Brevet FR2309774A1 — publié le 19761126

la présente invention concerne une vanne multifonctionnelle cuvant assurer simultanément la commande manuelle, la régulation de température, la sécurité de surchauffe, la sécurité à l'allumage et à l'extinction, etc.... des équipements de chauffe utilisant les combustibles gazeux. Les dispositifs connus offrent le choix entre deu@ solutions: - vannes unifonctionnelles (robinets, thermostats, sécurités de flamme, etc...) en série dans le circuit, - ou vannes multifonctionnelles réunissant dans un même boitier les organes internes des précédentes. Les vannes unifonctionnelles exigent que l'on monte en série autant de vannes que de fonctions à assurer. Chaque organe comportant au moins deux raccordement, une entrée et une sortie, les risques de montage défectueux, de fuites, de rebuts sont miultipliés. flti outre le travail de montage et d'assemblage est important, donc coûteux et la batterie de vannes montées est encombrante et occupe un grand espace dans l'appareil qu'elle équipe: four, chaudière, etc... Les vannes multifonctionnelles connues permettent d'éviter en grande partie ces inconvénients, mais la réunion dans un même boitier d'organes divers assurant des fonctions différentes exige que ce boltier soit assez gros, donc en combrant, x$e aussi qu'il comporte des cavités intérieures de forme complexe avec des communications de l'une à l'autre imposant au flux gazeux autant de pas sages + en moins étroits, de changements de direction, de turbulences augmen- tant la perte de charge.Ainsi, les vannes multifonctionnelles connues posent le dilemme : débit très limité ou encombrement important in outre, la complexité des boitiers due à la diversité des organes qu'ils doivent contenir, obligent le oênstrticteur à les composer en plusieurs pièces ç corps, couvercle, plaque d'obtnration, bouchon, etc... ce qui implique autant de joint d'étanchéité, vis usinages et assemblages. D'où risques accrus de défauts de fabrication et aussi délicatesse et complexité des opérations de montage et démontage d'entretien. Par ailleurs, les commandes des diverses fonetions manuelles ou autonatiques, sont forcément transmises par les eléments de transmission (axe de la manette1 tube du train thermostatique, thermocouple de surveillance de flamme, etc...) pénétrant dans le boitier pour agir sur les organes internes correspondants. Ce sont donc autant de montages délicats et de moyens d'étanchéité sujets ? usure et à défaillances. La vanne multifonctionnelle suivant la présente invention permet d'vîter tous ces inconvénients, en effet - telle est composée seulement de deux unités distinctes, unité de commande et unité d'éxécution fixées l'une sur l'autre, dont l'encombrement externe et la simplicité interne tout comme le nombre de raccordements, sont conparables à ceux d'une vanne unifonctionnelle. - La partie unité d'éxécution est une anceinte étanche vers l'extérieur et contenant un équipage unique mécanisme obturateur. - La partie unité de commande est un groupe extérieur au circuit parcouru par le gaz et comportant tous les organes manuels et automatiques de manoeuvre, de régulation et de sécurité. - Tous les ordres de la partie commande sont transmis à la partie éxécution par une tige traversante unique. - Le boitier de la partie éxécution constitué d'une seule pièce est fermé par un unique couvercle avec un seul joint et uil emboitage rendant impossible tout montage incorrect. - L'équipage mécanisme obturateur est un ensemble fixe sur la, face interne lu couvercle qui constitue ainsi une unité démontable. - Le boitier est donc un simple receptacle qui n'est in compliqué ni affaibli par les usinages, fixations, trous de guidage, etc... que @ecessitent normalement les organes fonctionnels mobiles ou leurs supports. - la partie unité d'éxecution comporte dans le boitier une cavité unique large sent dimentionnée et le passage du gaz y rencontre une résistance minimale. - L'ensemble couvercle mécanisme obturateur peut, pour les opérations de réglage et d'entretien, entre sorti d'un bloc, vérifié, nettoyé individuellement sans que le boitier ait besoin d'etre démonté de la canalisation. La vanne étant composée de deux parties distinctes et séparables, l'unité éxécution peut être alternativement équipée d'unités commande de types divers électrique, électromagnétique, hydraulique, à programmateur horaire, etc... La planche V5 montre quelques exemples sans que la iiste des combinaisons confor- mes à l'invention soit limitée aux versions représentées. Par conception, les fonctions de l'unité de commande sont autonomes et operent indépendamment les unes des autres et de façon unidirectionnelle. On peut donc les assortir à volonté, ce qui donne la même liberté de choix que les vannes unifonctionnelles sans en imposer les inconvénients de raccordement et d'encombrement. La va@ne @ultifonctionnelle conforme à la présente invention est apte à assurer touter les fonotions pour lesquelles elle est prévue sans que l'extrême simplification de son mécanisme ait pour effet de limiter l'une ou l'autre de ses aptitudes à l'emploi. Le mode opératoire de chaque fonction permet de satisfaire non seulement les exigences des normes et de la technique actuelles des brûleurs @@@az, @@is encore des caractéristiques de @reté et de sécurité absolument inédites. Les dessins annexés illustrent à titre d'exemple, un mede de réalisation ainsi que quelques variantes de détail d'une vanne multifonctionnelle confcrne à la présente invention. Les deux vues de la planche I5 montrent que tous les moyens de fermeture et de fixation ainsi que l'unique manette-de commande 18 sont accessibles en façade et que les organes auxiliaires y arrivent tous par la même extrémité, ce qui permet d'encastrer la vanne dans des logements les plus étroits, même s'ils sont tetalement dépourvus d'accès latéraux et postérieurs. Telle qu'elle est représentée sur la planche I 5, la vanne comporte une unité d'éxécution 1 et une unité de commande 2 située de part et d'autre du cou vercle 17 que traverse la tige de transmission 3. Cette- tige 3 est constamment sollicitée vers le haut sous l'action du levier 4 dont les ressorts tendent à fermer les obturateurs solidaires des leviers 5, 6 et 7.Cette version illustre une sécurité mécanique unique et inédite que n'offre aucune des vannes multi- fonctionnelles connues : la fermeture de tous les obturateurs est immédiate et automatique en cas d'avarie, de montage défectueux, d'accident ou même de des truction de la partie unité de commande 2, la seule qui soit accessible quand la vanne est montée dans une des applications (four, chaudière, appareil de cuisson etc...) gour lesquelles elle a été concue. En effet, toutes les fonc tions actives tendent à pousser la tige 3 vers le bas et la défaillance de l'une quelconque de ces fonctions libére le tige 3 qui, sous 11 action des ressorts du levier 4, remonte, permettant aux obturateurs de se refermer automatiquement.Il en fanée ssXe en cas de serrage insuffisant des vis de fixation de la tête de commande 2, en cas de choc et de dommage grave à l'axe de commande manuelle so lidaire de la manette 18 et même en cas d'arrachement accidentel de toute l'uni té de commande 2. La planche I 5 illustre aussi ure conformation du corps de la vanne pré sentant une sureté originale. Les vannes multifonctionnelles connues présentent, du fait des exigences d'encombrement, des faces externes sensiblement planes et qui censtituent l'enveloppe des organes internes, c'est à dire la paroi étanche de l'enceinte contenant du gaz; maigre les recommandations et les mises en garde des constructeurs, il arrive fréquemment que par ignorance ou par négligence, les préposés au,montage ou aux operations d'entretien serrent la vanne dans un étau pour la maintenir fermement tandis qu'ils y travaillent. Les parois planes peuvent supporter ces efforts de serrage : elles se déforment, faussant les méca nismes internes et les plans de joints. Il en résulte des pannes et des fuites dangereuses. La vanne multifonctionnelle conforme à la présente invention présente la base du boitier de l'unité éxécution 1 une forme d'embase épaisse dont au moins deux plans forment entre eux un dièdre accentué. Ces plans d'embase sont perpendiculaires aux faces latérales du boitier et leur bordure dépasse largement le niveau extérieur de ces faces. ,n conséquence, il est possible de serrer a vanne très énergiquement dans un étau oa dans une clé de montage.Le serrage -stappliquera obligatoirement sur les robustes rebords de l'embase et ne pourra en aucun cas endommager la vanne. i les faces de l'organe serrant la vanne sont d'une dimension telle que la partie supérieure du corps s'y trouve aussi empri- sonnée, l'effort s'appliquera sur les rebords du couvercle 17, renforcé luimême par ses nervures intérieures et par celles de l'encastrement lui permettant de s'emboiter dans le corps de la vanne.Par ailleurs, le corps de la vanne est conçu de telle sorte que les parois internes se trouvent à sa partie inférieure et disposées de façon sensiblement perpendiculairement aux faces laterales, de façon à renforcer ces dernières, leur assurant une meilleure rigidité et contri buant à la résistance au serrage de l'embase. Cette embase 20 présente deux faces à 450 par rapport au plan frontal de la vanne et destinées à recevoir la bride 8, d'un modèie unique, qui permet de monter la vanne à volonté sur des canalisations alignées, parallèles, à angle croit ou en biais, par positionnement convenable de la bride. La bride 8 est ré alisée en un matériau adapté à la dureté de celui des tuyaux ou raccords qui s'g vissent. Les vannes connues ont genéralement des filetages pratiqués directement dans leur corps en métal leger moulé. Le vissage de tuyaux en fer endommage sous vent ces filetages et la vanne devient irrécupérable, car le corps endommagé ne permet plus un montage étanche.Les brides 8 peuvent être réalisées par exemple en fonte malléable autorisant tous les efforts de serrage et ne craignant ni cassure ni grippage de la partie filetée. Par ailleurs, les brides 3 restent solidaires de la canalisation lors d'un démontage au moyen des vis de fixation de l'embase 20, la forme évasée que procure les faces à 45 autorise un enlévement et un remontage exempt de friction et de coincement endommageant les joints comme c'est le cas pour les vannes connues dont les plans de bride sont parallèles. De plus, le positionnement à 450 des brides-crée un coude peu accentue, donc un freinage très faible du passage du gaz. Ce freinage est encore réduit par la présence de la chambre 21 qui dégage l'angle du coude. La planche I 5 représente l'ensemble d'une vanne dans la position de fermeture totale des obturateurs, la manette 18 ayant été tournée jusqu'à la position de fermeture manuelle. La goupille-verrou 14 est alors immobilisée par une encoche. En enfonçant la manette 18 et en la faisant tourner dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, on fait agir la goupille 14 sur le levier 15 qui fait basculer le levier 16. Ce basculement permet d'armer un groupe magpé- tique à thermccswple de type connu et de procéder a l'allumage d'une veilleuse. Le ressort accroché au l@vier 16 tire dans sa position @ctime u@ autre levier qui manoeuvre la tige de transmission 3 et qui est lui-même @anoeuvré par l@ douille filetée entraînée par la manette 18. En cas d'allumage manqué ou d'extinction accidentelle de la veilleuse, le groupe magnétique cesse de maintenir armé le levier 16 qui bascule, détend le ressort et fait disparaître la force qui agissait sur la tige 3. Celle-ci remonte et provoque la fermeture autematique de tous les obturateurs. Si, en cours de fonctionnement normal, on veut arrêter manuellement l'installation, on tourne manuellement la manette unique 18 Jusqu'à engagement de la goupille verrou 14 dans- son encoche. ?our y arriver, la goupille 14a fait fléchir au passage l'extrémité de la lame-ressort solidaire du levier 16 qui est encore en position armée. Pendant le pemps d'inertie à l'extinction, le levier 10 et sa lame-ressort restent dans cette position interdisant la manoeuvre manuelle de réouverture. Â l'issue du temps d'inertie à l'extinction, le levier 1;; estli- béré, bascule et entraine 11 abaissement de l'extrémité de Sa lame-ressort. -Ceci libère le passage de la goupille 14 et l'opération de réouverture et de réallu- nage est alors possible. tes planches III 5 et IV 5 montrent comment le translation de la tige 3 commande tous les mouvements d'ouverture et de fermeture des obturateurs. la figure 6 représente l'équipage mécanisme obturateurs dans la même position de fermeture que la planche I 5. Cet équipage constitue un mécanisme astatique multiple d'un type nouveau. Les mécanismes astatiques connus comportent un levier menant et un levier mené montés tête-bêche sur deux pivots opposés et maintenus ainsi par un ressort commun tendu entre leurs deux autre extrémités. Le levier menant est plié de telle façon que la force déployée par le ressort produise un moment de basoulement ramenant toujours le levier menant dans sa position initiale. Pour manoeuvrer l'ensemble, il faut exercer sur le levier menant une force suffisante pour vaincre ce moment. D'autre part, pour obtenir une bonne sensibilité, il faut limiter la course du levier mené, c'est à dire la "différentielle". L'angle de @é- battement du levier mené ne permet à celui-ci que de déployer une très f@ible part de la force du ressort. Pour que la force déployée soit tout de @ême n@- table, il faut - ou bien augmenter en proportion la force du ressort, ce qui augmente le moment de basculement du levier menant, par conséquent la force nécessaire à sa manoeuvre - ou bien diminuer la sensibilité du dispositif en augmentant la différentielle pour qu'un angle plus accentué du levier mené permette ce dernier de dévelop- per une part plus grande de la force du ressort. Le mécanisme astatique selon la prés @te invention évite ces inconvénients @t p@r@et 1. @cis @@@ @@@@ sensitilité,@une force résultante converable et @n@ @i@ls force de mance@@@@, toutes propriétés qui s'excluent @utuellement dans le@ @@canismes astatiques connus. C'est un mécanisme @ultiple, car deux ressorts ancrés de part et d'autre d@ l@vier @@nant 4 agiss@nt chacun sur un levier @ené, respectivement 5 et 6. Ces deux ressorts soumettent donc le levie@ 4 à deux moments antagonistes et la forc. @e manccuvre né@@ssaire pour acti@m@er le levier 4 est seulement la résul @a@te de la différence entre ces deux moments. La sensibilité de chaque levier mené éta@t ét@@lie en fenction du récultat désiré, on peut choisir les ressorts dont la force soit assez grande et dimentionner les branches du levier 4 pour que la différ@nce des moments antagonistes soit aussi faible @@@ l'on désire. Cette différence peut-être voulue positive ou négative selon le sens désiré pour le retour automatique et la direction de la force de man@euvre à appliquer. Dans l'exemple illustré @er les d@@@@ns en anne@r, la ré@@@@@@te ten@ @ faire rementer le levier 4 et par conséquent la tige 3. La figure 7 montre par comparaison à la figure 6 comment l'oscillation vers le bas du levier 4 amène le levier 5 à ouvrir l'obturateur qui en est solidaire. Le débattement du levier 5, donc sa différentielle, est déterminé par la position du limiteur de course 12. Sur la figure 8 de la planche IV 5, le levier @ est un peu plus poussé vers le bas, jusqu'à dépasser le p@int de pivot du le vier @ qui a aussi ouvert l'obturateur qui en est solidaire et s'est arrêté à l@ position @éterminée par son limiteur de course 13. L'artioulation des leviers 6 et 7 est caractéristique de la présente invention. Le levier 6 repose par son pivot sur le levier 7 dont le pivct 19 repose sur l@ @ati 11. La traction exercée par le ressort sur le levier é engendre un @@ment dont le bras de levier est le décalage des pivots et qui @aintient fermé l'obturateur solidaire du levier 7. L'appui du levier 6 sur le limiteur de course 13 rend les leviers 6 et 7 solidaires et la poursuite d@ moufement du le- vier 4 vers le bas atteignant le niveau du pivot 19 du levier 7 comme le montre la figure 9 annule le @oment qui maintient fermé l'obturateur du levier 7.Le pivot 19 étant dans l'alignement du point d'ancrage du re@@ort sur le levier 4, l'obturateur solidaire du levier 7 se soulèvera pr@gressive ent au fur et é mesure que le levier 4 continuera de s'abaisser. Un autre réalisation conforme à l'invention @urait le peiet de pivot 19 @iv@ à droite de l'an@rage du ressort sur le levier 4 et dans ce das le mouve @eut @u levi@r 7 @@@sit astatique au lieu d'être progr@ssif. Une autre réalisation conforme à l'invention montrerait qu'au lieu du levier 5, on @@r@it un d@@@l, équi@ages se blakles à l'en@@@ble @es leviers 6 et 7, ce @@i donnereit @r @é@anisme astatique à @@atre leviers menés. D'autres réalisations pourraient montrer que comme le levier 6 s'articule sur le levier 7, ce dernier pourrait starticuler sur un troisième et que le nom bre des leviers menés en oascade n1 est pas limité à deux de chaque coté du levier4 Dans tous les cas, la disparition de la force de manoeuvre exercée sur le levier 4 produit un mouvement inverse, puisque la différence des moments antago nistes engendrés par ses deux ressorts tend à lui faire reprendre sa'position initiale. Au passage, le levier menant 4 provoque la fermeture successive de tous -les obturateurs et ceci infailliblement dans l'ordre inverse de l'ordre d'ouver- ture. Cet ordre est déterminé une fois pour toutes à la construction de la vanne par les positions respectives assignées aux pivots dans le bati 11.Une fois dé terminé, cet ordre est indéréglable et toute fausse manoeuvre tant à l'allumage qu'à l'extinction est rigoureusement impossible Dans l'exemple de réalisation décrit, l'obturateur du levier 5 commande le passage à une voie auxiliaire destinée à alimenter la veilleuse d'allumage et de sécurité. L'obturateur du levier 7 commande le passage du plein débit au brss- leur principal et l'obturateur du levier 6 commande un débit parallèle au plein débit et assurant la marche au ralenti du bradeur principal quand l'obturateur du levier 7 est fermé. Le débit reduit est reglable sur un intervalle plus étendu que celui de teus les dispositifs connus. Un exemple diun tel organe de réglage est représenté sur les figures 1, 2, 2 bis et 3 de la planche II 5, tandis que la figure 5 illustré sn dispositif connu parmiles plus perfectionnés. Celui-ci est constitué par une vis pointeau. L'extrémité de cette dernière est percée d'un orifice oa libré imposé par les normes. Un tel dispositif connu présente l'inconvénient de creer un circuit de gaz tourmenté comportant des arêtes vives et des changements de direction créant une importante psrte de charge quand on a besoin d'un débit dérivé tant soit peu im portant. En outre, ce dispositif de la figure 5 présente l'inconvénient peu de tous les réglages par vis pointeau t quand on a besoin d'un débit tant oit/plu élevé que le minsmus calibre, on obtient par dévissage partiel un passage en forme de couronne, autrement dit une "fente circulaire"étroite et sujette à obstruction. & contraire, le Dispositif selon la presente invention permet un passage minimum calibré aussi fit que l'on veut, un réglage progressif en forme de demi lune réfractaire à l'encrassement car nè presentant pas de fente étroite, fig 2b et un passage direct maximum, exempt de coudes, entièrement dégagé, dans un ca- nal qui peut être très court pour n'occasionner qu'une perte de charge minimefig3. L'orifice oalibre est remplacé par une gorge de section semi-circulaire, mais qui peut aussi être réalisée dans la forme la plus facile à-usiner avec précision. La figure 1 montre que le passge pratiqué par de telles gorges est plus favorable à L'écoulement d'un flux gazeux et ne peut présenter d'arêtes ni de bavures qui rendent imprécises les valeurs de réglage obtenues par les orifices connus tels ceux de la figure 5. La figure 4 montre la simplicité et la faiblie longueur de la voie auxiliaire alimentant la veilleuse. Un telle disposition permet également un débit maximum en réduisant les pertes de charge autant que faire se peut. REVENDICATIONS 1 - Vanne cultifonctirelIe assurant simultanément ou n combinaisons, - la commande manuelle, la régulation Je température, la sécurité de surchauffe, la sécurité à l'allumage et à l'extinction etc... des équipements de chauffe, utilisant les combustibles gazeux, caractérisée par le fait qu'elle est compo sée seulement de deux unités distinctes, unité de coslande et unité d'éxécution fixées l'une sur 2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que tous les ordres de la partie comrnande sont transmis à la partie éxécution par une tige traversante unique. 3 - Dispositif suivant la revendication 1 caractérisé par le fait que la partie unité J'êxécution est une anceinte étanche vers l'extérieur et contenant un équipage unique, mécanisme obturateur contrôlant plusieurs voies de passage du gaz. 4 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie unité de commande est un groupe extérieur au cirouit parcouru par le gaz et comportant tous les organes manuels et automatiques de manoeuvre, de ré gulation et de sécurité, 5 - Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé par le fait que ltéquipage mecanisme obturateur est un ensemble fixé sur la partie interne du couvercle, constituant avec ce dernier une seule unité demontable, laissant au boitier un rôle de réceptacle, constituant une enceinte étanche dont la confor mation de le cavité oppose au passage du gaz, une résistance minimale. 6 - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la tige traversante dite de transmission est constamment sollicitée vers le haut sous l'action dtun levier de commande dont les essorts tendent à fermer les ob turateurs solidaires des leviers correspondants. La fermeture de tous les obtu rateurs est immédiate et automatique, en cas d'avaries, de montage défectueux, d'accident ou même de destruction de la partie unité de commande. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le mécanisme astatique est multiple, soumettant le levier menant à deux moments an tagonistes, la force de manoeuvre n'étant ainsi que la différence entre ces deux moments. 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé par levait que le nombre de leviers s'articulant de part et d'autre du levier de commande sollicité par la tige de transmission n'est pas limité à deux Q - Dispositif selon la revendication 6, daractérisé par le fait que les fonctions de l'unité de commande sont autonomes et dissociables les unes des au- tres, ce qui permet de les a@sortir selon les bes@ins d@ chaque utilisation 10 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le boitier de l'unité d'éxécution, présente des embases renforcées et judicie@- sement disposées, le redant invul@érable aux efforts de @@rrage. il - Dispositif selon la revendication 1, caracterisé par le fait que d'une part l'unique manette de commande et les moyens de fixation at de fermeture, sont accessibles en façade et d'autre part que les organes auxiliaires arrivent tous par la même extrémité, ce qui permet d'encastrer la vanne dans des logements étroits démunis d'accès latérite: et postérieurs. 12 - Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé par le fait que la conformation du boitier autorise les différentes combinaisons de raccordement, d'entrée et de sortie, alignée, parallèle, à angle droit ou en biais, par simple retournement d'une bride d'un modèle unique s'adaptant sur un plan à 45 . 13 - Dispositif selon la revendication ,, caractérisé par le fait que l'organe de réglage du débit d'une voie dérivée est efficace sur un intervalle plus étendu.