FR2767900A1 - Coupe-circuit de securite pour installation de manutention de fluide - Google Patents

Abstract

Coupe-circuit de sécurité pour installation de manutention de fluide sous pression comprenant deux éléments mâle (A) et femelle (B) qui sont fixés aux extrémités de deux portions de canalisation (A1 , B1 ) et qui sont propres à s'emmancher axialement l'un dans l'autre en se verrouillant et en provoquant l'ouverture d'un clapet interne, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon (17) mobile entre une position distante d'au moins un orifice radial (19) de passage dudit fluide et une position d'obturation orifice, des moyens de verrouillage amovible (16) dudit manchon par rapport à un embout (1) de l'élément mâle étant prévus, de telle sorte qu'un déplacement dudit embout (1) en direction du débouché (6a) dudit élément femelle (B) implique un déplacement dudit manchon (17) dans la même direction, en regard dudit un orifice radial (19) de passage dudit fluide.

Description

L'invention a trait à un coupe-circuit de sécurité pour une installation de manutention de fluide sous pression telle que par exemple une installation de chargement de capacités en gaz combustible et, tout particulièrement, une installation de remplissage de réservoirs de véhicules automobiles avec du méthane sous pression.

Pour remplir un réservoir de véhicule automobile en un temps relativement court, les pressions utilisées sont de l'ordre de 200 bars, voire mme 250 bars. Compte tenu de la valeur élevée de ces pressions, tout risque de fuite dans l'atmosphère doit tre évité à cause du caractère inflammable du gaz. D'autre part, l'éventualité d'un déplacement intempestif du réservoir en cours de remplissage, déplacement qui peut tre dû à une mauvaise immobilisation de l'engin ou à un défaut d'attention de l'usager, peut toujours intervenir, avec pour conséquence la rupture de la canalisation et l'échappement incontrôlé du gaz dans l'atmosphère environnante.

Par le brevet FR-B-2 708 078, on connaît un coupe-circuit pour une installation de manutention de fluide sous pression qui permet d'éviter le risque de rupture d'une canalisation flexible de remplissage en cours de chargement en autorisant, sous l'effet d'une traction axiale dépassant un seuil déterminé, le sectionnement en un point précis de cette canalisation, ce sectionnement s'accompagnant de l'obturation automatique de la portion de canalisation amont reliée à une source de fluide sous pression.

Dans ce coupe-circuit connu, une bille est prévue dans le canal central d'un embout mâle et repose contre un joint de façon à former un clapet. Si cette structure est adaptée aux conduits de faible diamètre, elle ne peut pas tre facilement transposée aux conduits de diamètre plus important, notamment supérieur à 10 mm. En effet, la pression exercée sur la bille engendre un effort proportionnel au carré du rayon de la bille, cet effort étant alors de nature à déformer plastiquement le joint, ce qui peut résulter dans une fuite au niveau du clapet.

En outre, plus le diamètre de la bille est important, plus son inertie est élevée, de sorte que le temps de réponse à la fermeture du clapet peut devenir incompatible avec l'utilisa
C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant un coupe-circuit de sécurité apte à fonctionner sous des pressions élevées et avec des conduits de diamètre relativement important sans risque de fuite au niveau du clapet de fermeture.

Dans cet esprit, l'invention concerne un coupe-circuit de sécurité pour installation de manutention de fluide sous pression comprenant deux éléments mâle et femelle qui sont fixés aux extrémités de deux portions de canalisation et qui sont propres à s'emmancher axialement l'un dans l'autre en se verrouillant et en provoquant l'ouverture d'un clapet interne, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon mobile entre une position distante d'au moins un orifice radial de passage du fluide et une position d'obturation de cet orifice, des moyens de verrouillage amovible dudit manchon par rapport à un embout de l'élément mâle étant prévus, de telle sorte qu'un déplacement de l'embout en direction du débouché de l'élément femelle implique un déplacement du manchon dans la mme direction en regard de l'orifice radial de passage de fluide.

Grâce à l'invention, le manchon joue le rôle d'un clapet qui est déplacé, non pas par une force de pression, mais par l'action positive de l'embout mâle. Le coupe-circuit de l'invention fonctionne correctement quels que soient le diamètre des conduits et la pression du fluide.

Selon un premier aspect avantageux de l'invention, le coupe-circuit comprend une rangée de billes disposées à l'intérieur d'un corps creux de l'élément femelle, ces billes étant reçues dans des logements du manchon et destinées à s'engager dans une gorge annulaire externe de l'embout. Ces billes constituent des moyens efficaces de verrouillage axial du manchon par rapport à l'embout mâle.

Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le manchon est déplacé par l'embout mâle vers une position telle que le fluide sous pression exerce sur le manchon un effort essentiellement radial et centripète. L'absence d'effort axial évite tout risque de déplacement axial du manchon sous l'effet
Selon un autre aspect avantageux de l'invention, l'orifice radial est prévu pour mettre en communication un espace annulaire, ménagé dans le corps de l'élément femelle autour du corps creux, et un canal interne de l'embout mâle.

Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le corps creux comprend une gorge interne de réception des billes, cette gorge permettant l'escamotage des billes hors de la gorge annulaire externe de l'embout. La gorge interne du corps creux permet donc aux billes d'tre chassées radialement vers l'extérieur de façon à libérer l'embout mâle en fin de course d'extraction, ce qui correspond au caractère amovible du verrouillage du manchon sur l'embout.

Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le coupecircuit comprend une douille chargée élastiquement dans la direction de retrait de l'embout mâle, cette douille étant pourvue d'une collerette apte à pénétrer à l'intérieur du manchon et à maintenir les billes prisonnières de la gorge interne du corps creux. La douille contribue donc au verrouillage efficace du manchon par rapport au corps creux en maintenant les billes prisonnières de la gorge du corps creux.

Selon un autre aspect avantageux de l'invention le coupecircuit comprend une pièce de raccordement fluidique logée à l'intérieur de l'élément femelle et comprenant au moins un canal de circulation du fluide et une extension axiale apte à pénétrer dans le corps creux de façon à déterminer la position du corps creux dans le corps de l'élément femelle. La pièce de raccordement a donc un double rôle, à la fois en ce qui concerne l'écoulement du fluide et en ce qui concerne le positionnement des éléments constitutifs du coupe-circuit. On peut en particulier prévoir que la douille est en appui élastique contre l'extension axiale de la pièce de raccordement à l'intérieur du corps creux.

Selon un autre aspect avantageux de l'invention, l'orifice radial de passage du fluide est ménagé dans un anneau servant du butée de positionnement au corps creux. L'anneau a donc également une double fonction fluidique et de positionnement de certains éléments constitutifs du coupe-circuit.

Selon un autre aspect de l'invention, le coupe-circuit comprend une autre rangée de billes portées par un tiroir chargé élastiquement par des moyens prévus pour pousser ce tiroir vers une position dans laquelle les billes de cette autre rangée font saillie vers l'intérieur du tiroir, le tiroir étant alors en appui contre une butée limitant son mouvement vers l'intérieur de l'élément femelle, de telle sorte que l'introduction d'un embout de l'élément mâle dans l'élément femelle est empchée. Cet aspect de l'invention garantit que lorsque le coupe-circuit a été ouvert, notamment du fait d'une manoeuvre intempestive, il ne peut pas tre ré-accouplé de façon simple par un utilisateur. Ainsi, toute ouverture intempestive du raccord est détectée par le personnel habilité.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre d'un mode de réalisation d'un coupecircuit de sécurité conforme à son principe, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une coupe axiale schématique montrant l'agencement général de deux éléments mâle et femelle d'un coupe-circuit de sécurité conforme à l'invention et
- la figure 2 illustre les deux éléments visibles à la figure 1 lors du retrait de l'embout mâle.

Le coupe-circuit représenté à la figure 1 est constitué à la manière d'un raccord rapide et comprend un élément mâle A et un élément femelle B prévus l'un et l'autre sous forme tubulaire. L'élément mâle A est formé d'un embout 1 dans l'alésage axial duquel est prévue une patte 2 de support d'un flotteur 3 formant clapet anti-retour. La partie arrière non représentée de l'embout 1 est reliée à une portion de canalisation aval A1 qui porte à son extrémité un pistolet ou un organe équivalent pour le remplissage d'un réservoir de véhicule A2.

L'élément femelle B est constitué d'un corps principal 4 et d'un corps auxiliaire 5 vissés l'un sur l'autre. Les corps 4 et 5 définissent un alésage central 6 dans lequel est logé l'embout 1 en position verrouillée. Le corps principal 4 de l'élément femelle B est relié à une portion de canalisation amont B1 qui communique avec une source B2 d'alimentation en gaz sous pression.

A l'intérieur de l'alésage 6 est disposée une pièce 7 de raccordement munie d'au moins un perçage 8 permettant de mettre en communication la canalisation B1 et l'alésage central 6. La pièce 7 est pourvue d'une extension axiale 9 autour de laquelle est emmanché un corps creux 10 qui est également logé dans l'alésage 6.

Dans la position verrouillée représentée à la figure 1, l'extrémité avant la de l'embout 1 est logée dans un évidement central 10a du corps creux 10.

Une première rangée de billes 12 est prisonnière des logements 13a d'un tiroir 13, logé dans l'alésage 6 à l'intérieur du corps auxiliaire 5 et chargé élastiquement par un ressort 14 en direction du corps principal 4. L'embout 1 est pourvu d'une première gorge annulaire externe lb destinée à recevoir les billes 12. Ainsi, dans la position de la figure 1, les billes 12 verrouillent efficacement l'embout 1 à l'intérieur de l'alésage central 6.

Par ailleurs, une seconde rangée de billes 16 est prévue prisonnière d'un manchon 17 alors que l'embout mâle 1 est pourvu, à proximité de son extrémité la, d'une seconde gorge annulaire lc de réception des billes 16. Le manchon 17 est disposé autour de l'embout 1 à l'intérieur de l'évidement central 10a du corps creux 10.

Un anneau 18 est prévu à l'intérieur de l'alésage 6 en appui sur un épaulement 4a du corps principal 4, cet anneau 18 comprend une collerette 18a apte à entourer partiellement le corps creux 10 de façon à définir sa position à l'intérieur de l'alésage 10. En d'autres termes, l'anneau 18 coopère avec l'extension axiale 9 pour définir la position du corps creux 10 à l'intérieur de l'alésage central 6. L'anneau 18 est percé de plusieurs orifices 19 radiaux en communication avec l'alésage 6.

Dans la position de la figure 1, un perçage radial 20, traversant l'embout 1 de part en part, est disposé en regard des orifices 19. Le perçage radial 20 débouche dans un canal interne 21 de l'embout 1 qui est relié à la canalisation A1.

La circulation du gaz entre les canalisations B1 et A1 a lieu à travers le ou les perçages 8, puis dans un espace annulaire 22 défini dans l'alésage 6 autour du corps creux 10.

Le fluide passe alors à travers le ou les orifices 19 jusque dans le perçage 20 et le canal interne 21 par lequel il circule jusque dans la canalisation A1.

Lorsque, du fait d'un effort de traction important exercé sur l'élément A ou l'élément B, ces deux éléments sont séparés par translation de l'embout 1 en direction du débouché 6a de l'alésage central 6, l'extrémité la de l'embout 1 entraîne en direction du débouché 6a les billes 16 et le manchon 17 jusqu'à la position de la figure 2.

Dans cette position, le manchon 17 obture les perçages 19, de telle sorte que la circulation du fluide entre les canalisations B1 et A1 est interrompue sans risque de fuite. On note que quelle que soit la valeur de la pression régnant dans la canalisation B1 et quel que soit le diamètre des conduits utilisés, la pression exercée sur le manchon 17 est essentiellement radiale et centripète, de sorte qu'elle exerce sur le manchon 17 un effort qui ne tend pas à déplacer ce manchon axialement. L'étanchéité de la fermeture du clapet est réalisée grâce à des joints 23 disposés autour des orifices 19.

Dans la position de la figure 2, les billes 16 ont été déplacées par la gorge lc de l'embout 1 jusqu'en regard d'une gorge interne 24 du corps creux 10. Les billes 16 peuvent tre escamotées en direction de la gorge 24, ce qui permet la libération de l'extrémité la de l'embout 1 par éjection des billes 16 à l'extérieur de la seconde gorge lc. La gorge lc présente un profil arrondi du côté de l'extrémité la de l'embout 1 pour faciliter cette éjection.

Une douille 25 est prévue à l'intérieur de l'évidement central 10a du corps creux 10 en appui élastique sur l'extension 9 grâce à un ressort 26. Au cours du mouvement d'extraction de l'embout 1, la douille 25 est en appui contre l'extrémité la de l'embout 1. Lorsque les billes 16 sont chassées en direction de la gorge 24, la partie avant de la douille 25, qui est en forme de collerette 25a de diamètre adapté pour pénétrer à l'intérieur du manchon 17, vient se loger dans l'extrémité du manchon 17, de façon à maintenir en position les billes 16 à l'intérieur des logements 17a prévus pour elles dans le manchon 17. Les billes 16 sont ainsi bloquées dans la gorge 24, de sorte que le manchon 17 ne peut pas tre déplacé axialement.

Ceci constitue un élément de sécurité supplémentaire. En effet, mme si un utilisateur insère un objet allongé, tel que la pointe d'un tournevis, à l'intérieur de l'élément B et s'il appuie sur la partie exposée du manchon 17, il ne peut pas déplacer ce manchon puisque celui-ci est verrouillé en position par rapport au corps creux 10 grâce aux billes 16. La douille 25 permet donc de réaliser, grâce à la collerette 25a, un verrouillage particulièrement efficace du manchon 17 en position d'obturation des orifices 19.

Pour passer de la position de la figure 1 à la position de la figure 2, les billes 12 ont du tre chassées de la première gorge lb de l'embout 1. Pour ce faire, le tiroir 13 a été déplacé en direction du débouché 6a de l'alésage 6 contre la force du ressort 14 et en déformant un capot étanche 27 en élastomère. Le déplacement du tiroir 13 en direction du débouché 6a permet d'amener les billes 12 en regard d'une gorge interne 28 du corps auxiliaire 5. Le diamètre et la géométrie des logements 13a et des billes 12 dans le tiroir 13 sont prévus pour que celles-ci ne tombent pas à l'intérieur de l'alésage central 6, mme en l'absence de l'embout 1.

Dans la position de la figure 2, on comprend qu'une nouvelle introduction de l'embout 1 en direction de la pièce 9 ne peut tre réalisée, dans la mesure où un épaulement avant îd de l'embout 1 vient buter contre les billes 12. Comme le tiroir 13 est en appui contre un épaulement 4b du corps principal 4, le tiroir 13 ne peut pas tre déplacé jusqu'à une position dans lesquelles les billes pourraient tre chassées radialement vers l'extérieur 14. Les billes font donc saillie dans l'alésage 6, de sorte que l'embout 1 est bloqué à l'extérieur du corps de l'élément B formé par les pièces 4 et 5.

Ainsi, lorsque le coupe-circuit de l'invention a été ouvert du fait d'une traction importante sur l'un ou l'autre de ses éléments constitutifs, il n'est pas possible de ré-accoupler facilement ces éléments, ce qui évite à un utilisateur d'une station service équipée d'un tel raccord de remettre en place lui-mme ces éléments. L'utilisateur doit nécessairement prévenir une personne qualifiée qui procèdera à la remise en place après avoir pratiqué les vérifications nécessaires.

Dans la position de la figure 2, on note que le flotteur 3 est, du fait de la pression régnant dans la canalisation A1, repoussé en direction de l'extrémité la de l'embout 1, de sorte qu'il vient obturer le perçage radial 20. Ainsi, l'échappement du gaz compris dans la canalisation A1 est limité au temps de déplacement du flotteur 3.

L'invention a été décrite en référence à une installation de fourniture de méthane sous pression pour véhicule automobile. Il est cependant bien entendu que de nombreuses autres applications peuvent tre envisagées pour le coupe-circuit de l'invention.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Coupe-circuit de sécurité pour installation de manutention de fluide sous pression comprenant deux éléments mâle (A) et femelle (B) qui sont fixés aux extrémités de deux portions de canalisation (A1, B1) et qui sont propres à s'emmancher axialement l'un dans l'autre en se verrouillant et en provoquant l'ouverture d'un clapet interne, caractérisé en ce qu'il comprend un manchon (17) mobile entre une position distante d'au moins un orifice radial (19) de passage dudit fluide et une position d'obturation dudit orifice, des moyens de verrouillage amovible (16) dudit manchon par rapport à un embout (1) de l'élément mâle étant prévus, de telle sorte qu'un déplacement dudit embout (1) en direction du débouché (6a) dudit élément femelle (B) implique un déplacement dudit manchon (17) dans la mme direction, en regard dudit orifice radial (19) de passage dudit fluide.

2. Coupe-circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une rangée de billes (16) disposées à l'intérieur d'un corps creux (10) dudit élément femelle, lesdites billes étant reçues dans des logements (17a) dudit manchon et destinées à s'engager dans une gorge annulaire externe (lc) dudit embout (1).

3. Coupe-circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit orifice radial (19) est prévu pour mettre en communication un espace annulaire (22), ménagé dans le corps (4) dudit élément femelle (B) autour dudit corps creux (10), et un canal interne (21) dudit embout (1).

4. Coupe circuit selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit manchon (17) déplacé par ledit embout (1) est dans une position telle que le fluide sous pression exerce sur ledit manchon un effort essentiellement radial et centripète.

5. Coupe-circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit corps creux (10) comprend une gorge interne (24) de réception desdites billes (16), ladite gorge permettant l'escamotage desdites billes hors de ladite gorge annulaire externe (lc) dudit embout (1).

6. Coupe-circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend une douille (25) chargée élastiquement (26) dans la direction de retrait dudit embout mâle, ladite douille étant pourvue d'une collerette (25a) apte à pénétrer à l'intérieur dudit manchon (17) et à maintenir lesdites billes (16) prisonnières de ladite gorge interne (24) dudit corps creux (in).

7. Coupe-circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une pièce (7) de raccordement fluidique logée à l'intérieur dudit élément femelle (B) et comprenant au moins un canal (8) de circulation dudit fluide et une extension axiale (9) apte à pénétrer dans ledit corps creux (10), de façon à déterminer la position dudit corps creux dans le corps (4, 5) de l'élément femelle.

8. Coupe-circuit selon la revendication 6 et 7, caractérisé en ce que ladite douille (25) est en appui élastique (26) contre ladite extension axiale (9) de ladite pièce de raccordement (7), à l'intérieur dudit corps creux (10).

9. Coupe-circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit orifice radial (19) de passage de fluide est ménagé dans un anneau (18) servant de butée de positionnement dudit corps creux (10).

10. Coupe-circuit selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une autre rangée de billes (12) portées par un tiroir (13) chargé élastiquement par des moyens (14) prévus pour pousser ledit tiroir vers une position dans laquelle lesdites billes de ladite autre rangée font saillie vers l'intérieur (6) dudit tiroir, ledit tiroir étant alors en appui contre une butée (4b) limitant son mouvement vers l'intérieur dudit élément femelle (B), de telle sorte que l'introduction d'un embout (1) dudit élément mâle (A) dans ledit élément femelle est empchée.