Brevet FR2085881A1 — publié le 19711231

La présente invention a pour but la réalisation d'une vanne déflectrice automatique, complète avec pompe de circulation, appropriée-pour l'utilisation dans les installations oléo-hydrodynamiques, par exemple, pour ltalimentation de machines électro-domestiques, d'installations de chauffage, et pour autres usages, à l'effet de mélanger, ou seulement de commuter, les courants hydrauliques dans une installation pourvue de deux ou de plusieurs entrées, et d'autant de sorties. On sait que dans les installations hydrauliques pour l'alimente tation de machines électro-domestiques, d'installations de chauffage et similaires, il peut se présenter la nécessité d'un- fractionnement du courant d'eau chaude ou autre liquide alimentant 1 'ins- tallation, ou bien la nécessité de l'arrêt complet de son alimenta tion, simultanément avec le recyclage partiel ou total du liquide chaud dans l'installation génératrice, ou bien encore la nécessité de la circulation en circuit fermé du liquide dans l'installation utilisatrice, toujours à l'exclusion de l'alimentation en liquide chaud. Dans les installations de chauffage plus particulièrement, il est nécessaire de pouvoir régler la température de 11 eau, circulant dans les éléments chauffants, par rapport à la température extérieure, afin de maintenir une température régulière dans les atmosphères desservies par l'installation. Ceci s'obtient depuis un certain nombre d'années au moyen de vannes mélangeuses à trois ou quatre. voies, permettant le recyclage d'une partie de l'eau froide revenant des éléments chauffants l'eau froide se mélange à l'eau chaude provenant de la chaudière pour alimenter les éléments chauffants proprement dits sous une températured'eau variable, tandis que la chaudière débite à température constante. La pompe de circulation est toujours disposée en aval du dispositif mélangeur, afin de permettre la circulation de l'eau dans les éléments chauffants, m & e quand il n'y a pas de circulation dans la chaudière. Ceci implique un encombrement sensible du fait des deux dispositifs séparés, et en outre ne permet pas de commander séparément le courant de liquide dans l'un ou dans l'autre des circuits hydrauliques intéressés. Par contre, avec- l'adoption de la présente invention, on réalise une vanne déflectrice automatique, avec pompe de circulation incorporée, permettant d'obvier à tous ces inconvénients de manière simple et efficace. Effectivement, cette vanne déflectrice comprend deux sections séparées par un diaphragme perforé, deux ouvertures ou davantage, diamétralement opposées, aboutissant à l'une des sections, tandis que des ouvertures en nombre correspondant aboutissent à la deuxième section, les ouvertures de la deuxième section étant de même diamétralement opposées entreelles, mais disposées en direction différente par rapport à la direction des ouvertures adjacentes. Dans une première forme particulière de mise en oeuvre de la présente invention, on prévoit de disposer entre les deux sections de la vanne mélangeuse la turbine de la pompe centrifuge qui, au travers du trou central du diaphragme, aspire l'eau à partir de l'une des sections de la vanne, pour refouler ensuite l'eau dans la deuxième section de la vanne. Le diaphragme qui sépare les deux sections est pourvu d'une lame arquée disposée le long d'un arc de la circonférence de ce diaphragme, cette lame pouvant être mise en rotation afin d'obtu- rer partiellement ou totalement les ouvertures angulairement adjacentes appartenant aux sections opposées du dispositif. On réalise ainsi un dispositif qui est absolument l'équivalent de deux vannes mélangeuses à trois voies ou davantage, avec pompe de circulation disposée entre ces vannes. Dans une deuxième forme de mise en oeuvre de la présente invention, toujours indiquée à simple titre d'exemple et non himita- tif, on prévoit la pompe de circulation, bien que toujours comprise dans le même bloc contenant le distributeur à quatre voies ou davantage, disposée nettement distincte et séparée dudit bloc, ce qui permet à cette pompe d'être constituée par une turbine de tout type désiré, même avec volute ou pavillon collecteur, assurant une augmentation sensible de la hauteur d'élévation de la pompe. Un autre avantage inhérent à l'adoption de la forme de mise en ouvre précitée de la présente invention réside dans la possibilité de disposer la vanne de façon à permettre l'insertion d'un moto-réducteur de commande de la lame cylindrique d'obturation mobile des ouvertures, avec, en conséquence, faculté de commander la vanne par 1'intermédiaire de thermostats ou d'autres commandes électriques automatiques. Cette vanne va maintenant être décrite de façon plus detallée, avec illustration dans les planches de dessins annexées, dans deux de ses formes de mise en oeuvre préférées, étant bien entendu que ces formes de mise en oeuvre sont indiquées à simple titre d'exemple et non limitatif ; la première de ces réalisations se révèle spécialement avantageuse pour l'alimentation d'une installation de chauffage de locaux, tandis que la deuxième est mieux appropriée pour l'alimentation d'appareils électro-dynamiques ou pour des installations oléo-hydrodynamiques en général. La fig.1 représente en vue éclatée l'ensemble du groupe mélangeur pompe, partiellement en coupe, dans la première forme de mise en oeuvre La fig.2 représente la coupe transversale selon la ligne II-II DE LA FIG.3 dudit groupe, La fig3 représente la coupe axiale selon la ligne III-III de la fig.2 dudit groupe, Les fig. 4, 5, 6 et 7 représentent schématiquement quatre différentes positions de fonctionnement du groupe mélangeur pompe, Les fig. 8, 9, 10 et 11 représentent les schémas relatifs d'in sertion dans une installation de chauffage, du groupe mélangeur pompe faisant l'objet de la présente invention, La fig. 12 représente une élévation latérale d'ensemble extérieure du dispositif, dans une deuxième forme de mise en oeuvre de la présente invention, La fig.13 représente la coupe verticale selon la ligne XIII XIII de la fig.12 pour cette mise en oeuvre, La fig.14 représente l'élévation latérale en coupe selon la ligne XIV-XIV de la fig.15 pour cette même mise en oeuvre, La fig.15 représente l'élévation de face, partiellement en coupe, selon la ligne XV-XV de la fiv14 pour cette mise en oeuvre La fig.16 représente la coupe horizontale selon la ligne XVI XVI de la fig14 pour ladite mise en oeuvre. Le groupe comprend un corps cylindrique 1 ( Fiv.1,2 et 3)intérieurement creux, obturé par des disques à rebord frontaux 2 et 3 ; dans ce corps est disposé le diaphragme circulaire 4, pourvu d'un joint annulaire 5 et séparant la chambre cylindrique à l'intérieur du corps 1 en deux sections distinctes 6 et 7 ( Fig.3), dans la première desquelles se présentent les ouvertures 8 et 9, diamétralement opposées, tandis que les ouvertures 10 et 11 se présentent dans la deuxième section, diamétralement opposées également, mais disposées en direction perpendiculaire par rapport à la direction des ouvertures 8 et 9. Une lame arquée 12, ayant un développement angulaire de 180e et une largeur au moins suffisante pour recouvrir les ouvertures qui se présentent dans les chambres 6 et 7, s'engage dans un évide ment annulaire pratiqué dans le diaphragme 4 ( Fig.2 ) de façon à pouvoir être déplacée angulairement par ce diaphragme 4 lorsque ce dernier est mis en rotation au moyen de l'arbre 13, disposé le long de la ligne d'axe du dispositif, ledit arbre traversant un trou central pratiqué dans le plateau frontal 2 et étant relié au diaphragme 4 par l'intermédiaire de la fourchette 14. L'arbre 13 peut être manoeuvré à la main, au moyen de la poignée 15 par exemple, tout comme il peut être commandé au moyen d'un moto-réducteur, non illustré dans le dessin, relié au pignon 16 fixé sur l'arbre 13. Le diaphragme 4 comporte un orifice central dans lequel la turbine 17 de la pompe centrifuge s'engage sur une profondeur gale à la hauteur de sa bride axiale 18, ladite trubine étant reliée à l'arbre 19 traversant le plateau frontal 3 et relié au rotor du moteur électrique 20. En conséquence, lorsque la turbine 17 est mise en rotation par le moteur éléctrique 20, l'eau est aspirée à partir de la section 6 de la chambre cylindrique, pour être refoulée dans la section 7, en raison de la force centrifuge produite par les pales de turbine. La lame arquée 12, dans les différentes positions qu'elle prend, recouvre toujours partiellement ou totalement au moins deux des ouvertures pratiquées sur les parois latérales du corps X ces ouvertures étant reliées à quatre raccords filetés s'adaptant au nombre correspondant de tuyauteries de l'installation. Dans les schémas donnés fig.4, 5, 6 et 7 sont illustrées des positions de fonctionnement du groupe mélangeur pompe, qui correspondent respectivement aux schémas d'insertion donnés, fig.8,9,10 et 11. Dans ces dernières est représentée schématiquement la chaudiè re 20, sur la tuyauterie de départ 21 de laquelle est disposé l'échangeur de chaleur 22, ladite tuyauterie étant prévue pour l'alimentation des services à eau chaude, et se raccordant à l'ouverture 8 du groupe mélangeur pompe. Les éléments chauffants 23 sont raccordés à l'ouverture il du groupe > tandis que les ouvertures 9 et 10 sont raccordées au tuyau de retour 24 de l'eau dans la chaudière. Dans la position de groupe mélangeur pompe illustrée en fig.4 position qui correspond au schéma d'insertion fig.8,la lame 12 est située de façon à obturer complètement les ouvertures 9 et 10, en laissant les ouvertures 8 et 11 dégagées. Comme on peut le constater d'après le schéma de la fig.8, l'eau chaude provenant de la chaudière 20 alimente les éléments chauffants 23 sans se mélanger à l'eau froide, qui retourne toute à la chaudière. Dans la position illustrée fig.5, la lame 12 obture les ouvertures 9 et 11, laissant les ouvertures 8 et 10 dégagées, l'eau provenant du tuyau de départ 21 passant par ces dernières ouvertures pour rentrer directement dans la chaudière par le tuyau de retour 24, sans affecter les éléments chauffants 23. La chaudière a comme unique tâche l'alimentation de l'échan- geur de chaléur 22, afin d'assurer l'eau chaude aux services intéressés.Ceci se passe normalement en saison d'été. Dans la position illustrée fig.6, correspondant au schéma de la fig.10, la lame 12 obture partiellement les ouvertures 10 et 11 et totalement I'ouverture 9, en laissant l'ouverture 8 dégagée. L'aau chaude provenant de la chaudière alimente partiellement les éléments chauffants 23, et rentre en partie directement dans la chaudière par l'ouverture 18. En réglant micrométriquement la position de la lame 12, il est possible de varier le pourcentage d'eau chaude qui rentre directement dans la chaudière, avec vaSation correspondante du débit d'eau alimentant les éléments chauffants 23, le débit d'eau en provenance de la chaudière restant invariable. Par conséquent, l'échangeur de chaleur 22 sera toujours alimenté par la totalité de l'eau débitée par la chaudière. Dans la position illustrée fig.7, correspondant au schéma de la fig.11, les ouvertures 8 et 10 sont complètement obturées, tandis que les ouvertures 9 et 11 sont complètement obturées, tandis que les ouvertures 9 et 11 sont complètement dégagées, ce qui permet d'assurer une circulation d'eau froide dans les éléments chauffants 23, la chaudière étant hors circuit. Naturellement, dans cette situation, l'échangeur de chaleur 22 ne fonctionne pas, et il nty a pas de débit d'eau chaude pour les services intéressés. Le débit d'eau pour ces services comporte naturellement le passage de la position des fig. 7 et 11 à la position des fig.5 et 9. Quelle que soit la position de la lame arquée 12, la turbine 17 met l'eau en circulation dans les ricircuits hydrauliques intéressés. Il est bien entendu que la circulation doit toujours se faire de la section 6 ( Fiv.3 ) de la chambre cylindrique à la section 7, et non inversement, ou bien d'une ouverture disposée dans une direction diamétrale, ou des deux ouvertures disposées dans la meme direction diamétrale, vers une ouverture ou les deux ouvertures de la direction diamétrale perpendiculaire à la première direction diamétrale. Les avantages que l'on retire de l'emploi du groupe mélangeur pompe selon la présente invention apparaissent de façon évidente - d'après les exemples d'application qui viennent d'être illustrés, qui démontrent que l'on obteint une circulation forcée aussi bien dans le circuit de chauffage comprenant les éléments chauffants que dans le circuit de production d'eau chaude comprenant la chaudière, ce qui permet d'utiliser l'installation dans toute condition désirée de fonctionnement avec circulation forcée, en donnant la possibilité d'insérer un échangeur de chaleur de petites dimensions directement sur le tuyau de départ de la chaudière, avec la faculté d'utiliser la chaudière seulement pour assurer l'eau chaude de service, avec mise des éléments chauffants hors circuit, sans frais excessifs d'installation et d'exploitation. Dans une deuxième forme de mise en oeuvre de la présente invention, illustrée dans les fig.12 à 16, le dispositif comprend un corps de forme parallélépipédique 25 ( fig.12 ), obturé partiellement par la plaque 26, et comportant à l'avant l'arbre de commande 28 du dispositif déflecteur, auquel peut être relié un moto-réducteur à programme, ainsi que le moteur électrique 29, qui comman de la turbine de la pompe 30 ( fig.13 ). Cette dernière est logée dans la cavité 31, ladite cavité étant de préférence profilée extérieurement en forme de volute collectrice, ce qui permet l'obtenir la hauteur d'élévation nécessaire pour l'alimentation de machines électro-domestiques ou pour des usages industriels en général. La cavité 31 est en communication, par l'intermédiaire de la conduite 32, avec une des sections du dispositif déflecteur 33, constitué par une cavité cylindrique divisée en deux parties par un disque 34 disposé perpendiculairement à la ligne d'axe de la cavité cylindrique, mis en rotation par l'arbre 28 et formant un corps unique avec la paroi semi-cylindrique 35 > qui s'étend sur les deux sections qui divisent la cavité cylindrique du fait du disque 34. Dans le corps 25 du dispositif sont prévues deux ouvertures 36 et 37 ( fig.14 ) disposées sur le plan vertical axial du dispositif, qui communiquent avec la section arrière 38 de la chambre cylindrique au moyen des conduites établies verticales 39 et 40 respectivement ; il est également prévu dans le corps 25 deux ou- vertures latérales 41 et 42 ( fig.15 ) qui communiquent avec la section avant 43 de la chambre cylindrique au moyen des conduites établies horizontales 44 et 45 ( fig.16 ). Les deux sections 38 et 43 de la chambre cylindrique sont séparées par le disque 34 ( fig.13 ) monobloc avec la paroi semicylindrique 35 et mis en rotation par l'arbre 28, l'étanchéité hydraulique étant assurée par le joint 46 disposé dans un canal pratiqué dans 1 'épaisseur du disque. La section 38 de la chambre cylindrique est reliée à son tour par les canalisations verticales 47 et 48 ( fig.15 ) à la chambre inférieur 49 du dispositif, dont l'orifice central 50 débite dans la turbine de la pompe 30, laquelle envoie à son tour le liquide, par l'intermédiaire de la conduite 32, dans la section avant 43 de la chambre cylindrique. La disposition des bouches d'admission dans les canalisations 47 et 48 est prévue de façon que, quelle que soit la position de la lame 35, une au moins des deux conduites 47 et 48 perMette toujours d'alimenter la chambre 49. La position et le fonctionnement du dispositif varient en fonction de la position de la paroi semi-cylindrique 35. Les d4nlaQeXents de la paroi semi-cylindrique 35 d'une position à l'autre peuvent être assurés automatiquement au moyen d'un moto-réducteur commandé par un programmeur, de façon similaire à ce qui existe dans les machines éleetro-domestiques actuelles. On peut se rendre compte de toute évidence des avantages que comporte l'adoption du dispositif selon la présente invention, ce dispositif comprenant dans le même bloc une vanne déflectrice à quatre voies et une pompe de circulation de hauteur d'élévation importante, ce qui permet de simplifier considérablement l'entière structure du circuit hydraulique d'alimentation d'une machine électro-domestique ou d'une installation industrielle en général. Les détails de construction du dispositif qui viennent d'etre décrits et illustrés pour une forme préférée de réalisation ont été donnés à simple titre d'exemple et non limitatif, et il est bien entendu que ces détails peuvent être réalisés différemment sans que cette différence constitue pour autant un dépassement de la portée du présent brevet d'invention. REVENDICATIONS 1- Vanne déflectrice automatique complète avec pompe pour installations oléo-hydrodynamiques, caractérisée par le fait qu'elle est constituée par un corps unique, dans lequel est disposée une vanne mélangeuse à quatre voies au moins, comprenant une chambre cylindrique divisée en deux sections par un disque transversal à la ligne d'axe deladite chambre, sur lequel est prévue monobloc une paroi semi-cylindrique qui, dans ses différentes positions de travail, obture partiellement au moins, ou bien ouvre, les conduites d'amenée du liquide dont certianes sont disposées dans une des sections de la chambre cylindrique, tandis que les autres sont disposées dans l'autre section de la chambre cylindrique, une pompe de circulation étant prévue pour prélever le liquide dans une des sections de la chambre cylindrique et pour le refouler dans la section opposée, ce qui permet d'obtenir une vanne déflectrice à plusieurs voies avec pompe de circulation incorporée, appropriée pour l'alimentation d'appareils électro-domestiques, d'installations de chauffage ou d'installations oléo-hydrodynamiques en général. 2 - Vanne déflectrice automatique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le disque qui divise en deux sections distinctes la chambre cylindrique du dispositif déflecteur, disque avec lequel est prévue monobloc la paroi semi-cylindrique qui ouvre ou ferme les ouvertures d'accès dans le dispositif, est pour vu d'un arbre disposé sur la ligne d'axe de la cavité cylindrique, le disque étant commandé révolutif au moyen de cet arbre, par exemple, par l'intermédiaire d'un moto-réducteur commandé par un programmeur. 3 - Vanne déflectrice automatique selon les revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que le diaphragme qui sépare les deux sections du distributeur est pourvu d'un trou central dans lequel est disposée une turbine centrifuge mise en rotation par un moteur extérieur, ladite turbine aspirant l'eau à partir d'une des sections du dispositif pour mettre cette eau en pression dans l'autre section, ce qui permet d'insérer, dans une installation de chauffage, ledit dispositif comme vanne mélangeuse à quatre voies avec pompe de circulation incorporée, agissant aussi bien dans le circuit comprenant les éléments chauffants que dans le circuit comprenant la chaudière. 4- Vanne déflectrice automatique selon la revendication 3, caractérisée par le fait que la pompe de circulation est alimentée par deux conduites, établies dans le corps du dispositif, qui amènent le liquide à partir de la section arrière de la chambre cylindrique reliée aux bouches d'alimentation extérieures, de façon que, quelle que soit la position de la paroi semi-cylindrique de la vanne déflectrice, l'alimentation de la pompe proprement dite soit toujours assurée par au moins une des deux conduites précitées. 5 - Vanne déflectrice automatique selon la revendication 4 caractérisée par le fait que la chambre dans laquelle est disposée la turbine de la pompe de circulation a un profil en volute, et communique, par une conduite intérieure au bloc du dispositif, avec la section avant de la chambre cylindrique, ce qui permet de réaliser une pompe de circulation pouvant atteindre une hauteur d'élévation importante nécessaire pour l'alimentation de certains types d'appareils électro-domestiques ou de diverses installations industdeles.