Brevet FR2232723A1 — publié le 19750103

La presente invention concerne des soupapes d'aération et de purge d'air couramment désignées sous le non de ventouses, et destinées à effectuer automatiquement l'évacuation de l'air contenu dans des conduites hydrauliques, lors de leur remplissage ou, au contraire, leur aération, au moment de leur vidange. Plus particulièrement, l'invention concerne des ventouses permettant d'assurer l'-évacuation libre et rapide d'un gros débit d'air , lors du remplissage, sans risque de fermeture intempestive de la boupåpe. Qn eonnsit iléjà des ventouses comprenant un flotteur relativement leur, guidé à l'intérieur d'une enveloppe pourvue d'un orifice pour l'évacuation de l'air. Lorsque la conduite est pleine de liquide, le flotteur est maintenu soulevé par la poussée hydro zutique qu'il subit de la part du liquide, et vient de ce fait obturer ltorifice. Dans les ventouses de ce type le flotteur se trouve sur le trajet du courant d'air qui traverse la ventouse. Lors du remplissage de la conduite å protéger, l'air expulsé se fraye un chemin entre le flotteur et le corps de la ventouse, Tant que le débit d'air à travers la ventouse reste faible, le flotteur demeure pratiquement immobile dans sa position basse sans gêner en rien l'évaeuation de l'air par l'orifice de sortie. Mais, lorsque 12 débit d'air devient important, c'est-8-dire lorsque l'on veut remplir de liquide la conduite en un temps relativement court, le flotteur est lancé vers le haut contre l'orifice de sortie qui s'obture et gee ltévacua-tion de l'air. Un autre défaut des ventouses du type considéré reside dans le fait que le flotteur n'assure que bien rarement l'étanchéité au niveau de l'orifice de sortie de la ventouse. Cela s'explique par le fait d'une part, que le flotteur est libre au cours de son mouvement vertical, sous l'action de la pousses hydrostatique, et d'autre part, qu'il est, le plus généralement, constitué en une matière insuffisamment homogène, par exemple en bois ; dans ce cas, le centre de gravité du flotteur ne coïncide pas forcément avec son centre de symétrie. Ainsi, lorsque le niveau du liquide monte dans la ventouse, le flottèur peut se trouver soumis à l'action de deux forces non colinéaires : la poussée d'Archimde qui est appliquee en son centre de symétrie et son poids qui est appliqué en son centre de gravité.Ces forces forment un couple qui font virevolter le flotteur, de sorte que lorsque la ventouse est remplie de liquide, le flotteur s'applique au hasard par une portion quel conque de sa surface, sur l'orifice de sortie. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et, pour ce faire, elle a pour objet une ventouse pour gros débit d'air, qui se caractérise en ce que le flotteur est logé, à l'abri du courant d'air évacué, à l'intérieur d'une cuve fixe, ouverte vers le haut, fermée vers le bas, et pourvue de perforations par lesquelles le liquide peut pénétrer dans la cuve ou en sortir, et en ce que le flotteur est monté coulissant avec jeu le long d'une tige de guidage fixée sur le fond de la cuve. Ainsi, pendant le remplissage de la conduite hydraulique, l'air passe entre la cuve et la paroi interne du corps de la ventouse, de sorte que le flotteur reste immobile en position basse. Lorsque liteau pénètre dans la cuve par lesdites perforations, elle soulève le flotteur qui est cependant guidé vers le haut par la tige. Le flotteur conserve donc une position stable pendant tout son mouvement et son contact avec l'orifice d'évacuation se produit toujours suivant la même zone du flotteur0 Deux modes d'exécution de l'invention seront à présent décrits en regard des dessins annexés dans lesquels : la figure t est une vue en coupe verticale d'une ventouse à grand débit d'air ; et La figure 2 est une vue en coupe verticale d'une ventouse à grand débit d'air selon l'invention, jumelée avec une ventouse de dégazage. Avec référence à la figure 1, la ventouse comprend un corps creux 1 de forme cylindrique, fermé à sa partie supérieure par un couvercle 2 assemblé sur le corps par des brides 3, 4 au moyen de goujons 5 et d'écrous 6. le couvercle comporte un joint d'étanchéité 8 définissant un large passage circulaire 9. Le couvercle est surmonté d'un déflecteur 7 pourvu d'ouvertures latérales 10, uniformément réparties autour du couvercle et dirigées vers le bas. le corps t se termine à sa partie inférieure par une tubulure il et par une bride 12 s'assemblant par boulons à la bride du branchement de la canalisation desservie. A la base du corps l, est fixée une cuve 13, sur un disque 14, percé en son centre d'un trou fileté et relié au corps par des nervures radiales t5. La cuve, qui est sensiblement coaxiale au corps cylindrique, est ouverte à son extrémité supérieure, et est connectée au disque 14 au moyen d'un guide vertical 16 comportant une portion inférieure filetée 17, qui traverse un perçage prévu au fond de la cuve et se visse dans le trou fileté du disque 14.Audessus de la portion filetée, la tige'comporte une portion cylindrique 18 de plues grand diamètre, destinée à réaliser le serrage de la cuve sur le disque, avec interposition d'une rondelle 19* la portion filetée 17 est percée d'un banal axial 20 se prolongeant jusque dans la portion cylindrique évasée 18, d'où il bifurque en plusieurs canaux radiaux 21 qui débouchent à l'intérieur de la cuve, juste au-dessus de son fond. Conformément à l'invention, la ventouse comporte un flotteur 22 entièrement logé dans la cuve 13 et pourvu d'un alésage axial borgne 23 dans lequel est librement reçu le guide vertical 16. Le flotteur est constitué en une matière iégere et homogène, par exemple en polypropylène. Il comprend une portion inférieure cylindrique et une portion supérieure hémisphérique. n peut également être sphérique ou conique, la seule condition à satisfaire dans tous les cave, étant que son diamtre soit inférieur à celui du passage 9 défini par la bride interne 7, de façon qu'en se soulevant flotteur vienne s'appliquer avec étanchéité contre le joint 8. Le guide 16 se termine à son extrémité libre par une portion de diamètre réduit 24. Dans l'espace tubulaire défini entre l'alésage borgne 23 du flotteur et la portion 24 est monté coaxialement un ressort hélicoïdal 25 qui s'appuie contre le fond de l'alésage et contre l'épaulement défini par la diminution de diamètre du guide. Le fonctionnement de la ventouse est le suivant Lorsque la conduite hydraulique à desservir ne contient pas d'eau, la ventouse se trouve dans l'état illustré par la figure 1, c'est-à-dire que le flotteur 22 est, en position basse et comprime légèrement le ressort 23, sous l'action de son propre poids. Une fois que l'eau commence à être admise dans la conduite, l'air qui est chasse, traverse la ventouse en passant entre les nervures radiales 15, entre la cuve 13 et le corps t et s' échappe à l'atmosphère à travers le passage circulaire 9 et les ouvertures 10. Le flotteur 22, qui est bien protégé l'intérieur de la cuve 13 contre les sollicitations du flux d'air, reste immobile en position basse, de, sorte que le passage 9 reste grand ouvert et permet à l'air de s'évacuer vers l'atmosphère sans perte de charge appré- ciable. Ceci reste vrai quel que soit le débit d'air qui traverse la ventouse, 'est-i-dire quelle que soit la vitesse de remplissage de la conduite. Lorsque le niveau de liteau monte dans la ventouse, elle pénè tre dans la cuve, par le canal axial 20 et les canaux rsdiaux 21, sous l'action combinée de la poussée d'Archimède et du ressort 23, le flotteur se soulève, en restant guidé dans son mouvement par le guide 16, jusqu'à-venir s'appliquer contre-le joint d'étanchéité 8o Au cours d 'une opération de vidange de la conduite, le flotteur suit le mouvement de descente de l'eau dans la ventouse, débouchant de ce fait l'ouverture 9 à travers laquellé l'air extérieur peut entrer librement. La figure 2 représente une ventouse à gros débit d'air identique à celle qui vient d'être décrite, mais qui est jumelée avec une petite ventouse de dégazage, connue en soi. Cette dernière sert à évacuer à l'atmosphère de petites quantités d'air normalement dissoutes dans l'eau et qui peuvent se dégager, par exemple, par suite de changements de température ou de pression. Ces petites quantités d'air ne sont pas capables de provoquer l'ouverture du flotteur de la ventouse à gros débit. Leur accumulation dans cette ventouse représente un danger pour la sécurité de la conduite et c'est pourquoi il est nécessaire de les évacuer au fur et à mesure qu'elles se dégagent. La ventouse de dégazage comprend un corps creux 30 fermé par un couvercle 31. Le corps 30 est fixé par une paroi 32 sur une paroi 33 de la ventouse gros débit, au moyen de goujons 34. Des passages 35 et36 percés à travers les parois 32 et 33 mettent en communication l'espace intérieur de la ventouse gros débit et celui de la ventouse de dégazage. L'étanchéité entre les surfaces de contact des corps 1 et 30 au niveau des passages 35 et 36 est assurée par deux joints d'étanchéité 37 et 38. A l'intérieur du corps 30 est monté un flotteur 39 fixé à une extrémité d'un levier 40, dont l'autre extrémité est articulée sur un bossage 41 formé sur la paroi interne du couvercle 31. Le flotteur peut être constitué en la même matière que le flotteur 22, mais sa forme n'a pas d'importance particulière. Le levier 40, porte en un point compris entre le bossage 41 et le flotteur 39, une garniture d'étanchéité 42 susceptible de venir s'appliquer, -lorsque le flotteur est soulevé dans sa position représentée sur la figure 2, contre un siège 43 entourant l'orifice d'un passage 44 percé à travers le couvercle 31 de la ventouse de dégazage et qui débouche dans l'atmosphère par un évent 45. La ventouse de dégazage comporte enfin une manette de contrôle 46 qui, lorsqu'elle est enfoncée, abaisse le flotteur 39 et décolle de ce fait la garniture 42 du siège 43, mettant ainsi en communication l'intérieur de la ventouse 30 avec l'atmosphère. Le dispositif de la figure 2 fonctionne de la façon suivante Lors du remplissage de la conduite, l'air, chassé à grande vitesse, s'échappe par le passage 9 qui est grand ouvert, comme expliqué précédemment, mais ne pénètre pratiquement pas dans la ventouse de dégazage, en raison des pertes de charge importantes se produisant dans les passages 35, 36. lorsque l'eau monte dans la ventouse, elle soulève le flotteur 22 jusqu'à obturation du passage 9, et pénètre simultanément dans la ventouse de dégazage à travers le passage 36. Le flotteur 39, qui se trouve initialement en position basse, est soulevé par la poussée hydrostatique de l'eau, le levier40 se mettant alors à pivoter dans le sens des aiguilles d'une montre sur la figure 2, jusqutau moment out la garniture d'étanchéité 42 vient en contact avec le siège 43. Les deux ventouses sont alors fermées. Si, à présent, une petite quantité d'air se dégage de l'eau, par exemple par suite d'un changement de température ou de pression, comme expliqué précédemment, cet air pénètre dans la ventouse de dégazage par le passage 35 et s'accumule sous le couvercle 31, ce qui a pour effet d'abaisser le niveau de l'eau à l'intérieur de la ventouse de dégazage, et de faire pivoter le flotteur 39 vers le bas. L'air accumulé s'échappe alors à l'atmosphère et aussitôt le niveau de liteau remonte en soulevant le flotteur qui vient à nouveau boucher l'orifice du passage 44. R E V E N D I C A 2 I O N S 1.- Ventouse de purge et d'aération pour conduites hydrauliques, du type comprenant, dans un corps creux, rapporté par sa base sur une conduite de liquide à protéger et pourvu à sa partie supérieure d'un orifice d'évacuation d'air, un flotteur pouvant se déplacer verticalement dans le corps pour obturer ledit orifice, lorsque le liquide monte dans la ventouse, ladite ventouse étant caractérisée en ce que le flotteur est logé, à l'abri du courant d'air évacué, à l'intérieur d'une cuve fixe, ouverte vers le haut,fermée vers le bas et poure en son fond d'un unique orifice qui se ramifie pour déboucher dans la partie inférieure de la cuve par au moins deux canaux répartis symétriquement autour de l'orifice, celui-ci étant de section très inférieure par rapport à la section de passage comprise entre la cuve et la paroi interne du corps, de manière que la quantité d'air chassée par ledit orifice, lors du remplissage de la conduite, soit négligeable, et que l'orifice permette néanmoins une vidange rapide du fluide hydraulique contenu dans la cuve. 2.- Ventouse selon la revendication 1, caractériséaen ce que le flotteur est monté coulissant librement le long d'un guide vertical disposé sur le fond de la cuve et percé à sa partie in férieuresde l'orifice et des canaux précités. 3.- Ventouse selon la revendication 1, caractérisée en ce que la cuve est fixée par son fond sur un disque-support rattaché au corps de la ventouse, au moyen de nervures radiales, permettant la libre circulation du liquide entre la paroi de la cuve et celle du corps. 4.- Ventouse selon la revendication 2, caractérisée en ce que le guide se termine, du cbté de son extrémité inférieure, par une portion filetée qui traverse le fond de la cuve et se visse dans un trou taraudé prévu sur le disque-support, ladite extrémité inférieure étant percée d'un alésage axial qui se prolonge par au moins un alésage diamétral débouchant à l'intérieur de la cuve, sous le flotteur. 5.- Ventouse selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le flotteur est constitué en un matériau homogène et s'appuie sur un ressort hélicoïdal monté autour du guide. 6.- Dispositif de purge à double fonction, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison une première ventouse selon l'une des revendications précédentes et une seconde ventouse ou ventouse de dégazage, rapportée sur la paroi de la première ventouse et communiquant avec elle par l'intermédiaire d'un canal supérieur pour le passage de l'air vers la ventouse de dégazage, et d'non canal inférieur pour le passage du liquide refoulé vers la premiere ventouse.