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ÉLÉMENT MäLE OU FEMELLE DE RACCORD RAPIDE ET RACCORD
RAPIDE COMPRENANT UN TEL ÉLÉMENT
L'invention a trait à un élément mâle ou femelle de
raccord rapide ainsi qu'à un raccord rapide comprenant,
entre autres, un tel élément.
Dans le domaine de la manutention de fluide sous
pression, il est connu, par exemple de EP-A-0 969 239,
d'équiper chacun des éléments mâle et femelle d'un raccord
rapide d'un clapet d'obturation commandé par l'autre
ëlément du raccord, de telle sorte que l'emmanchement des
éléments du raccord l'un dans l'autre induit une mana?:uvre
des clapets dans un sens d'ouverture. Ce type de raccord
donne satisfaction dans la plupart des cas et limite, dans
une large mesure, les risques de fuite lors des
ouvertures/fermetures successives du raccord. Cependant,
lorsque les éléments mâle et femelle du raccord sont
déconnectés, le clapet est affleurant avec le poussoir
qu'il entoure et un effort exercé accidentellement sur la
face exposée du clapet de l'un de ces éléments peut
conduire à l'écarter de son siëge, de telle sorte qu'un
risque de fuite ne peut pas être exclu.
I1 est également connu de GH-A-732 186 d'équiper le
clapet d'un élément femelle de raccord rapide d'une tige
sur laquelle est montée une rondelle supportant un joint
qui reçoit en appui l' extrémité d' un embout mâle . Un appui
accidentel ou frauduleux sur l'extrémité de la tige peut
résulter dans une ouverture intempestive du clapet, alors
que le joint est peu en retrait par rapport â l'extrëmité
avant de la tige, de telle sorte qu'il risque d'être heurté
ou déplacé lors d'une opération autre que la mise en place
de l'embout mâle.
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I1 est également connu de GB-A-979 821 d'utiliser un
clapet dont la face avant est affleurante avec celle d'un
poussoir que cette face avant entoure. Cette face avant est
facilement accessible, de sorte que les risques de
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manipulation accidentelle ou frauduleuse du clapet à
l'ouverture ne peuvent pas être exclus.
Or, dans certaines applications, des fluides dangereux
peuvent circuler dans un raccord. I1 s'agit par exemple
d'hydrogëne dans le cas d'un systême basse pression
d'alimentation de piles à combustible â partir d'un
réservoir. Dans ce cas, il est essentiel d'éviter une
manoeuvre d'ouverture accidentelle du clapet d'un des
éléments du raccord lorsque ces éléments sont désaccouplés.
l0 L'invention vise à atteindre cet objectif en proposant
un nouvel élément de raccord dont le clapet ne risque pas
d'être ouvert accidentellement en configuration
désaccouplée.
Dans cet esprit, l'invention concerne un élément mâle
ou femelle de raccord rapide de sécurité destiné à la
jonction amovible de canalisations et/ou de réservoirs de
fluide sous pression, cet élément étant équipé d'un clapet
d'obturation destiné à être man~uvré à l'ouverture par
l'autre élément du raccord, alors que, lorsque le clapet
est en appui sur son siège, au moins une surface du clapet,
destinée â recevoir en appui une partie de l'autre élément
du raccord en vue de la man~uvre d'ouverture du clapet, est
disposée en retrait par rapport à une section transversale
globalement annulaire de passage de la partie précitée de
l'autre élément pour la man~uvre d'ouverture du clapet. Cet
élément est caractërisé en ce que le rapport de la largeur
moyenne de la section globalement annulaire, prise selon
une direction radiale par rapport à l'axe d'emmanchement
des éléments du raccord, et de la profondeur de retrait de
la ou des surfaces d'appui est infërieur à 1, de préférence
inférieur à 0,3.
Au sens de la présente invention, une section ou un
volume globalement annulaire est une section ou un volume
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cylindrique à base circulaire, quasi-circulaire ou
polygonale qui ne s'étend pas jusqu'à son axe central.
Grâce â l'invention, la section transversale
globalement annulaire limite l'accès au volume dans lequel
le second élément du raccord interagit avec le clapet. La
valeur du rapport entre la largeur moyenne de la section
annulaire et la profondeur du retrait de la ou des surfaces
d'appui du clapet est telle que ces surfaces peuvent être
considérées comme profondément enfoncées par rapport à la
largeur de la surface à travers laquelle on peut y accéder.
Les probabilités pour qu'un objet usuel vienne appuyer sur
la ou les surfaces du clapet, qui sont en retrait, sont
donc très réduites par rapport aux dispositifs connus.
Selon des aspects avantageux mais non obligatoires, un
élément de raccord rapide peut incorporer une ou plusieurs
des caractéristiques suivantes .
- La partie du clapet qui forme la ou les
surfaces d'appui est constitué d'au moins deux portions
séparées l'une de l'autre ou les unes des autres, de telle
sorte qu'elles forment une surface d'appui discontinue. La
segmentation de la surface d'appui limite les possibilités
de manoeuvre dans la mesure ot~ la pénétration d' un obj et
dans le volume globalement annulaire a peu de chances
d'induire un effort de déplacement du clapet.
- Lorsque le clapet est en appui sur son siège,
la ou les surfaces d'appui du clapet sont disposées dans un
volume globalement annulaire, interne à l'élément en
question et dont la section transversale précitée constitue
une zone d'entrée.
- La section et, éventuellement, le volume
globalement annulaire sont définis entre un pion central,
dont l'axe médian est sensiblement parallèle à la direction
d'emmanchement des éléments du raccord, et une surface
globalement cylindrique. Ce pion central peut faire saillie
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au delà des surfaces d'appui, en direction de l'embouchure
de l'élément et à l'intérieur du corps de celui-ci.
- Le rapport de l'aire de la surface d'appui ou
de la somme des aires des surfaces d' appui du clapet et de
l'aire de la section transversale est strictement inférieur
à 1, de préférence inférieur à 0,3.
- La section annulaire est formée dans le corps
de l'élément, à distance de son embouchure.
- La section globalement annulaire est délimitée,
au moins en partie, par un organe rapporté dans un conduit
situé entre le clapet et l'embouchure de cet élément. En
variante, l'organe précité s'étend à la fois en amont et en
aval du clapet, alors que le clapet est pourvu d'une
ouverture dans laquelle est introduite une partie de cet
organe, ce qui permet au clapet de coulisser autour de
cette partie. En outre, cet organe comprend avantageusement
une partie globalement annulaire, apte à venir en appui
contre une surface interne du corps de l'élément, et un
pion apte à étre centré sur l'axe d'emmanchement des
éléments mâle et femelle du raccord du fait de la mise en
place de cet organe dans ce conduit, ce pion et cette
partie annulaire étant reliés par au moins une patte de
centrage.
L'invention a également trait à un raccord rapide pour
une installation de manutention de fluide sous pression qui
comprend deux éléments mâle et femelle et dont l'un au
moins est tel que décrit ci-dessus. Un tel raccord est plus
fiable que ceux de l'état de la technique.
L'invention sera mieux cômprisé et d'autres avantages
de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la
description qui va suivre de deux modes de réalisation d'un
raccord conforme à son principe, donnée uniquement à titre
d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans
lesquels .
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- la figure 1 est une coupe longitudinale éclatée
de principe d'un élément femelle de raccord rapide conforme
à l'invention ;
- la figure 1A est une vue de côté, dans le sens
5 de la flèche I à la figure 1
- la figure 2 est une vue en perspective éclatée,
avec arrachement partiel, de l'élément de la figure 1 ;
- la figure 2A est une vue de côté, dans le sens
de la flèche II à la figure 2, du clapet représenté aux
figures 1 et 2 ;
- la figure 3 est une coupe de principe de
l'élément femelle des figures 1 et 2 en configuration
d'utilisation découplée de l'élément mâle correspondant du
raccord ;
- la figure 4 est une coupe analogue à la fïgure
3 lorsque un élément mâle est emmanché dans l'élément
femelle et
- 1a figure 5 est une coupe partielle de principe
d' un élément femelle de raccord, conforme à un second mode
de réalisation de l'invention et dans la configuration de
la figure 3.
L'élément femelle de raccord A représenté aux figures
1 à 4 est destiné à recevoir, en emmanchement selon la
direction d'un axe X-X', un élément mâle B représenté
partiellement à la figure 4.
L'élément A comprend un corps 1 dans lequel est défini
un conduit 11 de circulation de fluide sous pression. Le
corps 1 est pourvu d'une collerette interne 12 qui divise
le conduit 11 en trois parties lla, llb et 11c qui
s'étendent successivement de la partie 13 arrière du corps
11, destiné à être relié à une canalisation C1, vers la
partie avant 14 dans laquelle est définie l' embouchure lld
du conduit 11 à travers laquelle peut ètre introduite une
partie tubulaire 101 de l'élément ou about mâle B.
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En pratique, chacun des éléments A et B peut être
relié à une canalisation ou à un réservoir de fluide sous
pression.
La collerette 12 est pourvue d'un chanfrein 12a qui
forme un siège d'appui étanche d'un clapet 2 dont la
surface externe présente une partie tronconique 21 de
géométrie complémentaire de celle du chanf rein 12a.
En pratique, le fluide remplit les parties 11a et llb
du conduit 11 lorsque le clapet 2 est décollé du siège 12a,
alors qu'il s'écoule dans la partie 101 de l'about mâle au
niveau de la partie llc.
Selon un aspect non représenté de l'invention, le
clapet 2 peut être soumis à l'action de moyens, tels qu'un
ressort, de rappel élastique en configuration fermée de
l'élément A, c'est-à-dire dans une configuration où la
partie 21 porte contre le chanfrein 12a. Dans l'exemple
représenté, on suppose que la canalisation C1 est reliée â
une source de fluide sous pression, 1a pression P1 régnant
dans la partie lla du conduit 11 étant suffisante pour
plaquer par défaut le clapet 2 contre le siège ou chanfrein
12a.
Un joint non représenté est avantageusement disposé
dans la zone d'appui entre le clapet et le siège, ce joint
pouvant être porté par le siège ou par le clapet.
Le clapet 2 est pourvu de deux extensions 22 et 23
destinées à traverser la partie llb du conduit 11 et â
s'étendre jusque dans sa partie llc, ainsi qu'il ressort
des explications qui suivent.
Dans la partie 11c du conduit 11 est disposé un organe
3 qui a pour fonction d'empêcher, autant que faire se peut,
une manoeuvre accidentelle du clapet 2, dans un sens
d'ouverture de l'élément A. L'organe 3 est formé de deux
parties 3A et 3H entre lesquelles est disposé un joint
torique 4. La partie 3A comprend une jupe annulaire 31 dont
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la surface externe 32 a une géométrie correspondant à la
surface interne 15 du corps 11, au niveau de la partie llc
du conduit 11, de telle sorte que cette partie 3A peut être
immobilisé par coopération de formes à l'intérieur de la
partie llc. La partie 3A comprend également un pion 33
relié à la jupe 31 par une patte de centrage 34 qui s'étend
diamétralement par rapport à la jupe 31. La géométrie de la
partie 3A est telle que, lorsqu'elle est en place dans le
conduit 11, le pion 33 est centré sur l'axe X-X'.
La partie 3B est en forme de manchon annulaire à base
circulaire 35 dont les diamètres interne et externe sont
identiques à ceux de la jupe 31. Le manchon est pourvu d'un
chanfrein d'entrée 35a convergent en direction de la partie
3A.
Lorsque l'élément A est dans la configuration de la
figure 3, les extensions 22 et 23 s'étendent, de part et
d' autre de la patte 34, jusque dans un volume annulaire V3
défini par l'organe 3, entre la surface radiale interne 36
de la jupe 31, le joint 4 et la surface radiale interne 36'
du manchon 35, d'une part, et la surface radiale externe 37
du pion 33, d'autre part, ces surfaces étant cylindriques
et à base circulaire,
Le volume V3 est représenté en grisé aux f figures 1 et
3. I1 est délimité, sur son côté gauche à la figure 1, par
une section transversale annulaire S3 qui s'étend entre les
surfaces 36' et 37.
En pratique, La section S3 et le volume V3 peuvent
également être à base approximativement circulaire ou
polygonale, notamment hexagonale ou octogonale. I1 est
également possible que le pion 33 soit à section non
circulaire, voire non cylindrique. Dans ces cas également,
la section S3 et le volume V3 sont globalement annulaires.
On note 13 la largeur radiale de la section S3 qui
correspond à la distance entre les surf aces 36' et 37. Dans
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le cas où La section S3 n'est pas rigoureusement annulaire,
13 est la largeur radiale moyenne de cette section.
Lors de l'emmanchement de l'élément mâle B dans
l'élément femelle A, le corps tubulaire 101 de l'about B
peut être engagé dans le corps 1, à travers son embouchure
16 ménagée dans sa face avant 17, jusqu'à ce qu'il pénètre
dans le volume V3 à travers la section S3, comme représenté
à la figure 4, auquel cas il peut exercer sur les surfaces
d'extrémité 22a, 23a des extensions 22 et 23 un effort F1
d' écartement du clapet 2 par rapport à son siège 12a . Ceci
permet un écoulement du fluide sous pression à travers la
partie llb du conduit 11 puis à l'intérieur du corps 101,
comme représenté par les flèches E à la figure 4.
L'élément mâle B est équipé d'un clapet de fermeture
non représenté dont le poussoir 102 vient alors en appui
contre la surface d'extrémité 33a du pion 33 gui exerce sur
ce poussoir un effort FZ d'ouverture de ce clapet.
Dans cette configuration, la surface radiale externe
de la partie 101 porte contre le joint 4.
En revenant à la configuration de la figure 3, on
comprend que, si la pointe TA d'un outil tel qu'un tournevis
T est introduite dans la partie llc du conduit 11, celle-ci
a de fortes chances de heurter le pion 33. La section S3
constitue en effet une zone réduite d'accès aux surfaces
22a et 23a. En outre, la pointe TA a de fortes chances de
s'engager entre les extensions 22 et 23 sans interagir avec
les surfaces 22a et 23a.
Les surfaces 22a et 23a sont les seules surfaces sur
lesquelles est susceptible de s'exercer un effort du type
de l'effort F1 tendant à écarter le clapet 2 de son siège
12a. En d'autres termes, un appui sur le pion 33 disposé au
centre de l' élément A ne risque pas de repousser le clapet
2 vers sa configuration d'ouverture, alors même que 1e pion
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33 est plus proche de l' embouchure 16 du conduit 11 que ne
le sont les surfaces 22a et 23a.
La surface S3 est en retrait, par rapport à
l'embouchure 16 de l'élément A, d'une distance dl suffisante
pour empêcher une introduction accidentelle d'un outil
standard jusque dans le volume V3, voire pour gêner la
visibilité d'une personne qui tenterait de manipuler
frauduleusement le clapet 2.
Lorsque le clapet 2 est en appui sur son siège 12a,
les surfaces 22a, 23a sont en retrait dans le volume V3,
c'est-à-dire en retrait par rapport à la section S3 à
l'opposé de l'embouchure 16, d'une distance d2 non nulle.
La partie 3B de l' organe 3 n' est pas indispensable et
l' on peut concevoir un tel organe formé de la seule partie
3A, celle-ci et/ou le joint 4 étant alors configurés pour
guider la partie 101 lors de son introduction dans
l' élément A. En variante, les pièces 3A et 3B peuvent être
monoblocs, le joint 4 étant reçu dans une gorge interne de
l'organe 3.
Le rapport R1 - 13/d2 de la largeur 13 sur la distance
d2 est inférieur à 1, de préférence inférieur à 0,3, voire à
0,25. Ainsi, les surfaces 22a et 23a sont enfoncées dans le
volume V3 profondément par rapport à la section S3 à travers
laquelle elles sont accessibles. Les risques de
manipulation accidentelle ou frauduleuse du clapet 2 à
l'ouverture sont ainsi très sensiblement diminués.
On note A3 l'aire de la section S3. On note A2 la somme
des aires des surfaces 22a et 23a. Le rapport R2 = A2/A3 est
strictement inférieur à 1, de préférence inférieur à 0,3.
Ainsi, la pointe TA a peu de chances d'interférer avec les
surfaces 22a et 23a, même si elle pénètre jusque dans le
volume V3.
Comme il ressort plus particulièrement de la figure
2A, les extensions 22 et 23 sont biseautées au voisinage de
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leurs extrémités respectives, ce qui permet de réduire le
rapport RZ.
En outre, compte tenu de la séparation des extensions
22 et 23 qui doivent passer de part et d'autre de la patte
34, la surface du clapet 2 destinée â recevoir l' effort F1,
qui est composée de la réunion des surfaces 22a et 23a, est
fractionnée, ce qui limite la surface d'interaction
accidentelle avec un objet.
Selon une variante non représentée de l'invention, le
clapet 2 peut avoir une seule extension 22, le rapport RZ
étant diminué en conséquence.
Dans le second mode de réalisation de l'invention
représenté à la figure 5, les éléments analogues à ceux du
premier mode de réalisation portent des références
identiques. Le corps 1 de l'élêment femelle A définit un
conduit 11 de circulation de fluide sous pression dans
lequel est disposé un clapet 2 pourvu de deux joints
toriques 24 et 25 d'appui respectif sur une zone de
transition bombée 12a formant siège et sur un noyau central
cylindrique 33 à génératrice courbe. Ce noyau appartient à
un organe 3 sur lequel vient en appui un ressort 5 de
rappel du clapet 2 en configuration fermée. Le clapet 2 est
pourvu d'une ouverture centrale 26 permettant son
coulissement autour du pion 33.
Un joint d'êtanchéité 4 est disposé dans une gorge 18
ménagêe dans la surface radiale interne 15b de la partie
aval llb du conduit 11. Ce joint est destiné à porter
contre une partie analogue à la partie 101 reprêsentée à
la figure 4.
L'organe 3 comprend une jupe 31 immobilisée par
coopération de formes contre la surface 15a de la partie
amant 11a du conduit 11. Des pattes de centrage non
représentées rep ent les parties 31 et 33. Le pion 33
définit, avec la surface 15b un volume V3 dans lequel
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s'étendent plusieurs extensions 22 du clapet 2, ces
extensions étant régulièrement réparties autour de l'axe
central X-X' de l'élément A et séparées par des
interstices.
Comme précédemment, la surface d'extrëmité 22a de
chaque extension 22 est destinée à recevoir un effort F1 du
type de l'effort de déplacement du clapet 2 dans un sens
d'ouverture permettant l'êcoulement de fluide sous pression
à travers le conduit 11.
Les surfaces 22a des extensions 22 sont disposées dans
un volume annulaire V3 accessible à travers une section
transversale annulaire S3 définie autour de l'extrémité 33a
du pion 33. Cette extrémité est évasée, de sorte que la
largeur radiale 13 de la section S3 est inférieure â la
largeur du volume V3 à hauteur des extrémités 22a et ce,
d'autant plus que la surface 15b est pourvue d'une gorge
radiale 15c qui augmente localemént la largeur du volume V3.
Un objet introduit à travers la section S3 a donc d'autant
moins de chances de heurter l'une des extrémités 22a.
Comme précédemment, les rapports ~ R1 et RZ sont
inférieurs à 1, de préférence inférieurs à 0,3.
L'invention a étë représentée avec un raccord rapide
dont l'élément mâle et l'élément femelle comprennent chacun
un clapet d'obturation. Elle est cependant applicable avec
un raccord rapide dont seul l'élément femelle est pourvu
d'un tel clapet.
