Brevet FR2213439A1 — publié le 19740802

La présente invention concerne les vannes permettant d'in- terrompre le circuit d'un liquide après passage d'un volume préd4- terminé et réglable du liquide dans le circuit. Elle concerne en particulier les vannes comportant une turbine actionnée par le passage du liquide, un rouage démultiplicateur entratné par la turbine, ledit rouage commandant la fermeture automatique d'un clapet par l'intermédiaire d'une came. Dans les vannes connues de ce genre, il est généralement pré- vu, à l'extérieur du bottier étanche contenant tout le mécanisme, un bouton de commande manuelle permettant d'ouvrir le circuit du liquide et simultanément de régler le volume devant passer à travers ledit circuit avant la fermeture automatique du clapet. Ce réglage s'obtient par déplacement angulaire de la came par rapport au dernier mobile du rouage ; pour ce faire il nécessite une friction.Ce déplacenent angulaire de la came, rendu possible par la friction, est actionné par le bouton de commande manuelle. Pendant le passage du liquide, celui-ci entratne en rotation la turbine, le rouage, la cane et le bouton de commande disposé sur le même arbre que la cane de telle sorte que le bouton se retrouve au repère zéro lors de la fermeture du clapet.La cane se trouvant à l'intErieur du bottier étanche et le bouton de commande manuelle à l'extérieur, l'arbre de commande traverse la paroli du bottier étanche et au moins un joint est nécessaire pour assurer chéité, Le frottement de l'arbre de commande manuelle sur ce joint constitue un inconvénient d'un tel dispositif, car pendant le passage du liquide, la turbine entrains l'arbre de commande su rotation et c'est elle qui doit vaincre ces efforts de frottement. Le couple demandé à la turbine est donc majore inutilement0 Par ailleurs aucun dispositif n'est prévu pour amortir le "coup de b4- lier" au moment de la fermeture du clapet, ladite fermeture étant commandée directement par une chute brusque dans une dent de la came sans amortissement dtaucune sorte, La vanne suivant l'invention permet d'éviter Ces inconvé nient. En effet, elle ne comporte aucune friction entre la came et la dernière roue du réducteur, et le bouton de commande manuelle permettant de régler le volume du liquide reste immobile pendant le passage du liquide ; il n'est donc pas entraîné par la turbine et le couple demandé à celle-ci est donc relativement plus faible que dans les vannes connues de ce genre. Enfin, la commande du clapet de fermeture du circuit est telle que la fermeture est suffisamment lente pour éviter de provoquer un "coup de bélier" dans la canalisation d'arrivde. La vanne objet de l'invention comporte une turbine actionnée par le passage du liquide et un rouage demultiplicateur entraîné par la turbine. Turbine et rouage sont disposés dans un bâti tournant à l'intérieur d'un bottier étanche, ledit bati constituant un planétaire dont le dernier pignon du rouage, le plus ligné de la turbine, constitue le satellite. Un moyen de commande manuelle du réglage du volume prédéterminé du liquide et de l'ouverture de la vanne entrains une couronne dentée disposé sur le mOme axe que le bâti tournant, ladite couronne dentée engrenant constamment avec le dernier pignon-satellite. Selon une réalisation de l'invention, la came est disposé sur la périphérie du bâti tournant et elle coopère radialement avec un moyen de commande de la fermeture drun clapet. Selon une autre réalisation de l'invention, la came est soli daire du bâti tournant ou du bottier étanche et coopère avec un point d'appui respectivement solidaire du bottier étanche ou du bSti teurnant, ladite came provoquant un déplacement dudit bati tournant suivant son axe. Ce déplacement axial du btti tournant provoque la fermeture du clapet. La came comporte de préférence un profil permettant une ferme- ture relativement brusque du clapet. La section du logement du bottier étanche contenant le bâti tournant est plus grande que celle de la canalisation d'arrivée du liquide à la vanne, de telle sorte que la vitesse de circulation du liquide soit toujours plus lente dans ledit logement que dans ladite canalisation d' arrivée. Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, quelques modes de réalisation de la vanne conforme à la présents invention La figure 1 représente un premier floue de réalisation de l'invention, vu en coupe suivant I I, le clapet étant représenté ouvert. La figure 2 représente la mOme réalisation en coupe partielle suivant II 11. La figure 3 représente, vus en coupe, le bouton de commande avec sa couronne dentés engrènent avec le pignon-satellite, conformément à la première réalisation. La figure 4 représente, vue en coupe, la disposition du rouage dans le bâti tournant. Les figures 5 à 12 représentent les différentes positions suc censives du bâti tournant par rapport au point d'appui fixe du boîtier étanche. La figure 13 représente, vu en coupe, un deuxième mode de réalisation de la vanne conforme à la présente invention, Telle qu'llé est représentée, la vanne comporte un bottier étanche 1 constitué de deux parties 2 et 3. La partie 3 supporte un raccord 4 servant au branchement de la canalisation d'arrivée du liquide, le liquide circulant suivant le sens F1, la partie 2 supporte un raccord- 5 servant au branchement de la canalisation de départ dudit liquide. Ce-bottier étanche 1 comporte un logement 6 dans l'axe duquel est disposé un bati tournant 7, pivoté sur deux arbres 8 et 9 qui lui sont solidaires, les arbres 8 et 9 étant supportés respectivement par les coussinets 10 et 11 du bottier étanche.Les coussinets 10 et 11 sont conformes de façon à mainte- nir radialement respectivenent-les arbres 8 et 9 tout en permettant le passage du liquide d'arrosage par les orifices 10a et lia0 Le btti tournant 7 est creux ;- il est constitué de plusieurs pièces 12, 13, 14 ; il contient une turbine 15 solidaire d'un pignon 16. La turbine 15 est pivotée sur un arbre 32 chassé dans le bati tournant 7. Le btti tournant 7 comporte un orifice 31 disposé vis à vis des ailettes de la turbine 15 et comporte également un orifice 15a disposés en aval de la turbine. Le pignon 16 engrène avec la première roue 17 d'un rouage démultiplicateur disposé sur les deux arbres 18 et 19 solidaires du bati tournant. Le dernier pignon 20 du rouage démultiplicateur engrène, à travers une fenêtre 21 (figure 3) ménagée dans le btti tournant 7, avec une couronne dentée 22 solidaire d'unbouton de commande ma- nuelle 23. Ledit bâti tournant constitue ainsi un planétaire dont le dernier pignon 20 du rouage constitue le satellite. Cette couronne dentée 22 comporte à sa partie supérieure (figure 1) un orifice 24 permettant le passage de l'arbre 8 avec un jeu juste suffisant pour permettre la rotation et/ou le déplacement axial dudit arbre 8. L'étanchéité est assurée entre le bouton de commande manuelle 23 et la partie 3 du bottier étanche 1 par deux joints toriques 25 et 26 Ce bouton de commande comporte des cannelures 27 destinées à faciliter sa manoeuvre en rotation. L'extrémité de l'arbre 8 opposée au bati tournant supporte la partie mobile 28 du clapet de fermeture et le joint dtétanchéits 29, qui est serti sur ladite partie mobile vis à vis de la partie mobile 28, est disposé le siège fixe 30 du clapet ; ce siège est solidaire de la partie 3 du bottier étanche 1. Un ressort 31, qui est on appui sur la partie mobile 28, tend à rappeler le bati tournant vers le bas (figure 1), en contact avec un galet 33, libre en rotation, pivoté sur un arbre 34, ledit arbre étant dis-posé dans une fente du support 35 solidaire du bottier étanche. Le galet 33 se trouve en appui sur le rebord de la face circulaire 37 du bâti tournant 7. Ce rebord constitue une came disposée concentriquement à l'arbre 9. Les figures 7 à 12 permettent de mieux comprendre la configuration de cette came qui possède un creux 38 et deux rampes 52 et 53 disposées de part et d'autre. Ledit creux coopère avec un support élastique interrompu 39 fixé au bSti tournant au point 40. Ce support élastique 39 est disposé concentriquement à la partie cylindrique 42 du bftti tournant. Il comporte une partie extrême 41 disposée sur un rayon tel que, lors de la rotation du b ti tournant, la trajectoire de ladite partie 41 croise l'extrémité 43ide l'arbre 34 du galet 33. La hauteur de cette partie extrême 41 est telle que, lorsque le galet est en appui contre la face 37 du bati tournant, dans la position représentée sur la figure 8, la face 44 du support 39 affleure une génératrice de l'arbre 34.La-partie extrême 41 du support est interrompue par une partie coudée 45 raccordée au bâti tournant par une deuxième partie 46, décalée radialement par rapport à la première, de telle sorte que, lors de la rotation du bati tournant, la trajectoire de cette deuxième partie 46 ne croise pas l'extrémité 43 de l'arbre 34, tel que représenté sur les figures 9 et 11. La partie coudée 45 est positionnée par rapport au creux de la came de telle sorte que, lorsque ledit creux de la came se trouve en face du galet, l'extrémité 43 de l'arbre 34 puisse occuper une position telle que représentée sur la figure 11, le galet 33 se trouvant en appui contre le fond du creux 38 de la came. Sur la périphérie du btti tournant 7 sont disposées des graduations correspondant chacune à un volume déterminé de liquide ces graduations sont ici numérotées. Le bottier étanche comporte sur sa périphérie une zOne transparente 50 disposée vis à vis desdites graduations et un repère fixe 51 disposé à proximité de ou sur ladite zOne transp renteO Le fonctionnement de la vanne est le suivant La manoeuvre du bouton de commande 23 dans un sens de rotation quelconque entratne la rotation simultanée de la couronne dentée 22 qui lui est solidaire ; la couronne dentée 22 prend appui sur les dents du pignon-satellite 20 qui se trouve en prise avec telle et provoque ainsi la rotation du bttî tournant 7 sur un axe matérialisé par les arbres 8 et 9.On remarquera que la rotation de la couronne dentée 22 ntentratne pas la rotation du pignon-satellite 20 sur son axe 19 car,- actionné par son dernier pignon, le rouage est alors multiplicateur et irréversible Lors de la rotation du bats, le point d'appui fixe constitué par le galet 33 repousse l'une des rampes 52 ou 53 existant de part et d'autre du creux 38 de la came et repousse en même temps le bFti tournant supportant ladite came.Ce déplacement axial du bSti tournant 7 provoque le déplacement axial correspondant de la partie mobile 28 du clapet, contre l'action du ressort de compression 31 . Le liquide -pénètre alors à travers les orifices 10a dudit clapet à l'intérieur du logemment 6 du bottier étanche, est canalisé par l'orifice 31 ménagé dans le bati tournants entratne en rotation les ailettes de la turbine 15, traverse l'orifice 15a prévu en aval de ladite turbine et à travers les orifices 11a sort de la vanne par le raccord 5 tant que le liquide circule ainsi, le pignon 16, solidaire de la turbine 15, entratne en rotation tout le rouage démultiplicateur et finalement le pignon-satellite 20 qui engrène lui-meme avec la couronne dentée 22 La rotation de ce pignon-satellite 20 est très lente de telle sorte que, si la manoeuvre en rotation du bouton de commande 23 est poursuivie après ouverture du clapet, le pignonsatellite 20 se comporte comme s'il était immobile, -la rotation de la couronne dentée 2g, solidaire du bouton de commande 23, pernettant d'actionner le bSti tournant 7 en rotation. Les gradua- tions disposées sflr la périphérie du bftti tournant défilent devant le - repère 51 prévu sur la zone transparente 50 de la paroi du bottier étanche.Lorsque la graduation choisie, correspondant au vo lume devant être débité dans le circuit, se trouve vis-à-vis du repère fixe, l'action manuelle sur le bouton de commande est in terronpue et le passage du liquide peut se poursuivre. Pendant le passage du liquide, le bouton de commande 23 reste fixe- et solidaire en rotation du boftier étanche par l'effet du frottement exercé par les joints toriques 25 et 26 sur lesdits bouton de commande et bottier étanche. La couronne dentée 22, solidaire du bouton de co t ande, reste salement fixe et la rotation du pignon-satellite 20, qui engrène avec la couronne den- tée fixe, provoque la rotation du bâti tournant 7.On remarquera que, pendant le passage du liquide, la turbine entratne en rotation le tambour tournant et ramène finalement la graduation zéro en face du repère fixe 51 sans avoir à vaincre un couple de frottement résultant de la présence d'un joint d'étanchéité comme c'est le cas dans les réalisations antérieures du même genre. Pendant le passage du liquide, le galet 33 roule sur le rebord plan de la face circulaire 37, tel que représenté sur les figures 5 et 6. Après passage du volume prédéterminé de liquide, un dispositif de chute brusque fonctionne de la façon suivante : dans un premier temps, représenté sur les figures 7 et 8, le creux 38 de la came arrive à proximité du galet 33 et la face 44 de la partie extrême 41 du support 39 commence à affleurer l'arbre 34 du galet. Dans un deuxième temps, représenté sur les figures 9 et 10, seule la partie extrême 41 reste en appui sur l'arbre 34 du galet, celui-ci n'étant plus en contact avec le rebord plan de la face circulaire 37. Dans un troisième et dernier temps, la partie coudée 45 du support 39 échappe de l'extrémité 43 de l'axe 34 au moment où le creux 38 de la came se trouve en face du galet. Le bâti tournant 7 se déplace alors brusquement suivant la direction P1 sous l'action du ressort 31 et le creux de la came se trouve alors en contact avec le galet dans une position telle que représentée sur les fi gures 11 et 12. Le déplacement axial du bSti tournant provoque le déplacement axial correspondant de la partie mobile 28 qui lui est solidaire et le joint 29 vivent en centact avec le siège fixe 30 du clapet qui est ainsi fermé, interrompant l'arrivée du liquide dans la vanne et simultanément la rotation de la turbine et celle du bâti tournant qui reste ainsi fixe en rotation dans la position repré- sentée sur la figure 12 jusqutau rouent eù une nouvelle manoeuvre d'ouverture du circuit du liquide et de réglage du volume du li quine sera effectuée. Pour le cas où cette manoeuvre entratne alors le bâti tournant 7 en rotation dans le sens de la flèche F2 (figure 12), la partie extrême 41 du support 39, qui est flexible, fléchit dans le sens F3 (figure 11) sous la poussée de l'extrémité 43 de l'arbre 34 cependant que ie galet 33 roule sur la rampe 52. Si le bSti tournant 7 est actionné dans un sens inverse de F2, le galet roule sur la rampe 53, sans que l'extrémité 43 de l'axe 34 touche la deuxième -partie 46 du support 39. Par ailleurs, le liquide se déplace à des vitesses différentes dans la canalisation d'arrivée et dans le logement du bottier étanche contenant le bati tournant, le rapport des vitesses étant inversement proportionnel au rapport des sections Dans la realisation objet de la présente invention, le logement contenant le btti tournant est prévu avec une section plus grande que celle de la canalisation d'arrivée, sections choisies dans une proportion telle que, lors du déplacement axial brusque du biti tournant commandant la fermeture du clapet, ledit bati tournant se déplace dans le bottier étanche à la même vitesse que le liquide qui l'environne, c'est-à-dire à une vitesse plus lente que celle du liquide dans la canalisation d'arrivée Cette vitesse est suffisamment lente pour que le clapet se ferme sans provoquer de "coup de bélier" dans ladite canalisation d'arrivée. Dans un deuxième mode de réalisation, représenté sur la figure 13, la couronne dentée 55 est solidaire du bouton de commande 56 uniquement en rotation ; elle peut se déplacer axialement par rapport audit bouton ; son arbre 60 est guidé en translation et en rotation par le coussinet 61. Arbre 60 comporte des dégagements 62 prévus pour permettre le passage du liquide. L'extrémité de l'arbre 60 supporte la partie- mobile 59 du clapet et un joint torique 63 assure ltétanchéité du clapet lors de sa fermeture. Le btti tournant comporte un arbre 64 qui lui est solidaire, ledit arbre pivotant dans un logement axial ménagé dans la couronne dentée. La couronne dentée est maintenue constamment en appui contre la face 58 du bati tournant sous l'action du ressort 57 qui tend à déplacer en même temps vers le bas ledit bati tournant lui-mame en appui contre le galet, comme décrit précédemment. Dans ce mode de réalisation, la partie mobile 59 du clapet est donc solidaire de la couronne dentée et non du bati tournant. Tous les autres éléments décrits précédemment restent identiques. Le fonctionnement est le suivant : le clapet étant en position fermée, si l'on actionne en rotation le bouton de commande 56, le b ti tournant 7 est entratné également en rotation et, dans le même temps, l'une des rampes agissant sur le galet, il se déplace axialement en direction du clapet, entratnant également en trans lation la couronne dentée 55 contre l'action du ressort 57. La partie mobile 59 du clapet est dans le même temps poussée en position ouverte, position représentée dans la partie droite de la figure 13. Lorsque le creux de la came tombe sur le galet, le bâtisse déplace axialement en s'éloignant du clapet ; la couronne dentée 55 suit ce déplacement et la partie mobile 59 du clapet est relSchée dans le même temps en position fermée telle que représentée dans la partie gauche de la figure 13. Tous les autres éléments fonctionnent de la façon qui a été précédemment décrite pour le pre mier mode de réalisation. D'autres variantes de réalisation sont possibles, sans sortir du cadre de la présente invention. Par exemple le galet peut être disposé à l'autre extrémité du bottier étanche, à proximité du clapet, ou bien le galet peut être disposé sur le btti tournant et la came sur le fond du bet- tier étanche. Le moyen de commando de l'ouverture du clapet et du réglage du volume du liquide peut être disposé, non sur le même axe que la couronne dentée, mais par exemple perpendiculairement à l'axe du bottier étanche, avec interposition d'un renvoi d'angle. Le déplacement simultané de la partie mobile 28 du clapet et du btti tournant peut être assuré, non par l'arbre 8 de pivotement dudit bâti tournant, mais par un autre élément disposé par exemple concentriquement audit arbre. Le mouvement de la partie mobile 28 du clapet peut également être provoqué par un levier intermédiaire actionné par le déplacement axial du bbti tournant. Le bSti tournant peut même ne se déplacer qu'en rotation, la fermeture du clapet étant assurée, non par le déplacement axial dudit bUti tournant, mais par au moins un élément intermédiaire dont le mouvement est commandé par le creux de la came, ladite came pouvant être ménagée soit à l'extrémité du bSti tournant, comme dans la première réalisation décrite, soit sur la périphérie du bbti tournant. La vanne, objet de l'intention, peut être utilisée dans tous les cas où l'on désire qu'un circuit soit interrompu après passage d'un volume prédéterminé de liquide, par exemple, dans les installations automatiques d'arrosage ou sur les circuits d'alimenta- tion des machines à laver. Revendications 10 Vanne à fermeture automatique pour circuit de liquide, du type comportant une turbine actionnée par le liquide- et entratnant un rouage démultiplicateur, ledit rouage actionnant, par l'in termédiaire drune came, un clapet dont la fermeture est commandée par la came après passage d'un volume prédéterminé de liquide dans le circuit, caractérisée en ce que la turbine et le rouage sont disposés dans un btti tournant à l'intérieur d'un boiter étanche, ledit bati constituant un planétaire dont le dernier pignon du rouage, le plus éloigné do la turbine, constitue le satellite, une couronne dentée engrenant cons tannent avec ledit pignon-satellite et restant fixe en rotation pendant le passage du liquide, de telle sorte qu'à ce moment la rotation du pignon-satellite provoque la rotation du bâti tour nant commandant, par l'intermédiaire de la came, la fermeture du clapet. 2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le bâti tournant est déplaçable axialement, ce déplacement étant con trôlé par ladite came0 30 Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, carac térisée en ce qu'elle comporte un moyen manuel de commande de l'ouverture du circuit du liquide et du réglage du volume pré déterminé devant y être débité, ledit moyen entrainant en rota- tien la couronne dentée0 4.Vanne selon l'une quelconque des-revendications 1 à 3, caracté risée en ce que le bâti tournant comporte sur sa périphérie des graduations correspondant chacune à un volume déterminé de li quide, et en ce que le bottier -étanche comporte sur sa périphé rie une zOne traniparente disposée vis à vis desdites gradua tions et un repère fixe disposé à proximité de ou sur ladite z8ne transparente, ledit repère fixe coopérant avec lesdites graduations. 5. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caracté risée en ce que la came coopère avec un galet pivoté sur un arbre, la came comportant au moins un creux et un support in terrompu disposé à proximité du creux parallèlement à la tra jectoire du bati tournant, ledit support étant conformé pour maintenir l'une des extrémités de l'arbre du galet jusqu'à ce que le creux de la came soit situé sensiblement en face du ga let, l'interruption dudit support permettant alors un déplac-- cement relatif brusque du creux de la came vers le galet. 6. Vanne selon la revendication 5, caractérisée en ce que le support interroapu est monté élastiquement suivant une direc tion sensiblement perpendiculaire à la trajectoire du bati tournant, ledit support interrompu étant ainsi escamotable pour laisser passer l'extrésité de l'arbre du galet lors d'une ma noeuvre ultérieure d'ouverture du clapet. 7. Vanne selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caracté risée en ce qu'elle comporte un moyen de commande de la ferme ture du clapet, moyen actionné par le battu tournant lors de son déplacement axial brusque, ledit moyen étant constitué par un élément solidaire du bati tournant et supportant la partie mo- bile du clapet. 8. Vanne selon la revendication 7, caractérisée en ce que ltélé- ment solidaire du btti tournant et supportant la partie mobile du clapet est constitué par ltun des arbres de pivotement du btti tournant. 9. Vanne selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caracté risée en ce qu'elle comporte un moyen de commande de la fer en ture du clapet et en ce que, la couronne dentée étant déplaçable axialement par rapport au moyen manuel de commande disposé sur le même axe et étant constamment maintenue en appui contre le bati tournant, ledit moyen de commande actionné par le bSti tournant lors de son déplacement axial brusque, est constitué par un élément solidaire de ladite couronne dentée et suppor tant la partie mobile du clapet. 10. Vanne selon l'une quelconque des revendications 2, 7, 8 ou 9, caractérisée en ce que le logement du bottier étanche contenant le btti tournant comporte une section plus grande que celle de la canalisation d'arrivée du liquide, section choisie dans une proportion telle que, lors du déplacement axial du bti tournant commandant la fermeture du clapet, ledit bUti se déplace dans le bottier étanche, en même temps que le liquide, à une vitesse suffisamment lente pour que le clapet se ferme sans provoquer de "coup de béliers dans la canalisation d'arri vée.