui décrit une vanne de bouteille complexe intégrant un détendeur, et fixée de façon permanente sur la bouteille. De même, on connaît la demande de brevet mexicain MXPA 006 de la société LINDE, décrivant une vanne l0 intégrée et simple pour la distribution facile de gaz. De même, on connaît la demande US2006231142 de la société TESCOM qui décrit un détendeur qui se visse sur un bouchon fixé sur le col d'une bouteille de gaz et vient rompre un disque de rupture fixé sur le bouchon. 15 On pourrait citer de nombreux autres dispositifs de même type, mais soient ils ne répondent pas pour certains, à une véritable simplicité d'usage, soit ils ne répondent qu'à une seule fonction, soit ils sont tous assez complexes de réalisation. 20 Le problème posé est donc de pouvoir remplir un récipient sous pression et ensuite de pouvoir distribuer le fluide contenu dans celui-ci avec des dispositifs simples. Ce ou ces dispositifs doivent être aptes à permettre soit le remplissage du récipient, soit 25 l'utilisation du fluide contenu dans celui-ci à pression ou à débit constant, et cela en continu sans actionnement manuel autre que celui de la mise en place. De plus ces dispositifs doivent être le plus simple possible à réaliser, et nécessitant moins de pièces que les autres 30 dispositifs connus. Une solution au problème posé est un bouchon spécifique destiné à être fixé de façon permanente sur le col de la bouteille, et sur lequel on peut venir fixer divers autres dispositifs amovibles coopérant avec lui. Le résultat est un bouchon étanche, destiné à être fixé sur le col d'un récipient de gaz comprimé sous pression, de type bouteille de gaz et comprenant au moins un conduit interne assurant le passage du gaz à travers dudit bouchon. Ce nouveau bouchon comprend: un système de fixation apte à assurer la fixation amovible d'une pièce de jonction avec la partie haute dudit bouchon, agencée de manière à former avec ladite pièce de jonction, une chambre intermédiaire dans laquelle débouche le conduit interne un système d'étanchéité apte à assurer l'étanchéité entre ledit bouchon et ladite pièce de jonction, - un clapet disposé dans le conduit interne et maintenu en position fermée sur son siège, ledit clapet obturant le conduit interne en position de repos, et étant accessible depuis la chambre intermédiaire via un actuateur. Pour la fonction de remplissage, l'on peut venir adapter une vanne d'isolement intégrée telle que décrite ci-après. Pour la fonction de distribution, l'on peut adapter une pièce faisant office de détendeur intégré tel que décrit dans la demande de brevet FR 0411216000. Un tel détendeur intégré permet d'assurer en continu la diffusion du gaz à pression ou à débit constant, à partir de la bouteille de gaz munie de son bouchon. On pourrait citer d'autres avantages de la présente invention mais ceux cités ci-dessus en montrent déjà suffisamment pour en prouver la nouveauté et l'intérêt. La description ci-après et les dessins joints représentent un exemple de la réalisation de l'invention, mais n'ont aucun caractère limitatif : d'autres réalisations sont possibles dans le cadre de la portée et de l'étendue de cette invention. La figure 1 est une vue en coupe latérale d'un bouchon suivant l'invention monté sur une bouteille de gaz comprimé, et montrant la fixation amovible d'une pièce de jonction. La figure 2 est une vue en coupe latérale comme sur la figure 1 d'une autre variante d'un bouchon suivant l'invention, munie d'une pièce de jonction avec une étanchéité coulissante sur le bouchon. La figure 3 représente un détail de réalisation 15 d'une valve de type mâle, alors que la figure 4 représente une valve de type femelle. La figure 5 représente une variante de réalisation de la valve intégrée dans le corps du bouchon. La figure 6 est une vue en coupe d'un bouchon 20 suivant l'invention, avec une pièce de jonction formant vanne d'arrêt intégrée. La figure 7 est une vue en coupe latérale comme sur la figure 6 d'un bouchon suivant l'invention, avec une pièce de jonction formant détendeur simple étage, 25 afin de pouvoir distribuer le gaz contenu dans la bouteille à pression constante ou à débit constant. Le bouchon 1 suivant l'invention est réalisé en matériau compatible et étanche aux fluides utilisés. Sa partie inférieure généralement cylindrique, est fixée de 30 façon étanche au récipient 2 sous pression, généralement grâce à un filetage 50 qui se visse dans le col du récipient 2 et comprend tout dispositif d'étanchéité 60, tel qu'un joint, permettant une fixation étanche du bouchon sur la bouteille de gaz. Le bouchon comprend un conduit principal 4 mettant en relation l'intérieur de la bouteille 2 avec la partie supérieure du bouchon. Dans ce conduit principal est monté un clapet 5, maintenu en position fermée sur son siège 6 par la pression interne Pl de la bouteille et éventuellement par un dispositif élastique de rappel 7, tel qu'un ressort. Ce clapet obture le conduit principal au repos. Pour ouvrir ledit l0 clapet il est nécessaire d'appuyer sur la partie haute de celui-ci par l'intermédiaire d'un actuateur 8 et avec une force suffisante pour vaincre la pression interne Pl et la force éventuelle du ressort 7. Cet ensemble forme une valve fermée au repos. L'on peut distinguer deux modes de 15 réalisation de cette valve tels que détaillés dans les figures 3 et 4. Dans la figure 3 nous avons une valve de type mâle car l'actuateur 8 est constitué d'un doigt solidaire du clapet 5 et dépasse de l'orifice de sortie 19. 20 Dans la figure 4 nous avons une valve dite femelle car elle ne peut être actionnée que par un actuateur mâle 8 pénétrant à l'intérieur de l'orifice de sortie 19 pour atteindre le clapet 5. Enfin il peut être avantageux pour des raisons de 25 remplacement ou de réparations d'avoir un ensemble valve complet et séparé, comprenant le siège 6, son clapet 5 étanche sur celui-ci et de son éventuel moyen de rappel 7. Cet ensemble séparé est alors fixé, par vissage par exemple, et d'une manière étanche grâce à un joint 30 d'étanchéité 17, dans le corps du bouchon 1, à la sortie du conduit principal 4, tel que représenté dans la figure 5. Le bouchon 1 comprend dans sa partie supérieure un dispositif d'accrochage 9, par exemple par filetage, ou bien par un système d'étrier, permettant de venir fixer solidairement une pièce de jonction 12 amovible. Un système d'étanchéité 10, tel qu'un joint torique, est apte à assurer l'étanchéité sur la face de contact 13 entre ledit bouchon et ladite pièce d'adaptation. Ce système de fixation de la pièce d'adaptation mobile permet de constituer, une fois celle-ci fixée sur la face supérieure dudit bouchon, une chambre intermédiaire 11 étanche entre ladite pièce d'adaptation et ladite partie haute du bouchon. Après fixation étanche de la pièce de jonction 12 sur le bouchon 1, il est possible d'agir sur le clapet 5 pour ouvrir le conduit interne 4 en permettant le passage du gaz contenu dans la bouteille 2 dans la chambre intermédiaire Il par un dispositif fixe ou mobile 20, qui vient en contact avec l'actuateur 8, une fois ladite pièce fixée sur le bouchon. Suivant un mode de réalisation représenté sur la figure 1, l'étanchéité 10 peut se faire en statique, par appui sur la face de contact 13 plane. La géométrie de la chambre 11 est alors fixe et parfaitement définie. Elle ne varie pas lors de la fixation de la pièce 12 sur le bouchon 1. Suivant ce mode de réalisation, l'actuateur 8 est alors généralement actionné par un organe de commande mobile 20. Lors de la fixation de la pièce de jonction 12 sur le bouchon, l'organe de commande 20 vient en appui suivant une force prédéterminée contre l'extrémité supérieure de la valve et comprend tout dispositif permettant un tel appui sans obturer l'orifice de sortie de celle-ci. Suivant un mode de réalisation représenté sur la figure 2, l'étanchéité 10 peut se faire en dynamique, en coulissement sur la face de contact 13, afin de permettre un appui progressif de la valve par l'intermédiaire de l'organe de commande fixe ou mobile 20 sur l'actuateur 8, lors de la fixation de la pièce 12 par serrage progressif sur le filetage 9. De cette manière il est possible, par un moyen simple (nombre de tours de serrage) de contrôler le déplacement de l'actuateur 8 et/ou de la pression régnant dans la chambre 11. Dans les deux cas de figures, un conduit 14 dans la pièce de jonction relie la chambre intermédiaire 11 à l'extérieur et permet d'assurer le passage du gaz à l'extérieur. Il est possible de monter sur l'orifice de sortie 16 tous raccords, vannes, ou autres dispositifs (non représentés) permettant d'assurer ainsi la vidange du récipient, la purge, et le remplissage de la bouteille. Ledit orifice 16 peut aussi être muni d'une vanne pouvant assurer la fonction de régulateur de débit à une valeur souhaitée, ou tout autre dispositif. Suivant le mode de réalisation représenté dans la figure 6, l'actuateur 8 est fixé solidairement sur un organe de commande 20 actionné manuellement et de déplaçant axialement pour venir appuyer suivant une force suffisante pour ouvrir le clapet 5. Le gaz peut alors passer de l'intérieur de la bouteille dans la chambre intermédiaire 11, via le conduit principal 4. Suivant le mode de réalisation représenté sur la figure 7, l'organe de commande 20 commandant l'ouverture/fermeture du clapet 5 via l'actuateur 8, est un moyen élastique pouvant être constitué d'une membrane déformable fixée à sa périphérie ou d'un piston coulissant contre les parois latérales internes et muni d'un joint assurant l'étanchéité entre la chambre intermédiaire 11 et la chambre supérieure 30 comprenant soit un ressort de tarage 25 soit une contrepression P2, soit les deux. On peut alors considérer que la pièce de jonction réalise ainsi un moyen de détente. On se reportera à la description détaillée de la demande de brevet FR 0411216000 pour toute explication du fonctionnement d'un ensemble de détente intégrée tel que représenté sur la figure 7. Par ailleurs, selon un mode de réalisation non représenté, il est possible de réaliser une pièce de jonction réalisant un ensemble de détente à double étage selon le même principe décrit dans cette même demande de brevet FR 0411216000. Ainsi que représenté sur les figures 6 et 7, le corps du bouchon 1 peut comporter au moins un orifice latéral supplémentaire 100 de sortie de gaz reliant l'intérieur du récipient 2 à l'extérieur via un conduit 101 et/ou un autre orifice latéral complémentaire 110 de sortie de gaz reliant l'intérieur de la chambre 11 à l'extérieur via un conduit 111, sur lesquels peuvent se monter tous moyens de mesure de la pression, tel un manomètre ou un capteur de pression et/ou tous systèmes de sécurité telle une soupape de sécurité ou un disque de rupture (non représentés). Par ailleurs,, le bouchon 1 peut être muni d'un capot de protection, réalisé par exemple en plastique, venant se fixer sur ledit bouchon lorsque aucune pièce de jonction 12 n'est fixée sur celui-ci, afin d'assurer la protection de la valve intégrée et de la face d'étanchéité 13, par exemple, lors des opérations de transport ou de stockage du récipient 2 de gaz sous pression. De la même manière, dans un mode de réalisation non représenté, le bouchon 1 peut être muni sur ses faces latérales d'un profil permettant l'accrochage de l'ensemble bouteille_ munie de son bouchon sur un support adéquat. Ce profil peut être muni de façon préférentielle, d'un système détrompeur permettant de fixer l'ensemble bouteille munie de son bouchon dans une position déterminée. On comprendra des descriptions qui précèdent, que l'ensemble bouteille munie de son bouchon selon l'invention permet à l'utilisateur de disposer, par simple montage d'une pièce de jonction telle que décrite 1.5 dans la figure 6 d'une vanne d'arrêt permettant de réaliser toute opération de purge, vidange et remplissage de la bouteille. De la même façon, l'utilisateur peut disposer d'un ensemble de distribution de gaz à pression et/ou à débit constant, par simple montage d'une pièce de 20 jonction formant détendeur intégré telle que décrite dans la figure 7. Une fois la réserve de gaz 2 épuisée, l'utilisateur peut déconnecter la pièce de jonction et remplacer le récipient de gaz par un nouveau. Il fixe le 25 capot de protection sur le récipient vide et le renvoie au fournisseur de gaz qui grâce à un outillage qui lui est propre peut le remplir à nouveau simplement. Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec des exemples particuliers de réalisation, il est 30 évident qu'elle n'y est nullement limitée mais au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art et qu'elle comprend tous les éléments techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. De préférence, ce dispositif convient tout particulièrement aux récipients de gaz transportables. L'invention est applicable à tous les systèmes de distribution de gaz sous pression contenu dans des bouteilles de gaz comprimé, et ce, quelque soit le domaine d'application ; par exemple, dans le domaine du l0 soudage, de l'agro-alimentaire, du laboratoire, de la distribution d'hydrogène gazeux pour les piles à combustible, REVENDICATIONS 1. Bouchon 1 étanche, destiné à être fixé sur le col d'un récipient 2 de gaz comprimé sous pression, de type bouteille de gaz et comprenant au moins un conduit interne 4 assurant le passage du gaz à travers dudit bouchon, caractérisé en ce qu'il comprend: - un système de fixation 9 apte à assurer la fixation amovible d'une pièce de jonction 12 avec la partie haute dudit bouchon, agencée de manière à former avec ladite pièce de jonction, une chambre intermédiaire 11, dans laquelle débouche le conduit interne 4, - un système d'étanchéité 10 apte à assurer l'étanchéité entre ledit bouchon 1 et ladite pièce de 15 jonction 12, - un clapet 5 disposé dans le conduit interne 4 et maintenu en position fermée sur son siège 5, ledit clapet obturant le conduit interne en position de repos, et étant accessible depuis la chambre intermédiaire via un 20 actuateur 8. 2. Bouchon selon la revendication précédente, caractérisé en ce que : -l'actuateur 8 est constitué d'un doigt, débouchant à l'extérieur de l'orifice de sortie 19 du 25 conduit interne 4, ledit doigt pouvant être soit fixé au clapet 5, soit fixé à un moyen de commande 20 solidaire de la pièce de jonction, soit libre. - la valve constituée du clapet 5, de son siège 6 peut être montée dans un ensemble séparé, fixé de manière 30 étanche dans le corps du bouchon 1 et démontable. 3. Bouchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'ilcomprend au moins un conduit latéral 101 supplémentaire percé dans le corps et communiquant de l'intérieur de la bouteille, une fois le bouchon fixé sur ladite bouteille, à l'extérieur dudit bouchon via un orifice de sortie 100, sur lequel l'on peut raccorder tout moyen de mesure de pression et/ou de sécurité contre une surpression ou autre. 4. Bouchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un conduit latéral 111 supplémentaire percé dans le corps et communiquant de l'intérieur de la chambre intermédiaire, une fois la pièce de jonction fixée sur le bouchon, à l'extérieur dudit bouchon via un orifice de sortie 110, sur lequel l'on peut raccorder tout moyen de mesure de pression et/ou de sécurité contre une surpression ou autre. 5. Bouchon selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un système de fixation supplémentaire permettant de fixer l'ensemble bouteille munie dudit bouchon sur un support adéquat. 6. Bouchon selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le système de fixation comporte un moyen détrompeur pour fixer l'ensemble bouteille munie dudit bouchon dans une position donnée. 7. Bouchon selon l'une quelconque des revendications de 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un capot de protection destiné à protéger ledit bouchon lorsque celui-ci n'est pas raccordé à une pièce de jonction. 8. Bouchon selon l'une quelconque des revendications de 1 à 5, caractérisé en ce que la piècede jonction amovible comprend un moyen de commande fixe ou mobile 20 qui, une fois ladite pièce fixée sur le bouchon de façon étanche, est apte à agir, par actionnement manuel ou autre, sur le clapet pour ouvrir le conduit interne et permettre le passage du gaz contenu dans la bouteille 2 dans la chambre intermédiaire 11. 9. Bouchon selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le moyen d'ouverture de la valve est constitué d'un obturateur 20 mobile et étanche par rapport aux parois intérieures latérales de la chambre intermédiaire 11 et qui, une fois ladite pièce fixée sur le bouchon, vient en appui sur la valve suivant une force déterminée et apte à maintenir une pression constante dans la chambre intermédiaire. 10. Ensemble complet de remplissage et de distribution de gaz qui comprend une bouteille de gaz munie d'un bouchon selon l'une quelconque des revendications de 1 à 6, Et indépendamment l'une de l'autre, - Une pièce de protection selon la revendication 7. - Une pièce de jonction apte à remplir le récipient selon la revendication 8. - Une pièce de jonction formant détendeur intégré 25 destiné à la distribution de gaz à pression ou à débit constant selon la revendication 9.