FR3134161A1 - Tête de connexion rapportable sur une ouverture d’un élément de tuyauterie à bride pour son contrôle souspression - Google Patents

Tête de connexion rapportable sur une ouverture d’un élément de tuyauterie à bride pour son contrôle souspression Download PDF

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Abstract

L’invention concerne une tête de connexion (1) destinée à être rapportée contre une bride de fixation (11) disposée autour d’une ouverture (12) d’un élément de tuyauterie (10) et comportant :- un actionneur (100) comprenant un corps creux (110) ainsi qu’un piston (120) mobile délimitant une chambre (111) destinée à être reliée à une source d’alimentation en fluide sous pression,- un support de montage (200) sur lequel est monté fixement ledit corps creux,- une plaque d’étanchéité cylindrique (300), couplée par l’une (310) de ses faces à la face externe dudit piston, et présentant une seconde face d’association (320) destinée à être rapportée de manière étanche contre ladite bride afin d’obturer ladite ouverture, et- des moyens de retenue (400) couplés audit support et aptes à maintenir ladite bride contre ladite plaque ;ledit piston et ladite plaque présentant des perçages axiaux traversant en communication fluidique avec ladite chambre. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 3

Description

Tête de connexion rapportable sur une ouverture d’un élément de tuyauterie à bride pour son contrôle sous pression
La présente invention concerne une tête de connexion destinée à être rapportée de manière étanche sur une ouverture d’un élément de tuyauterie à bride tel qu’une vanne, un tuyau ou un raccord pour permettre de réaliser un contrôle sous pression de l’étanchéité de cet élément de tuyauterie.
Des dispositifs de contrôle sont utilisés couramment pour vérifier sous pression hydrostatique ou pneumatique l’étanchéité de certains éléments de tuyauterie à bride tels que des vannes, des tuyaux ou des raccords avant leur mise en service.
Un tel dispositif de contrôle comporte généralement une tête de connexion amont destinée à être rapportée de manière étanche sur une première bride de fixation disposée autour de l’ouverture amont de l’élément de tuyauterie, ainsi qu’une tête de connexion aval destinée à être rapportée de manière étanche sur une seconde bride de fixation disposée autour de l’ouverture aval de l’élément de canalisation.
Chaque tête de connexion comprend classiquement une plaque rigide d’étanchéité présentant une face de couplage destinée à être rapportée de manière étanche (via au moins un joint) contre une bride correspondante de l’élément de tuyauterie afin d’obturer l’une de ses ouvertures.
Une canalisation est en outre ménagée dans l’une des têtes de connexion, cette canalisation présentant une première extrémité destinée à être reliée à une alimentation extérieure en fluide sous pression et dont l’autre extrémité est prévue pour déboucher sur l’ouverture correspondante de l’élément de tuyauterie.
Les opérations de mise en place et de retrait de ces têtes de connexion sont généralement réalisées par boulonnage.
Ces opérations qui nécessitent la mobilisation d’un ou plusieurs opérateurs sont couteuses car particulièrement consommatrices en temps du fait du grand nombre de boulons à visser ou dévisser à chaque fois (souvent plus d’une dizaine par tête).
Afin de réduire considérablement le temps de montage/démontage des têtes de connexion de ces dispositifs de contrôle sur les brides des éléments de tuyauterie, il est connu d’avoir recours à des têtes de connexion à actionneur pneumatique ou hydraulique.
Une telle tête de connexion, décrite par exemple dans le document US 4,813,456 A, comporte classiquement :
- un actionneur pneumatique ou hydraulique à simple effet comprenant un corps cylindrique creux ouvert à son extrémité avant, ainsi qu’un piston logé partiellement dans ledit corps creux et monté mobile axialement à coulissement de manière étanche vis-à-vis de ce dernier, la face d’extrémité arrière interne dudit piston et ledit corps creux délimitant une chambre en communication fluidique, via une première canalisation ménagée dans ledit corps creux, avec un connecteur externe destiné à être relié à une première source d’alimentation en fluide sous pression,
- un support de montage sur lequel est monté fixement ledit corps creux de l’actionneur,
- une plaque d’étanchéité cylindrique, couplée par l’une de ses faces à la face d’extrémité avant externe dudit piston, et présentant une seconde face d’association destinée à être rapportée de manière étanche contre ladite bride afin d’obturer l’ouverture correspondante, et
- des moyens de retenue couplés audit support de montage et aptes à maintenir ladite bride contre ladite plaque d’étanchéité.
La plaque d’étanchéité présente en outre une seconde canalisation interne présentant une première extrémité débouchant sur sa face d’association au niveau de ladite ouverture et dont la seconde extrémité débouchant sur sa tranche est destinée à être reliée à une seconde source d’alimentation en fluide sous pression afin de pressuriser ledit élément de tuyauterie.
On comprend que l’activation de l’actionneur entraine l’application par la plaque d’étanchéité couplée au piston d’une force de pression contre la bride de l’élément de tuyauterie de sorte à assurer un couplage étanche de la tête de connexion sur cette bride.
L’inconvénient majeur de ce type de tête de connexion est qu’il nécessite une seconde source d’alimentation en fluide sous pression pour assurer le fonctionnement de l’actionneur.
La présente invention vise donc à améliorer la situation.
Elle propose à cet effet une tête de connexion destinée à être rapportée de manière étanche contre une bride de fixation disposée autour d’une ouverture d’un élément de tuyauterie, ladite tête de connexion comportant :
- un actionneur pneumatique ou hydraulique à simple effet comprenant un corps cylindrique creux ouvert à son extrémité avant, ainsi qu’un piston logé partiellement dans ledit corps creux et monté mobile axialement à coulissement de manière étanche vis-à-vis de ce dernier, la face d’extrémité arrière interne dudit piston et ledit corps creux délimitant une chambre en communication fluidique avec un connecteur externe destiné à être relié à une source d’alimentation en fluide sous pression,
- un support de montage sur lequel est monté fixement ledit corps cylindrique de l’actionneur,
- une plaque d’étanchéité cylindrique, couplée par l’une de ses faces à la face d’extrémité avant externe dudit piston, et présentant une seconde face d’association destinée à être rapportée de manière étanche contre ladite bride afin d’obturer ladite ouverture, et
- des moyens de retenue couplés audit support de montage et aptes à maintenir ladite bride contre ladite plaque d’étanchéité ;
caractérisée en ce que ledit piston présente un premier perçage axial traversant en communication fluidique avec ladite chambre, ladite plaque d’étanchéité présentant en outre un second perçage axial traversant débouchant sur sa face d’association au niveau de ladite ouverture et en communication fluidique avec ledit premier perçage et ladite chambre.
La tête de connexion selon l’invention permet ainsi de ne nécessiter qu’une seule et unique source d’alimentation en fluide sous pression pour assurer à la fois la mise sous pression de l’élément de tuyauterie à contrôler mais également l’étanchéité entre la plaque d’étanchéité et la bride pendant la phase de contrôle sous pression de cet élément de tuyauterie.
Selon des caractéristiques préférées de ladite tête de connexion selon l’invention :
- ledit piston comporte plusieurs portions concentriques, à savoir une portion centrale dans laquelle est ménagé ledit premier perçage axial ainsi qu’une ou plusieurs portions annulaires mobiles axialement à coulissement de manière étanche vis-à-vis de ladite portion centrale, ladite plaque d’étanchéité étant fixée coaxialement de manière interchangeable contre la face d’extrémité avant externe dudit piston et présentant un diamètre correspondant à celui de ladite portion centrale ou à celui d’une dite portion annulaire ;
- ledit piston comporte plusieurs portions concentriques, à savoir une portion centrale dans laquelle est ménagé ledit premier perçage axial ainsi qu’au moins une portion annulaire mobile axialement à coulissement de manière étanche vis-à-vis de ladite portion centrale, ladite plaque d’étanchéité étant fixée coaxialement de manière interchangeable contre la face d’extrémité avant externe dudit piston et présentant un diamètre correspondant à celui de ladite portion centrale ou à celui d’une dite portion annulaire ;
- ledit piston comporte deux dites portions annulaires concentriques mobiles axialement à coulissement de manière étanche l’une par rapport à l’autre et vis-à-vis de ladite portion centrale ;
- ladite tête comporte des premiers moyens de butée agencés au niveau de chaque interface entre deux portions adjacentes dudit piston de sorte à limiter les débattements axiaux de la dite portion centrale et de la ou des dites portions annulaires les unes vis-à-vis des autres ;
- la portion annulaire de plus grand diamètre comprend des seconds moyens de butée aptes à coopérer avec des moyens complémentaires ménagés sur ledit corps creux pour limiter l’avancée dudit piston hors dudit corps creux ;
- ladite tête comporte des troisièmes moyens de butée saillant du fond dudit corps creux et aptes à coopérer avec l’extrémité arrière interne de la partie centrale de sorte à maintenir ledit piston à l’écart de ce fond dudit corps creux ;
- la portion centrale dudit piston est sollicitée axialement vers l’avant par des premiers moyens de rappel élastiques ;
- la portion annulaire de plus grand diamètre est sollicitée axialement vers l’arrière par des seconds moyens de rappel élastiques ;
- ledit actionneur comporte des moyens de détection de fuite comprenant des canaux d’évacuation radiaux reliés fluidiquement les uns aux autres et traversant la ou lesdites portions annulaires dudit piston ainsi que ledit corps creux ; et/ou
- lesdits moyens de retenue comportent un berceau comprenant une paroi d’appui à section transversale hémicirculaire prévue pour recevoir la tranche de ladite bride, ainsi qu’une paroi annulaire avant de retenue s’étendant depuis le bord avant de ladite paroi d’appui et prévue pour coopérer en butée avec la face avant de la bride afin de bloquer son déplacement axial vers l’avant.
L’exposé de l’invention sera maintenant poursuivi par la description détaillée de plusieurs exemples de réalisation, donnée ci-après à titre illustratif mais non limitatif, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
représente une vue en perspective de trois quart d’une tête de connexion selon l’invention rapportée de manière étanche sur une bride de fixation entourant une ouverture ménagée à une extrémité d’un élément de tuyauterie ;
est une vue de coupe diamétrale en perspective de la tête de connexion de la sur laquelle la bride et les moyens de retenue de cette dernière sont absents ;
représente une vue de coupe diamétrale de la tête de connexion de la rapportée sur la bride avant mise en pression ;
est une vue similaire à la après la mise en pression ;
représente une vue similaire à la illustrant l’utilisation d’une plaque d’étanchéité dont le diamètre correspond à celui de la portion annulaire intermédiaire du piston ; et
représente une vue similaire aux figures 4 et 5 illustrant l’utilisation d’une plaque d’étanchéité dont le diamètre correspond à celui de la portion annulaire périphérique de plus grand diamètre du piston.
Les figures 1 à 4 représentent une tête de connexion selon l’invention 1 prévue pour être rapportée de manière étanche sur une bride de fixation 11 entourant une ouverture 12 d’un élément de tuyauterie 10 tel que par exemple une vanne, un tuyau, ou encore un raccord, pour permettre de réaliser un contrôle sous pression hydraulique ou pneumatique de l’étanchéité de cet élément de tuyauterie.
On va maintenant décrire la tête de connexion 1 en détails à l’appui de ces figures.
Cette tête de connexion 1 comporte un actionneur hydraulique ou pneumatique à simple effet 100 comportant un corps cylindrique métallique creux 110 ouvert à une extrémité ainsi qu’un piston cylindrique 120 logé partiellement dans ledit corps 110 et monté mobile axialement à coulissement de manière étanche vis-à-vis de ce même corps 110.
Dans la description qui va suivre et par convention, les termes « avant » et « arrière » seront utilisés pour définir la position relative d'un élément par rapport à un autre selon la direction axiale du corps 110 et du piston 120 orientée vers l’extrémité ouverte de ce corps 110 désignant ainsi son extrémité avant.
Le corps cylindrique creux 110 est monté fixement par boulonnage sur un berceau métallique support 200.
La face d’extrémité arrière interne du piston 120 et le corps creux 110 délimitent une chambre arrière 111 en communication fluidique, via une conduite 112 traversant radialement ce corps creux 110, avec un connecteur externe d’alimentation (non représenté) destiné à être branchée de manière conventionnelle sur une source d’alimentation en fluide pressurisé.
Tel qu’illustré sur la , le piston 120 se compose de trois portions concentriques 130, 140, 150 mobiles axialement à coulissement les unes vis-à-vis des autres ; à savoir une portion principale centrale 130 de diamètre D1, une portion annulaire intermédiaire 140 de diamètre D2et une portion annulaire périphérique 150 de plus grand diamètre D3.
Pourvue d’un perçage axial traversant 131 en communication fluidique avec la chambre arrière 111, la portion centrale 130 est maintenue à l’écart du fond du corps creux 110 par l’intermédiaire d’une butée annulaire 113 saillant de ce fond.
Des épaulements radiaux de butée 132, 141, 142, 151 agencés au niveau des interfaces entre deux portions adjacentes du piston 120 permettent également de limiter les débattements axiaux de la portion centrale 130 et des deux portions annulaires 130, 140 les unes vis-à-vis des autres, afin notamment que ces dernières soient également maintenues à l’écart du fond du corps creux 110.
La portion annulaire périphérique de plus grand diamètre 150 comprend en outre des moyens de butée aptes à coopérer avec des moyens complémentaires ménagés sur le corps creux 110 pour limiter l’avancée de cette portion annulaire périphérique 150 de sorte que cette dernière ne puisse pas se libérer du corps 110.
Ces moyens de butée sont constitués en l’espèce par une collerette annulaire 152 saillant radialement de la face externe de cette portion annulaire périphérique 150 et apte à coopérer en butée avec une gorge annulaire 114 ménagée sur la face interne de la paroi latérale cylindrique du corps creux 110.
Des épaulements radiaux de butée 132, 141, 142, 151 agencés au niveau des interfaces entre deux portions adjacentes du piston 120 permettent de limiter le recul axial vers le fond du corps creux 110 de ses deux portions annulaires 121, 122 vis-à-vis de la portion centrale 121 afin que ces dernières soient également maintenues à l’écart de la face interne de la paroi de fond du corps creux 110.
On remarquera en outre que les épaulements radiaux de butée 132, 141 et 142, 151 permettent également de limiter l’avancée de la portion centrale 130 et de la portion annulaire intermédiaire 140 du piston 120 vis-à-vis de la portion annulaire périphérique 150 de sorte que ces dernières ne puissent pas non plus se libérer du corps 110.
Des moyens d’étanchéité agencés au niveau de chaque interface entre deux portions adjacentes du piston 120 ainsi qu’au niveau de l’interface entre la portion périphérique 150 et le corps creux 110, permettent d’assurer un coulissement étanche de ces différentes portions 130, 140, 150 entre elles et vis-à-vis du corps creux 110.
Ces moyens d’étanchéité comportent, au niveau de chaque dite interface, une bague annulaire d’étanchéité haute pression 133, 143, 153.
L’actionneur 100 comporte également de manière avantageuse des moyens de détection de fuite comprenant, au niveau de chaque dite interface, une seconde bague annulaire d’étanchéité basse pression 134, 144, 155 agencé au devant de la bague d’étanchéité haute pression correspondante.
Ces moyens de détection de fuite comportent également :
- un premier canal d’évacuation radial 145 traversant la portion intermédiaire 140 du piston 120 et dont chacune des extrémités débouche sur une interface respective entre ses deux bagues annulaires d’étanchéité ;
- un second canal d’évacuation radial 155 traversant la portion périphérique 150 du piston 120 et dont chacune des extrémités débouche sur une interface respective entre ses deux bagues annulaires d’étanchéité ; et
- un troisième canal d’évacuation radial 115 traversant la paroi latérale du corps creux 110 et dont l’une des extrémités débouche sur l’interface entre ses deux bagues annulaires d’étanchéité.
Dès qu’une fuite de fluide se produit au niveau de l’une des bagues d’étanchéité haute pression, les bagues annulaires d’étanchéité basse pression 134, 144, 154 contraignent ce fluide à s’échapper à l’extérieur du corps creux 110 via les canaux d’évacuation 145, 155, 115 reliés fluidiquement, de sorte à permettre à l’opérateur en charge du contrôle sous pression de l’étanchéité de l’élément de tuyauterie 10 de détecter immédiatement cette fuite et de procéder au remplacement de la bague d’étanchéité haute pression en question.
La portion centrale 130 du piston 120 est sollicitée axialement vers l’avant par des premiers moyens de rappel élastiques constitués en l’espèce par un ressort hélicoïdal de compression 116 logé partiellement à l’intérieur de la butée annulaire 113 et interposé axialement entre la face arrière de cette portion centrale 130 et le fond du corps creux 110.
La portion périphérique 150 de ce piston 120 est quant à elle sollicitée axialement vers l’arrière par des seconds moyens de rappel élastiques constitués en l’espèce par un ressort hélicoïdal de compression 117 logé dans une gorge ménagée en partie avant de la face interne de la paroi latérale du corps creux 110 et interposé axialement entre un épaulement d’extrémité de cette gorge et la collerette annulaire 152.
Dans la configuration de repos de la tête de connexion 1 illustré sur les figures 1 et 2 (c’est-à-dire en l’absence d’alimentation de la chambre arrière 111 en fluide sous pression), les moyens de rappel élastiques 116, 117 ainsi que les épaulements radiaux de butée 132, 141 et 142, 151 assurent ainsi le maintien des trois portions 130, 140, 150 dans une position d’équilibre où elles saillent légèrement à l’avant du corps creux 110 avec leurs faces avant qui s’étendent coplanairement.
La tête de connexion 11 comporte également une plaque rigide d’étanchéité interchangeable de forme cylindrique 300 destinée à être rapportée fixement par boulonnage via une face d’attache 310 et de manière coaxiale avec le piston 120 contre au moins une partie de la face d’extrémité avant externe de ce piston 120 (et plus précisément contre celle de sa portion centrale 130).
Comme cela est bien visible sur la , la plaque d’étanchéité 300 présente exactement le même diamètre D1que celui de la portion centrale 130 du piston 120, de sorte à ce qu’elle recouvre entièrement et uniquement sa face avant (les faces avant des portions intermédiaire 140 et périphérique 150 n’étant quant à elles pas recouvertes).
Cette plaque d’étanchéité 300 présente une face d’association 320 destinée à être rapportée de manière étanche contre la bride de fixation 11 de l’élément de tuyauterie 10 afin d’obturer son ouverture 12.
Plus précisément et tel qu’illustré sur la , cette face de couplage 320 présente un tenon annulaire 321 destinée à être reçu dans une gorge annulaire de forme correspondante 11A ménagée dans la bride 11. Un joint torique 322 agencé sur la circonférence externe de ce tenon 321 permet d’assurer l’étanchéité entre la plaque 300 et la bride de fixation 11.
On comprend que le profil de la face de couplage 320 pourra évidemment varier en fonction de celui de la bride de fixation contre laquelle elle doit être rapportée.
La plaque d’étanchéité 300 est en outre pourvue d’un perçage axial traversant 330 agencé de sorte à être en communication fluidique avec le perçage traversant 131 de la portion centrale 130 du piston 120 ainsi qu’avec la chambre arrière 111.
La tête de connexion 1 comporte en outre des moyens de retenu 400 couplés au support 200 et aptes à maintenir la bride 11 de l’élément de tuyauterie 10 contre la plaque d’étanchéité 300.
Ces moyens de retenue comportent en l’espèce en un berceau 400 comprenant une paroi d’appui 410 à section transversale hémicirculaire prévue pour recevoir la tranche de la bride 11, ainsi qu’une paroi annulaire avant de retenue 420 s’étendant depuis le bord avant de cette paroi d’appui 410 et prévue pour coopérer en butée avec la face avant de la bride 11 afin de bloquer son déplacement axial vers l’avant.
Ce berceau 400 est particulièrement destiné à être monté fixement sur un banc d’essai non représenté au devant du support 200 fixé quant à lui à un bras de guidage de ce banc d’essai monté mobile axialement en translation, de sorte à permettre d’ajuster leur écartement.
Selon des variantes de réalisation non représentées, les moyens de retenue peuvent être différents et comporter par exemple plusieurs crochets de retenue montés articulés à pivotement sur le support 200.
On va maintenant décrire le fonctionnement de la tête de connexion 1 selon l’invention à l’appui des figures 3 et 4.
Après avoir positionné la bride 11 de l’élément de tuyauterie 10 à contrôler dans le berceau de retenue 400, le support 200 portant l’actionneur 100 est rapproché à coulissement en direction de cette bride 11 jusqu’à ce que la face de couplage 320 de la plaque d’étanchéité 300 vienne à son contact.
Ce rapprochement est ensuite poursuivi à l’encontre de l’effort de rappel du ressort de compression 116 de sorte à provoquer un léger recul de l’ensemble du piston 120 jusqu’à ce que sa portion centrale 130 vienne au contact de la butée annulaire 113 ( ).
On remarquera à cette occasion que les portions intermédiaire 140 et périphérique 150 du piston 120 sont étant entrainées simultanément à sa portion centrale 130 par la force de rappel du ressort 116 et par la coopération entre couples d’épaulements 132, 141 et 142, 151.
Cette opération de rapprochement du support 200 permet ainsi qu’une légère force d’appui soit exercée contre la bride 11 par la plaque d’étanchéité 300 poussée par le ressort 116, de sorte à assurer une étanchéité minimale avant la mise sous pression.
Une fois que les autres ouvertures de l’élément de tuyauterie 10 à contrôler ont été également obturées de manière étanche, du fluide sous pression peut ensuite être injecté dans la chambre arrière 111 via la conduite 112.
Ce fluide va alors se répandre à l’intérieur de l’élément de tuyauterie 10 via les perçages axiaux 131 et 330 traversant respectivement la portion centrale 130 du piston 120 et la plaque d’étanchéité 300.
Tel qu’illustré par la , les portions intermédiaire 140 et périphérique 150 du piston 120 sont entrainées simultanément à coulissement vers l’avant à l’encontre du ressort 117 par la force de pression s’exerçant contre leur face arrière, jusqu’à ce que la collerette annulaire 152 arrive en butée.
Malgré la très grande augmentation de pression à l’intérieur de l’élément de tuyauterie 10 (cette pression pouvant atteindre 1000 à 1500 bars) , on remarquera que l’étanchéité entre la plaque d’étanchéité 300 et la bride 11 est préservée grâce à la force résultante de pression FPexercée contre cette dernière par cette plaque d’étanchéité 300 poussée par le piston 120.
Ainsi et contrairement aux dispositifs existants, la tête de connexion 1 selon l’invention ne nécessite pas l’emploi d’une seconde source d’alimentation en fluide sous pression pour assurer l’étanchéité entre la plaque d’étanchéité 300 et la bride 11 pendant la phase de contrôle sous pression de l’élément de tuyauterie 10.
L’intensité de la force résultante de pression FPest égale au produit de la pression du fluide par le différentiel de surface entre, d’une part la surface utile de poussée du piston 120 correspondant ici uniquement à la surface de la face arrière de sa portion centrale 130, et d’autre part la surface diamétrale de l’ouverture 12 de la bride 11.
La représente la tête de connexion selon l’invention 1 en configuration sous pression, rapportée de manière étanche sur une bride de fixation 11’ entourant une ouverture 12’ d’un élément de tuyauterie 10’.
Comme on peut le remarquer, l’ouverture 12’ présente un plus grand diamètre que l’ouverture 12 de la bride 11. Afin de s’adapter à ce plus grand diamètre de l’ouverture 12’, on utilise ici une plaque d’étanchéité 300’ présentant exactement le même diamètre D2que celui de la portion intermédiaire 140 du piston 120, de sorte à ce qu’elle recouvre entièrement et les faces avant des portions centrales 130 et intermédiaire 140 de ce piston 120.
Tel qu’illustré par la , seule la portion périphérique 150 du piston 120 a ainsi pu coulisser vers l’avant à l’encontre du ressort 116 par la force de pression s’exerçant contre sa face arrière.
L’intensité de la force résultante de pression F’Pexercée contre la bride 11’ par cette plaque d’étanchéité 300’ est ici égale au produit de la pression du fluide par le différentiel de surface entre, d’une part la surface utile de poussée du piston 120 correspondant ici à la somme des surfaces des faces arrière de ses portions centrale 130 et intermédiaire 140, et d’autre part la surface diamétrale de l’ouverture 12’ de la bride 11’.
Ainsi, l’augmentation de la surface utile de poussée du piston 120 permet de compenser celle de la surface diamétrale de l’ouverture 12’, de sorte à ce que l’intensité de cette force résultante de pression F’Psoit sensiblement la même que celle de la force résultante de pression FP.
La représente la tête de connexion selon l’invention 1 en configuration sous pression, rapportée de manière étanche sur une bride de fixation 11’’ entourant une ouverture 12’’ d’un élément de tuyauterie 10’’.
Comme on peut le remarquer, l’ouverture 12’’ présente un plus grand diamètre que l’ouverture 12’ de la bride 11’.
Afin de s’adapter à ce plus grand diamètre de l’ouverture 12’’, on utilise ici une plaque d’étanchéité 300’’ présentant exactement le même diamètre D3que celui de la portion périphérique 150 du piston 120, de sorte à ce qu’elle recouvre entièrement et les faces avant des portions centrales 130, intermédiaire 140 et périphérique 150 de ce piston 120.
L’intensité de la force résultante de pression F’’Pexercée contre la bride 11’’ par cette plaque d’étanchéité 300’’ est ici égale au produit de la pression du fluide par le différentiel de surface entre, d’une part la surface utile de poussée du piston 120 correspondant ici à la somme des surfaces des faces arrière de ses portions centrale 130, intermédiaire 140 et périphérique 150, et d’autre part la surface diamétrale de l’ouverture 12’’ de la bride 11’’.
De la même manière que précédemment, l’augmentation de la surface utile de poussée du piston 120 permet de compenser celle de la surface diamétrale de l’ouverture 12’’, de sorte à ce que l’intensité de cette force résultante de pression F’’P soit sensiblement la même que celle des forces résultantes de pression FP et F’P.
Cette possibilité de modulation de la surface utile de poussée du piston 120 en utilisant des plaques d’étanchéité 300, 300’, 300’’ de diamètres différents correspondant à ceux des différentes portions mobiles 130, 140, 150 du piston 120, permet ainsi de s’assurer une parfaite étanchéité sous très haute pression au niveau de la bride de l’élément de tuyauterie à contrôler tout en restant dans la plage de résistance mécanique de cette bride.
Selon des variantes de réalisation non représentées, le piston peut présenter un nombre différent de portions mobiles à coulissement les unes par rapport aux autres, par exemple deux ou quatre.
Selon une autre variante de réalisation non représentée, le piston peut également être constitué que d’une unique portion centrale.
On rappelle enfin que la présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites et représentées, mais englobe également toutes les variantes d’exécution à la portée de l'homme du métier.

Claims (10)

  1. Tête de connexion (1) destinée à être rapportée de manière étanche contre une bride de fixation (11 ; 11’ ; 11’’) disposée autour d’une ouverture (12 ; 12’ ; 12’’) d’un élément de tuyauterie (10 ; 10’ ; 10’’), ladite tête de connexion (1) comportant :
    - un actionneur pneumatique ou hydraulique à simple effet (100) comprenant un corps cylindrique creux (110) ouvert à son extrémité avant, ainsi qu’un piston (120) logé partiellement dans ledit corps creux (110) et monté mobile axialement à coulissement de manière étanche vis-à-vis de ce dernier, la face d’extrémité arrière interne dudit piston (120) et ledit corps creux (110) délimitant une chambre (111) en communication fluidique avec un connecteur externe destiné à être relié à une source d’alimentation en fluide sous pression,
    - un support de montage (200) sur lequel est monté fixement ledit corps creux (110) de l’actionneur,
    - une plaque d’étanchéité cylindrique (300 ; 300’ ; 300’’), couplée par l’une (310) de ses faces à la face d’extrémité avant externe dudit piston (120), et présentant une seconde face d’association (320) destinée à être rapportée de manière étanche contre ladite bride (11 ; 11’ ; 11’’) afin d’obturer ladite ouverture (12 ; 12’ ; 12’’), et
    - des moyens de retenue (400) couplés audit support de montage (200) et aptes à maintenir ladite bride (11 ; 11’ ; 11’’) contre ladite plaque d’étanchéité (300 ; 300’ ; 300’’) ;
    caractérisée en ce que ledit piston(120) présente un premier perçage axial traversant (131) en communication fluidique avec ladite chambre (111), ladite plaque d’étanchéité (300 ; 300’ ; 300’’) présentant en outre un second perçage axial traversant (330) débouchant sur sa face d’association (320) au niveau de ladite ouverture (12 ; 12’ ; 12’’) et en communication fluidique avec ledit premier perçage (131) et ladite chambre (111).
  2. Tête de connexion (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit piston (120) comporte plusieurs portions concentriques (130, 140, 150), à savoir une portion centrale (130) dans laquelle est ménagé ledit premier perçage axial (131) ainsi qu’au moins une portion annulaire (140, 150) mobile axialement à coulissement de manière étanche vis-à-vis de ladite portion centrale (130), ladite plaque d’étanchéité (300 ; 300’ ; 300’’) étant fixée coaxialement de manière interchangeable contre la face d’extrémité avant externe dudit piston (120) et présentant un diamètre (D1, D2, D3) correspondant à celui de ladite portion centrale (130) ou à celui d’une dite portion annulaire (140, 150).
  3. Tête de connexion (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit piston (120) comporte deux dites portions annulaires concentriques (140, 150) mobiles axialement à coulissement de manière étanche l’une par rapport à l’autre et vis-à-vis de ladite portion centrale (130).
  4. Tête de connexion (1) selon l’une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce qu’elle comporte des premiers moyens de butée (132, 141 ; 142, 151) agencés au niveau de chaque interface entre deux portions adjacentes (130, 140 ; 140, 150) dudit piston (120) de sorte à limiter les débattements axiaux de la dite portion centrale (130) et de la ou des dites portions annulaires (140, 150) les unes vis-à-vis des autres.
  5. Tête de connexion (1) selon l’une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la portion annulaire de plus grand diamètre (150) comprend des seconds moyens de butée (152) aptes à coopérer avec des moyens complémentaires (114) ménagés sur ledit corps creux (110) pour limiter l’avancée dudit piston (120) hors dudit corps creux (110).
  6. Tête de connexion (1) selon l’une des revendications 2 à 5, caractérisée en ce qu’elle comporte des troisièmes moyens de butée (113) saillant du fond dudit corps creux (110) et aptes à coopérer avec l’extrémité arrière interne de la partie centrale (130) de sorte à maintenir ledit piston (120) à l’écart de ce fond dudit corps creux (110).
  7. Tête de connexion (1) selon l’une des revendications 2 à 6, caractérisée en ce que la portion centrale (130) dudit piston (120) est sollicitée axialement vers l’avant par des premiers moyens de rappel élastiques (116).
  8. Tête de connexion (1) selon l’une des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que la portion annulaire de plus grand diamètre (150) est sollicitée axialement vers l’arrière par des seconds moyens de rappel élastiques (117).
  9. Tête de connexion (1) selon l’une des revendications 2 à 8, caractérisée en ce que ledit actionneur (100) comporte des moyens de détection de fuite comprenant des canaux d’évacuation radiaux (145, 155, 115) reliés fluidiquement les uns aux autres et traversant la ou lesdites portions annulaires (140, 150) dudit piston (120) ainsi que ledit corps creux (110).
  10. Tête de connexion (1) selon l’une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que lesdits moyens de retenue comportent un berceau (400) comprenant une paroi d’appui à section transversale hémicirculaire (410) prévue pour recevoir la tranche de ladite bride (11 ; 11’ ; 11’’), ainsi qu’une paroi annulaire avant de retenue (420) s’étendant depuis le bord avant de ladite paroi d’appui (410) et prévue pour coopérer en butée avec la face avant de la bride (11 ; 11’ ; 11’’) afin de bloquer son déplacement axial vers l’avant.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US4813456A (en) 1987-12-15 1989-03-21 Emmitte Jr John P Hydraulic flange seal clamp
EP3343084A1 (fr) * 2015-11-05 2018-07-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Raccord rapide imperméable à l'eau

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