FR2919040A1 - Coupleur a billes perfectionne - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un coupleur à billes ayant un axe longitudinal (1) comprenant :- un embout tubulaire mâle (2)- un manchon tubulaire (6) prolongeant l'embout femelle et présentant des lumières (10) pour former une cage de maintien de billes (12) de blocage de l'embout mâle dans l'embout femelle (2),- une douille (13) coaxiale au manchon (6) et montée sur celui-ci en rotation autour de l'axe longitudinal (1) du coupleur entre au moins deux positions angulaires par rapport au manchon (6), cette douille possédant des moyens de logement de chaque bille,- des moyens élastiques de rappel de la douille (13) dans sa première position qui comprennent, dans la douille (13), une bague (30) solidaire en rotation de la douille (13) et mobile axialement par rapport à celle-ci, cette bague (30) présentant deux surfaces d'extrémité, l'une (30a) tournée vers un épaulement (6a) du manchon (6) pour coopérer, par appui glissant sur celui-ci, à la transformation réversible d'une rotation de la douille (13) en un déplacement axial de la bague (30) par rapport à cette douille (13) et l'autre (30b) formant la face d'application d'un ressort (24) de compression tendant à rappeler ladite bague (30) contre ledit épaulement (6a).

Description

La présente invention concerne un coupleur à billes utilisable notamment

dans les circuits de transport de fluide sous pression pour la connexion rapide de deux éléments du circuit tels qu'une conduite et un organe émetteur ou receveur de fluide ou deux conduites. Plus particulièrement, les raccords concernés sont ceux du type décrit dans le document FR-A-2 786 848. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION On connaît des coupleurs à billes qui comprennent un embout tubulaire mâle présentant un bourrelet annulaire externe délimitant derrière lui une gorge et un embout tubulaire femelle pour recevoir l'embout tubulaire mâle, les embouts étant destinés à être associés chacun à un élément du circuit. Le maintien de l'embout mâle dans l'embout fe- melle est assuré par l'intermédiaire de billes logées dans la gorge derrière le bourrelet annulaire par des moyens de verrouillage. Les moyens de verrouillage comprennent généralement une cage de maintien des billes montée par une extrémité sur l'embout femelle pour se prolonger au-delà de celui-ci et une douille montée sur la cage de maintien pour être mobile en rotation entre des première et seconde positions. La douille comprend des surfaces internes de came décalées angulairement les unes par rapport aux autres et agencées de telle façon que, lorsque la douille est dans sa première position, les billes sont maintenues en saillie à l'intérieur de la cage de maintien pour retenir le bourre-let annulaire de l'embout mâle et, lorsque la douille est dans sa seconde position, les billes sont libérées radiale-ment et peuvent être amenées dans une position escamotée qui libère le bourrelet et en permet l'extraction de l'embout femelle. Ainsi, le déverrouillage du raccordement est réali- sé en faisant pivoter la douille par rapport au manchon. Le risque qu'un tel mouvement soit d'origine accidentelle est limité ce qui constitue l'un des principaux avantages de ce type de coupleur car la probabilité d'un déverrouillage intempestif du coupleur est réduite. Le document cité ci-dessus décrit deux modes principaux de réalisation. L'un d'eux est un mode sans clapet d'obturation du conduit, la connexion étant défaite, encore relié à une source de fluide sous pression. L'autre comprend un clapet qui donc s'ouvre quand la connexion est réalisée et se ferme quand la connexion est défaite. Et dans ce dernier mode de réalisation, on trouve une variante dans laquelle la déconnexion s'opère en deux temps : un premier temps pendant lequel le clapet se ferme et la conduite en aval de la connexion, par rapport à la source de fluide sous pression, est purgée et un second temps au cours du-quel la séparation physique de la connexion est accomplie mais en l'absence de toute pression au niveau de la connexion. Dans ces modes de réalisation, il a été décrit des moyens pour rappeler la douille dans une position où elle verrouille la connexion, c'est-à-dire dans une position où le bourrelet ne peut pas être extrait du fait de l'impossibilité des billes de blocage à être radialement repoussées par le bourrelet lors de ce mouvement. C'est également l'état dans lequel se trouvent les moyens de verrouillage en l'absence d'embout mâle, état qui n'empêche pas la réalisation de la connexion dans tous les modes de réalisation proposés. L'invention concerne précisément un coupleur à billes dans toutes les variantes rappelées ci-dessus dans le-quel les moyens de rappel de la douille ont été améliorés de sorte à être plus robustes et de fabrication plus économique dans le cas du coupleur le plus élaboré. OBJET DE L'INVENTION A cet effet donc, l'invention a pour objet un cou-pleur à billes ayant un axe longitudinal et comprenant : 35 un embout tubulaire mâle, - un manchon tubulaire prolongeant l'embout femelle et présentant des lumières pour former une cage de maintien de billes de blocage de l'embout mâle dans l'embout femelle, - une douille coaxiale au manchon et montée sur celuici en rotation autour de l'axe longitudinal du coupleur entre au moins deux positions angulaires par rapport au manchon, cette douille possédant des moyens de logement de chaque bille, comprenant pour chaque bille : -un premier chambrage s'étendant en regard de la lumière correspondante pour une première position de la douille pour maintenir la bille concernée dans une position de blocage de la connexion, -un deuxième chambrage décalé angulairement par rapport au premier chambrage et relié à celui-ci par une paroi inclinée (18) pour recevoir la bille de blocage dans une position de déblocage de la connexion pour une seconde position de la douille et - des moyens élastiques de rappel de la douille dans sa première position qui comprennent, dans la douille, une bague, solidaire en rotation de la douille et mobile axialement par rapport à celle-ci, cette bague présentant deux surfaces d'extrémité, l'une tournée vers un épaulement du manchon pour coopérer par appui glissant sur celui-ci à la transformation réversible d'une rotation de la douille en un déplacement axial de la bague par rapport à cette douille et l'autre formant la face d'application d'un ressort de compression à rappeler ladite bague contre ledit épaulement.

Dans cette architecture, le coupleur est plus ro-buste. En effet, le ressort de rappel est de type ressort à compression, très éprouvé, qui fonctionne sous une seule sollicitation dans la direction de son axe, contrairement au ressort décrit dans le document mentionné.

Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'épaulement du manchon présente une pointe tournée vers la bague à pente, la surface d'extrémité en regard de la pointe constituant pour cette pointe une surface d'appui instable en forme de rampe s'étendant entre deux point axialement décalés l'un de l'autre, le point de la rampe le plus éloigné de l'épaulement étant associé à une butée angulaire pour la pointe de manière à indexer la position de la douille et du manchon malgré l'effort élastique de rappel constamment présent de la douille en direction du man-chon. La surface de la pointe en contact avec la pente est très faible et les matières plastiques utilisées font que le frottement entre pointe et rampe est très faible ce qui favorise la réversibilité du mouvement donc autorise la mise en place d'un faible ressort.

De manière préférée, le coupleur comprend dans la douille, un chambrage annulaire dans lequel débouchent axialement les premiers chambrages par une surface inclinée de manière à recevoir les billes dans une position de dé-blocage et une seconde bague montée dans le chambrage annu- laire pour coulisser entre une position de dégagement de ce chambrage annulaire et une position d'obturation de celui-ci dans laquelle elle est rappelée élastiquement en poussant les billes dans leur premier chambrage et en ce que le ressort de compression est disposé entre lesdites deux ba- Bues. On dispose alors d'un coupleur dans lequel un seul ressort est mis en oeuvre et la douille est découplée axialement du ressort si bien que la résistance à sa manoeuvre en rotation n'est due qu'à la seule coopération de la bague à pente avec l'épaulement du manchon et des efforts mis en jeu à ce niveau, indépendamment de tout effort de frotte-ment parasite. Dans la variante de réalisation du coupleur décrite dans le document FR-A-2 786 848 qui prévoit une déconnexion en deux temps avec rotation de la douille dans un sens puis dans l'autre, la surface d'extrémité de la bague tournée vers l'épaulement comporte deux rampes adjacentes l'une de l'autre au point d'indexation angulaire de la douille par rapport au manchon. Ainsi, quel que soit le sens de rota- tion de la douille effectuée manuellement, elle revient dans la position angulaire indexée lorsqu'elle est lâchée. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après d'exemples de réalisation de celle-ci.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est une coupe longitudinale partielle d'un coupleur selon l'invention en cours de connexion, - la figure 2 est une vue identique à celle de la figure 1, le coupleur étant dans un état de déconnexion, - la figure 3 illustre par une coupe semblable une seconde réalisation du coupleur selon l'invention, - la figure 4 est une vue extérieure partielle du coupleur selon la figure 3, la douille extérieure ayant été retirée. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION En référence aux figures 1 et 2, le coupleur à billes selon un premier mode de réalisation de l'invention, d'axe longitudinal 1, comprend un embout tubulaire mâle généralement désigné en 2 et un embout tubulaire femelle généralement désigné en 3. L'embout tubulaire mâle comprend un bourrelet annulaire externe 4 ayant des parois latérales 4.1, 4.2 convergentes. L'embout mâle 2 est destiné à être monté sur une conduite et à être inséré dans l'embout femelle 3. L'embout femelle 3 comprend un joint torique 5 destiné à assurer l'étanchéité de son raccordement avec l'embout mâle 2. L'embout femelle 3 est destiné à être mon-té sur un organe à alimenter en fluide sous pression ou sur une autre conduite.

Le coupleur à billes comprend en outre un manchon, généralement désigné en 6, monté par une de ses extrémités sur l'embout femelle 3 pour s'étendre coaxialement à celui-ci. Le manchon 6 comprend une partie 8 de section interne circulaire, supérieure à la section bourrelet annulaire 4, s'étendant au-delà de l'embout femelle 3. La partie 8 du manchon 6 présente des lumières 10 allongées s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal 1, à 90 degrés les unes par rapport aux autres. Les lumières 10 sont possèdent des bords 11 qui convergent l'un vers l'autre en direction de l'intérieur du manchon. Des billes 12 sont reçues dans les lumières 10 et ont un diamètre supérieur à la dimension transversale de la plus petite ouverture délimitée par les bords 11, de manière que les billes 12 ne puissent pas pé- nétrer totalement à l'intérieur du manchon 6. Le manchon 6 forme ainsi une cage de maintien des billes 12 dans le cou-pleur. Une douille 13 est montée pour pivoter sur le manchon 6 par l'intermédiaire de deux portions de couronne 14 s'étendant en saillie à l'intérieur de la douille 13 pour être reçues dans deux portions de gorge 15 ménagées extérieurement sur le manchon 6. Les dimensions respectives des portions de couronne 14 et des portions de gorge 15 sont déterminées de manière à permettre un débattement angulaire a de la douille 13 par rapport au manchon 6 égal ici à environ 35 degrés. Il est ainsi défini une première et une seconde position angulaire extrêmes de la douille 13 par rapport au manchon 6. On pourrait bien entendu prévoir une cage de maintien comprenant un nombre de lumières différent de quatre pour recevoir un nombre correspondant de billes. La douille 13 comprend des moyens internes de loge-ment des billes 12. Ces moyens comprennent des premiers chambrages 16 s'étendant chacun en regard d'une partie d'une lumière 10 adjacente à la partie 8 du manchon 6 lorsque la douille 13 est dans sa première position. Les premiers chambrages 16 ont une profondeur déterminée de manière que les billes 12 reçues dans les premiers chambrages 16 délimitent un pas-sage ayant une section inférieure à la section extérieure du bourrelet annulaire 4. Des deuxièmes chambrages 17, décalés angulairement d'un angle égal auxdits 35 degrés, par rapport aux premiers chambrages 16 sont ménagés dans la douille 13 et sont reliés aux premiers chambrages 16 par une paroi inclinée.

On comprend que du fait du décalage angulaire existant entre chaque premier chambrage 16 et chaque deuxième chambrage 17, chaque deuxième chambrage 17 s'étend en regard d'une lumière 10 lorsque la douille 13 est dans sa deuxième position. La profondeur des deuxièmes chambrages 17 est déterminée de manière que lorsque les billes 12 sont reçues dans les deuxièmes chambrages 17, elles délimitent un passage de section au moins égal à la section du bourre-let annulaire. Les moyens de logement des billes 12 comprennent également un troisième chambrage 19. Le troisième chambrage 19 est annulaire et est décalé axialement par rapport aux premiers chambrages 16 de manière à s'étendre en regard de la partie des lumières 10 la plus intérieure du coupleur, au voisinage de l'embout 3. Le troisième chambrage 19 est relié aux premiers chambrages 16 par une paroi conique 20. Le diamètre du troisième chambrage 19 est déterminé de manière que les billes reçues dans ledit troisième chambrage 19 délimitent un passage de section au moins égale à la section du bourrelet annulaire 4.

Une bague 21 est montée pour coulisser dans le troisième chambrage 19. La bague 21 est montée coulissante entre une position de dégagement du troisième chambrage 19 (figure 1) dans laquelle la bague 21 libère un espace suffisant dans le troisième chambrage 19 pour recevoir les billes 12 et une position d'obturation du troisième cham- brage 19 (figure 2) dans laquelle la bague 21 est rappelée élastiquement par un ressort 24 donc en direction des premiers chambrages, en poussant y les billes 12, le ressort 24 étant intercalé entre le manchon 6 et la bague 21.

Le fonctionnement de ce coupleur est décrit dans le document FR 2 786 848. On constate sur ces figures 1 et 2 qu'une seconde bague 30 est logée dans la douille 13 et le manchon 6. Cette bague 30 est liée en rotation par des nervures péri- phériques 31 qui coopèrent avec de gorges axiales 13a ménagées dans la surface cylindrique interne de la douille 13. Cette bague 30 peut coulisser sur le manchon 6 et est sou-mise à l'effet d'un ressort 32 qui est placé autour du manchon 6, dans un chambrage 13b de la douille 13 et qui tend à rappeler la bague 30 contre un épaulement 6a du manchon 6 en prenant appui sur l'une de ses faces d'extrémité 30a. L'épaulement 6a de ce manchon comporte une pointe 33 dont l'extrémité 33a s'appuie sur l'autre face d'extrémité 30b de la bague 30. Cette autre face 30b corn-prend une rampe 34 entre deux points 35 et 36 décalés axialement l'un par rapport à l'autre, le point 36 le plus éloigné de l'épaulement 6a étant marqué par la rampe 34 et une face de butée 37 contre laquelle la pointe 33 peut prendre appui latéralement. Ce point constitue une indexation de la position angulaire de la douille 13 par rapport au manchon 6. A la figure 2, la douille 13 a été tournée par rap- port à la figure 1 d'une valeur angulaire de, par exemple 35 degrés. Les logements 17 se trouvent donc en face des billes 12 de sorte qu'une traction sur l'embout 2 vers la droite de la figure conduit à une déconnexion, les billes ayant un espace de dégagement radial dans les logements 17. Lors de cette rotation de la douille, la rampe 34 de la ba- gue 30 a glissé sur la pointe 33a et le ressort 32 a été comprimé du fait du déplacement axial de la bague 30 dans la douille 13. Lorsque l'opérateur relâche la douille 13, la position représentée étant instable, sous l'effet de la poussée du ressort 32, la pointe 33 glisse sur la rampe et fait tourner la bague 30 donc la douille 13 pour qu'elle retrouve sa position de blocage de l'embout (s'il est pré-sent) c'est-à-dire celle dans laquelle les chambrages 16 sont en regard des lumières 10 alors que la pointe 33 est en butée contre la surface 37. A la figure 3, on retrouve certains des éléments 10 déjà décrits avec les mêmes références. Comme précédemment, le coupleur à billes selon ce mode de réalisation a un axe longitudinal 1 et comprend un embout tubulaire mâle 2 et un embout tubulaire femelle 3. L'embout tubulaire mâle comprend un bourrelet annulaire ex- 15 terne 4. L'embout femelle 3 est ici conformé pour délimiter un chambrage 40 avec une pièce tubulaire d'extrémité 41 portant un siège 42 pour un clapet 43 monté pour coulisser dans le chambrage 40 entre une position d'obturation de l'embout femelle, dans laquelle le clapet 43 est rappelé 20 élastiquement par un ressort 44 contre le siège 42 et une position d'ouverture, dans laquelle le clapet 43 est écarté du siège 42 et délimite un orifice annulaire d'écoulement. Le clapet comprend une queue 45 tubulaire et ajourée s'étendant du côté opposé au ressort 44 de rappel élastique 25 au travers du siège 42. Comme dans le premier mode de réalisation, le cou-pleur à billes comprend un manchon, ici la pièce tubulaire d'extrémité 41, rapporté sur l'élément femelle 3 du cou-pleur et portant le siège 42. Comme précédemment, une par- 30 tie 8 du manchon 41 présente des lumières 10 allongées recevant des billes 12. Les lumières 10 sont ici au nombre de 3 et s'étendent à 120 degrés les unes par rapport aux autres. La partie 8 du manchon 41 présente également des 35 lumières 50 allongées s'étendant parallèlement à l'axe ion- gitudinal 1 à 120 degrés les unes par rapport aux autres de manière alternée par rapport aux lumières 10. Les lumières 50 sont plus longues que les lumières 10 de manière à s'étendre au-delà de celles-ci en direction de l'extrémité d'entrée de l'embout et sont de même section que les lumières 10. Des billes 52 sont prévues dans les lumières 50 comme les billes 12 dans les lumières 10. La douille 13 comprend des moyens internes de logement des billes 52, dé-calés axialement par rapport aux moyens de logement des billes 12, pour bloquer radialement les billes 52 ou au contraire leur offrir un espace radial permettant de s'y loger et dégager la passage du bourrelet 4. C'est par une rotation de la douille, semblable à celle qui commande les billes 12 que les billes 52 sont bloquées ou libérées. Le document cité ci-dessus FR 2 786 848 donne l'explication complète de ce coupleur à double manoeuvre de la douille pour obtenir la purge de la partie de circuit isolée par le clapet avant l'achèvement complet de la déconnexion. C'est donc dans une position centrale que la douille 13 bloque à la fois les billes 12 et les billes 52. Une première rotation permet au bourrelet de passer les billes 12 tout en étant retenu par les billes 52. La douille relâchée revient par des moyens élastiques de rappel dans sa position centrale. Une deuxième rotation de la douille, dans un sens contraire à la première, permet au bourrelet de passer les billes 52. Les moyens élastiques de rappel de la douille 13 dans cette zone centrale sont illustrés surtout par la fi- gure 4. Le manchon 41 est revêtu d'une chemise extérieure fixe 60 qui porte un épaulement 60a semblable à celui 6a des figures 1 et 2. Cet épaulement comporte aussi une pointe 61, tournée vers la bague 30 également présente dans cette réalisation. On voit sur la figure 4 les nervures 31 de cette bague qui coopèrent avec la douille 13 pour les lier en rotation. La bague 30 possède une double rampe 34a et 34b s'étendant respectivement entre deux points extrêmes 35a et 35b et un point de rebroussement 36 qui constitue le point d'indexation de la position angulaire de la douille 13 par rapport au manchon 41, correspondant à ladite posi- tion centrale de la douille. Un ressort 62 est situé entre la bague 21 et la bague 30. Ce ressort assure deux fonctions : celle de repousser la bague 30 en direction de l'épaulement 60a, donc de provoquer le rappel angulaire de la douille si celle-ci n'est pas dans sa position indexée et de repousser les billes 12 et 52 dans leurs lumières respectives 10 et 50 après la réalisation de la connexion au cours de laquelle la bague 21 est repoussée vers l'embout femelle pour dégager la chambre annulaire 19 décrite en regard des figures 1 et 2.

Cet arrangement permet de n'utiliser qu'un seul ressort et, surtout, libère la douille 13 de toute contrainte axiale et de tout frottement parasite d'un ressort sur la douille conduisant à une usure plus rapide des pièces en présence.

Dans les modes de réalisation décrits, la rotation de la douille par rapport au coupleur est limitée au niveau des gorges et couronnes 14 et 15. Dans la version des figures 3 et 4, on peut prévoir des moyens de limitation de cette rotation entre la surface interne de la douille 13 et la chemise 60, par exemple au moyen de reliefs extérieurs 63 de la chemise 60 contre lesquels une nervure non représentée de la surface interne de la douille 13 peut venir en butée dans l'un et l'autre des sens de rotation de la butée.30

Claims (4)

REVENDICATIONS

1. Coupleur à billes ayant un axe longitudinal (1) comprenant : - un embout tubulaire mâle (2) - un manchon tubulaire (6,41) prolongeant l'embout femelle et présentant des lumières (10,50) pour former une cage de maintien de billes (12,52) de blocage de l'embout mâle dans l'embout femelle (2), - une douille (13) coaxiale au manchon (6,41) et montée sur celui-ci en rotation autour de l'axe longitudinal (1) du coupleur entre au moins deux positions angulaires par rapport au manchon (6,41), cette douille possédant des moyens de logement (16,17) de chaque bille, comprenant pour chaque bille (12): -un premier chambrage (16) s'étendant en regard de la lumière (10) correspondante pour une première position de la douille (13) pour maintenir la bille concernée dans une position de blocage de la connexion, -un deuxième chambrage (17) décalé angulairement par rapport au premier chambrage (16) et relié à celui-ci pour recevoir la bille de blocage dans une position de dé-blocage de la connexion pour une seconde position de la douille et - des moyens élastiques de rappel de la douille (13) dans sa première position, caractérisé en ce que lesdits moyens de rappel com- prennent, dans la douille (13), une bague (30) solidaire en rotation de la douille (13) et mobile axialement par rapport à celle-ci, cette bague (30) présentant deux surfaces d'extrémité, l'une (30a) tournée vers un épaulement (6a,60a) du manchon (6,41) pour coopérer, par appui glis- sant sur celui-ci, à la transformation réversible d'une ro- tation de la douille (13) en un déplacement axial de la ba- gue (30) par rapport à cette douille (13) et l'autre (30b) formant la face d'application d'un ressort (24,62) de com-pression tendant à rappeler ladite bague (30) contre ledit épaulement (6a,60a).

2. Coupleur à billes selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'épaulement (6a,60a) du manchon (6,41) présente une pointe (33,63) tournée vers la bague (30) à pente, la surface d'extrémité (30a) de la bague en regard de la pointe (33,63) constituant pour cette pointe une sur-face d'appui instable en forme de rampe (34,34a,34b) s'étendant entre deux points (35,36) axialement décalés l'un de l'autre, le point (36) de la rampe le plus éloigné de l'épaulement (6a,60a) étant associé à une butée angulaire (37,34b) pour la pointe de manière à indexer la position de la douille (13) et du manchon (6,41) malgré l'effort élastique de rappel, constamment présent, de la douille (13) en direction de l'épaulement (6a,60a) du manchon (6,41).

3. Coupleur à billes selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend, dans la douille (13), un chambrage annulaire (19) dans lequel dé- bouchent axialement les premiers chambrages (16) de manière à recevoir les billes dans une position de déblocage et une seconde bague (21) montée dans le chambrage annulaire (19) pour coulisser entre une position de dégagement de ce chambrage annulaire (19) et une position d'obturation de celui- ci dans laquelle elle est rappelée élastiquement en poussant les billes (12,52) dans leur premier chambrage et en ce que le ressort de compression (62) est disposé entre lesdites deux bagues.

4. Coupleur à billes selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la surface d'extrémité de la bague (30) tournée vers l'épaulement (60) comporte deux rampes (34a,34b) adjacentes l'une de l'autre au point d'indexation angulaire (35) de la douille (13) par rapport au manchon (41).