Brevet FR2266216A1 — publié le 19751024

La presente invention a pour objet une soupape d'equilibre, destinée à compenser les differences de pression qui peuvent se produire entre deux conduites d'une installation hydraulique. Des soupapes semblables sont souvent employées, par exemple, pour assurer le fonctionnement correct d'un mélangeur thermostatique, pour équilibrer les pressions des conduites d'eau chaude et, respectivement d'eau froide, qui 1 t alimentent. On connait ces differentes formes de soupapes d'équilibre de pression, dans lesquelles, en principe, il est prévu un organe en forme de piston, déplaçable dans une chambre subdivisée, et coopérant avec des parties fixes, pour réaliser des passages règulièrement étranglés. Ledit piston est déplacé par la différence des actions de pression des fluides des deux conduites à équilibrer, qui agissent directement sur les surfaces du piston, ou sur des membranes mecaniquement reliées au piston, de façon à étrangler dans la plus grande mesure, le passage du fluide dont la pression prévaut, créant ainsi une chute de pression par laquelle, en aval de la soupape d'équilibre, les pressions des deux fluides se retrouvent peu différentes entre elles,meme en présence de fortes différences de pression en amont Ces soupapes connues fonctionnent correctement en présencé de différences de pressions qui se produisent graduellement, mais dans le cas où une forte différence de-pression se produit soudainement, elles donnent lieu à des brusques fermetures, ayant comme conséquence des surpressions temporaires (cuups de bélier) et entrent souvent en oscillation, créant une forte vibration, qu'on peut faire cesser seulement par l'interruption temporaire du début Sur la base d'une analyse du comportement des soupapes dré- quilibre du type connu, l'auteur de la présente invention a pu constater que ces inconvénients dérivent de facteurs d'instabilité qui se produisent dans certaines conditions de fonctionnement non en régime. Ces conditions sont dues au fait que les caractéristiques techniques constructives habituelles et que suivant le choix du sens des flux qui parcourent les soupapes, le déplacement du piston de règulation durant la phase d'accroissement de l'étranglement du passage d'un fluide, a lieu dans la meme direction que le sens du flux à étrangler et qui est en contact avec le piston. Sur la base de cette constation, le t de la présente in vention est de réaliser une soupape d'équilibre évitant tous ces inconvénients des soupapes connues, et, particulièrement capable d'un comportement correct, meme en présence de variations rapides des pressions, au moyen de facteurs intrinsèques de stabilité, propres à la structure de la soupape et au choix opportun des directions des flux qui la parcourent. Ce but est atteint selon l'invention, au moyen d'une soupape composée de deux chambres co-axiales, séparées par une cloison traversée de manière étanche par un piston mobile coaxialement aux chambres, et caractérisée par le fait que chaque chambre est subdivisée, en direction axiale, par un siège annulaire d'étranglement, en une partie centrale et en une partie périphérique ; que chacune des extrêmités du piston présente une expansion située dans la partie périphérique de la chambre respective et qui coopère avec le dit siège annulaire pour réaliser un passage étranglé de façon règlable ; et que les parties centrales des deux chambres sont connexes aux passages d'arrivée des fluides en pression à équilibrer, tandis que les parties périphériques des deux chambres sont connexes aux passages de débit des fluides à pression équilibrée. La soupape d'équilibre selon l'invention est schématiquement représentée en section axiale, suivant une forme de réalisation donnée à titre d'exemple, non limitatif, dans le dessin joint Dans ce dessin, 1 indique généralement le corps de la soupape qui représente, en son centre une cloison de séparation, 2 qui définit à l'intérieur du corps 1, deux chambres séparées 7 -8 et 9-10. Le corps 1 présente en outre deux reliefs annulaires 3 et 4, saillant vers l'intérieur de ces chambres, et le relief 3 subdivise la chambre 7-8 en une partie centrale 7 et en une partie périphérique 8, tandis que le relief 4 subdivise la chambre 9-10 en une partie centrale 9 et en une partie périphérique 10. Les extrêmités du corps 1 sont pourvues de bouchons, respectivement 5 et 6, insérés de manière étanche, et dans lesquels sont pratiqués des raccords Il et 12. D'autres raccords 13 et 14 sont pratiqués dans le corps 1 et débouchent respectivement dans les parties centrales 7 et 9 des deux chambres intérieures.La cloison de division 2 du corps 1 est traversée de manière étanche par un piston 15-16, constitué de deux parties par des rai sons constructives, et les extremités de ce piston présentent les parties évasées 17 et 18, situées dans les parties périphé riques 8 et 10 des deux chambres et qui sont aptes à coopérer avec les reliefs annulaires 3 et 4 respectivement du corps 1, en étranglant plus ou moins, selon la position du piston, les passages entre les parties centrales et les parties périphéri- ques des deux chambres. Il est immédiatement compréhensible, sur la base des dispositions indiquées, qu'en augmentant la section du passage entre les deux parties d'une chambre, la section du passage entre les parties de l'autre chambre se réduit en correspondance et vice-versa. Une des caractéristiques de l'invention reside dans le fait que les raccords 13 et 14 sont connexes aux conduites d'arrivée des fluides et les raccords Il et 12 sont connexes aux conduites correspondantes d'écoulement des fluides. La soupape fonctionne comme suit Tant que les pressions d'alimentation des deux conduites qui arrivent aux raccords 13 et 14 et les portées dérivées des raccords Il et 12 sont substantiellement égales entre elles, le piston 15-16 reste dans sa position essentiellement au centre comme représenté, les passages restreints entre les reliefs annulaires 3 et 4 et les parties évasées 17 et 18 du piston sont principalement ce section égale et produisent une chute de pression égale pour les deux flux qui parcourent la soupape, qui est donc substantiellement inactive. Si cet équilibre est troublé, par exemple, par une diminution de la pression dans la conduite qui arrive au raccord 13, et de cela dans la partie de chambre centrale de gauche 7, cette diminution de pression tend à se transmettre à la partie périphérique 8 de la chambre de gauche et fait diminuer la force appliquée par cette pression sur la face gauche du piston, tandis que la pression exercée sur la face droite du piston par la pression existante dans la chambre périphérique 10 ne varie pas. Il en suit un déplacement vers la gauche du piston 15-16, ce qui donne lieu à une augmentation de la section du passage restreint 3-17, et à une diminution de la section du passage restreint 4 18 De cette façon la chute de pression entre les raccords 13 et Il diminue, et la chute de pression entre les raccords 14 et 12 augmente ; le piston s'arretera en une position d'équilibre, non plus symétrique, dans laquelle les forces appliquées à ce piston par toutes les pression s'équilibrent Parmi ces pression ont un effet prédominant, celles existantes dans les parties périphériques 8 et 10, c'est-à-dire les pression des liquides débités, qui agissent sur toute la section des parties évasées des extrémités 17 et 18 du piston, tandis que les pressions d'entrée, qui existent dans les parties des chambres centrales 7 et 9 agissent seulement sur des sections qui sont la différence entre les sections évasées 17 - 18 du piston et sa section principale 15 -16. Il est évident que ces pressions d'entrée s'opposent, même si avec uije intensité réduite, au fonctionnement de la soupape, et elles ont le caractère d'unie contre réaction stabilisante. Parmi les différentes modiflcations qui peuvent être apportées à la soupape sus décrite, on indique particulièrement la variation de forme des expansions 17 et 18 du piston et des parties coopérantes des sièges d'étranglement 3 et 4. La forme tronçonique indiquée pour ces parties est particulièrement rationnel dans les buts d'obtenir la régulation et le silence du flux, toutefols elle n'est pas obligatoire Par exemple, les expansions pourraient être tronconiques et les parties coopérantes des sièges pourraient être en arête, Ou arrondies, ou autrement conformées, et vice-versa, les parties des sièges 3 et 4, vis-à-vis des expansions 17 et 18, pourraient être tronconiques et les expansions mêmes avoir une autre forme ou encore les parties en question pourraient etre plates ou autrement conformées. REVENDICATIONS 1. Soupape d'équilibre pour compenser les différences de pression qui peuvent se produire entre deux conduites, du type comprenantdeux chambres co-axiales séparées par une cloison de division, traversée de manière étanche, par un piston mobile coaxialement à ces chambres, caractérisée par le fait que chaque chambre (7, 8, 9, 10) est subdivisée en direction axiale, par un siège annulaire d'étranglement (3, 4,) en une partie centrale (7, 9) et en une partie périphérique (8, 10); du fait que chacune des extrêmités du piston (15-16) présente une partie évasée (17, 18) située dans la partie périphérique (8, 10) de la chambre respective (7, 8, 9, 10) et coopérant avec le dit siège annulaire (3,4) pour réaliser uri passage étranglé réglable ; et du fait que les parties centrales (7, 9) des deux chambres présentent des ouvertures (13, 14) destinées à être connexes à des conduites ou à des passages d'entrée de fluides à pression à équilibrer, tandis que les parties périphériques (8,10) des deux chambres présentent des ouvertures (11, 12) destinées à être connexes à des conduites ou à des passages de débit de fluides à pression équilibré. 2. Soupape selon la revendication I, caractérisée par le fait que les surfaces réciproquement coopérantes des reliefs annulaires (3,4) et des parties évasées des extrémités (17,18) du -piston sont substantiellement tronconiques. 3. Soupape selon la revendication 1, caracté-risée par le fait que le dit-piston (15-18) est constitué par deux parties (15-17, 16-18) réciproquement jointes en correspondance d'une garniture d'étanchéité, insérée dans une ouverture traversant la cloison centrale de division (2) du corps (1) de la soupape.