Brevet FR2941762A1 — publié le 20100806

La présente invention concerne un dispositif d'obturation sélective d'un passage de fluide. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif d'obturation sélective d'un passage de fluide, notamment pour une prise de remplissage d'un robinet de gaz. Un tel dispositif comprend classiquement une structure définissant un canal pour le passage de fluide s'étendant entre une entrée située à une extrémité amont et une sortie située à une extrémité aval, un siège de clapet, un clapet sélectivement mobile dans le canal entre une première position d'obturation du passage par appui étanche sur le siège et une second position d'ouverture du passage sans appui étanche sur le siège, un organe de rappel sollicitant le clapet vers sa première position, le dispositif d'obturation comprenant un joint d'étanchéité déformable porté par le clapet mobile et/ou par le siège, pour appuyer sur le siège et participer à l'étanchéité de l'obturation lorsque le clapet est dans sa première position, le clapet mobile comprenant une extrémité amont destinée à être soumise à une pression d'ouverture pour déplacer le clapet vers sa second position. Ce type de dispositif est parfois appelé clapet de remplissage ou clapet anti-retour. Lors de l'utilisation des ces clapets dans les prises de remplissage de robinets de gaz, il peut se produire avec le temps une usure de la garniture d'étanchéité du clapet. Cette usure de la garniture d'étanchéité peut être le fait de la succession de cycles d'ouverture/fermeture du clapet. Cette usure peut provoquer l'apparition de fuites au cours du temps. L'usure est fréquemment due au frottement du joint dans son logement. Ceci est particulièrement pénalisant dans les produits nécessitant une durée de vie sans entretien relativement longue (dix ans par exemple). Pour résoudre ce problème c'étanchéité, une solution consiste à prévoir un bouchon métallique supplémentaire en série avec le clapet. Ce bouchon supplémentaire doit ainsi être retiré (dévissé) avant chaque remplissage, et doit être remis après remplissage (vissé). Cette solution engendre des pertes de temps et des risques potentiels de sécurité. Un but de la présente invention est de pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur relevés ci-dessus. A cette fin, le dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que le clapet mobile comporte un corps principal et une butée mobile relativement au corps principal, le corps principal et la butée mobile formant un mécanisme de mise en pression sélective du joint déplaçable entre une position de travail mettant en pression le joint en vue d'augmenter son effort sur le siège et une position de repos relâchant la pression sur le joint en vue de diminuer son effort sur le siège. Les modes de réalisation permettent de réaliser un clapet d'obturation 5 auto-serrant qui rattrape les éventuels défauts des pièces, limite son usure, et compense même l'usure éventuelle des joints. Par ailleurs, des modes de réalisation de l'invention peuvent comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le mécanisme de mise en pression sélective du joint est déplaçable 10 entre la position de travail et la position de repos de façon indépendante ou distincte du déplacement du clapet mobile relativement au siège, - lorsque le clapet passe de sa seconde position à sa première position, la butée mobile ou le corps principal vient s'arrêter en premier contre une portion fixe de la structure, pour provoquer un déplacement relatif entre le corps 15 principal et la butée mobile qui déplace le mécanisme de mise en pression sélective du joint dans sa position de travail, - du côté amont, le corps principal ou la butée mobile fait saille pour être soumis en premier à une pression d'ouverture et provoquer ainsi un déplacement relatif entre le corps principal et la butée mobile qui déplace le 20 mécanisme de mise en pression sélective du joint dans sa position de repos, - le corps principal et la butée mobile sont conformés relativement pour déplacer automatiquement le mécanisme de mise en pression sélective du joint dans la position de travail lorsque le clapet vient dans sa première position d'obturation, 25 - le corps principal et la butée mobile sont conformés relativement pour déplacer automatiquement le mécanisme de mise en pression sélective du joint dans la position de repos dès que ou avant que le clapet commence son déplacement vers sa seconde position, - le joint d'étanchéité est situé sur le clapet mobile, 30 - le mécanisme de mise en pression sélective du joint assure un écrasement sélectif du joint pour augmenter l'encombrement du joint en direction du siège, - la surface extérieure de la butée mobile est conjuguée d'une zone de réception du canal et, lorsque le clapet est dans sa première position, la butée 35 mobile obture le canal en coopérant avec cette zone de réception pour former une seconde zone d'obturation, distincte de la zone d'obturation réalisée au niveau du joint déformable, - la butée mobile comporte une forme extérieure formant un déflecteur pour le fluide, pour empêcher ou limiter l'impact direct du flux de fluide sur le joint lors des opérations de remplissage, - le corps principal et la butée mobile comportent des formes conjuguées formant un arrêtoir limitant leur déplacement relatif dans le sens de la mise en pression joint, pour limiter le niveau de mise en pression du joint en dessous d'un seuil déterminé, - la mise en pression sélective du joint est réalisée par un écrasement de ce dernier, - le corps principal et la butée mobile sont mobiles relativement selon au moins un mouvement de translation, - le joint d'étanchéité est un joint de type torique, la surface du siège destinée à coopérer avec le joint étant cylindrique, - le mécanisme de mise en pression sélective du joint est réalisé en prenant en sandwich le joint entre le corps principal et la butée mobile du clapet, - la butée mobile est constituée ou comprend un matériau métallique et en ce que, lorsque la butée obture le canal, cette butée mobile coopère avec une portion métallique du canal pour réaliser un contact du type métal/métal, - le corps principal du clapet mobile est guidé en translation dans un fourreau fixe, l'organe de rappel étant logé dans le fourreau, - un passage est prévu pour le transit du gaz lors des opérations de remplissage entre la surface extérieure du corps principal du clapet mobile et la structure, - un passage est prévu pour le transit du gaz lors des opérations de remplissage entre la surface extérieure du fourreau et la structure, - le dispositif d'obturation est monté de façon amovible sur un robinet ou est monobloc avec un robinet, - un interstice est prévu pour le gaz entre le corps principal du clapet mobile et le fourreau fixe, pour empêcher une montée en pression excessive dans le fourreau lorsque le corps principal plonge dans le fourreau, - l'extrémité amont du corps principal qui fait saille relativement à la butée mobile comporte une surface d'appui destinée à être poussée par un outil d'un raccord de remplissage de gaz, pour déplacer le clapet mobile vers sa seconde position, - le dispositif comprend un filtre disposé au niveau de son extrémité aval, le filtre étant disposé sur un canal de soutirage, le canal de soutirage reliant une première extrémité destinée à être mise en relation avec l'intérieur d'un stockage de gaz à une seconde extrémité destinée à être reliée à un raccord de soutirage de gaz. L'invention concerne également un robinet pour le contrôle de gaz sous pression d'un récipient, comprenant un raccord de remplissage selon l'une quelconque des caractéristiques ci-dessus ou ci-après. L'invention peut concerner également tout dispositif ou procédé alternatif comprenant toute combinaison des caractéristiques ci-dessus ou ci-dessous. D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux figures dans lesquelles : - la figure 1 représente une vue en coupe, schématique et partielle, illustrant un exemple de réalisation d'un dispositif d'obturation selon l'invention, en position ouverte, - la figure 2 représente une vue analogue du dispositif de la figure 1 en position fermée, - les figures 3 et 4 représentent des vues schématiques simplifiées illustrant le principe de fonctionnement de l'invention (dispositif respectivement en position fermée et ouverte), - la figure 5 représente une vue en coupe, schématique et partielle, illustrant un autre exemple de réalisation possible de l'invention. La figure 1 illustre une prise de remplissage, par exemple d'un robinet de bouteille de gaz (robinet à détendeur intégré ou non). La prise de prise de remplissage est de préférence du type à connexion rapide. Cette prise de remplissage est un mécanisme permettant de remplir une bouteille de gaz de façon sécurisée. La prise de remplissage comprend un dispositif d'obturation sélective dont un exemple va être décrit plus en détail. Le dispositif d'obturation est prévu pour ne permettre le remplissage (ouverture) que lors d'un processus déterminé et pour se refermer automatiquement de manière étanche une fois le remplissage terminé. Dans l'exemple non limitatif représenté aux figures 1 et 2, le dispositif comprend une structure 1 ou embase abritant tout ou partie des pièces constitutives. La structure 1 peut par exemple être vissée sur le corps d'un robinet 21. Un joint 6 peut être prévu pour faire l'étanchéité entre la structure 1 et le corps 21 du robinet. La structure 1 définit un canal 9 pour le passage de fluide s'étendant entre une entrée 10 située à une extrémité amont (côté extérieur) et une sortie 11 située à une extrémité aval (côté intérieur du robinet). Un clapet 3, 4 est monté mobile dans le canal. Le clapet 3, 4 est sollicité vers un siège 2 (position de fermeture) par un ressort 5 de rappel. De préférence, un fourreau intermédiaire 2 est logé dans la structure et abrite le ressort 5. De même, le clapet 3, 4 est guidé en translation dans le fourreau 2. De plus, l'extrémité aval du fourreau 2 peut également être prévue pour maintenir en position un filtre 8 dans un canal. L'extrémité amont du clapet 3, 4 est prévue pour être poussée par un outil de remplissage afin d'ouvrir le passage pour du gaz de remplissage circulant d'amont en aval. Le clapet mobile 3, 4 comprend un corps principal 3 et une butée 4 mobile relativement au corps principal. Par exemple, la butée 4 mobile est guidée en translation sur l'extrémité amont du corps 3 principal du clapet. Le corps principal 3 du clapet porte un joint d'étanchéité 6 situé entre un épaulement du corps 3 principal et une extrémité de la butée 4 mobile. De préférence, le joint 7 est un joint torique déformable destiné à coopérer avec un siège 12 formé par exemple par une portion cylindrique du canal 9. La figure 2 illustre le dispositif en position fermée. La butée 4 mobile est bloquée contre la structure 1 sous l'action du ressort 5. De préférence, la butée 4 a une forme complémentaire de sa zone 16 de 20 réception sur le corps 1 pour assurer également une obturation (en plus de l'obturation étanche au niveau du joint 7). Par exemple, la butée 4 mobile a une forme extérieure conique qui coopère avec une arête circulaire 16 dans le canal 9. Le contact entre ce cône de la butée mobile 4 et l'arête 16 est par 25 exemple un contact métal/métal assurant une étanchéité protégeant l'intérieur du canal contre les risques d'entrée d'impuretés. Dans cette position de fermeture, le corps 3 principal du clapet est de préférence en butée sur le clapet mobile de remplissage 4 (formes complémentaires 15). Sous l'action du ressort 5 et de la butée 4 contre le canal, 30 l'extrémité 14 amont du corps principal 3 du clapet fait saillie par rapport à la butée mobile en direction amont. Dans cette position de fermeture, le joint 7 torique situé entre deux épaulements appartenant respectivement au corps de clapet et à la butée 4 mobile est comprimé (par exemple latéralement). La butée 15 entre les deux 35 pièces relativement mobiles 3 et 4 du clapet permet de maîtriser l'écrasement du joint 7. Cette compression contrôlée du joint 7 augmente le diamètre extérieur du joint 7. Ceci a pour effet de plaquer le joint 7 contre l'alésage (siège 12). Cet effort de serrage du joint 7 permet d'améliorer l'étanchéité et permet notamment le rattrapage de l'usure et des défauts éventuels de pièces. La figure 3 schématise le principe de la position fermée (compression du joint 7 en position fermée entre les deux pièces 3 et 4 mobiles). Pour ouvrir le dispositif, un utilisateur introduit dans le canal du côté 5 amont une prise de remplissage qui présente un axe destiné à repousser mécaniquement l'extrémité du clapet 3, 4 mobile. Du fait de la saillie 14 du corps 3 principal par rapport à la butée 4 mobile, l'outil d'ouverture commence par appuyer sur le corps principal 3 (avant de pousser la butée 4 mobile). L'outil repousse alors vers l'aval le corps 10 principal 3 par rapport à la butée 4 mobile. Ceci a pour effet d'augmenter la largeur de la gorge logeant le joint 7 et ainsi de relâcher la pression d'écrasement sur ce dernier. La figure 4 illustre schématiquement le principe de la position ouverte (l'appui sur l'extrémité amont 14 provoque l'écartement des deux pièces mobiles 3, 4 pour relâcher la pression sur le joint 7). 15 Ensuite, l'outil de remplissage appuie à la fois sur le corps 3 principal du clapet et sur la butée 4 mobile. La pression sur le joint 7 ayant été diminuée, le joint 7 présente alors un encombrement plus réduit vers l'extérieur (vers le siège 12). Ceci diminue ou annule son frottement contre l'alésage (siège 12) lors du déplacement du clapet 3, 4 vers la position d'ouverture (figure 1). Cette 20 diminution du frottement réduit les risques d'usure. De préférence l'écrasement du joint 7 est diminué avant ou au début du déplacement du clapet 3, 4 vers sa position d'ouverture. De façon avantageuse, comme représenté, le corps principal 3 du clapet peut être guidé en translation dans le fourreau 2. 25 De préférence, le jeu radial entre le corps principal 3 du clapet et le fourreau 2 est choisi de façon à ne pas nécessiter de perçage dans le fourreau 2 pour libérer la pression du gaz lorsque le corps 3 principal pénètre dans le fourreau 2. Le profil de la butée mobile 4 est de préférence déterminé pour orienter 30 et diriger le flux gazeux lors du remplissage de façon à interférer au minimum avec le joint 7 (cf. figures, la surface extérieure conique forme par exemple une rampe qui dirige le flux au-dessus ou au dessous du joint 7). De même, le corps 3 principal du clapet peut comporter une collerette maximisant le passage du gaz dans le sens du soutirage (d'aval en amont). La 35 collerette 22 forme par exemple une rampe favorisant l'écoulement du gaz d'aval en amont (au détriment de la circulation d'amont vers l'aval). Le gaz de remplissage admis peut ensuite circuler par exemple autour du fourreau 2 avant de rejoindre un orifice 11 relié à un conduit 19 d'un robinet par exemple. Par exemple, la surface extérieure du fourreau 2 peut être carrée en section transversale et coopérer avec un alésage cylindrique ou parallélépipédique. Le profil extérieur du fourreau 2 peut être par exemple usiné pour s'ajuster avec l'intérieur de la structure 1. Le fourreau 2 peut être utilisé pour bloquer un filtre 8 dans son logement situé sur un conduit de soutirage ayant une extrémité 17 reliée au gaz et une extrémité 18 reliée à une sortie de soutirage d'un robinet par exemple. De cette façon, le ressort 5 de clapet est totalement protégé dans son logement défini par le fourreau 2. Cette configuration minimise le contact potentiel entre le ressort 2 avec le gaz qui transite dans la prise de remplissage. On conçoit donc aisément que, tout en étant de structure simple et peu coûteuse, le dispositif selon l'invention présente une étanchéité de grande qualité. Par ailleurs, l'usure du joint d'étanchéité 7 est minimisée par l'élargissement et le rétrécissement sélectifs de la gorge du joint 7 (élargissement lorsque le clapet est en position fermée, rétrécissement lorsque le clapet s'ouvre). Ceci améliore la durée de vie du dispositif. L'invention réalise une fonction d'auto-serrage qui garantit une étanchéité sans fuites, même après de nombreuses années de fonctionnement et même en cas d'usure éventuelle du joint d'étanchéité 7. De plus, l'étanchéité supplémentaire facultative en bout du clapet (butée 4 mobile contre son siège 16) assure une sécurité supplémentaire. Cette seconde obturation créé une sécurité en empêchant l'entrée de corps indésirables et minimise les risques de fuites en cas de défaillance du joint 7. De préférence, le ressort 5 de clapet est protégé du flux gazeux dans son fourreau 2. Ceci limite les risques d'inflammation sous compression adiabatique dans le cas d'une utilisation avec de l'oxygène. L'invention permet ainsi d'assurer une étanchéité parfaite du dispositif, même dans le cas ou le joint d'étanchéité serait usé au cours du temps, du fait par exemple d'un serrage maximal du joint lorsque l'étanchéité est requise. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit ci-dessus. Par exemple, il est possible d'envisager que le joint 7 déformable soit fixe, par exemple solidaire du canal 9 comme schématisé à la figure 5. Comme précédemment, le clapet 3, 4 forme un mécanisme de mise en pression sélective du joint lors de la fermeture. Un organe de rappel tel qu'un ressort 5 vient écraser le joint 7 via le corps 3 principal de clapet. Lors de l'ouverture (poussée du clapet 3, 4 hors du siège), le corps 3 principal de clapet est actionnée avant la butée mobile 4 pour relâcher la pression sur le joint 7 fixe. Le clapet 3, 4 peut alors se déplacer sans trop frotter avec le joint 7. En position fermée, le clapet 3, 4 est sollicité par un ressort 5 en position de fermeture. REVENDICATIONS1. Dispositif d'obturation sélective d'un passage de fluide, notamment pour une prise de remplissage d'un robinet, comprenant une structure (1) définissant un canal (9) pour le passage de fluide s'étendant entre une entrée (10) située à une extrémité amont et une sortie (11) située à une extrémité aval, un siège (12) de clapet, un clapet (3, 4) sélectivement mobile dans le canal (9) entre une première position d'obturation du passage par appui étanche sur le siège (12) et une second position d'ouverture du passage sans appui étanche sur le siège (9), un organe de rappel (5) sollicitant le clapet (3, 4) vers sa première position, le dispositif d'obturation comprenant un joint (7) d'étanchéité déformable porté par le clapet (3, 4) mobile et/ou par le siège (9), pour appuyer sur le siège (9) et participer à l'étanchéité de l'obturation lorsque le clapet (3, 4) est dans sa première position, le clapet (3, 4) mobile comprenant une extrémité amont (14) destinée à être soumise à une pression d'ouverture pour déplacer le clapet (3, 4) vers sa second position, caractérisé en ce que le clapet (3, 4) mobile comporte une corps (3) principal et une butée mobile (4) relativement au corps principal (3), le corps (3) principal et la butée (4) mobile formant un mécanisme de mise en pression sélective du joint (7) déplaçable entre une position de travail mettant en pression le joint (7) en vue d'augmenter son effort sur le siège (9) et une position de repos relâchant la pression sur le joint (7) en vue de diminuer son effort sur le siège (9). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, lorsque le clapet (3, 4) passe de sa seconde position (16) à sa première position, la butée (4) mobile ou le corps (3) principal vient s'arrêter en premier contre une portion fixe de la structure (1), pour provoquer un déplacement relatif entre le corps (3) principal et la butée mobile (4) qui déplace le mécanisme de mise en pression sélective du joint (7) dans sa position de travail. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que, du côté amont, le corps (3) principal ou la butée mobile (4) fait saille pour être soumis en premier à une pression d'ouverture et provoquer ainsi un déplacement relatif entre le corps (3) principal et la butée mobile (4) qui déplace le mécanisme de mise en pression sélective du joint (7) dans sa position de repos. 4. Dispositif selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce que le corps (3) principal et la butée mobile (4) sont conformés relativement pour déplacer automatiquement le mécanisme de mise en pression sélective du joint (7) dans la position de travail lorsque le clapet vient dans sa première position d'obturation. 5. Dispositif selon la revendication 1 à 4, caractérisé en ce que le corps (3) principal et la butée mobile (4) sont conformés relativement pour déplacer automatiquement le mécanisme de mise en pression sélective du joint (7) dans la position de repos dès que ou avant que le clapet commence son déplacement vers sa seconde position. 6. Dispositif selon la revendication 1 à 5, caractérisé en ce que le joint (7) d'étanchéité est situé sur le clapet (3, 4) mobile. 7. Dispositif selon la revendication 1 à 6, caractérisé en ce que le mécanisme de mise en pression sélective du joint (7) assure un écrasement sélectif du joint (7) pour augmenter l'encombrement du joint (7) en direction du siège (12). 8. Dispositif selon la revendication 1 à 7, caractérisé en ce que la surface extérieure de la butée (4) mobile est conjuguée d'une zone de réception (16) du canal (9) et en ce que, lorsque le clapet (3, 4) est dans sa première position, la butée (4) mobile obture le canal (9) en coopérant avec cette zone de réception (16) pour former une seconde zone d'obturation, distincte de la zone d'obturation réalisée au niveau du joint (7) déformable. 9. Dispositif selon la revendication 1 à 8, caractérisé en ce que la butée mobile (4) comporte une forme extérieure formant un déflecteur pour le fluide, pour empêcher ou limiter l'impact direct du flux de fluide sur le joint (7) lors des opérations de remplissage. 10. Robinet pour le contrôle de gaz sous pression d'un récipient, comprenant un raccord de remplissage, caractérisé en ce que le raccord comprend un dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.