FR2708078A1

FR2708078A1 - Safety circuit breaker for installations for handling pressurised fluids

Info

Publication number: FR2708078A1
Application number: FR9308439A
Authority: FR
Inventors: Lacroix Jean-Jacques
Original assignee: Staubli Faverges SCA
Current assignee: Staubli Faverges SCA
Priority date: 1993-07-02
Filing date: 1993-07-02
Publication date: 1995-01-27
Anticipated expiration: 2013-07-02
Also published as: FR2708078B1

Abstract

The balls (15) designed to immobilise the male element (A) are borne by a slide (12) subjected to the action of two antagonist springs (13, 14). The groove (19) allows the balls to engage in the cavity (5) before the spring (13) elastically returns the slide to the locked position, while the spring (14) allows the said slide to move in the opposite direction under the effect of accidental axial tension, the groove (18) therefore allowing the two elements to become detached from each other.

Description

*t 2708078 La présente invention a trait aux installations de manutention* t 2708078 The present invention relates to handling installations

de fLUides sous pression telles que celles destinées au chargement de capacités en gaz combustible et, tout particulièrement, au remplissage pressurized fluids such as those intended for loading fuel gas capacities and, in particular, for filling

des réservoirs de véhicuLes en méthane sous pression. pressurized methane vehicle tanks.

Compte tenu de la valeur très éLevée des pressions en jeu, tout Given the very high value of the pressures involved, everything

risque de fuite intempestive dans l'atmosphère est absolument inaccepta- risk of untimely leakage into the atmosphere is absolutely unacceptable

bLe sur le plan pratique, alors que s'agissant d'un véhicuLe, L'éventua- bLe in practical terms, while being a vehicle, the eventual-

lité d'un déplacement intempestif du réservoir en cours de remplissage, déplacement qui peut être dû à une mauvaise immobilisation de L'engin ou à un défaut d'attention de L'usager, peut toujours intervenir avec pour conséquences La déchirure brutale de la canalisation et L'échappement lity of an untimely movement of the tank during filling, displacement which can be due to a bad immobilization of the machine or to a lack of attention of the user, can always intervene with for consequences The brutal tearing of the pipe and the exhaust

incontr8lé du fluide dans l'atmosphère environnante. uncontrolled fluid in the surrounding atmosphere.

C'est ce risque de rupture de la canalisation flexibLe de remplis- It is this risk of rupture of the flexible filling pipe.

sage en cours de chargement que La présente invention entend radicaLe- wise during loading that the present invention intends to radically

ment écarter, et ce à L'eide d'un coupe-circuit de sécurité monté sur Ladite canalisation de manière à autoriser, sous L'effet d'une traction ment aside, and this using a safety circuit breaker mounted on said pipe so as to allow, under the effect of a traction

axiale dépassant un seui'l déterminé, Le sectionnement en un point pré- axial exceeding a determined threshold, Sectioning at a pre-point

cis, ce sectionnement s'accompagnant évidemment de L'obturation auto- cis, this sectioning is obviously accompanied by Self-sealing

matique immédiate de la portion de canalisation amont reliée a la source immediate control of the upstream portion of the pipeline connected to the source

de fLuide sous pression.of fluid under pressure.

La structure générale du coupe-circuit suivant L'invention est analogue à celltte des raccords rapides classiques, en ce sens que Le The general structure of the circuit breaker according to the invention is analogous to that of conventional quick couplings, in that the

dispositif est formé par deux éléments mâLe et femelle fixes aux extré- device is formed by two male and female elements fixed at the ends

mités de deux portions de canalisation et propres à s'emmancher axia- mites of two portions of pipe and suitable for fitting axia-

Lement L'un à l'intérieur de L'autre en provoquant l'ouverture d'un One inside the other causing the opening of a

clapet chargé de fermeture prévu à l'intérieur de l'un d'eux, Le ver- valve loaded with closure provided inside one of them, Le ver-

rouiLLage étant opéré à l'aide d'une rangée de billes qui sont montées dans l'alésage du corps de l'élément femelle et qui sont commandées radialement pour s'engager dans une dépression annulaire pratiquée dans rusting being carried out using a row of balls which are mounted in the bore of the body of the female element and which are controlled radially to engage in an annular depression practiced in

la paroi extérieure de L.éLément male. the outer wall of the male element.

Conformément à la présente invention, les billes sont portées par un tiroir apte à se déplacer axiaLement dans un sens ou dans L'autre à l'intérieur de L'alésageFdu corps de L'élément femelle, sous l'action antagoniste de deux ressorts opposés qui tendent à maintenir Ledit tiroir à une position de;verrouillage, tandis que La paroi de L'alésage précité est creusée de deux gorges disposées de part et d'autre de cette position de verrouillage afin de permettre aux billes d'une part de venir, Lors de l'emmanchement initial des deux éléments, se disposer au droit de La dépression de l'élément mâLe avant d'être repoussées dans ladite dépression moyennant recul dutiroir sous l'effet de L'un des deux, ressorts, d'autre part de libérer L'éLément mâle moyennant un effort de traction axiale supérieur à celui appliqué audit tiroir par l'autre ressort. y According to the present invention, the balls are carried by a drawer capable of moving axially in one direction or the other inside the bore of the body of the female element, under the antagonistic action of two opposite springs. which tend to maintain said drawer in a locking position, while the wall of the aforementioned bore is hollowed out by two grooves arranged on either side of this locking position in order to allow the balls on the one hand to come , During the initial fitting of the two elements, place themselves in line with the depression of the male element before being pushed back into said depression by means of recoil from the drawer under the effect of one of the two springs, on the other part of releasing the male element by means of an axial tensile force greater than that applied to said drawer by the other spring. y

Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux com- The attached drawing, given by way of example, will allow better understanding

prendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et Les avan- take the invention, the characteristics it presents and the advantages

tages qu'elle est susceptible de procurer: Fig. 1 est une coupe axiale schématique montrant l'agencement stages it is likely to provide: Fig. 1 is a schematic axial section showing the arrangement

général des deux éléments d'un coupe-circuit suivant l'invention. general of the two elements of a circuit breaker according to the invention.

Fig. 2, 3 et 4 illustrent de la même manière les phases du Fig. 2, 3 and 4 illustrate in the same way the phases of the

processus de verrouillage de ces éléments. locking process of these items.

Fig. 5 représente la position verrouillée. Fig. 5 shows the locked position.

Fig. 6 illustre la dissociation des éléments sous l'effet d'une traction axiale accidentelle exercée sur la canalisation supposée Fig. 6 illustrates the dissociation of the elements under the effect of an accidental axial traction exerted on the supposed pipe

équipée du coupe-circuit suivant fig. 1 à 5. fitted with the circuit breaker according to fig. 1 to 5.

Comme indiqué plus haut, le coupe-circuit représenté est constitué à la manière d'un raccord rapide et comprend donc un élément mâle A et As indicated above, the circuit breaker shown is constructed in the manner of a quick coupling and therefore comprises a male element A and

un élément femelle B prévus l'un et l'autre sous forme tubulaire. a female element B both provided in tubular form.

L'élément mâle A est formé par un corps unique 1 dans l'alésage axial 2 duquel est montée une bittlle 3 qui est destinée à coopérer avec un joint annulaire 4. La partie arriè6re (non représéntée) de ce corps 1 est reliée à la portion de canalisation amont A1 qui communique avec la source de pression A2, de sorte que lè fluide qui parcourt cette portion A1 tend à appliquer la bille 3 contre le joint 5 qui, retenu par un épaulement annulaire interne, forme siège, à la façon d'un clapet chargé. On notera que la paroi extérieure du corps 1 est creusée d'une The male element A is formed by a single body 1 in the axial bore 2 of which is mounted a bittlle 3 which is intended to cooperate with an annular seal 4. The rear part (not shown) of this body 1 is connected to the portion of upstream pipe A1 which communicates with the pressure source A2, so that the fluid which traverses this portion A1 tends to apply the ball 3 against the seal 5 which, retained by an internal annular shoulder, forms seat, in the manner of 'a loaded valve. Note that the outer wall of the body 1 is hollowed out

dépression annulaire 5 à profil arrondi. annular depression 5 with rounded profile.

Le corps de l'élément femelle B est constitué par l'assembLage étanche de deux pièces cylindriques 6 et 7, la pièce 6 étant eLLtte-même The body of the female element B is formed by the sealed assembly of two cylindrical parts 6 and 7, the part 6 being itself

reliée à la portion de canalisation aval B1 qui porte en bout le pisto- connected to the downstream pipe portion B1 which carries the pistol at the end

let ou autre organe pour le remplissage d'un réservoir de véhicule B2. let or other device for filling a vehicle tank B2.

On notera que cette piece 6 est solidaire d'un prolongement axial creux 8 qui est établi à un petit diamètre et qui s'étend à l'intérieur de la pièce 7; le canal axial 9 de ce prolongement 8 débouche par au moins un orifice latéral 10 dans l'espace intérieur de l'aLésage axial 11 de la It will be noted that this part 6 is integral with a hollow axial extension 8 which is established at a small diameter and which extends inside the part 7; the axial channel 9 of this extension 8 opens out through at least one lateral orifice 10 into the interior space of the axial bore 11 of the

pièce 7.Exhibit 7.

Dans cet alésage 11 coulisse axialement un tiroir 12 qui est soumis à l'action antagoniste de deux ressorts opposés 13 et 14 qui prennent appui Le premier contre la pièce 6 autour du prolongement 8, Le second In this bore 11 axially slides a slide 12 which is subjected to the opposing action of two opposite springs 13 and 14 which bear The first against the part 6 around the extension 8, The second

" 3"3

contre le fond annulaire de la pièce 7. Le tiroir 12 est équipé d'une rangée de billes 15 engagées dans des perforations radiales 16 dont la Longueur est Inférieure au diamètre desdites billes, si bien que ces against the annular bottom of the part 7. The drawer 12 is equipped with a row of balls 15 engaged in radial perforations 16 whose length is less than the diameter of said balls, so that these

dernières peuvent faire saillie soit vers l'extérieur, soit vers l'inté- can protrude either outward or inward

rieur du tiroir, Le débouché desdites perforations 16 dans l'atésage laughing drawer, the outlet of said perforations 16 in the bore

axial 17 dudit tiroir étant dimensionné de façon à retenir Les bittlles. axial 17 of said drawer being dimensioned so as to retain the bittlles.

On notera que la paroi de l'alésage 11 de la pièce 7 est creusée de deux gorges 18 et 19 destinées à accueillir les billes 15, comme on le verra plus Loin. Ces deux gorges 18 et 19 sont décalées axiatement l'une par rapport à L'autre, de façon à se trouver disposées de part et d'autre de la position de repos assignée au tiroir 12 par Les ressorts It will be noted that the wall of the bore 11 of the part 7 is hollowed out by two grooves 18 and 19 intended to receive the balls 15, as will be seen below. These two grooves 18 and 19 are offset axially with respect to each other, so as to be placed on either side of the rest position assigned to the drawer 12 by the springs

13 et 14, à La manière illustrée en fig. 1. 13 and 14, in the manner illustrated in FIG. 1.

Pour L'emmanchement initial des deux éléments A et B du coupe- For the initial fitting of the two elements A and B of the cutter

circuit, le corps 1 est introduit dans l'alésage 11 à la manière illustrée en fig. 1. Le diamètre défini par les billes 15 à L'intérieur de l'alésage 17 du tiroir,12 par suite de la portée desdites billes contre la paroi de l'alésage 11 est inférieur au diamètre extérieur de la partie terminale du corps 1, si bien que celui-ci vient prendre appui circuit, the body 1 is introduced into the bore 11 in the manner illustrated in FIG. 1. The diameter defined by the balls 15 inside the bore 17 of the drawer, 12 as a result of the bearing of said balls against the wall of the bore 11 is less than the external diameter of the end part of the body 1, so that it comes to bear

contre lesdites billes (fig. 2). Simultanément, le prolongement 8 s'en- against said balls (fig. 2). At the same time, extension 8

gage dans l'alésage 2 du corps 1, et traverse le joint ou siège 4 en repoussant par son extrémité libre la bille ou clapet 3, de sorte qu'à travers l'orifice 10, il y a communication entre les alésages 2 et 9, pledge in the bore 2 of the body 1, and passes through the seal or seat 4 by pushing by its free end the ball or valve 3, so that through the orifice 10, there is communication between the bores 2 and 9 ,

c'est-à-dire entre les portions de canalisation A1 et B1. that is to say between the pipe portions A1 and B1.

Le mouvement axial d'emmanchement se poursuivant, Le tiroir 12 est repoussé vers la pièce 6 à l'encontre du ressort 13 (fig. 3), si bien qu'à un moment donné les billes 15 vont se trouver disposées au niveau de la gorge 19, c'est-à-dire celle la plus intérieure dans Le corps 6-7 de l'élément femelle B. Les billes 15 peuvent s'effacer radialement sous l'effet de poussée du corps 1 qui pénètre plus avant dans te tiroir 12 jusqu'à ce que lesdites billes se trouvent disposées en vis-à-vis de la The axial fitting movement continuing, the slide 12 is pushed towards the part 6 against the spring 13 (fig. 3), so that at a given moment the balls 15 will be placed at the level of the groove 19, that is to say the innermost in the body 6-7 of the female element B. The balls 15 can fade radially under the pushing effect of the body 1 which penetrates further into te drawer 12 until said balls are arranged opposite the

dépression 5 (fig. 4). A ce moment le ressort 13, comprimé lors de L'em- depression 5 (fig. 4). At this time the spring 13, compressed during the em-

manchement, repousse axialement le tiroir 12 vers l'arrière (fig. 5) et handle, push the slide 12 axially backwards (fig. 5) and

la paroi de l'alésage 11 disposée entre les dépressions 18 et 19 com- the wall of the bore 11 disposed between the depressions 18 and 19 including

mande radialement Les billes 15 qui s'engagent dans la dépression 5 en verrouillant axialement les deux éléments A et B. Cette position verrouillée suivant fig. 5 est parfaitement stable du fait qu'il y a alors équilibre entre les actions antagonistes qu'exercent ces deux ressorts 13 et 14 sur le tiroir 12. Aucune fuite ne peut intervenir par suite de l'étanchéité opérée par le siège ou joint 4 radially drives The balls 15 which engage in the depression 5 by axially locking the two elements A and B. This locked position according to FIG. 5 is perfectly stable owing to the fact that there is then a balance between the opposing actions exerted by these two springs 13 and 14 on the slide 12. No leakage can occur as a result of the sealing effected by the seat or seal 4

contre Le prolongement 8.against Extension 8.

Si au cours d'une opération de chargement, Le réservoir BZ vient à se déplacer intempestivement alors que l'organe de remplissage associé à la portion de canalisation 81 est resté fixé audit réservoir, l'effort If, during a loading operation, the reservoir BZ unexpectedly moves while the filling member associated with the pipe portion 81 has remained fixed to said reservoir, the effort

de traction axialeauquel sont soumis les deux éléments A et B du coupe- of axial tension to which the two elements A and B of the cutter are subjected

circuit provoque le recul du tiroir 12 à l'encontre de L'action du res- circuit causes the drawer 12 to retreat against the action of the

sort 14 (fig. 6), de sorte qu'à un moment donné les billes 15 vont se trouver disposées au niveau de la gorge 18. Les billes peuvent trouver place dans la gorge précitée en libérant le corps 1 jusqu'à dissociation des deux éléments A et B. La biltLe ou clapet 3 vient prendre appui contre son siège 4 en s'opposant à tout échappement à l'extérieur du fluide véhiculé par la exit 14 (fig. 6), so that at a given moment the balls 15 will be placed at the level of the groove 18. The balls can find a place in the aforementioned groove by releasing the body 1 until the two are dissociated elements A and B. The biltLe or valve 3 comes to bear against its seat 4 by opposing any exhaust outside the fluid conveyed by the

portion de canalisation A1.-La sécurité est donc assurée dans des con- portion of pipeline A1.-Safety is therefore ensured in con

ditions de fiabilité totales et l'on observera que l'incident n'a pro- editions of total reliability and it will be observed that the incident did not

voqué aucun endommagement du coupe-circuit ou de la canalisation, si bien que les deux éléments A et B sont susceptibles d'être à nouveau emmanchés l'un à l'intérieur de l'autre pour rétablir la continuité de no damage to the circuit breaker or the piping, so that the two elements A and B are likely to be re-fitted one inside the other to restore continuity of

la canalisation de remplissage.the filling line.

IL doit d'ailleurs être entendu que la description qui prë:éde n'a It should also be understood that the description which precedes:

été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domai- given as an example and does not limit the area

ne de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails ne of the invention which we would not leave by replacing the details

d'exécution décrits par tous autres équivalents. On conçoit en particu- of execution described by all other equivalents. We design in particular

lier qu'il est possible d'associer au ressort 14 des moyens de réglage link that it is possible to associate with the spring 14 adjustment means

propres à permettre la modification du seuil de déclenchement du coupe- suitable for modifying the cut-off trigger threshold

circuit. tcircuit. t

R EV E N D I C A T I 0 N SR EV E N D I C A T I 0 N S

1. Coupe-circuit de sécurité pour installations de manutention de fluides sous pression, comprenant deux éléments mâte et femelle <A, 8) qui sont fixés aux extrémités de deux portions de canalisations (A1, B1) 1. Safety circuit breaker for pressurized fluid handling installations, comprising two male and female elements <A, 8) which are fixed to the ends of two pipe portions (A1, B1)

et qui sont propres à s'emmancher axialement l'un dans l'autre en provo- and which are suitable for fitting axially into each other by provoking

quant L'ouverture d'un clapet interne (3-4), le verrouillage de l'élé- as for opening an internal valve (3-4), locking the element

ment mâle (A) dans l'élément femelle (B) étant opéré à l'aide d'une ran- the male element (A) in the female element (B) being operated by means of a strap

gée de billes (15) qui sont montées dans L'alésage (11) du corps (6-7) ball (15) which are mounted in the bore (11) of the body (6-7)

de l'étément femelle (B) et qui sont commandées radialement pour s'enga- female element (B) and which are controlled radially to engage

ger dans une dépression annulaire (5) pratiquée dans la paroi extérieure manage in an annular depression (5) formed in the outer wall

de l'élément mâle (A), caractérisé en ce que les bittlles (15) sont por- of the male element (A), characterized in that the bittlles (15) are

tées par un tiroir (12) soumis à l'action antagoniste de deux ressorts opposés (13, 14) qui tendent à le maintenir à une position axiate de verrouiltLage, tandis que la paroi de l'alésage (11) est creusée de deux ted by a drawer (12) subjected to the opposing action of two opposite springs (13, 14) which tend to keep it in an axiate locking position, while the wall of the bore (11) is hollowed out by two

gorges (18, 19) disposées,,de part et d'autre de cette position de ver- grooves (18, 19) arranged, on either side of this position of ver-

rouilage afin de permettre auxdites billes d'une part de venir, lors de rusting in order to allow said balls on the one hand to come, during

l'emmanchement initial des deux éléments, se disposer au droit de la dé- the initial fit of the two elements, dispose of the right of the

pression (5) de l'élément mâle (A) avant d'être repoussées dans celle-ci moyennant recul du tiroir (12) sous l'effet de l'un (13) des ressorts, d'autre part de libérer l'élément mâle (A) sous l'effet d'un effort de traction axiale supérieur à ceLui appliqué audit tiroir (12) par L'autre pressure (5) of the male element (A) before being pushed back into the latter by recoil of the drawer (12) under the effect of one (13) of the springs, on the other hand to release the male element (A) under the effect of an axial tensile force greater than that applied to said drawer (12) by the other

ressort (14).spring (14).

2. Coupe-circuit suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le clapet est constitué par une bille (3) que le fluide sous pression qui parcourt la portion de la canalisation (A1) associée à l'étément 2. A circuit breaker according to claim 1, characterized in that the valve consists of a ball (3) that the pressurized fluid which traverses the portion of the pipe (A1) associated with the summer

mâtle (A) maintient appliquée contre un siège annulaire (4) prévu à l'in- mast (A) keeps applied against an annular seat (4) provided in the

térieur de l'alésage axial (2) dudit élément, tandis que Le corps (6-7) de l'éLément femelle (B) renferme axialement un prolongement tubulaire térieur of the axial bore (2) of said element, while The body (6-7) of the female element (B) axially encloses a tubular extension

(8) propre à pénétrer dans l'alésage précité (2) et à traverser de ma- (8) suitable for entering the aforementioned bore (2) and for passing through ma-

nière étanche son siège (4) en repoussant la bille (3), La communication s'établissant à travers au moins un orifice transversal (10) ménagé dans nière seals its seat (4) by pushing the ball (3), The communication being established through at least one transverse orifice (10) formed in

le prolongement (8) précité.the above extension (8).