Brevet FR3076882A1 — publié le 20190719

Description Titre de l'invention : DISPOSITIF DE RACCORDEMENT RAPIDE D'UN TUBE DE TYPE CARTOUCHE [0001] La présente invention concerne le domaine du transport de fluides liquides ou gazeux et plus particulièrement un dispositif de raccordement d'un tube de type « cartouche » destiné à réaliser l'ancrage d'un tube dans un puits d'un élément de circuit ainsi que l'étanchéité du raccordement ainsi formé. [0002] ARRIERE PLAN DE L'INVENTION [0003] On connaît des dispositifs de raccordement rapide de type cartouche qui sont destinés à être insérés dans un puits cylindrique ménagé dans un élément d'un circuit de transport de fluide tel qu'une pompe, un distributeur, un actionneur, un module pneumatique, un régulateur de débit ou de pression ou encore un tube. Un tel dispositif comprend généralement un insert tubulaire pourvu extérieurement de moyens d'ancrage du dispositif dans le puits cylindrique et intérieurement d'une rondelle dentée de retenue d'un tube. Un poussoir de déconnexion tubulaire est souvent monté à coulissement dans un canal de l'insert tubulaire, entre une position sortie et une position enfoncée dans laquelle le poussoir agit sur les dents de la rondelle afin de permettre la libération du tube. [0004] L'étanchéité du raccord est assurée au moyen d'un joint d'étanchéité qui est géné- ralement livré séparément du dispositif pour être logé dans le puits au moyen d'un outil de montage spécifique, ce qui complexifie l'opération de raccordement du tube et entraîne une augmentation du risque de fuite dans le circuit dû à un oubli de montage du joint d'étanchéité. [0005] Pour pallier ces inconvénients, il est connu du document FR 2 735 844 de pourvoir un nez de l'insert d'une bague de protection destinée à recevoir le joint d'étanchéité. La bague de protection présente un diamètre intérieur voisin du diamètre extérieur du nez de l'insert et est reliée audit nez par des segments frangibles. [0006] Lors du montage, l'insert est emmanché dans une première section du puits. Lorsque la bague de protection parvient à l'extrémité de la première section, elle bute contre un épaulement formé par une deuxième section du puits. Les segments frangibles cède alors sous l'effet de l'effort de poussée axiale exercé sur l'insert, de sorte que le nez de l'insert glisse à l'intérieur de la bague de protection et pousse le joint à l'intérieur de la deuxième section. [0007] La bague de protection permet ainsi de protéger le joint d'étanchéité d'éventuelles agressions extérieures jusqu'au montage de celui-ci dans le puits. [0008] Toutefois, la présence de la bague de protection limite la réduction possible du 2 diamètre du dispositif, et donc celle de l'entraxe entre deux puits de réception. [0009] Dans une version optimisée, l'insert a une extrémité en saillie axiale de laquelle s'étend une bague de centrage qui reçoit en partie le joint d'étanchéité. Le joint d'étanchéité est soudé à la bague de centrage par laser, par friction (ultrason ou rotation) ou par miroir chauffant, et est en contact avec la rondelle dentée. [0010] Le soudage du joint à la bague de centrage permet d'éviter, lors de l'emmanchement du dispositif dans le puits, que le joint d'étanchéité soit repoussé en dehors de l'insert suite à l'effort axial exercé sur le poussoir. En effet, le poussoir va exercer à son tour un effort axial sur les dents de la rondelle, ce qui va tendre à déloger ladite rondelle de son logement et ainsi repousser le joint d'étanchéité en dehors de l'insert. Le joint d'étanchéité se retrouverait alors désaligné, voire déformé par l'extrémité de la bague de centrage, rendant alors le dispositif de raccordement inutilisable. [0011] Pour que le joint d'étanchéité puisse être soudé à la bague de centrage, il est né- cessaire que leurs matériaux soient compatibles. Ainsi, le joint d'étanchéité est réalisé en un matériau thermoplastique élastomère (TPE) et la bague de centrage dans une matière thermoplastique de même nature que celle du joint d'étanchéité en TPE. Or, il est reconnu que les qualités mécanique et chimique des joints d'étanchéité en TPE sont inférieures à celles des joints d'étanchéité en élastomère et que les performances des dispositifs actuels répondent aux attentes du marché, et ne peuvent donc pas être dégradées. [0012] OBJET DE L'INVENTION [0013] L'invention a donc pour but de proposer un dispositif de raccordement permettant d'obvier au moins en partie aux problèmes précités. Résumé de l'invention [0014] A cet effet, l'invention propose un dispositif de raccordement d'un tube à un élément de circuit comprenant : [0015] - un insert tubulaire et un moyen d'ancrage de l'insert dans un puits de l'élément de circuit ; [0016] - une bague d'étanchéité comportant un tronçon d'emmanchement monté serré dans un alésage de l'insert et un tronçon d'étanchéité extérieur à l'insert ; et [0017] - des moyens de retenue d'une portion d'extrémité du tube dans l'insert, comportant une rondelle d'accrochage immobilisée axialement dans l'insert par la bague d'étanchéité, et un organe de déconnexion monté coulissant dans l'insert entre une position sortie dans laquelle une extrémité de l'organe de déconnexion est éloignée de la rondelle et une position enfoncée dans laquelle l'extrémité de l'organe de déconnexion tend à déformer la rondelle de façon à permettre la libération du tube. [0018] Selon l'invention, le tronçon d'emmanchement de la bague d'étanchéité a une 3 longueur supérieure à celle du coulissement de l'organe de déconnexion dans l'insert. [0019] Ainsi, du fait de cette différence de longueurs, le tronçon d'emmanchement est toujours, lors de l'insertion du dispositif dans l'élément de circuit, au moins en partie emmanché dans l'alésage de l'insert, ce qui permet d'éviter une expulsion de la bague d'étanchéité dans le puits de l'élément de circuit qui pourrait conduire à un mauvais positionnement voire à une dégradation de la bague d'étanchéité. Au surplus, un simple emmanchement à force permet de lier la bague d'étanchéité à l'insert de sorte qu'il est possible d'utiliser pour la bague n'importe quel matériau permettant d'assurer l'étanchéité, comme un élastomère. [0020] Selon une caractéristique particulière, l'insert est pourvu extérieurement d'au moins une aspérité annulaire formant un moyen d'ancrage de l'insert dans le puits. [0021] De manière particulière, l'aspérité annulaire présente dans un plan de coupe radial de l'insert un profil en forme de dents de sapin. [0022] Selon une autre caractéristique particulière, la rondelle est intérieurement dentée. [0023] Selon une autre caractéristique particulière, l'organe de déconnexion comprend un poussoir. Brève description des dessins [0024] L'invention sera mieux comprise à la lumière de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative, et doit être lue en regard des dessins annexés, parmi lesquels : [0025] [fig.1] la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif de raccordement selon un mode de réalisation particulier de l'invention, en regard d'un puits d'un élément de circuit ; [0026] [fig.21 la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 dans laquelle le corps du dispositif de raccordement est partiellement emmanché dans le puits de l'élément de circuit et le poussoir est en position sortie ; [0027] [fig.31 la figure 3 est une vue analogue à celle de la figure 1 dans laquelle le corps du dispositif de raccordement est partiellement emmanché dans le puits de l'élément de circuit et le poussoir est en position enfoncée ; [0028] [fig.41 la figure 4 est une vue analogue à celle de la figure 1 dans laquelle le corps du dispositif de raccordement est emmanché à fond dans le puits de l'élément de circuit et le poussoir est en position enfoncée ; [0029] [fig.51 4 la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 1 dans laquelle le corps du dispositif de raccordement est emmanché à fond dans le puits de l'élément de circuit et le poussoir est en position sortie ; [0030] [fig.61 la figure 6 est une vue analogue à celle de la figure 5 dans laquelle le dispositif de raccordement est en service ; [0031] [fig.71 la figure 7 est une vue détaillée en coupe axiale du joint d'étanchéité du dispositif. Description des modes de réalisation [0032] L'invention est ici décrite en application au raccordement d'un tube 100 formant un premier conduit de transport de fluide à un deuxième conduit de transport de fluide formé par un élément rigide 200 émetteur ou récepteur de fluide. [0033] En référence aux figures 1 à 6, un dispositif de raccordement, généralement désigné en 1, se présente sous la forme d'une cartouche insérable dans un logement 201 cylindrique de l'élément rigide 200. [0034] Le dispositif 1 comprend un insert 2 de forme globalement tubulaire destiné à venir se loger dans le logement 201. L'insert 2 est pourvu extérieurement d'une aspérité 2b annulaire présentant, dans un plan de coupe axial de l'insert 2, un profil en forme de dents de sapin permettant audit insert 2 d'être engagé et ancré dans le logement 201. Intérieurement, l'insert 2 est pourvu d'un alésage divisé axialement en trois parties. On distingue de gauche à droite une première partie 2.1 de grand diamètre agencée pour recevoir une rondelle 4 d'accrochage élastiquement déformable et une portion d'une bague d'étanchéité 5, une deuxième partie 2.2 de diamètre inférieur à celui de la première partie 2.1, et une troisième partie 2.3 de diamètre inférieur à celui de la deuxième partie 2.2 agencée pour recevoir un poussoir 6 tubulaire. [0035] Conformément à la figure 1, la rondelle 4 est logée au fond de la première partie 2.1 de l'alésage. La rondelle 4, qui est connue en elle-même, comporte un corps annulaire 4a duquel s'étend en saillie vers l'intérieur une pluralité de dents 4b formant des moyens de retenue du tube 100 dans l'insert 2. Les dents 4b forment, en position de repos, un angle a non nul avec le corps annulaire 4a, la circonférence intérieure de la rondelle 4 étant de diamètre inférieur à celui du tube 100. Le corps annulaire 4a de la rondelle 4 présente un diamètre extérieur légèrement inférieur à celui de la première partie 2.1 de l'alésage et un diamètre intérieur sensiblement égal à celui de la deuxième partie 2.2 de l'alésage. [0036] La bague d'étanchéité 5 comporte un tronçon 5.1 d'emmanchement de longueur L qui est emmanché dans la première partie 2.1 de l'alésage et un tronçon 5.2 d'étanchéité qui s'étend en saille de ladite première partie 2.1. [0037] Conformément à la figure 1 et plus particulièrement à la figure 7, le tronçon 5.1 comprend une surface externe de forme globalement cylindrique ayant un diamètre sensiblement égal à celui de la première partie 2.1 de l'alésage et présentant deux reliefs 5a annulaires qui permettent à la bague d'étanchéité 5 d'être montée serrée dans la première partie 2.1 de l'insert 2. Par ailleurs, le tronçon 5.1 comprend une surface interne ayant une portion d'extrémité 5b de forme tronconique dont la petite base et la grande base sont respectivement raccordées à une surface cylindrique Sc s'étendant axialement et à une surface transversale 5d s'étendant radialement. La surface transversale 5d est en contact avec le corps annulaire 4a de la rondelle 4 de façon à immobiliser axialement ladite rondelle 4 au fond de la première partie 2.1 de l'alésage. [0038] On notera que la portion d'extrémité 5b tronconique forme un angle p avec la surface transversale 5d, l'angle p étant supérieur à l'angle a formé par les dents 4b de la rondelle 4. La petite base de la portion d'extrémité 5b présente un diamètre légèrement supérieur à celui du tube 100 et la grande base de ladite portion d'extrémité 5b présente un diamètre légèrement supérieur au diamètre intérieur du corps 4a annulaire de la rondelle 4. [0039] Le tronçon 5.2 comprend une surface externe de forme globalement cylindrique de diamètre légèrement supérieur à celui de la première partie 2.1 de l'alésage. La surface externe est pourvue d'un relief 5e annulaire agencé pour assurer l'étanchéité entre l'insert 2 et l'élément rigide 200. Le tronçon 5.2 comprend par ailleurs une surface interne de forme globalement cylindrique pourvue d'un épaulement 5f annulaire présentant, dans un plan de coupe axial de la bague d'étanchéité 5, un profil de forme arrondie agencé pour assurer l'étanchéité entre l'insert 2 et le tube 100. Le diamètre intérieur de l'épaulement 5f est légèrement inférieur au diamètre extérieur du tube 100. Les surfaces interne et externe du tronçon 5.2 sont reliées entre elles par une surface transversale 5g tronconique concave. La surface transversale 5g est pourvue d'un relief 5h annulaire s'étendant en saillie axiale sensiblement au centre de ladite surface transversale 5g pour assurer l'étanchéité entre l'insert 2 et l'élément rigide 200. [0040] Le poussoir 6 est monté à coulissement axial dans l'insert 2 entre une position sortie dite « inactive » dans laquelle le poussoir 6 est par un épaulement 6a en butée contre un épaulement 2a de l'insert 2 formé par une surface transversale reliant les deuxième et troisième parties 2.2, 2.3 de l'alésage, la rondelle 4 étant alors éloignée d'un nez du poussoir 6 (figures 1, 2, 5 et 6), et une position enfoncée dite « active » dans laquelle les épaulements 2a, 6a sont espacés l'un de l'autre d'une distance 1 et le nez du poussoir 6 soulève les dents 4b de la rondelle 4, le poussoir 6 étant alors par un épaulement 6b en butée contre une extrémité libre de l'insert 2 (figures 3 et 4). En outre, le poussoir 6 présente intérieurement un diamètre voisin de celui du tube 100. [0041] Le dispositif 1 forme ainsi une cartouche destinée à être emmanchée de manière 6 étanche dans le logement 201 de l'élément rigide 200. [0042] Avant montage, il faut s'assurer que l'élément rigide 200 soit convenablement alésé pour former le logement 201 cylindrique destiné à recevoir le dispositif 1. Le logement 201 se présente ici sous la forme d'un alésage divisé axialement en quatre parties. On distingue de droite à gauche une première partie 201.1 de grand diamètre qui est destinée à recevoir l'insert 2 et qui a une extrémité débouchant sur une surface externe de l'élément rigide 200, une deuxième partie 201.2 de diamètre inférieur à celui de la première partie 201.1 et destinée à recevoir le tronçon 5.2 d'étanchéité de la bague d'étanchéité 5, une troisième partie 201.3 de diamètre inférieur à celui de la deuxième partie 201.2 et destinée à recevoir une portion d'extrémité du tube 100, et une quatrième partie 201.4 de diamètre inférieur à celui de la troisième partie 201.3 formant un conduit de transport de fluide. [0043] Entre les première et deuxième parties 201.1, 201.2, une première face d'appui 201a transversale constitue une butée à l'enfoncement de l'insert 2 dans le logement 201. [0044] Entre les deuxième et troisième parties 201.2, 201.3, une deuxième face d'appui 201b transversale constitue une butée à l'enfoncement de la bague d'étanchéité 5 dans le logement 201. [0045] Entre les troisième et quatrième parties 201.3, 201.4, une troisième face d'appui 201c transversale constitue une butée à l'enfoncement du tube 100. La troisième partie 201.2 présente une extrémité légèrement tronconique dont la petite base se raccorde à la première partie 201.1 afin de créer une légère compression de la portion d'extrémité du tube 100 lorsque celui-ci pénètre dans la deuxième partie 201.2 et parvient en butée contre la troisième face d'appui 201c. [0046] Au montage, le dispositif 1 est inséré en force dans le logement 201 de l'élément rigide 200 jusqu'à ce que l'insert 2 soit en butée contre la première face d'appui 201a dudit logement 201. Les différentes étapes de cette insertion sont illustrées aux figures 2 à 5 et vont maintenant être détaillées. [0047] Conformément à la figure 2, un effort F de poussée axiale, symbolisé par une flèche, est exercé sur le poussoir 6 pour engager l'insert 2 dans le logement 201. Dans un premier temps, l'aspérité 2b de l'insert 2 coopère avec un chanfrein dudit logement 201 et s'oppose à l'insertion du dispositif 1 dans ledit logement 201. [0048] Dès lors, l'effort F entraîne un déplacement axial du poussoir 6 qui coulisse de la position sortie vers la position enfoncée. Lorsque le nez du poussoir 6 parvient au contact des dents 4b de la rondelle 4, il exerce à son tour un effort axial sur lesdites dents 4b tendant à déloger la rondelle 4 du fond de la première partie 2.1 de l'insert 1. Le délogement de la rondelle 4 entraîne alors un coulissement axial de la bague d'étanchéité 5 relatif à l'insert 2 qui se poursuit jusqu'à ce que le poussoir 6 soit en position enfoncée (figure 3). Ainsi, le tronçon 5.1 de la bague d'étanchéité 5 se trouve 7 en partie désemmanché de la première partie 2.1 de l'insert 2 sur une longueur d légèrement inférieure au coulissement 1 du poussoir 6. La longueur d correspond en fait à la différence entre le coulissement 1 du poussoir 6 et la distance séparant axialement le nez du poussoir 6 en position sortie des dents 4b de la rondelle 4. [0049] On comprend alors aisément l'intérêt d'avoir la longueur L du tronçon 5.1 d'emmanchement supérieure au coulissement 1 du poussoir 6. En effet, ceci permet de garantir, notamment lors de l'insertion du dispositif 1 dans l'élément rigide 200, que le tronçon 5.1 est toujours au moins en partie emmanché dans la première partie 2.1 de l'insert 2 et donc d'éviter une expulsion de la bague d'étanchéité 5 dans le logement 201 lors du montage qui pourrait conduire à un mauvais positionnement voire à une dégradation de la bague d'étanchéité. [0050] En maintenant l'effort F de poussée axiale alors que le poussoir 6 est en position enfoncée, l'insert 2 poursuit son insertion dans la première partie 201.1 du logement 201 jusqu'à ce que la bague d'étanchéité 5 soit en butée contre la deuxième face d'appui 201b du logement 201. Le relief 5h de la surface transversale 5g de la bague d'étanchéité 5 est alors en contact avec ladite deuxième face d'appui 201b tandis que le relief 5e de la surface extérieure de la bague d'étanchéité 5 est en contact avec la deuxième partie 201.2 du logement 201. [0051] L'effort de poussée axiale exercé par le nez du poussoir 6 sur la rondelle 4 tend alors à soulever les dents 4b de ladite rondelle 4 de sorte que lesdites dents se retrouvent plaquées sur la portion d'extrémité 5b tronconique de la bague d'étanchéité 5. L'angle a formé par lesdites dents 4b est alors désormais sensiblement égal à l'angle p formé par la portion d'extrémité 5b tronconique de la bague d'étanchéité 5. Le soulèvement des dents 4b permet à l'insert 2 de continuer son insertion dans la première partie 201.1 du logement 201 jusqu'à ce qu'il soit en butée contre la première face d'appui 201a dudit logement 201. La rondelle 4 se retrouve alors de nouveau logée au fond de la première partie 2.1 de l'insert 2 et immobilisée axialement par la bague d'étanchéité 5 qui est légèrement comprimée entre la deuxième face d'appui 201b et la rondelle 4 (figure 4). [0052] En stoppant l'effort F de poussée axiale, les dents 4b de la rondelle tendent à retrouver leur position de repos et repoussent ainsi le poussoir 6 qui coulisse alors de la position enfoncée vers la position sortie (figure 5). [0053] Une fois le dispositif 1 correctement ancré dans le logement 201 de l'élément rigide 200, le tube 100 peut être emmanché dans le poussoir 6 jusqu'à ce que la portion d'extrémité du tube 100 vienne en butée contre la face d'appui 201c du logement 201 (figure 6). De façon connue en soi, la rondelle 4 d'accrochage s'oppose alors au retrait du tube 100 et un nouvel effort de poussée axial sur le poussoir 6 permettra de libérer ledit tube 100. 8 [0054] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits mais englobe toute variante entrant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications. [0055] La forme globale de la bague d'étanchéité 5 peut être différente de celle décrite. [0056] Le nombre et la forme des reliefs annulaires 5a, 5e, 5h et de l'épaulement 5f présents sur la bague d'étanchéité 5 peuvent différer, que ce soit sur le tronçon 5.1 d'emmanchement ou le tronçon d'étanchéité 5.2. [0057] Bien qu'ici l'ancrage de l'insert 2 soit assuré par une aspérité 2b dudit insert, il peut aussi être assuré par tout autre moyen tel qu'une rondelle extérieurement dentée ou un jonc fendu qui serait, par exemple, montée à coulissement sur le poussoir 6 entre une extrémité de l'insert 2 et l'épaulement 6b du poussoir 6. [0058] Bien qu'ici la retenue de la portion d'extrémité du tube dans l'insert soit assurée par une rondelle intérieurement dentée, elle peut aussi être assuré par tout autre moyen tel que des bras élastiquement déformables formant une seule pièce avec le poussoir 6. 9 [Revendication 11 [Revendication 21 [Revendication 31 [Revendication 41 [Revendication 51