LU88775A1 - Clapet anti-retour à levée automatique et raccord muni d'un tel clapet - Google Patents

Description

Clapet anti-retour à levée automatique et raccord muni d'un tel clapet L’invention concerne les clapets anti-retour et plusparticulièrement un clapet anti-retour adapté à être monté dans le raccordde sortie du robinet d'une bouteille de fluide, par exemple de gaz, sous-pression, ainsi que le raccord muni d'un tel clapet.

Les bouteilles de fluide sous pression sont généralementpourvues d'un robinet équipé d'un raccord destiné à recevoir un tuyau deliaison à l'installation à alimenter en fluide ou un tuyau de liaison à lastation de remplissage de la bouteille.

Bien que le robinet permette la fermeture de la bouteille et sonouverture partielle ou totale, et qu'ainsi en théorie il assure toutes lesfonctions souhaitables sauf naturellement celles relatives au réglage et à lamesure de la pression ou/et du débit de fluide, l'expérience montre quel'emploi d'une bouteille de fluide comprimé pourvue uniquement d’unrobinet et d'organes de réglage et de mesure est souvent problématique.

Fréquemment, les problèmes constatés consistent en unepollution du fluide contenu dans la bouteille, ou en un incident defonctionnement. Beaucoup de ces problèmes sont la conséquence d’uneutilisation "non autorisée" de la bouteille et notamment d’un remplissage"sauvage" de celle-ci par l’utilisateur lui-même et non par le fournisseurthéorique du fluide ; une telle opération peut avoir des conséquencesgraves non seulement parce que le fluide de remplacement, même s'il estde même nature que celui d'origine, peut être moins pur et polluer labouteille et ses équipements ou provoquer des dommages à l'utilisateur,mais aussi parce qu’il peut être de toute autre nature et ainsi posséder descaractéristiques (pouvoir corrosif, densité, inflammabilité, pouvoirdétonant) auxquelles la bouteille et ses équipements sont inadaptés ouencore être à l'origine d'erreurs désastreuses par suite du conditionnementinhabituel ou de l'étiquetage erroné ; enfin, la manipulation d'un fluidesous pression est intrinsèquement dangereuse.

L'invention a pour but de minimiser ces problèmes, et plusparticulièrement d'empêcher le remplissage de bouteilles de fluide pard'autres moyens que ceux autorisés par le fournisseur de la bouteille, etpar exemple de l'empêcher en dehors d'un centre spécialisé, sans qu'il soitnécessaire de procéder au démontage d’un organe équipant le robinet ouson raccord, en vue de son remplissage dans ce centre.

L'invention vise donc à créer à cet effet un clapet anti-retourpour l'équipement d'une bouteille de fluide sous-pression, dont leverrouillage en position de fermeture est automatique lorsqu'il est soumis,du côté de l’extérieur de la bouteille, à une surpression, à moins d'êtresimultanément soumis à une action de déverrouillage exercée par desmoyens spécifiques.

De tels clapets sont déjà connus, mais leur structure estcompliquée et ainsi leur prix est élevé et les risques de défaillance sontimportants.

L'invention a donc également pour but de remédier à cesderniers inconvénients, et concerne à cet effet un clapet anti-retourcomportant au moins un corps creux dont la paroi latérale délimiteintérieurement une chambre le traversant de part en part, et un pistonmobile en étant guidé en translation dans la chambre laquelle présented'une part un premier orifice d'extrémité destiné à être placé en regardd'un siège pour le piston et d'autre part un second orifice d’extrémité ducôté opposé, le piston étant mobile vers et depuis ledit premier orifice,clapet caractérisé en ce que le corps comporte au moins un canaltraversant sa paroi latérale et débouchant dans la chambre où coulisse lepiston, un organe de verrouillage du piston est logé partiellement dans lecanal, le pourtour du piston présente une gorge périphérique, l'organe deverrouillage du piston est mobile dans le canal depuis un emplacement oùil est en proéminence par rapport au pourtour du corps et dégageentièrement la gorge du piston jusqu'à un emplacement où il est moins oun'est pas en proéminence par rapport au pourtour du corps et pénètredans la gorge du piston, et la paroi latérale du corps comporte des ouïesqui font communiquer avec l'extérieur la région de la chambre proche deson premier orifice d'extrémité.

L'invention concerne également un raccord muni d'un telclapet, caractérisé en ce qu’il comporte un canal dans lequel s'étendent unlogement pour le clapet et un siège pour le piston de celui-ci, le raccord etle clapet présentant des moyens de fixation du clapet dans ce logement, eten ce que le logement du raccord débouche à l'extérieur par une région deplus grandes dimensions que le pourtour du corps dans cette région demanière que lorsque le corps est fixé dans le logement, la paroi interne deladite région du logement soit à distance du pourtour du corps et que lorsque l'organe de verrouillage du piston, étant dégagé de la gorge, est enproéminence par rapport au pourtour du corps, il s'étende partiellementdans l'espace entre ce pourtour et la paroi interne de ladite région.

Grâce à cette structure simple, si une surpression de fluides'exerce depuis l'extérieur sur le piston, celui-ci étant appliqué contre lesiège empêche néanmoins le passage du fluide, à moins d’une actionséparée exercée sur l’organe de verrouillage de manière à ce que cetorgane, pénétrant dans la gorge, maintienne le piston à l'écart du siège.

D’autres caractéristiques et avantages de l'inventionressortiront de la description qui va suivre, d’une forme de réalisation del'invention donnée à titre d'exemple non limitatif et représentée sur lesdessins ci-joints dans lesquels : - la figure 1 est une section longitudinale d’une extrémité d'unraccord munie d'un clapet selon l'invention, la demi-section supérieuremontrant le clapet à l'état fermé, et la demi-section inférieure montrant leclapet à l'état ouvert sous l'action d'un organe de déverrouillageapproprié, et - la figure 2 est une vue de droite du raccord et du clapet,correspondant à la figure 1, sur laquelle non seulement l'organe dedéverrouillage mais également quelques uns des organes constituant leclapet n'ont pas été représentés, afin de ne pas surcharger le dessin.

Les figures montrent la région voisine de l’extrémité libre d'unraccord 1 adapté à équiper le robinet d'une bouteille de fluide comprimé,du côté opposé à la bouteille, extrémité dans laquelle est inséré un clapet2. Sur la demi-section supérieure, le clapet est à l'état fermé, tandis quesur la demi-section inférieure, il est à l'état ouvert par suite de lacoopération du clapet et du raccord avec un organe de déverrouillage 3équipant un dispositif de transfert de fluide "autorisé".

L’extrémité libre du raccord 1, pouvant être, de manièreclassique, filetée extérieurement, comporte, intérieurement, alignéaxialement dans le prolongement de son canal central 11, un logement 12dans lequel est fixé le clapet 2. Ce logement 12 présente une formegénérale cylindrique de plus grand diamètre que le canal central 11 ; lecanal central débouche dans le logement pour le clapet, par une zoneannulaire tronconique constituant un siège 13 pour l'appui d'un piston 21du clapet. La région du logement 12 proche du fond de celui-ci est filetée, et il en est de même de la région correspondante du pourtour du clapet quiest donc ici fixé dans son logement par vissage.

Le clapet 2 comporte, au moins partiellement à l'intérieur d'uncorps 22, comme on l'a vu, un piston 21, qui y est monté mobile en étantguidé en translation vers et en provenance du siège, dans une chambretraversante 221 délimitée par la paroi latérale du corps, débouchant par unpremier orifice d'extrémité disposé en regard du siège 13 dans l'axe decelui-ci et par un second orifice d'extrémité du côté de l'extrémité libre duraccord 1.

Extérieurement, le corps 22 présente deux régions 222, 223 deforme générale cylindrique de révolution de diamètres différentsraccordées par une région tronconique 224, alignées le long du même axecentral ; la région de plus grand diamètre 222 est celle qui est filetée etvissée dans le logement 12 du raccord, à proximité du fond de celui-ci ; enrevanche, comme le logement 12 présente une forme générale cylindrique,le pourtour de la région de plus petit diamètre 223 est à distance de cetteparoi interne, ce qui détermine un canal annulaire 14 pour le fluide. Deplus, depuis une partie de la région de plus grand diamètre 222 proche dela région de plus petit diamètre 223, jusqu'à l'extrémité libre de cetterégion de plus petit diamètre, le corps 22 présente quatre méplats 225suffisamment proches de l'axe central du corps pour que leur plan coupela chambre 221 et qu'ainsi, dans certaines zones, toute la matière donnantson épaisseur à la paroi latérale du corps ait été enlevée, ce qui déterminedans cette partie, des ouïes 226 faisant communiquer la région de lachambre traversante 221 qui est à proximité du siège 13, avec le canalannulaire 14 qui débouche à l'extérieur du raccord.

La chambre traversante 221 présente deux régions ici de formegénérale cylindrique, à savoir une région de plus grand diamètre du côtédu siège 13 et plus précisément à l'intérieur de la région extérieurement deplus grand diamètre 222, et une région de plus petit diamètre du côté del'extrémité libre du clapet, c’est-à-dire à l'intérieur de la régionextérieurement de plus petit diamètre 223, reliées par un épaulementpouvant comporter une zone tronconique. Comme on l'a vu, la formegénérale cylindrique de la région de plus grand diamètre de la chambre estlargement modifiée par la présence des ouïes 226 qui la font communiqueravec le canal annulaire 14 qui s’étend au pourtour de la région du corps de plus petit diamètre.

Le piston 21 présente extérieurement une forme généralecylindrique de diamètre extérieur égal (à un très faible jeu près) audiamètre de la région de plus petit diamètre de la chambre 221 du corps ;cependant, à proximité de son extrémité destinée à venir en appui contrele siège, le piston présente un épaulement 211 de raccordement à uneautre région cylindrique 212 de plus grand diamètre s'étendant endirection de cette extrémité et se terminant par une région tronconique213 servant de portée au piston lors de son appui contre son siège. Al'extrémité opposée, le piston se termine également par un chanfrein. Parsuite de l'ajustement dans la région de plus petit diamètre de la chambre,de la majeure partie du piston, ce dernier, libre en translation dans leclapet dans certaines limites comme on le verra dans la suite, est guidé àl’intérieur dans son mouvement de coulissement.

En vue d'autoriser ou d'interdire ce mouvement decoulissement du piston 21, celui-ci et le corps 22 comportent des moyensde verrouillage mutuel.

Ces moyens comprennent un ou plusieurs canaux 227 icicylindriques percés dans le corps 22, traversant la paroi latérale de celui-ciradialement, et débouchant d’une part dans le canal annulaire 14 etd'autre part dans la région de plus petit diamètre de la chambre 221 ; ici,le corps comporte deux canaux 227 diamétralement opposés, mais demanière générale les axes longitudinaux des canaux sont régulièrementrépartis angulairement dans un même plan coupant perpendiculairementl'axe longitudinal du clapet. Les moyens de verrouillage comprennentégalement une gorge 215 creusée dans le pourtour du piston, dans larégion de celui-ci qui coulisse dans la partie de plus petit diamètre de lachambre ; la largeur de cette gorge de verrouillage 215 est légèrementsupérieure au diamètre des canaux de verrouillage 227 du corps ; elle estlimitée de chaque côté par un épaulement ; l'épaulement le plus éloigné dusiège 13 s'étend, lorsque la portée du piston est en appui contre ce siège,approximativement à la verticale des axes des canaux, en étant cependantdécalé de quelques dixièmes de millimètres en direction opposée au siège ;en variante, cet épaulement peut comporter en périphérie un chanfreinannulaire. Les moyens de verrouillage comprennent aussi, logéspartiellement dans chaque canal, un organe de verrouillage 23, ici sous la forme d'une bille, mobile longitudinalement dans ce canal ; ici, le diamètredes billes 23 est égal, à un léger jeu près, à la différence entre le rayon dulogement 12 du raccord et le rayon de la chambre 221 du corps 22 danssa région de plus petit diamètre ; le diamètre des canaux 227 est égal audiamètre des billes à un léger jeu près ; la profondeur de la gorge 215 estlégèrement inférieure au rayon des billes.

Un moyen de rappel 24 pour le piston ramène celui-ci versl'emplacement où il est en appui contre le siège, en l’absence de touteautre action sur ce piston, c'est-à-dire dans des conditions qui serontdéfinies dans la suite. Ce moyen de rappel 24 est ici un ressort hélicoïdaldont les extrémités opposées sont en appui l'une contre l'épaulement 211du piston raccordant sa région de diamètre sensiblement égal au plus petitdiamètre de la chambre, à une région de plus grand diamètre, et l'autrecontre l'épaulement du corps 22 reliant les deux régions de diamètresdifférents de la chambre 221.

L'organe de déverrouillage 3 équipant le dispositif de transfertde fluide "autorisé" comporte, à proximité de son extrémité libre, autourde son canal central 31, deux régions 32, 33 de forme généralecylindrique de diamètres différents alignées le long du même axe central.La région d'extrémité 32 proprement dite présente un diamètre extérieurégal, à un léger jeu près, au diamètre du logement 12 du raccord 1 danssa région lisse ; son diamètre intérieur est égal, également à un léger jeuprès, au plus petit diamètre du corps 22 du clapet 2 ; le canal central 31de l'organe de verrouillage 3 peut s'évaser vers son extrémité libre par unchanfrein 311 de même inclinaison que la région tronconique 224raccordant les deux régions cylindriques de diamètres différents du corps22. La région 33 voisine de cette région d’extrémité 32 présente undiamètre extérieur sensiblement supérieur à celui du raccord 1, et lui estraccordée par un épaulement 34 dans lequel s'étend un logementannulaire pour une garniture d'étanchéité 35. La distance entre l'extrémitélibre de l'organe de déverrouillage 3 et la garniture d'étanchéité 35 estsensiblement égale ou légèrement inférieure à la distance entre l'extrémitélibre du raccord 1 et la région tronconique 224 raccordant les deux régionscylindriques de diamètres différents du corps 22 du clapet 2.

Le corps du clapet étant vissé en butée dans le fond dulogement 12 du raccord 1, en l’absence de pression de fluide, c'est-à-dire au repos, le piston 21 est en appui contre son siège 13 sous l'action duressort de rappel 24, et les billes de verrouillage 23 dégageant entièrementla gorge 215 du piston sont pour partie dans leur canal 227 respectif ducorps du clapet et pour partie en proéminence dans le canal annulaire 14pour le fluide entourant le corps, pratiquement en contact avec la paroi dulogement 12. Si la bouteille à laquelle est fixé le robinet muni du raccord 1contient du fluide sous pression et si le robinet est ouvert, la poussée dufluide s'exerce sur le piston 21 dans le sens de l'ouverture, et le fluidepeut s'échapper vers l'utilisation. Si la bouteille est vide, et à plus forteraison si l'on applique une pression de fluide depuis l'extrémité ditejusqu'ici "libre" du raccord, le piston 21 est appliqué contre son siège 13.En revanche, si l'on introduit l’organe de déverrouillage 3 dans cetteextrémité du raccord progressivement jusqu’à ce que sa garnitured'étanchéité 35 soit en contact contre le chant d’extrémité du raccord 1,le chanfrein d'extrémité 311 de cet organe 3 repousse les billes deverrouillage 23 dans les canaux 227, où ils sont maintenus par la présencede la région d’extrémité 32 de plus petit diamètre de l'organe deverrouillage ; en effet, comme lorsque le piston 21 est à son emplacementd'appui contre son siège 13, les centres des billes sont au droit de lagorge du piston, il résulte de la poussée de l’organe de déverrouillage 3,simultanément, la progression des billes en direction de l'axe central duraccord 1 et le recul de la gorge 215 et ainsi du piston 21, ce quinaturellement éloigne la portée du piston 21 du siège 13 à l'encontre del'effort du ressort de rappel 24 jusqu'à ce que les billes 23 dégagent icicomplètement le canal annulaire 14 entourant le corps du clapet etatteignent pratiquement le fond de la gorge 215, ce qui survient d'une partalors que le ressort du rappel 24 n'est pas entièrement comprimé si celui-ci a été judicieusement choisi, et d'autre part lorsque la garnitured'étanchéité 35 est en contact étanche contre le chant d'extrémité duraccord 1. Ainsi, si un fluide sous pression est transmis depuis une sourceextérieure dans le canal central 31 de l'organe de déverrouillage 3, cefluide peut être introduit dans la bouteille par l'intermédiaire du canalannulaire 14 entourant le corps 22 du clapet 2, les ouïes 226, la chambreinterne 221 du corps, le canal central 11 du raccord 1, et le robinet de labouteille. Si l'organe de déverrouillage 3 est déboîté du clapet, l'effort duressort 24 sur le piston 21 n'est plus bloqué par le maintien des billes 23 dans la gorge 215, car, le centre des billes étant hors de la gorge dupiston, celles-ci ne rencontrent pas d'entrave à leur progression dans lecanal en direction de la paroi du logement 12 du raccord, sous l'action del'épaulement de la gorge le plus éloigné du siège 13, et le piston 21 peutrevenir librement en appui contre le siège sous l'effort de rappel duressort ; le piston 21 du clapet 2 est ainsi ramené à son emplacement deverrouillage initial, qui est son emplacement de repos.

Bien entendu, l’invention n'est pas limitée à la forme deréalisation ci-dessus décrite et représentée, et on pourra en prévoird'autres formes sans sortir de son cadre.

Claims (11)

1. Clapet anti-retour comportant au moins un corps (22) creuxdont la paroi latérale délimite intérieurement une chambre (221) letraversant de part en part, et un piston (21) mobile en étant guidé entranslation dans la chambre laquelle présente d'une part un premier orificed'extrémité destiné à être placé en regard d'un siège (13) pour le piston etd'autre part un second orifice d'extrémité du côté opposé, le piston étantmobile vers et depuis ledit premier orifice, clapet caractérisé en ce que lecorps (22) comporte au moins un canal (227) traversant sa paroi latéraleet débouchant dans la chambre (221) où coulisse le piston (21), un organe(23) de verrouillage du piston est logé partiellement dans le canal, lepourtour du piston présente une gorge (215) périphérique, l'organe deverrouillage du piston est mobile dans le canal depuis un emplacement oùil est en proéminence par rapport au pourtour du corps (22) et dégage lagorge (215) du piston jusqu'à un emplacement où il est moins ou n'est pasen proéminence par rapport au pourtour du corps et pénètre dans la gorgedu piston, et la paroi latérale du corps comporte des ouïes (226) qui fontcommuniquer avec l'extérieur la région de la chambre (221) proche de sonpremier orifice d'extrémité.

2. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston (21) est mobile entre deux emplacements dont l'un est un emplacement de repos, et le clapet (2) comporte un moyen de rappel (24)du piston vers cet emplacement de repos.

3. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston (21) est mobile entre deux emplacements dont l’un est un emplacement où il est en appui contre le siège (13).

4. Clapet selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce quel’emplacement de repos du piston (21) vers lequel celui-ci est rappelé parle moyen de rappel (24) est l'emplacement où il est en appui contre lesiège (13).

5. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi latérale du corps (22) comporte au moins deux régions (222, 223) présentant des contours extérieurs délimitant des surfaces différentes, àsavoir une région (222) à section droite de plus grande surface du côté dusiège (13) et une région (223) à section droite de plus petite surface àl'opposé.

6. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que lachambre (221) comporte au moins deux régions présentant en sectiondroite des surfaces différentes, à savoir une région à section droite de plusgrande surface du côté du siège (13) et dans laquelle la face interne de laparoi latérale du corps est à distance du piston (21), et, à l'opposé, unerégion à section droite de plus petite surface, dans laquelle le piston estguidé en translation et dans laquelle débouche le canal (227) pour l'organede verrouillage (23).

7. Clapet selon les revendications 1 et 4, caractérisé en ce queles ouïes (226) font communiquer le pourtour de la région (223) du corps(22) présentant une section droite de plus petite surface, avec la région dela chambre (221) présentant une section droite de plus grande surface.

8. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce que lecorps (22) comporte au moins deux canaux (227) traversant radialementsa paroi latérale en étant répartis angulairement dans cette paroi demanière régulière.

9. Clapet selon la revendication 1, caractérisé en ce quel'organe de verrouillage (23) est une bille.

10 Clapet selon la revendication 2, caractérisé en ce que lemoyen de rappel (24) est un ressort hélicoïdal entourant une partie dupiston (21) et prenant appui d’un côté contre un épaulement (211) decelui-ci et à l'opposé contre une zone interne de la paroi latérale du corps(22).

11. Raccord muni d'un clapet selon l'une quelconque desrevendications 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comporte un canal (11) danslequel s'étendent un logement (12) pour le clapet (2), et un siège (13)pour le piston (21) de celui-ci, le raccord (1) et le clapet (2) présentant desmoyens de fixation du clapet dans ce logement, et en ce que le logementdu raccord débouche à l'extérieur par une région de plus grandesdimensions que le pourtour du corps (22) dans cette région de manièreque lorsque le corps est fixé dans le logement, la paroi interne de laditerégion du logement soit à distance du pourtour du corps et que lorsquel'organe de verrouillage (23) du piston, étant dégagé de la gorge (215) esten proéminence par rapport au pourtour du corps, il s'étende partiellementdans l'espace (14) entre ce pourtour et la paroi interne de ladite région.