Brevet FR2269665A1 — publié le 19751128

La présente invention concerne un stabilisateur de pression pour canalisation de fluide. Sur les réseaux de distribution de fluide,notamment de distribution d'eau, on place de manière courante des stabilisateurs ou régulateurs de pression. Un stabilisateur de pression destiné à cet usage est par exemple décrit dans le brevet français NO 1 225 538 du 28 Mai 1959. Ce régulateur consiste en un corps divisé en deux chambres qui, reliées respectivement aux tuyauteries amont et aval,communiquent par deux orifices coaxiaux dont le bord sert de siège à deux clapets montés sur une tige commune.Sur cette tige est pincée la partie centrale d'une membrane dont l'une des faces est soumisé à la pression aval et dont l'autre face est soumise à la poussée d'un ressort principal exerçant une poussée axiale. Les deux clapets sont de mêmes dimensions et montés dans le meme sens, de sorte qu'ils s'équilibrent et n'exercent aucune influence sur la membrane par l'intermédiaire de la tige commune qui les relie entre eux et à ladite membrane. Un tel dispositif présente de nombreux avantages - Il permet de régler à la demande la pression aval par compression plus ou moins forte du ressort principal, indépendamment de la pression amont et du débit, et de limiter cette pression aval même à débit nul. - il ne provoque à pleine ouverture qu'unie perte de charge negligeable. - il est stable à tous les débits, sans battements ni vibrations. - il est de construction simple et ne comporte aucune pièce en frottement, ce qui lui assure un fonctionnement sûr. Ce stabilisateur de pression présente cependant un grave inconvénient lorsque la membrane se déchire ou est le siège de fuites pour une raison quelconque : le ressort principal ne rencontre alors plus aucune résistance due à la pression du fluide et il pousse à fond la tige portant les deux clapets, provoquant leur ouverture totale donc l'échappement d'un débit important, à une pression incontrtlée. La présente invention vise à remédier à cet inconvénient, en fournissant un stabilisateur dé pression dont la structure est dérivée de celle précédemment indiquée et qui comprend des dispositions supplémentaires provoquant, en cas de défaillance de la membrane, la fermeture de la communication entre les cham bres amont et aval. Le stabilisateur de pression selon l'invention appartient donc au type de ceux formés d'un corps divisé en deux chambres respectivement amont et aval communiquant par au moins un orifice dont le bord sert de siège à un clapet porté par une tige sur laquelle est pincée la partie centrale d'une membrane dont l'une des faces est soumise à la pression du fluide dans l'une des chambres, et dont l'autre face est soumise à la poussée d'au moins un ressort. Suivant l'invention, la tige portant au moins un clapet est solidaire d'un piston qui est logé dans la pièce contenant le ressort agissant sur la membrane et qui possède un diamètre supérieur au diamètre actif de ladite membrane. Suivant une forme d'exécution extrêmement simple de l'invention, le clapet est unique et possède un diamètre actif égal à celui de la membrane et par suite inférieur à celui du piston. Ainsi, en fonctionnement normal, les poussées exercées par le fluide de la chambre amont sur la membrane et le clapet s'équilibrent, de sorte que la régulation s'effectue uniquement en fonction de la poussée exercée sur le clapet par le fluide de la chambre aval et de la poussée antagoniste du ressort.Le piston n'intervient pas. En cas de défaillance de la membrane, la pression du fluide dans la chambre amont s'exerce sur le clapet d'une part et sur le piston d'autre part. La différence de diamètres provoque le mouvement de la tige dans le sens correspondant à la fermeture du clapet. Avantageusement, le pi-ston possède un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur de la pièce cylindrique contenant le ressort, ladite pièce présentant au moins un orifice de décharge situé au-delà du piston. Cette différence de diamètres évite tout frottement et l'orifice précité permet l'évacuation des fuites qui ont lieu entre le piston et la pièce cylindrique. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence à l'unique figure du dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce stabilisateur de pression, vue en coupe longitudinale. Sur ce dessin, 1 désigne le corps du stabilisateur qui, présentant l'aspect général d'un corps de robinet ou de vanne, comporte deux brides opposées 2 et 3 permettant son raccordement aux tuyauteries respectivement amont et aval, qui n'ont pas été représentées. Une cloison intérieure 4 divise le corps 1 en deux chambres respectivement amont 5 et aval 6 qui peuvent communiquer par un orifice 7 dont l'axe est perpendiculaire à la direction générale d'écoulement du fluide, le bord de l'orifice 7 servant de siège à un clapet 8 logé dans la chambre aval 6. Dans un plan orthogonal aux brides 2 et Z et parallèle à l t ouverture 2, le corps 1 présente une troisième bride 9 qui permet la fixation, au moyen de boulons 10, d'une pièce cylindrique Il munie, à une de ses extrémités, d'une bride 12 et fermée, à son autre extrémité, par un couvercle 13. Entre les deux brides 9 et 12 est pincée une membrane 14 qui sépare normalement de manière étanche la chambre amont 5 du corps 1 et l'intérieur de la pièce cylindrique 11. L'axe longitudinal de cette pièce 11 est coaxial à l'ouver- ture 7. La partie centrale de la membrane 14 est pincée entre, d'une part, un épaulement d'une tige 15 qui suit cet axe longitudinal et qui porte à son extrémité libre lue clapet 8, et d'autre part une extrémité d'un piston 16 logé dans la pièce cylindrique 11. La tige 15 est munie d'ailettes 17 qui coopèrent avec le bord de l'ouverture 7 pour assurer le centrage et le guidage du clapet 8, sans frottements. A sa partie supérieure, le piston 16 se termine en forme de coupelle servant de surface d'appui à l'une des extrémités d'un ressort hélicoïdal 18 dont l'autre extrémité prend appui sur un écrou 19 vissé sur une tige filetée 20. L'écrou 19 est immobilisé en rotation dans la pièce Il par des moyens non représentés,tandis que la tige filetée 20 peut tourner et présente une tête 21 de section carrée débouchant à l'extérieur du couvercle 13. Pour permettre le fonctionnement décrit plus loin, la pièce 11 comporte encore un orifice de décharge 22 situé au-dessus du piston 16 et les relations dimensionnelles suivantes doivent être respectées: a/ Le diamètre dl du cercle suivant lequel le clapet 8 entre en contact avec le bord de l'ouverture 7 est égal au diamètre actif d2 de la membrane 14,c'est-à-dire le diamètred'un piston équivalent à cette membrane. b/ Le diamètre d3 du piston 16 est supérieur au diamètre actif d2 de la membrane 14. c/ Le diamètre intérieur d4 de la pièce cylindrique Il est légèrement supérieur au diamètre d3 du piston 16, de sorte que ce piston n'est la cause d'aucun frottement;bien entendu,il ne s'agit pas d'un véritable piston assurant l'étanchéité mais plu tot d'un " pseudo-piston ". L'ensemble de ces relations dimensionnelles se résume par la formule : dl = d2 En fonctionnement normal, la membrane 14 se trouve soumise, d'une part, à la pression du fluide dans la chambre amont 5 et, d'autre part, à la poussée exercée en sens opposé par le ressort 18. Cependant, par suite de l'égalité des diamètres actifs dl et d2 de la membrane 14 et du clapet 8, la pression du fluide sur la membrane 14 est compensée exactement par la pression du fluide de la chambre amont 5 sur le clapet 8. Ainsi la pression amont et ses variations n'ont pratiauement aucune influence sur les mouvements de la tige 15 et du clapet 8, lequel n'est soumis qu'à l'action de la pression du fluide dans la chambre aval 6 et à la poussée du ressort 18. Une pression aval stable et indépendante de la pression amont est obtenue par le principe de régulation suivant ;en cas de baisse de la pression aval, résultant d'une consommation de fluide, la poussée du ressort sur le clapet 8 l'emporte sur la poussée antagoniste due au fluide de la chambre aval 6,ce qui provoque une plus grande ouverture dudit clapet et une circulation du fluide plus importante entre la chambre amont 2 et la chambre aval 6. Inversement, une trop forte pression côté aval provoque la fermeture partielle ou totale du-clapet 8, la poussée due au fluide de la chambre aval devenant supérieure à la poussée du ressort 18. En outre le réglage de la pression aval peut être effectué, indépendamment de la pression amont, par modification du point d'appui supérieur du ressort 18, c'est-à-dire par déplacement de l'écrou 19, obtenu très simplem-nt en faisant tourner plus au moins la tige filetée 20, dans le sens voulu, au moyen d'un outil adapté à sa tête carrée 21. Lorsque la membrane 14 n'assure plus l'étanchéité,à la suite d'une déchirure ou d'une autre cause de fuites, la pression de la chambre amont 5 s'exerce sur la face inférieure du piston 16. Elle n'agit plus sur la membrane 14 mais continue à s'exercer sur la face supérieure du clapet 8. Etant donné que le diamètre d3 du piston 16 est supérieur au diamètre dl du clapet 8, la tige 15 est soumise à une poussée de bas en haut de sorte que le clapet 8 vient obturer l'ouverture 7, évitant ainsi que la haute pression se propage du caté aval. Les fuites ayant lieu entre le piston 16 de diamètre d3 et la pièce cylindrique 11 de diamètre d4 légèrement supérieur sont évacuées par l'ori- fice de décharge 22. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce stabilisateur de pression qui a été décrite ci-dessus à titre d'exemple non limitatif; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation comportant un dispositif de sécurité analogue mettant à profit la différence de forces s' exerçant d'une part sur un clapet et d'autre part sur un " pseudo-piston n de diamètre supérieur,lorsque la membrane associée à ce piston est défectueuse. -REVENDICATIONS 1.-Stabilisateur de pression pour canalisation de fluide,du type de ceux formés d'un corps divisé en deux chambres respectivement amont et aval communiquant par au moins un orifice dont le bord sert de siège à un clapet porté par une tige sur laquelle est pincée la partie centrale d'une membrane dont l'une des faces est soumise à la pression du fluide dans l'une des chambres,et dont l'autre face est soumise à la poussée d'au moins un ressort, caractérisé en ce que la tige portant au moins un clapet est solidaire d'un piston qui est logé dans la pièce contenant le ressort agissant sur la membrane et qui possède un diamètre supérieur au diamètre actif de la dite membrane. 2.- Stabilisateur de pression selon la revendication 1,caractérisé en ce que le clapet est unique et possède un diamètre actif égal à celui de la membrane et par suite inférieur à celui du piston. 3.- Stabilisateur de pression selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le piston possède un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur de la pièce cylindrique contenant le ressort, ladite pièce présentant au moins un orifice de décharge situé au-delà du piston. 4.-Stabilisateur de pression selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie centrale de la membrane est pincée entre d'une part un épaulement de la tige et d'autre part une extrémité du piston. 5.- Stabilisateur de pression selon la revendication 4,caractérisé en ce que l'autre extrémité du piston possède une forme de coupelle permettant l'appui du ressort.