<Desc/Clms Page number 1>
RACCORD POUR CANALISATION COMPORTANT UN DISPOSITIF D'OUVERTURE-FERMETURE DU CIRCUIT INTERNE SOUS PRESSION
ET NOTAMMENT A HAUTE PRESSION
La présente invention concerne un dispositif à ouvertu- re et fermeture manuelles dans un accouplement pour canali-
<Desc/Clms Page number 2>
, 1 sations sous pression formées de tuyauteries amovibles, soit souples, soit rigides, sans fuite dans l'atmosphère ou l'ambiance extérieure, des fluides canalises et sans péné- tration d'air à l'intérieur de ces canalisations, lorsque l'on effectue soit l'accouplement de deux éléments de tuyaux, soit lors du désaccouplement sous pression et notamment sous haute pression.
Ce dispositif d'accouplement permet de raccorder des éléments de canalisation à tous moments, que le fluide liquide ou gazeux soit en circulation sans pression ou sous pression dans la canalisation, les extrémités des éléments de tuyaux étant munies de demi-raccords dont les éléments conjugués sont obturés par des clapets articulés et à ver- rouillage manuel.
Ce dispositif est d'une réalisation très simple et rationnelle, facile à manoeuvrer et est du type dit "à rac- cord @ymétrique" et peut s'adapter sur tous types de raccords et peut convenir pour l'accouplement de canalisations trans- portant des pulvérulents, des matières à particules solides et toutes matières fludifiantes.
' Dans l'état de la technique actuelle on connait de nombreux types d'accouplements permettant de réunir deux éléments de conduits de fluide qui comportent chacun un ob- turateur à clapet. Des organes de retenue associés respec- tivement à des organes de dégagement empêchent d'une part la séparation des deux éléments de l'accouplement quand les clapets sont ouverts et d'autre part l'ouverture de ces clapets quand les éléments d'accouplement sont séparés, les . organes de commande de ces clapets étant manoeuvrables indépendamment à la main.
<Desc/Clms Page number 3>
On connait aussi des types de raccord pour deux tuyaux, lesquels comportent chacun un clapet d'obturation articulé qui est maintenu ouvert lorsque le raccord est fermé et qui se ferme automatiquement lorsqu'on ouvre le raccord. Chaque clapet constitue un ensemble complet indépen- dant des organes de l'autre clapet et les deux clapets sont actionnés simultanément par un organe de serrage ou de sépara- tion du raccord par exemple un écrou à chapeau, un manchon fileté ou un verrou.
On connaît d'autre part des raccords pour tuyauteries amovibles constitués de deux parties symétriques assemblées au moyen de bagues d'accouplement. Chaque partie du raccord comporte un obturateur commandé par l'extérieur par une: manette possédant un système de verrouillage de façon à empêcher tout désaccouplement préalable l'obturation de 'chacune des parties du raccord.
Tous ces accouplements et raccord connus présentent de nombreux inconvénients tant dans leur manipulation que dans l'utilisation que l'on peut en faire, dans leurs dimen- sions qui sont parfois trop conséquentes pour leur @ise -'en place dans un gabarit prédéterminé et restreint, Et en particulier dans leurs possibilités de fournir un débit de fluide suffisant en regard de la section de la' tuyauterie.,
Ces divers accouplements provoquent en général une perce de charge dans l'intérieur de la canalisation, soit dans le cas d'un écoulement du fluide par gravité, soit dans le cas de fluide sous pression,
cette perte de charge provoquée' par un rétrécissement de la section d'écoulement cause des protubérances intérieures des organes des dispositifs d'obturation en position ouverte, soit par l'écoulement
<Desc/Clms Page number 4>
non axial du fluide, la section totale d'écoulement n'étant pas en ligne, soit la réduction de débit provoquée par les surfaces frottantes rencontrées.
D'autre part le verrouillage des éléments pour . permettre le désaccouplement n'offre pas toujours la garantie et la sécurité désirée puisque bien souvent bien qu'étant automatique ce verrouillage n'est pas contrôlable.
Le présent dispositif prévoit l'élimination des divers inconvénients rencontrés dans les accouplements et raccords ci-dessus énoncés, dans les paragraphes précédents traitants de la technique actuelle.
Le présent dispositif d'accouplement est conçu pour s'adapter autour de raccords symétriques de tous types et les obturateurs du genre à clapet articulé que l'on utilise se manoeuvrent simultanément dans les deux éléments de l'accouplement par un mécanisme unique.
Dans ce dispositif il est impossible d'accoupler les deux éléments d'extrémités, devant former le raccord des tronçons, soit de tuyauteries, soit de canalisations, si au moins l'un des deux éléments a son clapet obtura- teur en position ouverte et d'autre part le désaccouplement de l'un des éléments' du dispositif est impossible si l'un des clapets obturateurs de l'un ou l'autre des deux éléments d'accouplement n'est pas totalement fermé.
La commande de mouvement soit d'ouverture, soit de fermeture des clapets obturateurs peut être soit sur l'un soit sur l'autre des deux éléments de l'accouplement et le transfert de fluide peut être réalisé soit dans un sens d'écoulement soit dans le sens inverse, soit dans les deux sens si les pressions des fluides canalisés sont différentes
<Desc/Clms Page number 5>
dans chacune des deux parties du dispositif.
Il est connu que les vannes à clapet articulé de- mandent pour leur ouverture, un effort d'autant plus im- portant que la pression du fluide qui les traverse est élevée et notamment si le déplacement du fluide s'effectué à l'encontre du clapet obturateur.
Dans le présent dispositif on prévoit de ramener cet effort nécessaire d'ouverture à une valeur convenable quelle qie soit la pression du fluide per l'adjonction, dans l'intérieur du corps du raccord et,en arrière de chacun des clapets obturateurs, d'un dispositif à obturateur à guillotine. Cet obturateur à guillotine fonctionne de conserve avec le clapet obturateur auquel il est accouplé mais provoque initialement la coupure dans l'écoulement du fluide. La fermeture de cet obturateur à guillotine pré- cédant celle du clapet obturateur provoque dans l'intérieur du raccord une snrte de chambre de décompression où la pression baisse lors de l'ouverture de la soupape de clapet.
Dans le présent dispositif d'accouplement les mécanis- mes de commande d'ouverture-fermeture et d'accrochage d'accouplement sont isolés des fluides transférés. D'autre part chacun des deux éléments formant l'accouplement peut être utilisé comme une vanne unitaire classique à cla- pet articulé sur laquelle on peut adapter directement, sans autres accessoires, un demi-raccord symétrique identique à ceux des normes employées dans les divers pays suivant le dispositif d'accouplement normalisé prévu.
L'utilisation de ce dispositif n'est pas limitée suivant les pressions par lesquelles le fluide doit s'écouler et accepte de remplir les conditions de sécurité
<Desc/Clms Page number 6>
d'accouplement que le fluide sous pression nulle ou sous pression élevée. Ce dispositif ne peut être limité en résistance que suivant les possibilités permises aux matériaux choisis pour la construction de ce dispositif.
A titre d'exemple particulier de réalisation indus- trielle de ce dispositif, l'élément d'accouplement possé- dant le levier de commande extérieure du clapet peut être installé sur l'arrière des camions citernes, et les tuyaux de vidange qui y seront accouplés pourront être du type à raccord sans clapet. L'orifice d'écoulement du fluide étant parfaitement dégagé par le clapet obturateur, la vidange de ces citernes pourra se faire même par gravité, sans risque de diminution du taux d'écoulement, d'autant .tus . que la section d'écoulement des divers organes se trou-: ve n ligne droite et sans obstruction de la part de l'ob- turate,,r effacé en position ouverte.
' Ce dispositif d'accouplement présente de nombreuses caractéristiques qui le différencie essentiellement des dispositifs employés jusqu'à ce jour, et parmi lesquelles ,on peut citer principalement : mécanisme de commande de l'ouverture et de la fermeture des clapet-, obturateurs; les dispositions du mécanisme de verrouillage des deux éléments du raccord assurant la sécurité totale en position d'ouverture des dits clapets, les mécanismes accouplés des obturateurs à guillotine permettant l'ouverture et la fermeture des clapets obturateurs sous des pressions de fluide très élevées.
L'ouverture et la fermeture des clapets articulés s'effectue symétriquement lorsque les deux parties du raccord sont accouplées en agissant sur un levier unique.extérieur de*commande situé sur l'un des deux éléments constituant
<Desc/Clms Page number 7>
l'accouplement.
La transmission du mouvement aux clapets articulés présente certains points remarquables ; le dit levier de commande est fixé sur l'axe d'articulation des 'biellettes qui supportent les clapets articulés, la trans- mission de la commande d'ouverture-fermeture, d'un élément à l'autre s'effectue à l'aide de pignons dentés solidaires des axes d'articulation des biellettes et de poussoirs à crémaillère en prise avec ces pignons, un pignon inter- médiaire est prévu dans l'une des deux parties pour inverser le mouvement et rendre le déplacement des clapets articulés symétrique entre eux, le levier de commande peut se trouver et est prévu indifféremment sur l'un ou l'autre des deux éléments formant l'accouplement.
L'accouplement des deux parties du raccord est prévu pour tre réalisé par un mou- vement circulaire d'un de& éléments par rapport l'autre et suivant l'axe de ces derniers. Lorsque la co@@ande des clapets est réalisée après accouplement des deux éléments, les poussoirs crémaillère pénètrent dans le corps de chacun des'éléments du raccord, verrouillant ainsi l'accou- plement avec les clapets en position d'ouverture, Lorsque ' les clapets articulés sont ramenés conjointement en position de fermeture, les poussoirs à crémaillère reprennent leurs positions de départ dans l'intérieur de leur élément res- pectif, dégageant ainsi le plan de joint des deux éléments et permettant de ce fait le mouvement circulaire sus-men- tionné de désaccouplement.
Afin de permettre l'ouverture des clapets articulés, sous, des pressions élevées, une soupape de décompression est logée dans le clapet articulé de l'élément de raccord fixé sur la tuyauterie en charge, l'ouverture de cette soupape est prévue directement actionnée sur la biellette
<Desc/Clms Page number 8>
de commande qui la soulève avant de transmettre le mouvement d'ouverture aux clapets articulés. Il est à remarquer que dans le cas d'utilisation'de ce dispositif d'accouplement pour des sens d'écoulement de fluide alterné, les clapets articulés de chacun des éléments sont équipés d'une soupape de décompression. L'action de chacune de ces soupapes de décompression est effective puisque commandée avant l'ou- verture desdits clapets.
L'action de chacune de ces soupapes de décompression peut être renforcée, et notamment dans le cas de fluide sous pression tris élevée, par un obturateur à guillotine fermant initialement la canalisation ou tuyauterie en amont de son clapet obturateur articulé respectif. L'ouverture de cet obturateur à guillotine est actionnée par le clapet articulé seulement après l'ouverture de ce dernier qui l'entraine lors de son déplacement oscillant en position d'ouverture totale. Dans la manoeuvre inverse.il est évident que cet coturateur à guillotine retombe en position de fermeture en précédant le retour en position de fermeture du clapet articulé.
Le présent dispositif d'accouplement se compose essentiel- lement de deux corps et dans l'un desquels un axe est prévu dans un trou exécuté dans ce corps. Cet axe est muni de plusieurs joints toriques dont le but est.de rendre l'inté- rieur du corps, étanche avec l'extérieur et avec les divers éléments mécaniques du dispositif. Cet axe est commandé de l'extérieur à l'accouplement par un levier et une biellette solidaire dudit axe entraîne un clapet obturateur. Entre la biellette et le clapet obturateur, qui sont reliés entre eux, existe un léger Jeu et ledit clapet est équipé d'un joint
<Desc/Clms Page number 9>
d'étanchéité pour fermer le premier élément du dispositif.
Le mouvement d'ouverture-fermeture commandé par le levier extérieur et par l'intermédiaire d'un mécanisme, provoque la mise en place de verrous.
Dans ce dispositif l'accouplement des deux éléments du raccord s'effectue en emboitant l'about d'un élément et en faisant exécuter un quart de tour à l'un des deux éléments, des tenons en forme d'hélice étant prévus pour comprimer dans le mouvement circulaire un joint entre les éléments qui rend la chambre interne à l'accouplement étanche avec l'extérieur. Des butées limitant le mouvement circulaire d'un quart de tour sont prévues et permettent la mise en aligne- ment des poussoirs de verrouillage respectifs. Lorsque l'accouplement des deux éléments est effectué, le 'déplacement, longitudinal d'un des poussoirs pendant l'ouverture d'un clapet transmet un déplacement longitudinal de valeur sensiblement identique à l'autre poussoir.
Par un mécanisme à crémaillère et roues dentées, rattaché à ces poussoirs le second clapet du deuxième élément s'ouvre ainsi simul- tanément et symétriquement avec le clapet contenu dans le 'premier élément. Les clapets sont équipés chacun d'une soupa- pe dont le but est de permettre l'ouverture de ces clapets articulés si le raccord travaille sous pression et ceci de la manière suivante ; quand on manoeuvre ledit levier de commande extérieur, les deux éléments étant accouplés, l'un des clapets articulés s'ouvre et par l'intermédiaire d'un mécanisme la soupape de l'autre clapet s'éloigne de sa face d'appui et de ce fait un interstice existant entre -les deux clapets en opposition se trouve rapidement en milieu d'équi- libre.
Ceci permet l'ouverture de ces clapets sans efforts
<Desc/Clms Page number 10>
manuels sur ledit levier de commande extérieur. On remarquera, que ce dispositif peut fonctionner, que le fluide transporté s'écoule dans un sens ou dans l'autre ou dans les deux sens, la commande des soupapes étant choisie cet effet.
Dans le cas d'un dispositif de raccord devant fonctionner sur une tuyauterie transportant un fluide sous pression très élevée, on peut prévoir, comme il a été énoncé précédemment, l'adjonction, sur l'élément de raccord du côté ou arrive le fluide, d'un obturateur à guillotine. Cet obturateur à guil- lotine est articulé librement sur l'axe de commande du clapet articulé auquel il est adjoint. Lorsque l'obturateur à guil- lotine est fermé, il ooture la voie d'entrée du fluide et si le clapet obturateur articulé est également fermé et il se trouve ainsi constitué dans l'intérieur du raccord une chambre.
La pression existant dans cette chambre est la môme que celle qui existe dans la conduite d'amenée de fluide car l'obturateur à guillotine n'assure pas une parfaite ét@@@héité qvec l'intérieur de la conduite d'amenée.
Lorsque l'ouverture du clapet articulé est commandée par le levier extérieur au raccord, prévu à cet effet, la 'soupape de décompression de ce clapet s'ouvre la première, cas la poussée provoquée par la pression du fluide sur la surface arrière de cette soupape ajoutée à la force du ressort incorporé à cette soupape, est inférieure à la poussée de la pression sur la surface arrière du clapet obturateur articulé,
Il se produit alors une chute de pression dans ladite cham- bre et cette pression ne peut se renouveler suffisamment rapidement dans celle-ci,
car l'orifice découvert dans le clapet-obturateur par la soupape est traversé par une quantitt de fluide plus grande que celle admise par le jeu existant
<Desc/Clms Page number 11>
entre l'obturateur à guilLotine et l'intérieur de la condui- te d'amenée de fluide sous pression. Aucune force antagoniste n'existe donc plus sur le clapet obturateur articulé et si l' ' on continue le mouvement d'ouverture, ledit clapet obturateur s'ouvre sans effort notable et entraine à mi-course l'obtu- rateur à guillotine et ensuite jusqu'à son ouverture totale.
Le présent dispositif sera mieux compris!) la lecture de la description, d'exemples de réalisation préférés qui vont suivre et des dessins ci-annexés dans lesquels :
La figure 1 représente, en coupe, l'ensemble du dispositif avec les obturateurs fermés.
La figure 2 représente le dispositif dans le sens "Sens de circulation réversible des fluides canalisés".
La figure 3 représente, en coupe, l'ensemble du dispositif avec les obturateurs ouverts..
La figure 4 représente une vue-en coupe partielle des deux éléments du dispositif non accouplés.
La figure 5 représente une vue en coupe partielle des deux éléments de la figure 4 emboités avant accouplement.
La figure 6 représente une vue n coupe partielle ,des deux éléments de la figure 4 accouplés.
.La figure 7 représente le mécanisme d'@@@@rture -fer- meture, vu par le dessus, en position ferm'e.
La figure 8 représente le mécanisme d'ouverture.. fermeture, vu par le dessus, en position ouverte.
La figure 9 représente un élément de raccord à clapet obturateur articulé muni d'un obturateur à guillotine de complément pour un about de tuyauterie à fluide circulant sous pression très élevée. Les deux obturateurs représentés en position fermée.
<Desc/Clms Page number 12>
La figure 10 représente l'élément de la figure 9 avec la soupape de décompression ouverte.
La figure 11 représente l'élément de la figure 9 avec le clapet obturateur en position semi-ouverte, lorsque l'obturateur va être entrainé en position d'ouverture.
La figure 12 représente l'élément de la figure 9 avec ses obturateurs en position ouverte totalement pour la libre circulation du fluide sous pression très élevée.
En se référant aux figures 1 à 8 incluses, on remarquera que le dispositif se c'mpose essentiellement de deux corps 1 et 2 dans le premier
EMI12.1
<Desc/Clms Page number 13>
desquels un axe 3 tourne dans un alésage prévu à cet effet dans le oorps. Cet axe ? est muni d'un ou plusieurs joints. toriques 4, dont.le but est de rendre l'intérieur du corps 1 étanche aveo 1'extérieur et, en particulier, avec les différents éléments mécaniques du dispositif. Cet axe*51 commande par l'intermédiaire d'un oarré 5 une biellette 6 qui, elle-même. entraîne un clapet obturateur 7,
La biellette 6 et le clapet obturateur 7 sont reliée entre eux par un axe 8 et de façon,à obtenir un léger jeu.
Le clapet obturateur 7 est équipé d'un joint d'étanchéité 9. qui, pour-fermer la première partie du dispositif, s'appli-: que, sur la face 10 du oorps 1 sous l'effet du ressort 11
Le mouvement d'ouverture-fermeture est obtenu par le levier 12 qui est équipé d'un mécanisme 13, lequel -commande la mise en place lu doigt 14 dans le trou 15 du corps 1 pour compléter l'action du ressort 11 dans le oas de la fermeture,, ou la mise en place du même doigt 14 dans le trou 16,du corps 1 pour maintenir en position d'ouver- ture le clapet 7.
L'axe 3 est muni d'une roue dentée 17 qui, pendant ,le mouvement d'ouverture du clapet 7 transmet un mouvement- longitudinal à un poussoir 18, lequel pour recevoir le mouvement est taillé sur une partie en crémaillère 19.
L'accouplement des deux parties du raccord à clapet articulé 's'effectue en venant emboîter le diamètre 20 de l'about 21 du corps 2 dans l'alésage 22 du corps 1.' En faisant exécuter un quart de tour à l'un des corps, les tenons 23 en forme d'hélice de l'about 21 et du corps 1 font se déplacer l'un vers l'autre le corps 1 et l'about 21 solidaire du 'corps 2 et compriment un joint 24
<Desc/Clms Page number 14>
qui rend le circuit interne étanche avec l'extérieur.
Une butée'25 limite le mouvement circulaire de quart de tour et permet.la mise en alignement du poussoir'18' 'avec le poussoir 26. Ainsi, quand l'accouplement est effectué, le déplacement longitudinal du poussoir 18. pendant l'ouverture du clapet 7, transmettra un déplace- . ment longitudinal de valeur identique au poussoir 26 qui entraînera la rotation de la roue dentée 27 autour de l'axe 28, par l'intermédiaire de la crémaillère 29. La roue dentée 27 transmet à son tour un mouvement longitu- . dinal'au poussoir 30 par l'intermédiaire de sa partie taillée en crémaillère 31, Ce mouvement longitudinal est transmis au pignon 32 solidaire de l'axe 33 par une autre partie du poussoir 30 taillé en crémaillère 34.
Le clapet 35, contenu'dans le corps 2, s'ouvre ainsi . simultanément et symétriquement avec le clapet 7 contenu dans le corps 1, par l'intermédiaire de l'axe 33 dont le carr 36 entraîne la biellette 37. Ce olapet 35 est équipé d'un joint 45 qui repose sur la face d'appui 46 de l'about 21.
. L'axe 33 tourne dans un alésage prévu à cet effet dans le corps 2 et est muni d'un ou plusieurs joints toriques ou autres 38 dans le but de rendre l'intérieur du corps 2 étanohe avec l'extérieur et, en particulier, d'isoler les éléments mécaniques de transmission de mou- vement des fluides canalisés.
Le clapet 35 est équipé d'une soupape 39 dont le but est de permettre l'ouverture des clapets articulés si le raccord travaille sous une pression élevée, et ceci de la manière suivante : quand on manoeuvre le levier 12.
<Desc/Clms Page number 15>
les deux parties étant accouplées, le clapet articulé 7 s'ouvre. et, par l'intermédiaire du mécanisme précédemment décrit, le joint .40 de la soupape 39 s'éloigne de la face -d'appui 44 du clapet 35. De ce fait, l'interstice existant entre le clapet 7 et le clapet 35 se trouve rapidement en milieu d'équilibre, et permet l'ouverture de ces clapets sans effort manuel sur le levier 12, quelle que soit la .pression existante dans le corps 2.
La fermeture du clapet 35 est assurée par'un ressort 41, si on efface le doigt 14 du trou 16 tur le corps 1, quand les deux parties sont accouplées.
Dans le cas ci-dessus décrit, l'écoulement s'effectue depuis le corps 2 vers le corps 1.
Pour que le raccord à clapet articulé fonctionne dans l'autre sens, ou dans les deux sens, et sous des pressions élevées, la soupape 7 serait remplacée par la soupape 42,,laquelle est équipée de même façon que la soupape 35 (soupape 39- joint 40 - ressort 43).
Quand le levier 12 ne oommande pas l'ouverture des clapets articulée, un ressort 43 maintient fermée la soupape 39 du clapet 35, et facultativement, suivant les , sens d'écoulement phoisis, la soupape 39 dans le cal@set 42, en appliquant leurs joints respectifs 40 sur les faces de portée 44 des clapets 42 et 35. L'action des ressorts 11 et 41 parfait la fermeture de ces soupapes 39 et assure également la fermeture des clapets obturateurs 35 et 42' en appliquant leurs joints respectifs 9 et 45 sur les faces d'appui 10 du corps 1 et 46 de l'about 21.
L'about 21 est fixé sur le corps 2 et cette liaison est rendue étanche par le joint 47.
<Desc/Clms Page number 16>
Après accouplement des deux parties du raccord, et si les clapets 7 et 35 sont ouverts, le poussoir 18 du corps 1 pénètre dans l'alésage du pousscir 26 dans le corps 2 et, de rnéme, le poussoir 30 se loge dans un évidement approprié sur le corps 1. De ce fait, ces poussoirs font office de verrous et interdisent le désaccouplement des deux parties du raccord. Ce désaccouplement ne sera possible que si les deux clapets sont revenus à leur place initiale, c'est-à- dire en-position fermée.
Il est à remarquer que, si seulement l'un des deux clapets se ferme, les deux parties du raccord ne pourraient quand même pas être désassemblées, l'un des deux poussoirs solidaire du mouvement de son clapet respectif, restant engagé dans l'évidment de l'élément d'accouplement qui lui est opposé.
Pour faciliter l'accouplement des deux parties du corps à clapet articulé, l'un des corps, ou les deux, peuvent être équipés de poignées fixes ou rabattables 48, dans le cas' cité sur le présent mémoire descriptif.
En se référant maintenant aux figures 9, 10, 11, 12 qui représentent un élément de raccord muni d'un dispositif à clapet obturateur auquel est adjoint un obturateur à guillotine, on remarquera que l'obturateur à guillotine 51 s'articule librement autour de l'axe de commande 52 du clapet articulé d'étanchéité principal 53.
Quand l'obturateur à guillotine 51 est fermé, il obture la voie d'entrée du fluide de l'about 54.
Si le clapet d'étanchéité principal 53 est également fermé il se constitue une chambre 55 dans le corps 56. Il existe, dans cette chambre 55 une pression égale à celle qui ne trouve dans la conduite d'amenée du fluide, en raison de ce
<Desc/Clms Page number 17>
que le contact entre l'about 54 et l'obturateur àguillotine
51 n'assure pas une parfaite étanchéité.
En-commandant l'ouverture du clapet articulé 53 par l'intermédiaire de l'axe 52 sur lequel se fixe mécaniquement ! un levier 57 ou autre dispositif de commande approprié, extérieur à la chambre 55, le clapet de décompression 58 s'ouvre le premier car la poussée de la pression du fluide sur la surface de ce clapet, ajoutée à la poussée du réassort ;
59, est inférieure à la poussée de la pression sur la surfa- ce arrière du clapet d'étanchéité principal 53.
Il se produit alors une chute totale de pression dans la chambre 55 et cette pression ne peut se'renouveler suffisamment rapidement dans cette chambre 55, car l'orifice ouvert 60, dans le clapet ù'étanchéité principal 53 peut être traversé per une quantit.' de fluide plus grande que par l'admission de fluide sous pression permise par le jeu exis- tant entre l'about d'entrée 54 et l'oburature à guillotine
51.
Par le fait qu'il n'existe plus de force antagoniste sur le clapet articulé d'étanchéité 53 et si l'on continue 'le mouvement d'ouverture par l'action sur le levier 57, le clapet articulé d'étanchéité'53 s'ouvre sans difficulté et rencontre, dans sa course, l'bturateur à guillotine 51 qu'il entraîne avec lui jusqu'à ouverture totale, en dégageant la voie d'entrée de l'about 54 et en comprimant le ressort 61,
La fermeture du dispositif s'effectue sous l'effort d'un ressort 61 qui actionne l'obturateur à guillotine 51 jusqu'à rencontrer une butée 62 solidaire du corps 56, lequel, arrête le déplacement de cet obturateur en position conve-' nable.
<Desc/Clms Page number 18>
Le clapet obturateur d'étanchéité 53 continue alors sa course, jusqu'à fermeture totale par l'action des méca- nismes décrits précédemment dans le dispositif représenté sur les figures 1 à 8 inclus.
Les dispositifs d'accouplement décrits ci-dessus ne sont cités qu'à titre d'exemples de réalisation profères et non limitatifs de la présente invention.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire ,susceptible de variantes et de modifications qui app@raîtront à l'homme de l'art.
<Desc / Clms Page number 1>
FITTING FOR PIPING CONTAINING AN OPENING-CLOSING DEVICE OF THE INTERNAL PRESSURE CIRCUIT
AND ESPECIALLY AT HIGH PRESSURE
The present invention relates to a device for manual opening and closing in a pipe coupling.
<Desc / Clms Page number 2>
, 1 pressurized stations formed of removable pipes, either flexible or rigid, without leakage into the atmosphere or the outside environment, of channeled fluids and without air penetration inside these pipes, when the either the coupling of two pipe elements is carried out, or during the uncoupling under pressure and in particular under high pressure.
This coupling device makes it possible to connect pipe elements at any time, whether the liquid or gaseous fluid is circulating without pressure or under pressure in the pipe, the ends of the pipe elements being provided with half-fittings, the conjugate elements of which are closed by hinged valves with manual locking.
This device is very simple and rational, easy to maneuver and is of the so-called "ymetric connection" type and can be adapted to all types of fittings and can be suitable for coupling pipes carrying powders, solid particulate matter and all fludifying materials.
In the current state of the art, many types of couplings are known which make it possible to join together two elements of fluid conduits which each comprise a valve plug. Retaining members associated respectively with release members prevent on the one hand the separation of the two elements of the coupling when the valves are open and on the other hand the opening of these valves when the coupling elements are open. separated, the. control members of these valves being independently operable by hand.
<Desc / Clms Page number 3>
There are also known types of connection for two pipes, which each comprise an articulated shut-off valve which is kept open when the connection is closed and which closes automatically when the connection is opened. Each valve constitutes a complete assembly independent of the members of the other valve and the two valves are actuated simultaneously by a member for tightening or separating the connection, for example a cap nut, a threaded sleeve or a lock.
On the other hand, fittings for removable pipes are known consisting of two symmetrical parts assembled by means of coupling rings. Each part of the connector comprises a shutter controlled from the outside by a lever having a locking system so as to prevent any prior uncoupling of the blocking of each of the parts of the connector.
All of these known couplings and fittings have many drawbacks both in their handling and in the use that can be made of them, in their dimensions which are sometimes too large for them to be placed in a predetermined template and. restricted, and in particular in their possibilities of providing a sufficient flow of fluid in relation to the section of the piping.,
These various couplings generally cause a load bore in the interior of the pipe, either in the case of a flow of the fluid by gravity, or in the case of fluid under pressure,
this pressure drop caused by a narrowing of the flow section causes internal protuberances of the members of the closure devices in the open position, or by the flow
<Desc / Clms Page number 4>
non-axial of the fluid, the total flow section not being in line, or the reduction in flow caused by the friction surfaces encountered.
On the other hand the locking of elements for. allowing uncoupling does not always offer the desired guarantee and security since, although it is automatic, this locking is often not controllable.
The present device provides for the elimination of the various drawbacks encountered in the couplings and fittings mentioned above, in the preceding paragraphs dealing with the current technique.
The present coupling device is designed to fit around symmetrical couplings of all types and the plugs of the hinged valve type that are used are operated simultaneously in the two elements of the coupling by a single mechanism.
In this device, it is impossible to couple the two end elements, which must form the connection of the sections, either of pipes or of pipes, if at least one of the two elements has its shut-off valve in the open position and on the other hand the uncoupling of one of the elements' of the device is impossible if one of the shutter valves of one or the other of the two coupling elements is not completely closed.
The movement control of either opening or closing the shutter valves can be either on one or the other of the two elements of the coupling and the transfer of fluid can be carried out either in one direction of flow or in the opposite direction, or in both directions if the pressures of the piped fluids are different
<Desc / Clms Page number 5>
in each of the two parts of the device.
It is known that articulated flap valves require, for their opening, a force that is all the greater as the pressure of the fluid passing through them is high and in particular if the displacement of the fluid is effected against the pressure. shutter valve.
In the present device, provision is made to reduce this necessary opening force to a suitable value whatever the pressure of the fluid per addition, in the interior of the body of the fitting and, behind each of the shut-off valves, of a guillotine shutter device. This guillotine shutter works in concert with the shutter valve to which it is coupled but initially causes the cutoff in the flow of the fluid. The closing of this guillotine shutter preceding that of the shutter valve causes in the interior of the fitting a pressure reduction chamber where the pressure drops when the valve valve opens.
In the present coupling device the opening-closing and coupling latching control mechanisms are isolated from the transferred fluids. On the other hand, each of the two elements forming the coupling can be used as a conventional unitary valve with articulated flap on which one can directly adapt, without other accessories, a symmetrical half-connector identical to those of the standards used in the various country according to the planned standard coupling device.
The use of this device is not limited according to the pressures through which the fluid must flow and accepts to fulfill the safety conditions
<Desc / Clms Page number 6>
coupling that the fluid under zero pressure or under high pressure. This device can be limited in resistance only according to the possibilities allowed for the materials chosen for the construction of this device.
As a particular example of an industrial embodiment of this device, the coupling element having the external control lever of the valve can be installed on the rear of tank trucks, and the drain pipes which will be there. coupled can be of the type with connection without valve. The fluid flow orifice being perfectly cleared by the shutter valve, the emptying of these tanks can be done even by gravity, without the risk of reducing the flow rate, even more. that the flow section of the various organs is found in a straight line and without obstruction from the shutter, r cleared in the open position.
'This coupling device has many characteristics which essentially differentiate it from the devices used to date, and among which, one can quote mainly: control mechanism for the opening and closing of the valve, shutters; the arrangements of the locking mechanism of the two elements of the connection ensuring total safety in the open position of said valves, the coupled mechanisms of the guillotine shutters allowing the opening and closing of the shutter valves under very high fluid pressures.
The opening and closing of the articulated valves is effected symmetrically when the two parts of the coupling are coupled by acting on a single external control lever located on one of the two constituent elements
<Desc / Clms Page number 7>
mating.
The transmission of movement to the articulated valves presents certain remarkable points; said control lever is fixed to the articulation axis of the rods which support the articulated valves, the transmission of the open-close command, from one element to another is effected at the Using toothed pinions integral with the articulation axes of the connecting rods and rack pushrods engaged with these pinions, an intermediate pinion is provided in one of the two parts to reverse the movement and make the movement of the articulated valves symmetrical between them, the control lever can be and is provided indifferently on one or the other of the two elements forming the coupling.
The coupling of the two parts of the connector is designed to be produced by a circular movement of one of the elements relative to the other and along the axis of the latter. When the co @@ ande of the valves is carried out after coupling of the two elements, the push rods penetrate into the body of each of the elements of the coupling, thus locking the coupling with the valves in the open position, When the Articulated valves are brought together in the closed position, the rack push-buttons return to their starting positions inside their respective element, thus freeing the joint plane of the two elements and thus allowing the above-mentioned circular movement. - disconnection valve.
In order to allow the opening of the articulated valves, under high pressures, a decompression valve is housed in the articulated valve of the connection element fixed on the piping under load, the opening of this valve is provided directly actuated on the connecting rod
<Desc / Clms Page number 8>
control which lifts it before transmitting the opening movement to the articulated valves. It should be noted that in the case of use of this coupling device for alternating fluid flow directions, the articulated valves of each of the elements are equipped with a decompression valve. The action of each of these decompression valves is effective since it is controlled before the opening of said valves.
The action of each of these decompression valves can be reinforced, and in particular in the case of fluid under high tris pressure, by a guillotine shutter initially closing the pipe or pipe upstream of its respective articulated shutter valve. The opening of this guillotine shutter is actuated by the hinged valve only after opening of the latter which drives it during its oscillating movement in the fully open position. In the reverse maneuver, it is obvious that this guillotine coturator falls back into the closed position, preceding the return to the closed position of the articulated valve.
The present coupling device consists essentially of two bodies and in one of which an axis is provided in a hole made in this body. This axis is provided with several O-rings, the purpose of which is to make the interior of the body sealed with the exterior and with the various mechanical elements of the device. This axis is controlled from the outside of the coupling by a lever and a rod integral with said axis drives a shutter valve. Between the rod and the shutter valve, which are interconnected, there is a slight clearance and said valve is fitted with a seal
<Desc / Clms Page number 9>
seal to close the first element of the device.
The opening-closing movement controlled by the external lever and by means of a mechanism, causes the installation of locks.
In this device the coupling of the two elements of the connector is effected by fitting the end of an element and making one of the two elements perform a quarter turn, helix-shaped tenons being provided to compress in the circular movement a seal between the elements which makes the internal chamber to the waterproof coupling with the outside. Stops limiting the circular movement by a quarter turn are provided and allow alignment of the respective locking pushers. When the two elements are coupled, the longitudinal displacement of one of the pushers during the opening of a valve transmits a longitudinal displacement of substantially identical value to the other pushbutton.
By a rack mechanism and toothed wheels, attached to these pushers the second valve of the second element thus opens simultaneously and symmetrically with the valve contained in the first element. The valves are each equipped with a valve the purpose of which is to allow the opening of these articulated valves if the connection works under pressure and this in the following manner; when the said external control lever is operated, the two elements being coupled, one of the articulated valves opens and by means of a mechanism the valve of the other valve moves away from its bearing face and as a result, a gap existing between the two opposing valves is quickly found in the middle of equilibrium.
This allows the opening of these valves effortlessly
<Desc / Clms Page number 10>
manual on said outer control lever. It will be noted that this device can operate whether the transported fluid flows in one direction or the other or in both directions, the valve control being chosen for this purpose.
In the case of a connection device having to operate on a pipe transporting a fluid under very high pressure, provision can be made, as has been stated previously, for the addition, on the connection element on the side where the fluid arrives, a guillotine shutter. This guillotine shutter is freely articulated on the control axis of the articulated valve to which it is added. When the guillotine shutter is closed, it closes the fluid inlet path and if the hinged shutter valve is also closed and there is thus formed in the interior of the fitting a chamber.
The pressure existing in this chamber is the same as that which exists in the fluid supply line because the guillotine shutter does not ensure a perfect seal with the interior of the supply line.
When the opening of the articulated valve is controlled by the lever outside the connection, provided for this purpose, the decompression valve of this valve opens first, in the event of the thrust caused by the pressure of the fluid on the rear surface of this valve. valve added to the force of the spring incorporated in this valve, is less than the thrust of the pressure on the rear surface of the hinged shutter valve,
A pressure drop then occurs in said chamber and this pressure cannot be renewed quickly enough therein,
because the orifice discovered in the shut-off valve by the valve is crossed by a quantity of fluid greater than that admitted by the existing clearance
<Desc / Clms Page number 11>
between the guilLotine shutter and the inside of the pressurized fluid supply pipe. No antagonistic force therefore exists any longer on the articulated shutter valve and if the opening movement is continued, said shutter valve opens without appreciable force and drives the guillotine shutter halfway and then until it opens completely.
The present device will be better understood!) Reading the description, preferred embodiments which will follow and the accompanying drawings in which:
FIG. 1 represents, in section, the whole of the device with the shutters closed.
FIG. 2 represents the device in the direction "Reversible direction of circulation of the channeled fluids".
FIG. 3 represents, in section, the entire device with the shutters open.
FIG. 4 represents a partial sectional view of the two elements of the device which are not coupled.
FIG. 5 represents a view in partial section of the two elements of FIG. 4 nested before coupling.
FIG. 6 represents a partial sectional view of the two elements of FIG. 4 coupled together.
Figure 7 shows the closing mechanism, seen from above, in the closed position.
Figure 8 shows the opening .. closing mechanism, seen from above, in the open position.
FIG. 9 shows a connecting element with a hinged shutter valve provided with an additional guillotine shutter for a pipe end for fluid circulating under very high pressure. The two shutters shown in the closed position.
<Desc / Clms Page number 12>
Figure 10 shows the element of Figure 9 with the pressure relief valve open.
FIG. 11 represents the element of FIG. 9 with the shutter valve in the semi-open position, when the shutter is going to be driven into the open position.
FIG. 12 represents the element of FIG. 9 with its shutters in the fully open position for the free circulation of the fluid under very high pressure.
Referring to Figures 1 to 8 inclusive, it will be noted that the device essentially consists of two bodies 1 and 2 in the first
EMI12.1
<Desc / Clms Page number 13>
of which an axis 3 rotates in a bore provided for this purpose in the body. This axis? has one or more seals. toric 4, whose purpose is to make the inside of the body 1 waterproof aveo 1'exterior and, in particular, with the various mechanical elements of the device. This axis * 51 controls a rod 6 by means of an oarré 5 which, itself. drives a shutter valve 7,
The connecting rod 6 and the shutter valve 7 are interconnected by a pin 8 and so as to obtain a slight play.
The shutter valve 7 is equipped with a seal 9. which, to close the first part of the device, is applied: on the face 10 of the body 1 under the effect of the spring 11
The opening-closing movement is obtained by the lever 12 which is equipped with a mechanism 13, which controls the positioning of the finger 14 in the hole 15 of the body 1 to complete the action of the spring 11 in the oas the closure ,, or the positioning of the same finger 14 in the hole 16 of the body 1 in order to keep the valve 7 in the open position.
The axis 3 is provided with a toothed wheel 17 which, during the opening movement of the valve 7 transmits a longitudinal movement to a pusher 18, which to receive the movement is cut on a rack part 19.
The coupling of the two parts of the articulated valve connection 'is effected by fitting the diameter 20 of the end piece 21 of the body 2 into the bore 22 of the body 1.' By making one of the bodies perform a quarter turn, the helix-shaped tenons 23 of the end piece 21 and of the body 1 cause the body 1 and the integral end piece to move towards each other. body 2 and compress a seal 24
<Desc / Clms Page number 14>
which seals the internal circuit with the outside.
A stopper 25 limits the circular movement of a quarter turn and allows the alignment of the pusher '18' with the pusher 26. Thus, when the coupling is performed, the longitudinal displacement of the pusher 18. during opening valve 7, will transmit a displacement. longitudinal ment identical in value to the pusher 26 which will cause the rotation of the toothed wheel 27 around the axis 28, via the rack 29. The toothed wheel 27 in turn transmits a longitudinal movement. dinal'au pusher 30 by means of its part cut into a rack 31, This longitudinal movement is transmitted to the pinion 32 integral with the axis 33 by another part of the pusher 30 cut into a rack 34.
The valve 35, contained in the body 2, thus opens. simultaneously and symmetrically with the valve 7 contained in the body 1, via the axis 33, the square 36 of which drives the rod 37. This valve 35 is equipped with a seal 45 which rests on the bearing face 46 from about 21.
. The shaft 33 rotates in a bore provided for this purpose in the body 2 and is provided with one or more O-rings or other 38 in order to make the interior of the body 2 sealed with the exterior and, in particular, to isolate the mechanical transmission transmission elements of the channeled fluids.
The valve 35 is equipped with a valve 39, the purpose of which is to allow the opening of the articulated valves if the connection works under high pressure, and this in the following way: when the lever 12 is operated.
<Desc / Clms Page number 15>
the two parts being coupled, the articulated valve 7 opens. and, by means of the mechanism described above, the seal .40 of the valve 39 moves away from the support face 44 of the valve 35. As a result, the gap existing between the valve 7 and the valve 35 is quickly in the middle of equilibrium, and allows the opening of these valves without manual effort on the lever 12, whatever the existing pressure in the body 2.
The closing of the valve 35 is ensured by a spring 41, if the finger 14 is erased from the hole 16 in the body 1, when the two parts are coupled.
In the case described above, the flow takes place from body 2 to body 1.
In order for the hinged poppet fitting to operate in either direction, or both directions, and under high pressures, valve 7 would be replaced by valve 42, which is equipped in the same way as valve 35 (valve 39 - seal 40 - spring 43).
When the lever 12 does not control the opening of the hinged flaps, a spring 43 keeps the valve 39 of the flap 35 closed, and optionally, depending on the chosen direction of flow, the valve 39 in the cal @ set 42, applying their respective seals 40 on the bearing surfaces 44 of the valves 42 and 35. The action of the springs 11 and 41 completes the closing of these valves 39 and also ensures the closing of the shutter valves 35 and 42 'by applying their respective seals 9 and 45 on the bearing faces 10 of the body 1 and 46 of the end piece 21.
The end piece 21 is fixed to the body 2 and this connection is sealed by the seal 47.
<Desc / Clms Page number 16>
After coupling of the two parts of the connector, and if the valves 7 and 35 are open, the pusher 18 of the body 1 enters the bore of the push 26 in the body 2 and, likewise, the pusher 30 is housed in a suitable recess. on the body 1. As a result, these pushers act as locks and prevent the disconnection of the two parts of the connector. This uncoupling will only be possible if the two valves have returned to their initial position, that is to say in the closed position.
It should be noted that, if only one of the two valves closes, the two parts of the fitting could still not be disassembled, one of the two pushers integral with the movement of its respective valve, remaining engaged in the recess. of the coupling element opposite it.
To facilitate mating of the two parts of the hinged valve body, one or both of the bodies can be fitted with fixed or foldable handles 48, as cited in this specification.
Referring now to Figures 9, 10, 11, 12 which show a connecting element provided with a shutter valve device to which is added a guillotine shutter, it will be noted that the guillotine shutter 51 is freely articulated around the control shaft 52 of the main sealing hinged valve 53.
When the guillotine shutter 51 is closed, it closes the fluid inlet path of the nozzle 54.
If the main sealing valve 53 is also closed, a chamber 55 is formed in the body 56. There is, in this chamber 55 a pressure equal to that which is not found in the fluid supply pipe, because of this pressure.
<Desc / Clms Page number 17>
that the contact between the end 54 and the shutter with guillotine
51 does not ensure a perfect seal.
En-commanding the opening of the articulated valve 53 via the axis 52 on which is fixed mechanically! a lever 57 or other suitable control device, outside the chamber 55, the decompression valve 58 is the first to open because the thrust of the pressure of the fluid on the surface of this valve, added to the thrust of the restocking;
59, is less than the thrust of the pressure on the rear surface of the main seal valve 53.
There then occurs a total pressure drop in the chamber 55 and this pressure cannot be renewed quickly enough in this chamber 55, because the open orifice 60, in the main sealing valve 53 can be traversed in a quantity. ' of fluid greater than by the admission of pressurized fluid permitted by the clearance existing between the inlet end 54 and the guillotine stopper
51.
By the fact that there is no longer any antagonistic force on the articulated sealing valve 53 and if one continues 'the opening movement by action on the lever 57, the articulated sealing valve' 53 opens without difficulty and meets, in its course, the guillotine shutter 51 which it carries with it until it opens completely, by freeing the inlet path from the end piece 54 and compressing the spring 61,
The device is closed under the force of a spring 61 which actuates the guillotine shutter 51 until it meets a stop 62 integral with the body 56, which stops the movement of this shutter in a suitable position. .
<Desc / Clms Page number 18>
The sealing shutter valve 53 then continues its travel, until it is completely closed by the action of the mechanisms described above in the device shown in FIGS. 1 to 8 inclusive.
The coupling devices described above are cited only as profere and non-limiting exemplary embodiments of the present invention.
The present invention is not limited to the embodiments which have just been described; on the contrary, it is susceptible of variants and modifications which will appear to those skilled in the art.