Brevet FR2028579A1 — publié le 19701009

La présente invention concerne un dispositif de comman- de sensible au-débit d'un fluide, applicable notamment-aux chauffe-eau à gaz0 La présente invention consiste à prévoir un dispositif de commande spécial très sensible, fonctionnant par l'action du débit d'un fluide tel que de l'eau' basse pression. Le dispositif permet d'obtenir an rendement intégral du débit d'entrée du fluide. Avec ce système, on évite toute diminution ou interruption, provoquée par une obstruction, du fluide traversant une soupape, contrairement à ce qui arrive avec les soupapes conventionnelles qui, fondées sur l'effet Venturi, exigent des sections de passage très étroites pour fonctionner dans de bonnes conditions de sécurité. Dans les soupapes conventionnelles, ce fait entratne, deune part, un bas rendement du débit de sortie et > d'autre part, des pressions très fortes. Ces inconvénients limitent considérablement le domaine d'application de ce type de soupape. La présente invention constitue la solution adéquate pour éviter la diminution du rendement, sans nuire à la précision et à la sécurité de l'action exercée sur le dispositif solidaire destiné à mettre en marche ou-à arrdter l'appareil d'utilisation qui, bien que l'invention se réfère à un chauffe-eau, peut être un dispositif quelconque, mécanique, électriques etc.0 l'invention s'appliquant éalement à ces autres cas d'utilisation du dispositif. L'effet Venturi qui, jusqu'à présent, était essentiel pour le fonctionnement des dispositifs de commande, n'est absolument pas utilisé dans 1'invention, ce qui permet donc d'éliminer tous les rétrécissements nécessaires pour obtenir cet ef frets lesquels étaient la cause du bas rendement du débit de sortie, toute exigeant des pressions considérables pour l'obtention d'un bon résultat. Selon l'invehtion, le dispositif est notamment caractéris en ce qu'il est constitué d'un bottier séparé en deux compartiments par un diaphragme, l'un de ces compartiments étant relié à l'arrivée du fluide, tandis que l'autre est relié à la sortie de celui-ci, ledit diaphragme comportant des ouvertures calibrées pour mettre en communication les deux compartiments et est solidaire d'une tige guidée dans un alésage du bottier et faisant saillie à l'extérieur de celui-ci, ladite tige étant destinée à Autre reliée à un organe à commander, de maniire quet lorsqu'un fluide est-envoyé dans l'un des compartiments, il provoque le déplacement du diaphragme et commande le déplacement de la tige, des moyens élastiques étant prévus pour ramener la tige dans sa position initiale, lorsque le débit du fluide est arrêté dans le compartiment correspondant. Dans une application particulière de l'invention, le dispositif est destiné à entre appliqué sur un chauffe-eau i gaz mais il peut également titre utilisé pour commander un interrupteur électrique et permet d'obtenir l'ouverture et la fermeture du passage d'un liquide, d'un gaz et mEme d'un corps solide. Dans le cas particulier qui sera décrit ici, le dispositif sert à commander une soupape installée sur le chauffe-eau. Grtce a l'invention, on supprime toute possibilité de fuites de liquide par les garnituresw inconvénient que présentent les dispositifs conventionnels par suite de l'usure de l'extrémité de la garniture ou de son axe de commande. Avec le dispositif objet de la présente invention, on évite également les pertes de travail mécanique dues au frottement, point très important lorsqu comme dans le cas présente l'actionnement est obtenu au moyen de dispositifs automatiques.La soupape de passage objet de la- présente invention offre, en outre > une plus grande sécurité de fermeture car son siège est muni d'un guide qui, glissant comme un piston dans le compartiment inférieur de la carcasse, assure un assemblage parfait du dispositif de fermeture et d'ouverture du fluide0 Le dispositif selon l'invention constitue une solution permettant d'éviter, tout en assurant la précision et la sécuri- te, les fuites de liquide ou de gaz le long des garnitures de l'arbre de commande lorsqu'on actionne ces dispositifs d'ouver- ture et de fermeture au moyen de mécanismes automatiques comme celui de la soupape d'interruption précédemment indiquées de mécanismes manuels, etc... Les soupapes de passage de gaz équipant un chauffe-eau présentent un corps comportant un compartiment supérieur avec un tube d'entrée du fluide et un ressort pour maintenir le dispositif de fermeture sur le siège de la soupape ce dispositif étant muni de guides lui permettant de glisser axialement dans un compartiment inférieur qui constitue également la chambre de sortie du fluide lorsque la soupape est ouverte.Cette chambre est munie d'un tube de sortie du fluide et, sur sa partie inférieure, d'un diaphragme élastique qui permet de fermer hermétiquement la chambre de sortie et de provoquer un déplacement axial du dispositif de fermeture et d'ouverture lorsqu'il reçoit, sur sa partie inférieure, le mouvement d'une tige reliée au dispositif de commande du chauffe-eau, ladite tige étant reliée au mécanisme automatique ou manuel servant b ouvrir et à fermer le passage de liquides ou dé gaz au moment prévu. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre et en se référant aux dessins annexes mon trait à titre d'exemple, un mode de réalisation deÏ'invention0 Sur ces dessins : Fig. 1 est une coupe verticale de l'ensemble du chauffeeau représenté schématiquement, les parties caractéristiques étant représentées plus détaillées, Fig. 2 est une vue en plan également schématique de ce chauffe-eau, Fig. 3 est une coupe diamétrale du corps du chauffe-eaut Fig. 4 est une coupe de détail, à une échelle plus grande, passant par la ligne IV-IV de la figure 2 Fig. 5 est une coupe du dispositif selon l'invention, en position de repos, par le plan diamétral passant par les tubes d'entrée et de sortie, Fig. 6 est une vue similaire à la figure 5 le dispositif étant en position de travail correspondant au passage du moyen d'actionnement liquide gazeux ou solide, selon l'application envisagée, à l'intérieur de la soupape. Dans la forme pré- férée de réalisation représenthe, ce moyen sera évidemment liquide t l'eau d'une installation d'alimentation domestique.. Le dispositif de commande est l'un des éléments fondamentaux du chauffe-eau. Il comprend un bottier 1 divisé en deux chambres ou compartiments superposés 2 et 3 au moyen d'un diaphragme 4 dont les bords périphériques sont reliés à la paroi 'du boftier par un joint élastique 5 qui est maintenudans sa position par les mimes moyens conventionnels de fixation qui ferment périphriquement le boftier 1. Le diaphragme 4 présente une grande surface pour entre plus sensible à la pression du fluide qui, comme il sera exposé ci-dessous, agit sur sa face inférieure pour passer à la face supérieure et au tube de sortie. Le compartiment inférieur du bof tirer I est relié à l'en- trée 7 du fluide sous pression et le compartiment supérieur à la sortie 8 de ce fluide0 Le diaphragme 4 présente des gorges circulaires 9 avec des orifices 10 calibrés pour le passage du fluide et, sur sa partie centrale, une tige Il est fixée rigidement au moyen d'é- crous 12 qui, vissés sur ledit filetage de la tige, maintiennent bien serrée la partie centrale du diaphragme. Cette tige sert à la fois à guider le déplacement axial du diaphragme et à exercer une pression sur le dispositif extérieur d'utilisation. Pour assurer le centrage et le guidage de la tige Il dans ses déplacements axiaux ainsi que pour assurer l'étanchéité du bottier 1, on a prévu deux joints élastiques 13 reliés respectivement à la partie supérieure et à la partie inférieure du bottier 1 et fixés tous les deux sur la partie centrale de la tige il ; grace à leur élasticité et à leur structure spéciale, ces joints se déforment facilement, permettant ainsi le dEplace- ment de la tige lorsque le diaphragme 4 est déformé par la pression du fluide. Ils reprennent automatiquement leur position initiale lorsque la pression cesse. L'alésage 14 de guidage de la tige sur la partie infé- rieure du bottier 4 présente un orifice 15 qui permet la sortie vers la chambre 16 des éventuelles surpressions engendrées par le mouvement axial du diaphragme 4. Dans la position des figures 1 et 5, le diaphragme se trouve au repos, c'est-i-dire qu'il n'y a aucune circulation de liquide dans le dispositif et qu'il s'appuie sur la partie infé- rieur du bottier. Le mouvement ascendant de ce diaphragme, lorsque le fluide le traverse (figure 6), est fidèlement transmis par la tige il à un contact mobile ou à un mécanisme commutateur, mé- canique, Olectrique, etc..., extérieur au dispositif proprement dit et muni de tous les moyens nécessaires pour mettre en marche, arr & er ou inverser l'appareil d'utilisation qui, dans l'exemple de réalisation préféré, est un chauffe-eau dans lequel la soupa pe de passage pour le gaz combustible, qu'on décrira plus loin en détail, est l'élément qui reçoit l'action directe de la tige 11 du dispositif de co sande. On obtient ainsi une ouverture ou une fermeture efficaces du passage de liquides, de gaz ou de solides, selon l'emploi envisage pour l'appareil équipé de ce dispositif. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant lorsqu'un fluide quelconque, de l'eau dans l'exemple donné, pénètre et circule, même à basse pression, par l'orifice ou tubulure d'entrée 7, le diaphragme central 4 se déplace vers le haut (figure 6), par suite de la différence de pression règnant dans les deux chambres, lorsque le liquide passe de la chambre inférieure à la chambre supérieure9 cette pression étant considérablement renforcée par la grande surface du diaphragme0 Il suffit que la circulation du liquide dans l'ensemble décrit cesse pour que le diaphragme reprenne automatiquement sa position initiale de fermeture ou de repos (figures 1 et 5)0 Dans le chauffe-eau présenté comme un exemple de réali sationpréféoe'de l'invention, le dispositif de commande agit sur une soupape de passage constituée d'un corps 17 divisé en deux compartiments, l'un supérieur 18 et 1' autre inférieur 19 et muni d'une canalisation 20 d'entrée du fluide (gaz) dans le compartiment supérieur 18 fermé par un couvercle 210 A l'intérieur du corps, est mobile un dispositif de fermeture et d'ouverture pour des orifices 23, ledit dispositif comportant un joint élastique 27 et étant appliqué sur son siège par un ressort de compression 24.Le compartiment inférieur 19 communique avec la sortie de fluide 25, ce fluide étant passé d'abord par les orifices 23 et le compartiment 19 étant fermé en bas par le diaphragme élastique 26 qui permet le mouvement axial d'ouverture et de fermeture0 Lorsque le dispositif 22 est déplacé axialement vers la partie supérieure par la tige 11 reliée à la soupape dtinterrup- tion déjà décrite (ou à un autre mécanisme automatique ou manuel) qui est accouplée à la face extérieure du diaphragme élastique 26 du compartiment du compartiment inférieur 19, on provoque le passage du fluide (gaz) du compartiment supérieur 18 au compartiment inférieur 19 et vers la sortie 25 de ce dernier. Le dispositif de passage présente un logement pour le joint élastique 27 et l'arbre 22 a une longueur telle qu'il se trouve en contact avec le diaphragme élastique 26o Dans la position de la figure 1 la soupape de passage se trouve en position de fermeture, c'est-à-dire sans circulation de fluide, le dispositif de passage étant appliqué sur son siège. I1 est prévu des guides qui, montés sur la partie inférieure, assurent un mouvement axial rigide, sans aucune flexion ou torsion transversale. Aussi bien pour l'ouverture que pour la fermeture, le mouvement longitudinal du dispositif de fermeture est fidèlement assuré par ses guides et par la surface périphérique du compartiment inférieur, lorsque le dispositif est actionné par la tige Il reliée au dispositif de commande ou à un autre mécanisme (automatique, manuel, électrique, etc...) dosent accouplé à la partie inférieure de ladite soupape de passage. Le fonctionnement du chauffe-eau automatique à butane, propane, etc... est le suivant s on allume d'abord la veilleuse 28 qui chauffe la pièce métallique double 29. Celle-ci se plie et exerce une pression sur l'axe 30 qui, à son tour, pousse l'axe 31 monté coulissant dans le couvercle supérieur 32 de la soupape 17a, cet axe 31 par un processus similaire à celui de l'axe Il du dispositif hydraulique commandant la soupape 17 précédemment décrite, ouvre alors la soupape de passage 17a, dans laquelle les éléments correspondant à ceux de la soupape 17 sont désignés par les mimes références affectés de la lettre a.On ouvre ensuite le robinet de la canalisation d'alimentation générale : l'eau pénètre dans la tubulure 7 d'entrée du dispositif hydraulique, de manière telle que, lorsque l'ouverture d'un poste d'utilisation fait circuler l'eau a' l'intérieur de la soupape d'interruption, la tige Il dudit dispositif effectue un mouvement axial et provoque l'ouverture de la soupape de passage; il s'établit ainsi une circulation de gaz de l'entrée 20 vers le tube 25 conduisant ce gaz vers l'intérieur de la soupape 17a ouverte par la pièce métallique double et, de là, vers le tube 33 qui l'achemine jusqu'au brtleur 34 celui-ci s'allumant au moyen de la flamme de la veilleuse du thermostat. On chauffe de cette façon l'eau qui, provenant de la soupape d'interruption ou dispositif hydraulique précédemment décrit, traverse le radiateur et, sortant par la canalisation 36, est acheminée par des canalisations convenablement branchées aux postes d'utilisation prévus s douches, baignoires, lavabos, etc... Dans cet ensemble, lorsqu'on ferme le poste d'utilisation, la canalisation d'alimentation générale est privée d'eau et le dispositif de commande reprend sa position initiale par suite de l'garrot de la circulation du liquide ; elle permet ainsi la fermeture de la soupape 17 par le mouvement du ressort 24, ce qui- provoque l'interruption du passage du gai du tube 20 au tube 25 1 on obtient ainsi l'extinction attl atique de la flamme du brtleur 34 de chauffage du radiateur 35.Si le brtleur primaire 28 est éteint, le gaz s'arroyo à la soupape 17a, puisse la pièce métallique double 29 a repris sa position initiale, ce qui évite la sortie du gaz par le brtleur 34, même si le robinet d'utilisation est resté ouvert. Dans les figures 2 à 4, on reproduit un exemple de construction préférée du corps du chauffe-eau, dans lequel le tube enroulé en serpentin, par lequel circule l'eau soumise à l'action des brûleurs 34, est supporté par une série d'ailettes radiales dont les bords sont pliés pour leur donner une plus grande rigidité et augmenter la surface de radiation. Ces ailettes sont disposées à partir d' un espace vide central prévu pour le logement des éléments du chauffe-eau. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté, on peut y apporter de nonbreuses modifications de détails, sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O N S le - Dispositif de commande sensible au débit d'un fluide caractérisé en ce qu'il est constitué d'un bottier séparé en deux compartiments par un diaphragme, l'un de ces compartiments étant relié à l'arrivée du fluide, tandis que l'autre est relié à la sortie de celui-ci, ledit diaphragme comportant des ouvertures calibrées pour mettre en communication les deux compartiments et est solidaire d'une tige guidée dans un alésage du bottier et faisant saillie à l'extérieur de celui-ci, ladite tige étant destinée à titre reliée à un organe à commander, de manière que, lorsqu'un fluide est envoyé dans l'un des compartiments, il provoque le déplacement du diaphragme et commande le déplacement de la tige, des moyens élastiques étant prévus pour ramener la tige dans sa position initiale lorsque le débit du fluide est arrêté dans le compartiment correspondant. 2 - Chauffe-eau comportant un dispositif de commande sensible au débit d'un fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une soupape comprenant un corps présentant une chambré supérieure reliée à une arrivée de gaz et une chambre inférieure pourvue a' une sortie de gaz reliée au leur par l'intermédiaire d'une seconde soupape, un clapet de fermeture mobile dans la chambre supérieure et appliqué contre un siège correspondant par un ressort, ledit clapet étant solidaire d'une queue mobile dans des guides correspondant à la partie inférieure du corps, ladite queue étant pourvue de joints élastiques pour éviter toute fuite de gaz le long de celle-ci et étant reliée à la tige du dispositif de commande, de marnière que toute introduction de fluide dans le bottier provoque, par l'intermédiaire du diaphragme, le déplacement de la tige et l'ouverture du clapet.