Brevet FR2271495A1 — publié le 19751212

L'invention concerne un purgeur automatique et notamlnernt un tel dispositif susceptible d'extraire, sans intervention extérieuley du liquide qui se trouverait à l'intérieur d'un circuit de gaz. De tels circuits comprennent par exemple les circuits d'air comprimé industriel qui doivent etre purgés périodiquement, et en différents points, de l'eau et de l'huile qu'ils contiennent toujours, en plus ou moins grande quantité. Ou bien ce sont des circuits en dépression, destinés à collecter les fuites de liquides qui peuvent se produire dans une instsllation comportant un grand nombre de machines. C'est le cas par exemple d'un collecteur de recupération des fuites d'huile provenant des paliers d'un groupe de machines.Ces différentes sortes de circuits ont en commun d'être à une pression (pression amont) supérieure à la pression d'évacuation (pression aval), cette pression d'évaruation étant soit l'atmosphère, soit la pression d'un collecteur (collecteur de purge) en dépression par rapport au circuit. L'extraction du liquide d'un circuit suppose donc la manoeuvre occasionnelle d'une vanne mettant en communication, pendant un court instant, une partie du circuit où se trouve accumulé le liquide (circuit amont) avec le collecteur de purge ou l'atmosphère (circuit aval). La plupart du temps cette manoeuvre est manuelle et est effectuée, soit périodiquement, soit lorsqu'une certaine quantité de liquide s' est accumulée dans une partie déterminée du circuit. Dans un cas comme dans l'autre il est nécessaire d'avoir recours à une intervention humaine ce qui, dans le cas d'installations importantes, présente une sujétion non négligeable.De plus la manoeuvre manuelle d'une telle vanne entraxe souvent la mise en communication directe du circuit amont avec le circuit aval, et provoque des perturbations dans le maIntien de la différence des pressions entre ces deux circuits, Un objet de l'invention est un purgeur automatique, placé entre un circuit amont contenant un gaz avec une certaine quantité de li quide, et un circuit aval, ledit purgeur révisant automatiquement le passage du liquide du circuit amont au circuit aval, lorsqu'une 'quantité déterminée de liquide s'est accumulée dans le purgeur1 ce passage du liquide de l'amont à l'aval ne provoquant pas une mise en communication du circuit amont avec le circuit aval, qui permette le passage direct du gaz entre ces deux circuits. Dans une installation importante où un grand nombre de machines sont purgées dans un collecteur, il est nécessaire de mesurer les quantités provenant de chaque machine, de manière à pouvoir en suivre le fonctionnement et, le cas échéant, donner l'alarme si les quantités évacuées par une machine sont trop importantes. Un autre objet de l'invention est un purgeur qui évacue une quantité déterminée de liquide à chaque fonctionnement, cette quantité étant réglable, et qui soit adapté pour émettre un signal à chaque fonctionnement, de manière à permettre à un calculateur qui reçoit ces signaux, de totaliser les fonctionnements et de déclencher un signal d'alarme Si leur nombre par unité de temps dépasse une certaine limite. Cet appareil conçu pour fonctionner dans un ensemble important et complexe, doit être endurant, ne requérir aucun entretien, être indéréglable et donner des indications peu affectées par les variations de la température. Le purgeur selon l'invention, constitué par une capacité, reliée à sa partie supérieure à un circuit amont, et dont la partie inférieure est munie d'un dispositif d'obturation l'empêchant d'être en communication avec une évacuation, ladite capacité contenant un flotteur mobile, dont le déplacement agit par l'intermédiaire d'un dispositif de commande sur 1' ouverture et la fermeture du dispositif d'obturation est caractérisé par le fait que les déplacements du dispositif de commande sont entravés par un dispositif à échappement dont le fonctionnement a lieu sous un effort prédéterminé. D'autres caractéristiques apparaîtront dans la description d'un exemple de réalisation donné ci-après avec les Figures qui représentent : la Figure 1 une coupe verticale de ltensemble du Purgeur, la Figure 2 une demi-coupe, agrandie par rapport à la Figure 1, du dispositif à échappement, les Figures 3 et 4 une coupe du purgeur en position moyenne, juste avant le déclenchement, et, en position haute, en cours de purge, les Figures 5, 6 deux variantes au dispositif précédent, les Figures 7 et 8 une troisième variante du dispositif précédent. On voit sur la Figure I en 1 le corps du purgeur formé d' un cylindre en matière plastique Sermé à ses extrémités par deux flasques 2 et 5 en bronze, raccordés par les embouts 5 au collecteur de fuites (amont) et 4 au collecteur de purges (aval) non représentés. Entre le flasque supérieur 3 et le corps 5 est intercalée une cloison intermédiaire 6 en bronze, dans laquelle est ménagée une gorge annulaire 7 percée d'évents 8 disposés à l'aplomb des axes d'oscillation 9 des taquets dont il sera question plus loin. Un clapet guide en acier 12 obture, lorsqu';7 repose sur son siège, une canalisation 13 mettant en communication l'intérieur du cylindre 1 avec le collecteur de purges (aval) qui peut être l'atmosphère. Le clapet guide 12 est fixé à ltextrnmité d'une tige support 14 guidée par un portage 15 ménagé dans le flasque supérieur 3. Des évents 16 et 17 disposés autour de ce portage mettent en communication l'intérieur du cylindre avec le circuit des fuites (amont). Sur cette tige support 14 sont fixés, à la partie supérieure une coupelle en t81e 18 soutenue par un renfort en aluminium 19, et à la partie inférieure une rondelle en acier 21 formant ressaut. Autour de cette tige support 14 coulisse une jupe en matière plastique 22 comportant à sa partie supérieure une couronne bi-conique d'encliquetage 23 en acier reposant sur renfort 24, et à sa partie inférieure un épaulement 25 reposant sur le ressaut 21. Un flotteur cylindrique 26 en matière plastique coulisse dans la jupe 22 ; il est muni à sa partie supérieure d'un reniflard 27 mettant en communication l'intérieur avec l'extérieur du flotteur. Sous la cloison intermédiaire 6 sont fixés des taquets 28 os cillsrt-en un point O autour d'axes 9 sensiblement horizontaux et munis de contre-poids constitués par des masselottes 29. L'un de pes taquets est mieux représenté sur la Figure 2. Le corps du ta- a quet 28 est en t8le d'acier en forme de quadrilatère irrégulier dont un sommet est articulé sur l'axe horizontal 9, un bec 31 prend appui en un point de la couronne 23, tandis que la masselotte 29 est fixée à la partie opposée. On voit que l'angle formé par le bec 31, l'axe 9 et le centre de gravité G où s'applique le poids P du taquet est d'environ 80 degrés tandis que la demi-droite joignant le centre de l'axe O au point G est en dessous de l'horizontale.Le bec 31 forme un angle d'environ 90 degrés dont la bissectrice est sensiblement horizontale lorsque la pointe du bec prend appui sur la partie supérieure de la couronne 23 ainsi qu'il est représenté sur la Figure 2. La couronne 23 est constituée de deux troncs de cône dont les traces des génératrices sur le plain de la Figure font avec l'axe du support 14 des angles nettement inférieurs à 45 degrés de manière que, si la bissectrice de l'angle formant le bec est sensiblement horizontale, l'angle que fait la trace AB avec la partie inférieure du bec, est d'au moins 15 degrés et qu'en tout cas le point de contact du taquet 28 avec la couronne 23 se fait toujours uniquement à l'extrémité du bec 31.On a représenté sur la Figure 1 deux taquets symétriquement disposés par rapport à l'axe de la jupe 22, mais il est bien entendu qu'il peut y en avoir un nombre quelconque. Le fonctionnement du purgeur est le suivant. Au début du fonc tionnement représenté Figure 1 le purgeur est totalement dépourvu de liquide, par exemple d'huile. Le flotteur repose sur la jupe 22, constituant le dispositif de commande, qui repose elle-mEme sur la tige 14 qui applique le clapet-guide 12, constituant le dispositif d'obturation, sur son siège 13. L'huile arrivant par l'embout 5 se répand par les évents 16 et 17 dans la coupelle 18 qui, munie de trous 20, se déverse dans la gorge annulaire 7 de la cloison inter- médiaire 6.Par les trous 8 l'huile se répand alors sur les axes 9 des taquets et en assure la lubrification avant de se répandre à l'intérieur du cylindre 1, en suintant le long des surfaces des taquets 28 en lubrifiant également les portages de la couronne 23 sur les becs 31 des taquets. le niveau d'huile monte alors dans le cylindre 1, et il arrive un moment où le flotteur cylindrique 26 flotte en coulissant sur la jupe 22 et s1 élève peu à peu. La droite 34 Figure 3 représente le niveau de l'huile au moment où la partie supérieure du flotteur 22 vient au contact de la partie inférieure du renfort 24 de la jupe 22. Quand la quantité d'huile est suffisante, la flottabilité du flotteur 26 et de la jupe 22 devient positive.Mais la jupe 22 est maintenue en immersion forcée dans sa position basse par 11 effort appliqué par le bec 31 sur le tronc de cone AB de la couronne 23 constituant le dispositif à échappement. Cet effort est provoqué par le bec 31 sous l'effet du couple constitué par le poids P appliqué au bras de levier OG (Figure 2) et est dirigé normalement à la droite ÂB. Il peut être décomposé en deux forces, dont l'une est absorbée par la réaction du support 14, tandis que l'autre est dirigée verticalement vers le bas, en maintenant la jupe appuyée par son renfort 25 sur le ressaut 21, Cet effort antagoniste dirigé vers le bas est d'autant plus élevé, i poids égal des masselottes 29, que l'angle que fait la génératrice A3 du tronc de cône de la couronne 23 avec l'axe du support 14 est plus grand. Il arrive un moment où la flottabilité du flotteur 26 et de la Jupe 22 est égale au poids de cet ensemble ajouté à la force antagoniste provoquée par la réaction du bec 31. L'ensemble jupe-flotteur s1 élève alors au fur et à mesure de la montée du niveau de l'huile et le bec 3t glisse sur le tronc de cône AB de la couronne 23. Lorsque le bec 31 arrive au point A, la force antagoniste qu'il appliquait sur la jupe 22 cesse brusquement. Le niveau atteint par l'huile à ce moment est représenté par la droite 32 Figure 3 et correspond au niveau maximum, l'ensemble flotteur-jupe est alors en net excédent de flottabilité positive, et s'élève brusquement ; la partie supérieure du renfort 24 de la jupe 22 vient alors au contact de la partie inférieure du renfort 19 de l'ase support 14.Cet excédent de flottabilité, qui est égal, en début de soulèvement, à la force antagoniste exercée par le bec 31, est calculé suffisamment grand pour que le flotteur soulève le support 14 avec son clapet (compte tenu éventuellement de ltEffort résultant de la pression de l'huile sur le clapet). Le niveau de~lthuile à ce moment est représenté par la droite 33 Figure 3. On a représenté schématiquement Figure 4 la position des différents organes du purgeur à cet instant d'ouverture du clapet. A partir de cet instant l'huile s'écoule vers l'aval et le niveau dans le cylindre 1 baisse. Le flotteur s'abaisse, mais le bec 31 prenant appui cette fois sur la partie AC de la couronne 23 exerce un effort dirigé vers le haut. Cet effort dirigé vers le haut (dépendant du poids des masselottes 29 et de l'angle que fait AC avec l'axe du support 24) est calculé pour autre supérieur au poids de la jupe 22 soutenant le support 14.La jupe 22 soutenant le support 14 reste donc accrochée en position haute, tandis que le flotteur 26 descend au fur et à mesure de ltécoulement de l'huile, jusqu'à ce que sa partie inférieure vienne prendre appui sur l'épaulement 25 de la jupe 22. Quand le niveau continue à descendre le poids apparent (poids moins flottabilité) de l'ensemble flotteur, jupe, support, augmente jusqu'à devenir égal à l'effort dirigé vers le haut provoqué par la réaction du bec 31 sur la génératrice AC. A partir de ce moment cet ensemble descend avec le niveau de l'huile, et le bec 31 se déplace (relativement) du point C vers le point A (Figure 2). Lorsque le point de contact 31 a franchi le point A, l'effort dirigé vers le haut s'annule brusquement et l'ensemble jupe 22 support 14 retombe et le clapet est appuyé de nouveau sur son siège. Le cycle peut ainsi recommencer : on remarquera que le purgeur n'est jamaia complètement vidé de l'huile qu'il contient, sauf avant le premier fonctionnement, et que de ce fait m8me après l'ouverture du clapet, le gaz qui se trouve à 'la partie amont n1 est jamais en communication directe avec la partie aval. On a représenté Figure 3 les niveaux d'huile correspondant à différentes phases de fonctionnement du purgeur. On a vu que le niveau 34 correspondait au niveau d'huile dans la capacité cylindrique au moment où la partie supérieure du flotteur, en position de flottaison, venait au contact de la partie inférieure du renfort 24 et que le niveau 32 correspondait au niveau de l'huile quand la couronne 23 de la jupe 22, poussée par le flotteur, présentait son arête A au bec 31 des taquets 28. L'effort exercé par le système flotteur-jupe sur le dispositif d'échappement constitué par Irensemble couronne 23 taquets 28 est représenté sensiblement par la différence de flottabilité du flotteur, entre les niveaux 34 et 32.Une fois que l'arête A de la couronne 23 a franchi les becs 31 des taquets 28, l'ensemble flotteur jupe se soulève brusquement et le niveau d'huile retombe dans la capacité cylindrique 1 du niveau 32 au niveau 33. La distance qui sépare ces deux niveaux est fixe et dépend de la géométrie des pièces à condition toutefois que le niveau 32, dont la position dépend de l'inclinaison de AB et du poids des masselottes 29, comme il vient d'entre dit, soit suffisamment élevé pour que l'ensemble flotteur-jupe-support ait encore une flottabilité positive lorsqu'il est en position haute, e'est-à-dire lorsque le niveau de huile est redescendu. au niveau 33. il est å remarquer que si l'on veut que le mouvement de soulèvement du clapet ait lieu franchement, ctest-i-dire que le mouvement de l'ensemble flotteur-jupe-support vers le haut se fasse rapidement, il est nécessaire que la section du cylindre soit nettement supérieure (environ un tiers) à celle du flotteur, de manière que le déplacement du volume d'huile, correspondant à la différence des niveaux 32-33/!asse rapidement entre flotteur et cylindre en dessous du flotteur. Dans la réalisation ainsi décrite, le flotteur a un volume utile de 190 centimètres cubes, sa masse est de 40 grammes et sa poussée maximale, engendrées par immersion totale dans un liquide de densité 0,85, est de 160 grammes. La masse de la jupe est de 20 grammes, celle du clapet guide avec son support de 40 grammes. La force antagoniste dirigée vers le bas, produite par les taquets du système à échappement, est de 70 grammes. le diamètre de l'orifice dtévacuation est de 2 millimètres. Ce type de purgeur présente de nombreux avantages. Son automaticité découle de la description aui vient d'en etre faite. Il est d'une grande robustesse et ne réclame aucun entretien en raison de l'absence de réglages précis, ce qui permet un choix très large des matériaux utilisés. Il est très fiable, et indéréglable avec le temps et la température. Il n'y a pas de ressort dont les caractéristiques évoluent, mais uniquement des poids et des leviers. les frottements ont des valeurs constantes, étant donné que les matériaux choisis ne s 'al- tèrent pas. De plus les contacts ou axes sont toujours imprégnés d'huile, d'après la disposition des orifices d'arrivée des fuites. ns peuvent être utilisés avec une pression quelconque amont. L'intérieur du flotteur est en communication par un reniflard avec l'extérieur, celui-là ne risque donc pas d'entre écrasé et peut être d'un échantillonnage léger : il suffit que le réservoir cylindrique soit construit pour supporter la pression d'utilisation. Enfin comme il a été signalé il ne met à aucun moment le gaz qui se trouve en amont en communication avec l'aval, et ne perturbe donc jamais la stabilité de la pression amont. Le dispositif décrit s'adapte spécialement à un collecteur de fuites d'huile d'un ensemble important de machines, mais pour d'autres applications il pourra être intéressant d'utiliser une des variantes suivantes. Dans une première variante e dispositif à échappement (voir Figure 5) les taquets 28 au îiéu d'être lestés par des masselottes, sont appliqués sur la couronne bi-conique d'encliquetage 23 par des ressorts 39. Un de ces ressorts a été représenté sur la Figure 5 il est en forme de ressort à boudin mais il est bien entendu qu'on peut lui donner une forme quelconque. Dans une autre variante représentée Figure 6 taquets et masselottes sont supprimés et remplacés par une simple lame élastique 41 fixée en 42 sur le bati 1 et formant une arête 43 prenant appui sur la couronne bi-conique d'encliquetage 23 La Figure 7 représente encore une autre variante de réalisation du purgeur. Dans celle-ci la jupe intermédiaire entre le flotteur et le support de clapet est supprimée, et le flotteur coulisse direz~ tement le long dudit sus ort. On voit sur la Figure 7 le flotteur 26 coulissant le long du support 44 muni d'un ressaut 45, sur lequel repose ledit flotteur lorsque le purgeur est vide.A la partie supérieure du support 44 est monté coulissant un manchon 46, ayant à sa partie inférieure une collerette 47 sur laquelle le flotteur vient prendre appui en position haute. Une pièce en fer doux, par exemple en forme de coupelle 48,est fixée à la partie supérieure dudit manchon 46. Deux électro-aimants 49 et 50 sont flxés au bâti 1 et sont disposés de part et d'autre de la coupelle. les déplacements vers le haut du manchon 46, monté coulissant sur le support 44, sont limités par un écrou 52 vissé sur une partie filetée de la partie supérieure du support. le fonctiorinement de ce dispositif est le suivant. Quand le purgeur est vide le flotteur repose sur le ressaut 45 du support 44, lequel applique le clapet sur son siège. La coupelle 48 fixée sur le manchon coulissant 46 repose au contact sur l'aimant 49. Au fur et à mesure de l'arrivée du liquide, le flotteur se soulève jusqu'à venir prendre appui sur la collerette 47 du manchon 46. Celui-ci est maintenu dans sa position par la force magnétique de l'électro- aimant 49. le liquide -continuant à monter il arrive un moment où la flottabilité du flotteur est égale, puis dépasse,le poids du support 44 et du manchon 46 avec sa coupelle 48, auquel s'ajoute la force magnétique de à l'électro-aimant 49. A ce moment la coupelle 48 se décolle de l'électro-aimant 49 et cetteforcemagnétique diminue rapidement à mesure de l'éloignement de la coupelle 48. le mouvement vers le haut se poursuit et la partie supérieure du manchon 46 vient prendre appui sur ltécrou 52 et soulève le support 44 avec le clapet dont il est solidaire. La coupelle 48, en fin de mouvement vient buter contre un autre électro-aimant 50 qui maintient ainsi la coupelle 48 et le clapet dans la position haute. le liquide s'évacue et le flotteur 26 redescend tandis que le support 44 reste toujours en position haute, maintenue par l'électro- aimant 50, jusqu'à ce que le flotteur vienne reposer sur le ressaut45 situé à la partie inférieure du support 44. Quand la force d'attrad- tion de l'électro-aimant 50 ajoutés à la flottaison du flotteur 26 devient plus faible que le total des poids du manchon 46,du support 44 et du flotteur 26, l'ensemble retombe brusquement et le clapet est de nouveau sur son siège. On voit que la position des niveaux supérieurs et inférieurs qu'atteint le liquide, au moment du soulèvement et de l'abaissement du clapet sur son siège,dépend des forces magnétiques appliquées par les électro-aimants 49 et 50 sur la coupelle en fer doux 48. le champ de ces électro-aimants est réglable au moyen d'un circuit électrique dont on voit les départs symbolisés par deux fils sur les Figures 7 et 8. En agissant sur le champ des électro-aimants on influe sur la quantité de liquide évacuée à chaque cycle du purgeur. Dans une autre variante les électro-aimants 49 et 50 sont remplacés par des aimants permanents. le réglage de leur force magnétique est alors établi une fois pour toute à la construction ou bien réglable par tout moyen connu, comme par exemple l'accouplement de deux aimants permanents, orientables l'un par rapport à l'autre, de manière à faire varier le magnétisme résultant. les qualités de robustesse et de fiabilité dans le temps de ce purgeur sont mises à profit pour l'utiliser comme dispositif de mesure de volume. A cet effet on dispose sur le flasque supérieur de celui-ci un détecteur 36 (Figure 1) qui émet un signal lorsque la coupelle 18 arrive en position haute. Ce détecteur, qui peut & re un détecteur de proximité d'un type connu, est relié à un totalisateur. Un relevé périodique de celui-ci indique la quantité de liquide qui a transité par le purgeur pendant le temps considéré. Lorsque les quantités évacuées sont faibles, l'indication du nombre de fonctionnement peut être d'une précision insuffisante. Il est alors nécessaire de traiter les informations données par le purgeur, et mesurer le temps qui s'écoule entre deux fonctionnements. Pour améliorer encore cette précision de mesure, on ajoute sur2a capacité cylindrique 1 un deuxième détecteur 37 émettant un signal lorsqu'il est atteint par le niveau du liquide. L'intervalle qui sépare deux mesures est alors divisé par deux, et on est averti plus rapidement de la défaillance d'une machine. - REYENDICATIONS 1 - Purgeur constitué d'une capacité reniée à sa partie supérieure à un circuit amont et dont la partie inférieure est munie d'un dispositif dtobturation empêchant ladite partie inférieure d'8tre en communication avec une évacuation, ladite capacité conte- nant un flotteur mobile dont le déplacement agit par ltintermédiarre d'un dispositif de commande sur ltouverture et la fermeture du dispositif d'obturation, ledit purgeur étant caractérisé en ce que les déplacements du dispositif de commande sont entravés par un dispositif à échappement dont le fonctionnement a lieu sous un effort prédéterminé. 2 - Purgeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif à échappement est constitué par au moins un taquet oscillant autour d'un axe sensiblement horizontal ledit taquet étant muni d'un bec prenant appui par gravite sur une partie d'une jupe coulissant le long d'un support sensiblement vertical, ladite partie étant en forme de rampe inclinée sBr la verticale et se terminant par une arête suivie d'une autre rampe ella-même inclinée sur la verticale. 3 - Purgeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les rampes inclinées sont en forme de couronne constituée de deux troncs de cône opposés par le sommet. 4 - Purgeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bec du taquet prenant appui sur la couronne a une forme angulaire et est disposé de façon que sa bissectrice soit sensiblement horizontale, et en ce que la demi-ouverture des troncs de cSne est nettement inférieure à 45 degrés de manière que le contact du taquet avec la couronne se fasse toujours par l'extrémité du bec. 5 - Purgeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les taquets sont maintenus appuyés sur la jupe au moyen d'un ressort placé entre le taquet et le bats. 6 - Purgeur selon l'une quelconque des revendications 2, 3, 4 ou 5 caractérisé en ce que la communication, entre la partie supérieure de la capacité et le circuit amont, se fait par au moins un orifice débouchant directement ou indirectement sur l'axe des taquets. 7 - Purgeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les taquets sont remplacés par un ressort à lame dont une extrémité est fixée sur le baAti tandis que 11 extrémité opposée a une forme de bec pour prendre appui sur la jupe. 8 - Purgeur selon la revendication 1, earactérisé en ce que le dispositif à échappement est constitué par une pièce en fer doux solidaire du support de clapet, ladite pièce étant susceptible de se déplacer à proximité d'au moins un aimant. 9 - Purgeur selon la revendication 1,~caractérisé en ce aucun détecteur sensible à 11 ouverture du dispositif d'obturation est fixé sur la capacité. 10 - Purgeur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un deuxième détecteur sensible à la présence du liquide est fixé sur la capacité à un niveau intermédiaire ertre le niveau supérieur et le niveau du premier détecteur. 11 - Purgeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flotteur mobile est muni à sa partie supérieure dtun reniflard.