Brevet FR2028756A1 — publié le 19701016

La présente invention se rapporte à une vanne inverseuse commandée électriquement dont le corps de la vanne pourvu d'un ajutage d'arrivée comporte deux ajutages de départ, les deux orifices de passage des dits ajutages de départ étant commandés par des organes de fermeture de vanne mobiles en direction axiale, libérant au choix l'un des orifices de passage et fermant l'autre. Dans une vanne de commutation connue de ce type, un passage brutal des organes de fermeture à leur position de fermeture ne peut etre diminué que par une conception particulière de ceux-ci, parce que dans le sens de fermeture des organes de vanne coincide avec les sens d'écoulement du fluide à commander. Lors de l'utilisation d'une telle vanne de commutation sur les réchauffeurs d'eau à circulation chauffés au gaz et servant de source de chaleur, soit à une installation de chauffage central, soit à un échangeur de chaleur d'eau industriel, une fermeture par coups des organes d'obturation des vannes donne des coups de bélier qui sont nuisibles dans un appareil ménager.En outre, avec cette vanne connue, on n'évite pas un passage relativement défavorable de l'écoulement, par ce que les sièges de vannes formant le début des deux ajutages de départ sont disposés suivant un certain angle par rapport aux axes des ajutages de départ, ce qui a en~outre comme résultat que le mode de construction de la vanne est relativement coûteux à cause des perçages en biais qui sont nécessaires. La présente invention a pour but de réaliser une vanne de commutation commandée électriquement qui ne puisse pas provoquer de coups de bélier et qui, en dehors de ses propriétés d'écoulement favorables, soit moins cotteuee. La présente invention a pour objet une vanne de commutation commandée électriquement, du type indiqué au début, caractérisée en ce que l'ajutage d'arrivée est disposé au milieu de la longueur et perpendiculairement à l'axe d'un canal de passage aux extrémités duquel sont formés les deux orifices de passage avec lesquels coopèrent deux organes de fermeture de vanne disposés coaxialement au canal de passage et mobiles encens contraire des sens d'écoulement, le branchement de l'un des ajutages de départ étant coaxial au canal de passage, tandis que le branchement de l'autre ajutage de départ est perpendiculaire à l'axe du canal de passage;; Une autre caractéristique consiste en ce que la section d'écoulement de ajutage d'arrivée est approximativement la mdme que la section d'écoulement du canal de passage Une forme de réalisation préférée prévoit que le canal de passage est formé par une partie moyenne du corps de la vanne ayant une forme de taille de outre. Cette conception, notamment la fermeture des organes de fermeture de vanne en sens contraire des sens d'écoulement, garantit un mouvement lent de fermeture gracie auquel sont évités les coups de bélier. En outre sont réalisées des conditions d'écoulement restant sensiblement les mêmes à l'intérieur de la vanne inverseuse sans qu'il soit nécessajsa d'engager de frais particulier. En particulier, il peut encore être prévu que l'organe de fermeture de vanne coopérant avec l'ajutage de départ disposé coaxialement au canal de passage soit du côté aval rendu solidaire d'un appendice d'écoulement par lequel en position ouverte de l'organe de fermeture de vanne,est déterminée une section d'écoulement restantS par rapport à la paroi interne du corps de la vanne, sensiblement la même. En outre la construction peut être telle que le branchement de l'ajutage de départ disposé perpen diculairement à 1' axe du canal de passage se trouve à proximité immédiate de l'orifice de'passage correspondant du canal de passage. En outre il peut. hêtre prévu. que la section d'écoulement de l'ajustage de départ -disposé perpendiculairement d e du canal de passage soit approximativement la même que dans la section d'écoilement du canal de passage. Enfin, dans un mode d'exécution particulier, la-disposition peut entre telle que les deux organes de fermeture de vanne soient fixés sur une tige de vanne commune, pouvant se déplacer coaxialement par rapport au canal de passage. Ces particularités influencent les conditions d'écoulement à l'intérieur du corps de la vanne inverseuse d'une manière avantageuse,étant donné que l'écoulement ne peut pas être influencé par des sections essentiellement différentes les unes des autres et traverse la vanne inverseuse avec des déviations relativement faibles des trajets d'écoulement sur de. faibles parcours. Il en résulte une perte de charge qui n'est que relativement faible à l'intérieur de la vanne. En outre il ne peut pas se former de tourbillon importantwcar il n'y a pas d'endroit ou la section stélargisse brusquement. La disposition coaxiale du canal de passage prévue pour la tige commune des vannes provoque des dépenses essentiellement moindres pour le corps de vanne auquel on peut rattacher d'une façon simple un moteur électrique servant à l'entrainement de la vanne inverseuse et comportant un démultipcateur. Ladescription ci-après se rapporte aux dessins ci-joints dans lesquels : - la figure 1 est une coupe à travers une vanne inverseuse conçue conformément à la présente invention; -la figure 2 est une vue de dessus partiellement éclatée de la vanne inverseuse occupant une position tournée de 900 par rapport à colle de la figure 1. La vanne de commutation~est constituée d'une façon cpnnue en soi essentiellement par un corps de vanne 10 et un moteur d'entrainement comportant un démultiplicateur. Le moteur d'entraonement ,comportant un démultiplicateur qui n'est pas représenté plus en détail dans le dessin,est fixé au moyen d'une équerre ll sur une plaque de base 12 qui est elle-mdme fixée au corps 10 de la vanne. Le démultiplicateur se termine par un axe 13 auquel est fixé un levier de commande 14 à l'extrémité duquel est monté un galet de pression 15. Le moteur d'entratnement,et même temps que le démultiplicateur ainsi que le levier de commande 14,sont recouverts par un capot 16 emboité sur la plaque de base 12. Le corps tO de la vanne est constitué essentiellement par trois parties reliées en direction coaxiale, à savoir une partie moyenne 20, une première partie de sortie 21 et une deuxième partie de sortie 22. L'extrémité libre de la premier partie de sortie 21 est pourvue d'un filet extérieur pour le raccordement d'une conduite tubulaire,et à l'extrémité libre de la deuxième partie de sortie 22 sont formés des bords en forme de bride 221 servant à la fixation d'un couvercle 23 obturant de façon étanche l'extrémité libre de la deuxième partie de sortie 22 et en même temps à la fixation de la plaque de base 12. La partie moyenne du corps 10 de la vanne est retrécieen forme de taille de guipe par rapport à la première partie de sortie 21 et à la deuxième partie de sortie 22 et forme à l'intérieur un canal de passage 24 à section constante. Dans ce canal de passage 24 débouche au milieu de la longueur et perpendiculairement à son axe un ajutage d'arrivée 25. Au deux extrémités du canal de passage 24 sont prévus deux orifices de passage 26 et 27 conçus comme des sièges de vanne et avec lesquels coopèrent deux organes de fermeture de vanne 28 et 29 disposés coaxialement au canal de passage 24. Ces deux organes defermeture de vanne 28 et 29~sont fixés à une tige de vanne commune 30 qui peut se déplacer coaxialement au canal de passage 24. Dans ce but, la tige de vanne 30 est guidée de façon étanche en direction du galet de pression 15 du levier de commande 14 à travers un moyeu de guidage 231 dépendant du couvercle 23 ainsi qu'à travers le couvercle 23 et est pourvue à son extrémité libre d'un poussoir 31. Sur la tige de vanne 30 agit la force d'un ressort dans le sens de la fermeture de ltorgane 28 de fermeture de vanne. Dans l'exemple de réalisation représenté - sur le dessin, deux ressorts de fermeture sont tendus pour cela entre le poussoir 31 et le couvercle 23. Dans le méme but on pourrait aussi prévoir un ressort unique ayant une force élastique correspondante. La première partie de départ 21 du corps de la vanne 10 se termine à son extrémité libre par le premier ajutage de départ 211, de sorte que son branchement est orienté coaxia- lement au canal de passage 24. Dans la deuxième partie de départ 22 est formé le branchement 222 du deuxième ajutage de départ 223 et ceci en fait de façon à ce que le branchement 222 ait une disposition perpendiculaire à l'axe du canal de passage 24. Ainsi, le branchement 222 du deuxième ajutage 223 est prévu à proximité immédiate de l'orifice de passage 27 conçu comme un siège de vanne. Des caractéristiques essentielles de la vanne inverseuse sont en outre que la section d'écoulement de 1' ajutage d'arrivée 25 est au moins approximativement la mdme que la section d'écoulement du canal de passage 24,qui est à son tour approximativement la mdme que la section dtécoulemeni da deuxième ajutage de départ 223.Pour adapter aussi la section d'écoulement à l'intérieur de la première partie de départ 21 du corps de la vanne aux conditions correspondantes, on a rapporcr-- té en aval de l'organe de fermeture de vanne 28 un appendice d'écoulement 34 grace auquel, en position ouverte de l'organe de fermeture de vanne 28, est définie,par rapport à la paroi inté- rieure de la partie de départ 21 du corps 10 de la vanne,une section d'écoulement restant essentiellement constante,de sorte qu'au premier ajutage de départ 211 il se forme en position ouverte de l'organe de fermeture de la vanne 28 une section d'écoulement à peu près égale à celle du canal de passage 24. Dans ce but, l'appendice d'écoulement 34 voit son diamètre réduit plusieurs fois par sections coniques jusqu'à une section finale cylindrique. Dans la position de repos de la vanne inverseuse, l'organe de fermeture 28 qui -commande le premier ajutage de départ 211 est, par suite de-la force élastique des ressorts dé fermeture 32 et 33, dans sa position fermée, Si bien que l'eau arrivant par l'ajutage d'arrivée 25 peut s'écoulerpar l'orifice de passage 27 vers le branchement 222,et ainsi vers le deuxiè- me ajutage de départ 223 qui peut parexemple etre relié par un échangeur de chaleur d'eau industriel à un réchauffeur d'eau de circulation chauffé au gaz. Aussitôt que d'une installation raccordée au premier ajutage de sortie 211, par exemple une installation de chauffage central dont la source de chaleur est le même réchauffeur d'eau de circulation que celui de l'échangeur de cha- leur d'eau industriel on demande de l'eau, une impulsion de commande correspondante fait démarrer le moteur d'entrainement,si bien que l'axe 13 du démultiplicateur fait pivoter le levier dé commande 14 et le galet de pression 15, suivant le dessin, dans le sens des aiguilles d'une montre,et de ce fait la tige 30 de la vanne est déplacée en direction du premier ajutage de départ 211.Ce mouvement de la tige 30 de la vanne amène l'organe 29 de fermeture de vanne en position de fermeture et en meme temps l'organe de fermeture de vanne 28 en position ouverte,si bien que maintenant l'eau arrivant par l'ajutage d'arrivée 25 peut s'écouler par l'orifice de passage 26 vers le premier ajutage de départ 211.Le moteur d'entratnement reste pendant la durée de la demande de débit d'eau par le premier ajutage de départ 211 ,sous tension d'une façon connue en soi et l'organe de fermeture de la vanne est ainsi maintenu en position ouverte aussi longtemps qu'unie demande de débit d'eau n'est pas déclenchée par l'installation reliée au deuxième ajutage de départ 223 ou jusqu'à ce que soit terminée la demande de débit en eau par le premier ajutage de départ 211. Dans les deux cas l'excitation du moteur d'entrainement cesse de telle sorte que, gracie à l'action des ressorts de fermeture 32 et 33, la tige de la vanne- 30 exécute un mouvement de recul qui amène 11 organe 28 de fermeture de vanne à sa position fermée et en même temps l'organe de fermeture de vanne 29 à sa position ouverte. Lors du passage des deux organes de fermeture de vanne 28 et 29 à leur position fermée respective, il ne peut pas se produire de mouvement saccadé de fermeture,car dans chaque cas il se fait un mouvement de sens contraire aux sens d'écoulement du débit d'eau. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de ré1isation, sans pour cela sortir du cadre de 1' invention. REVENDICATIONS 1 0) Vanne de commutatiqn à commande électrique du type dont le corps de vanne pourvu d'un ajutage d'arrivée comporte deux ajutages de départ, les orifices de passage des dits ajutages de départ étant commandés par des organes de fermeture mobiles en direction axiale qui libèrent au choix l'un des deux orifices de passage en libérant l'autre; vanne caratéri- sée en ce que l'orifice d'arrivée est disposé au milieu de la longueur et perpendiculairement à l'axe d'un canal de passage à l'extrémité duquel sont formés deux orifices de passage avec lesquels coopèrent deux organes de fermeture disposés coaxialement au canal de passage et mobiles en sens contraire des sens d'écoulement, le branchement de l'un des deux ajutages de départ étant coaxial au canal de passage,tandis que le branchement de l'autre ajutage de départ a une disposition perpendiculaire à l'axe du canal de passage. 20) Vanne suivant la revendication lcaractërisée enov que la section d'écoulement de l'ajutage d'arrivée est au moins approximativement la même que la section d'écoulement'du canal de passage. 3 ) Vanne suivant les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que le canal de passage est formé par une partie moyenne du corps de la vanne ayant une forme en taille de guêpe. 40) Vanne suivant la revendication 1 ,caractérisée en ce que l'organe de fermeture de vanne coopérant avec l'orifice de passage de l'ajutage de départ ayant une dispo sition-coaxiale au canal de passage est solidaire en aval d'un appendice d'écoulement grâce auquel, dans la position ouverte de l'organe de fermeture de vanne, est définie, par rapport à la paroi interne du corps de la vanne, une section d'écoulement essentiellement constante. 50) Vanne suivant la revendication 1, caractérisee en ce que le branchement de ajutage de départ ayant une disposition perpendiculaire à l'axe du canal de passage se trouve à proximité immédiate de l'orifice de passage correspondant 28 du canal de passage. 60) Vanne suivant la revendication 5,caractérisée en ce que la sectiax d'écoulement de l'ajutage de départ ayant une disposition perpendiculaire à l'axe du canal de passage est au moins approximativement la mOrne que la section d'écoulement du canal de passage. 70) Vanne suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les deux organes de fermeture de vanne sont fixés à une tige de vanne commune mobile coaxialement au canal de passage.