Brevet FR2226514A1 — publié le 19741115

L'invention concerne les dispositifs de distribution d'eau et, notamment, les dispositifs domestiques comportant une pompe et un réservoir de faible volume dans lequel un interrupteur sensible à la pression commande le fonctionnement de la pompe. lies dispositifs domestiques classiques de distribution dteau comprennent une motopompe électrique aspirant l'eau d'un puits et la refoulant dans les canalisations de distribution et dans un réservoir. lies réservoirs de certaines installations sont de grande capacité, de manière que la chute de pression dans les canalisations, se produisant lorsque de liteau est tirée, soit suffisamment lente pour rendre peu fréquente la mise en marche de la pompe. les réservoirs d'eau de grande capacité étant coûteux ou volumineux, les dispositifs de distribution de nom breuses résidences comportent des réservoirs de faible capacité destinés aux utilisations ne consommant que de faibles quantités dreau. L'utilisation de grandes quantités d'eau fait intervenir la capacité du puits et de la pompe. Cependant, un problème se pose lorsque de grandes quantités d'eau sont tirées en peu de temps.Par exemple, le patin, avant les départs pour le travail et récole, Itutilisation répétée, par les habitants dtune résidence, de grandes quantités d'eau telles que celles nécessaires à une chasse-d'eau entrainent des déclenchements fréquents et souvent trop nombreux du cycle de fonctionnement de la pompe. Ires durées relativement longues demandées pour le démarrage du moteur et pendant lesquelles un courant important est consommé entrassent un échauffement et une détérioration des moteurs électriques des pompes.L'utilisateur doit donc choisir entre une bonne répartition des utilisations de liteau et un réservoir à grande capacité, ayant un volume suffisal4; pour ré- duire le nombre de cycles de fonctionnement de la pompe, même lorsque de grandes quantités d'eau sont fréquemment demandées en peu de temps. Le dispositif selon l'invention constitue une alternative très satisfaisante pour ce choix. le dispositif selon l'invention comporte des éléments disposes entre la pompe et le réservoir et destinés à faciliter ja circulation de l'eau de la pompe vers les canalisations de distribution et du réservoir vers ces mêmes canalisations. Ce pendant, ces éléments réduisent ltécoulement de ae la pompe vers le réservoir. Ils sont disposés entre un interrupteur sensible à la pression régnant dans le réservoir et la pompe, de manière que toute élévation de pression soit limitée à une vitesse maintenant la pompe en fonctionnement pendant une durée au moins égale à la durée minimale, déterminée et convenant pour éviter toutes mises en marche excessivement rapprochées de la pompe. l'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels la figure 1 est une élévation schématique, avec coupe partielle, d'un dispositif domestique de distribution et d'ali mentation en eau selon l'im-ention ; la figure 2 est une élévation, avec arrachement partiel, du dispositif selon l'invention la figure 3 est une coupe axiale dtune soupape d'étran- glement du dispositif selon l'invention ; et la figure 4 est une coupe transversale suivant ia ligne 4-4 de la figure 3. les figures 1 et 2 représentent une enveloppe il d'un puits 15 (le puits représenté sur la figure 1 étant de faible profondeur dans un souci de clarté)'. Un conduit 12 d'aspiration relie ce puits à l'entrée d'une motopompe électrique 13. Un orifice 14 de décharge de la pompe est relié à un corps 16 de soupape dont une sortie 17 est reliée à la conduite principale 18 de distribution sur laquelle se branchent les différents conduits assurant ia distribution de l'eau dans le bâtiment 19. le corps de pompe comporte un autre orifice situé dans si bossage 21 et auquel un interrupteur électrique 22, commandé par pression, est relié.Ce corps de pompe comporte également un orifice situé dans un bossage 23 et auquel un manomètre 24 est relié, et un orifice 25 auquel un conduit et une soupape 25A de décharge sont reliés. L'est trémité supérieure du corps de soupape loge un raccord 26 d'un réservoir 27. le réservoir 27 renferme un diaphragme flexible 28 re préserté en traIt plein sur la figure 2 dans la position qutil occupe lorsque le réservoir est vide d'eau et que l'air renfermé dans la chambre 29 au-dessus de ce diaphragme ltapplique contre le fond du réservoir. Ce dernier comporte également une valve 31 de gonflage par laquelle de l'air peut être introduit pour établir une pression prédéterminée de l'ordre de 1,4 bar en valeur manométrique. les lignes pointillées 28A représentent la position que le diaphragme peut prendre après que la pompe 13 a refoulé de l'eau dans le réservoir et élevé la-pression régnant dans la chambre 32 située au-dessous du diaphragme à 2,8 bars en valeur manométrique.Dans le dispositif décrit, 12 interrupteur 22 peut se fermer lorsque la pression manométrique régnant dans la chambre 32 descend au-dessous de 1,4 bar de manière qu'un courant électrique, provenant d'une source dSalimentation en énergie par des conducteurs 33, soit communs qué au moteur électrique par le cabale 34. Lorsque la pression manométrique atteint 2,8 bars, l'interrupteur stouvre et interrompt le fonctionnement du moteur. La période comprise entre deux démarrages successifs de ce moteur peut être considérée corme teP cycle de fonctionnement. La figure 3 représente une soupape du dispositif selon l'invention. le corps 16 est approximativement cylindrique et centré sur un axe 36. Il loge un diffuseur 37 duquel dépassent radialement vers l'extérieur trois ailettes 39 espacées de manière circulaire et reliées à la paroi intérieure 38 du corps (figure 3). le diffuseur peut également comporter plusieurs ailettes intérieures 41, espacées aussi de manière circulaire et dont les bords intérieurs guident une tige 42 d'une soupape 43. le tronçon extr8me et supérieur de cette dernière présente une surface tronconique 44 d'appui destinée à porter/une surface tronconique et semblable 46 d'appui d'un siège 47 monté dans le corps 16. Un joint circulaire 49 d'élastomère ou de matière plastique est logé dans une gorge annulaire 51 de la soupape et porte également sur la surface 46 du siège lorsqu'elle est fermée. Cette soupape est semblable à celle décrite et représer- tée dans les brevets des Etats-Unis d'Àmérique NO 2 827 922 et NO 3 540 472. Un petit orifice 51 est situé immédiatement au-dessus de la surface 46 du siège. Un tube 52 dépasse de cet orifice, traverse la paroi du siège et du corps de la soupape pour aboutir à l'intérieur du bossage 21 dans lequel est vissé un conduit 53 aboutissant à l'interrupteur sensible à la pression. De cette manière, la pression régnant au-dessus du siège est cr?mmcniquée à l'interrupteur. Un tube identique au précédent (non représenté) relie le manomètre 24 à la m8me zone circulaire 56 située immédiatement au-dessus de la surface 46 du siège. Ce tube aboutit dans le bossage 23 (figure 2) auquel le manomètre est relié par un raccord 57. Un déflecteur 58 est disposé au-dessus du siège de la soupape (figure 3).Il comprend un tronçon central et semicirculaire 59 situé sur l'axe du dispositif et fixé par plusieurs pattes 61 espacées de manière circulaire. Le tronçon semi-cir- culaire et courbe 59 est situé immédiatement au-dessus d'un alésage central 62 de la soupape 43. l'extrémité inférieure de cet alésage délimite un orifice 63. le corps de soupape, le siège, le diffuseur, la soupape et le déflecteur sont avantageusement en matière plastique. le fonctionnement de la pompe sera à présent décrit. lorsque la pompe est au repos, la soupape peut reposer par sa face inférieure 64 sur le bord supérieur 66 du diffuseur. Lorsque l'interrupteur détecte, dans orifice 51, une pression inférieure à la valeur minimale et acceptable pour la distribution de l'eau (1,4 bar en valeur manométrique, par exemple), il se ferme et relie la source d'énergie électrique au moteur de la pompe par les conducteurs 33 afin de mettre en marche ce moteur. La pompe aspire de l'eau dans ltenveloppe 11 du puits par le conduit 12 et la refoule dans le troLeoel inférieur du corps 16 de soupape. L'écoulement d'eau se divise en atteignant le diffuseur de manière que sa plus grande partie passe dans la conduite 18 de distribution située à gauche sur la figure 3. la quantité d'eau s'élevant u centre du dispositif vers le réservoir et passant autour du diffuseur ferme la soupape et fait porter hermétiquement son joint 49 sur la surface 46 du siege pour empêcher tout écoulement supplémentaire de l'eau vers le réservoir par la zone délimitée par cette surface 46. Cependant, selon l'invention, une certaine quantité d'eau continue de pénétrer dans le réservoir en suivant une trajectoire de dérivation qui, dans la forme de réalisation représentée, contourne le diffuseur, descend dans le sens indiqué par la flèche 67 et remonte par orifice 63 dans l'alésage central 62 de la soupape vers le réservoir. le déflecteur 59 empoche ce jet d'eau de frapper le diaphragme.Cependant, l'eau continue de stélever dans le réservoir et de déplacer le diaphragme de ce dernier vers la position représentée par les lignes pointillées 2gA. Simultanément, l'eau continue de s'écouler vers les canalisations de distribution par la conduite 18. Comme mentionné précédemment, le dispositif selon l'in- vention est conçu pour que '.a pompe fonctionne pendant une durée minimale déterminée. La fermeture de la soupape 43 et l'intro duction de l'eau dans le réservoir uniquement par l'orifice 63 entraient une diminution du débit d'eau refoulée par la pompe vers le réservoir. Dès que la quantité d'eau introduite par ltorifice 63 dans le réservoir est suffisante pour élever la pression régnant dans ce dernier à la valeur maximale souhaitée, l'interrupteur, qui détecte cette pression, s'ouvre et interrompt le fonctionnement de la pompe.L'écoulement d'eau ne retient donc plus la soupape en position de fermeture et, la densité de cette soupape étant d'environ 0,98 (ctest-à-dire très proche de celle de l'eau), elle ne porte que très faiblement si le siège ou, si le poids du joint annulaire est suffisant, elle s'éloigne de ce siège jusqu'à ce que sa face inférieure 64 porte sur le bord supérieur 66 du diffuseur. Dans tous les cas, dès qutun appel d'eau est communiqué au réservoir, la voljpape prend immédiatement sa position d'ouverture pour ntopposer aucune résistance à l'écoulement d'eau du réservoir vers les canalisations de distribution.Suivant le volume d'eau demandé, un ou plusieurs appels sont nécessaires pour vider le réservoir dtune quantité d'eau suffisante pour que sa pression redescende à la valeur correspcndant à la mise er, marche de la pompe. A ce moment, le cycle décrit ci-dessus se répète. A titre d'exemples les pressions manométriques souhaitées, prédéterminées, supérieure et inférieure, correspondant à l'arr8t et à la mise en marche du moteur, sont de 2,8 et 1,4 bars. La capacité du réservoir est telle que la décharge de 3,8 litres de liquide fasse descendre la pression manométrique de 2,8 à 1,4 bars. La capacté de la pompe est de l'ordre de 38 litres par minute sous une pression manométrique de refoulement de 3,5 bars.Dans un tel cas, il est possible que, par exemple par suite d'une petite fuite d'un robinet, la pompe ne doive fonctionner que six secondes pour recharger le réservoir des 3,8 litres de liquide nécessaires pour faire passer la pression régnant dans ce réservoir de la valeur correspondant à la mise en marche de la pompe à la valeur correspondant à son arr8t. Si une chasse-d'eau est actionnée immédiatement après cette opération, environ 26,5 litres d'eau sont nécessaires et entrassent une mise en oeuvre de la pompe pendant une durée inférieure à 1 minute. Une opération immédiate consécutive de la chasse-d'eau entrain une nouvelle mise en oeuvre de la pompe. De tels cycles de fonctionnemeni de la pompe sont courants dans les installations classiques et sont extrmement néfastes pour les moteurs électriques et les condensateurs. Il en résulte fréquemment des pannes électriques. La présence de la soupape et du conduit de dérivation et d t étranglement par lequel 1 liquide passe de la pompe dans le réservoir lorsque la soupape est fermée prolonge la durée du cycle de fonctionnement de la pompe alors que les limites de pression restent inchangées. Dans la forme de réalisation décrite, l'alésage central de la soupape constitue ltétranglement. Il est dimersionné de manière que, pour les limites de pression, le volume du réservoir et la capacité de la pompe mentionnés ci-dessus, au moins 2 minutes soient nécessaires à la pompe pour introduire 3,8 litres d'eau dans le réservoir et élever ainsi la pression manométrique de ce dernier de 1,4 à 2,8 bars afin que la pompe starrEte- me dispositif selon l'inventiorl supprime donc les cycles courts de fonctionne- ment des pompes et les risques résultants de détérioration élec trique , de pannes ou d' incendie. Lorsque les pressions manométriques choisies pour la mise en marche et l' rret de la pompe sont égales à 1,4 et 2,8 bars, la pression manométrique de décharge de la soupape peut être de 5,25 bars pour éviter lrapplication d'une pression excessive en cas de montage d'une pompe inadaptée. Les éléments du dispositif sont conçus pour assurer normalement un temps minimal de fonctionnement de la pompe de 2 minutes pendant lequel le volume souhaité d'eau passe par l'orifice 63, meme lorsqu'aucun ou approximativement aucun autre orifice de décharge de la pompe n'est ouvert.Les pompes centrifuges peuvent refouler de faiblesvolumesde liquide lorsque la pression est voisine de la valeur correspondant à l'arrêt de la pompe, pendant de longues durées sans entraîner de surcharge du moteur. Ces pompes conviennent donc avantageusement au dispositif selon l'invention. Toute répétition excessive des cycles de fonctionnement est ainsi éliminée. Une telle répétition est néfaste, car le courant de démarrage est de plusieurs fois supérieur au courant de marche. Si cela est souhaité, un ressort peut retenir la soupape en position de fermeture lorsque la pompe es; arrëtée. Ce ressort doit cependant être suffisamment faible pour que la soupape s'ouvre aisément lorsque de l'eau doit entre tirée du réservoir. De meme, l'étranglement du conduit disposé en dérivation de l'ouverture délimitée par le siège de la soupape peut être disposé autrement que dans la tige de cette soupape. Il peut entre réalisé dans le corps de la soupape ou bien constitué d'un tube de cuivre situé à l'extérieur de ce corps et dans un orifice duquel une soupape réglable à pointeau est montée. Cependant, ce tube risque d'âtre détérioré et ntesu doc pas avantageux. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté sans sortir du cadre de l t invention. PAVENDICATIONS 1. Dispositif de distribution d'eau comprenant une source d'eau, une canalisation de distribution et un réservoir contenant de l'eau et un gaz comprimé, une pompe, commandée électriquement, aspirant liteau de la source et la faisant passet dans la canalisation de distribution par un premier conduit, un deuxième conduit étant disposé entre le réservoir et la canalisation de distribution pour faciliter l'écoulement de l'eau de ce réservoir vers ladite canalisation, un interrupteur sensible à la pression étant connecté par son entrée à une source dtalimentation en énergie électrique et par sa sortie à la pompe pour l'alimenter en énergie électrique, cet interrupteur reliant la source d'énergie à la pompe pour tme pression inférieure à un premier niveau prédéterminé et Fléparant ladite source d'énergie de la pompe pour une pression supérieure à un second niveau prédéterminé et supérieur au premier niveau, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte un troisième conduit situé entre la pompe et le réservoir et par lequel la pompe refoule de liteau dans ce réservoir, ce troisième conduit comportant un élément d'étranglement réduisant le débit de l'eau s'écoulant de la pompe vers le réservoir, de manière que le temps de fonctionnement de la pompe nécessaire pour faire passer un volume donné d'eau dans le réservoir soit sensiblement supérieur au temps nécessaire à la pompe pour faire passer le même volume d'eau dans un conduit sans étranglement et sous des pressions comprises entre lesdits niveaux. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une entrée de l'interrupteur sensible à la pression communique avec le deuxième conduit pour détecter les pressions régnant dans ce dernier. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le volume du réservoIr, la capacité de la pompe et le taux d'étranglement sont calculés pour que la pompe fonctionne pendant une durée minimale et prédéterminée pendant laquelle elle ne refoule de l'eau que dans le réservoir pour élever la pression régnant dans ce dernier du premier au second niveau 4. Dispositif selon la revendIcation 3, caractérisé en ce que ledit volume, la capacité et le taux d'étranglement sont calculés pour que la durée minimale prédéterminée soit de 2 minutes. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en se qu'il comporte un ensemble à soupape monté dans le deu xième conduit et orienté pour faciliter l'écoulement de l'eau, par ce deuxième conduit, du réservoir vers la canalisation de distribution, cet ensemble ralentissant cependant l'écoulement de l'eau dans le deuxième conduit vers le réservoir. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qurune entrée de ltinterrupteur, sensible à la pression, communique avec le deuxième conduit en un emplacement tel que ltensemble à soupape soit disposé dans ce deuxième conduit entre ladite entrée et la canalisation de distribution. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le troisième conduit est monté en parallèle avec le deuxième conduit pour établir un écoulement placé en dérivation par rapport à l'ensemble à soupape. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le troisième conduit est disposé dans ''ensemble à soupape. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que lrensemble à soupape comprend un siège et une soupape solidaire d'une tige, cette soupape pouvant se fermer en entrant en contact avec le siège pour empocher tout écoulement de liquide dans ce dernier vers le réservoir, le troisième conduit étant disposé longitudinalement dans la tige. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le réservoir est un récipient qu'un diaphragme divise en une chambre contenant un gaz et une chambre contenant de lteau, une valve communiquant avec la chambre contenant le gaz pour permettre l'introduction drair. 11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'ensemble à soupape est disposé dans un corps de soupape relié à la pompe, au réservoir et à la canalisation de dis tribution, l'ensemble étant orienté de manière que la tige de la soupape soit disposée à peu prAes verticalement et que la soupape soit située au-dessous du siège lorsqu'elle est ouverte. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la densité de la soupape est approximativement égale à celle de liteau. 13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le premier niveau prédéterminé de pression est égal à 1 1,4 bar en valeur manométrique, le second niveau prédéterminé de pression est égal à 2,8 bars valeur manométrique, la variation de volume du gaz renfermé dans le réservoir pour provoquer une variation de pression manométrique de 1,4 bar étant de 3,8 litres, la capacité de la pompe étant de 38 litres par minute à des pressions de refoulement pouvant atteinre 2,8 bars en valeur manométrique, ltélément d'étranglement étant dimen sionné pour que ltécoulement de 3,8 litres d'eau dans le troisième conduit vers le réservoir demande deux minutes. 14. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'une entrée, sensible à la pression, de l'interrupteur est située dans le corps de soupape et communique avec le deuxième conduit, inznédiatement au-dessus du siège.