Brevet FR2298755A1 — publié le 19760820

L'invention est relative à une soupape réductrice de pression dans laquelle le siège de soupape, la pièce obturatrice portant la tige de soupape, une membrane et un ressort appuyant sur celle-ci constituent un ensemble de soupape qui s'engage en partie dans le carter de la soupape et est fixé à celui-ci de manière à pouvoir être remplacé. Cette soupape réductrice de pression est destinée à être utilisée en particulier dans des installations sanitaires dans lesquelles c aque étage (ou par exemple chaque appartement) comporte une soupape réductrice de pression pour la distribution d'eau froide et une autre pour la distribution d'eau chaude, Dans une soupape réductrice de pression connue (brevet OS n" 279.986, du genre décrit au préambule, la pièce obturatrice (organe de commande, corps obturateur de soupape) est guidée, de manière à coulisser, dans un appendice cylindrique creux, faisant saillie à l'extérieur et à l'intérieur, du carter de soupape et est munie d'un joint annulaire d'étanchéité sur sa surface. latéra- le de guidage.Un tel joint annulaire d'étanchéité, glissant le long d'une surface de guidage, s'use et doit être remplacé périodiquement, ce qui nécessite le remplacement de 1' ensemble. Lorsque des corps étrangers (par exemple des graines de sable) parviennent entre les surfaces de guidage et éraflent celles-ci ou que ces surfaces sont attaquées par la corrosion, il ne suffit pas pour la réparation de démonter l'ensemble. I1 faut au contraire séparer aussi le carter de soupape des canalisations de raccordement, pour son remplacement ou sa réparation. Ceci est extrêmement peu souhaitable, notamment pour les montages encastrés. D'autre part, le carter de soupape est de forme complu quée, par suite de la présence de son appendice. L'invention a donc pour but de réaliser une soupape du genre décrit au préambule dont le carter soit de construction relativement simple et ne demande pas de réparation, de manière qu'il. soit inutile de le démonter en cas de dérangement de la soupape. Ce résultat est obtenu, conformément à l'invention, par le fait que seules les pièces immobiles de l'ensemble s'appliquent d'une manière étanche contre des pièces du carter de soupape. De préférence, une pièce annulaire fixe de l'ensemble, présentant intérieurement le siège de soupape, est fixé d'une manière étanche au bord d'une ouverture d'une paroi de séparation formée à l'intérieur du carter de soupape et est reliée, par des pièces intermédiaires disposées à une certaine distance l'une de l'autre, à une pièce de l'ensemble, qui est fixée d'une manière amovible et étanche à une ouverture, dans laquelle est logé l'ensemble, de la paroi extérieure du carter de soupape, la tige de soupape n'est guidée qu'au moyen de pièces appartenant à l'ensem -ble et des conduits de passage partent de l'espace situé du c6té opposé à 1 t ouverture de la paroi extérieure du carter de soupape, de la paroi de séparation, traversent la pièce annulaire et les pièces intermédiaires et aboutissent dans un espace situé de l'autre cBté de la paroi de séparation, délimité par la membrane. Dans ces conditions, la pièce fixe présentant intérieurement le siège de soupape s'applique d'une manière étanche et fixe contre l'ouverture de la paroi de séparation et la pièce de l'ensemble fixée à l'ouverture extérieure du carter s'applique d'une manière étanche et fixe contre le carter de soupape. De préférence, pour compenser la force exercée par la pression d'entrée sur la pièce obtura-trice, on prévoit une seconde membrane, soumise uniquement à l'action de la pression d'entrée et rigidement liée à la pièce obturatrice. D'une manière avantageuse, cette seconde membrane est disposée entre la pièce obturatrice et la première membrane et la tige n'est guidée qu'entre les deux membranes auxquelles elle est liée d'une manière étanche sans-joints annulaires d'étanchéité montés sur des surfaces glissant l'une sur l'autre. L'invention est expliquée plus en détail ci-après à l'aSe de certains de ses modes de réalisation, pris à titre illustratif mais nullement limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels: -la figure 1 est une coupe longitudinale d'une soupape réductrice de pression, conforme à l'invention, -la figure 2 est une coupe transversale selon II-II de la figure 1; -la figure 3 est une coupe longitudinale d'une variante partielle de l'ensemble interchangeable de la soupape des figures 1 et 2; -la figure 4 est une coupe longitudinale du carter de la soupape des figures 1 et 2 muni d'un bouchon de fermeture, dispo sé à la place de l'ensemble interchangeable; -la figure 5 est une coupe longitudinale partielle d'une variante partielle de la soupape des figures 1 et 2, munie d'un carter de soupape coudé;; -la figure 6 est une coupe longitudinale partielle d'une variante de la soupape des figures I et 2, munie de plusieurs sorties de soupape; -la figure 7 est une coupe, suivant la ligne VII-VII, du carter de soupape de la figure 6; -la figure 8 est une variante de la figure 6, munie d'une tubulure ventrée disposée au centre; -la figure 9 est une coupe suivant la ligne IX-IX de la figure 8; -la figure 10 est une variante de la figure 8, munie dtune soupape d'entrée supplémentaire, se fermant automatiquement lorsqu'on retire l'ensemble interchangeable; et -la figure 11 représente la soupape des figures 1 et 2, munie d'une douille et d'une rosette pour un montage encastré. La soupape réductrice de pression des figures 1 et 2 se compose d'un carter 1 et d'un ensemble de soupape 2, lequel s'engage en partie dans la cavité du carter 1 et est lié au carter d'une manière amovible. Le carter 1 comporte un raccordement d'entrée 3 fileté intérieurement et un raccordement de sortie 4 fileté -intérieure- ment, Dans la cavité du carter est formée une paroi de séparation 5 munie d'une ouverture 6. L'espace situé au-dessus de la paroi de séparation 5 communique -avec l'entrée 3,l'espace situé en dessous de la paroi de séparation 5 communique avec la sorte 4.La paroi extérieure du carter 1 comporte une ourture 7. L'ensemble ; comporte une piece annulaire 8, qui est vissée dans l'ouverture 7 de la paroi extérieure du carter 1 et dont l'étanchéité est assurée par un joint annulaire 9. L'ensemble 2 comprend un siège de soupape 10, une piece obturatrice 11 portant une tige de soupape 12, une membrane 13 et un ressort héli cotidal 14 appuyant sur cette membrane. Le siège de soupape 10 est formé sur une pièce annulaire 15 dont la surface extérieure s'applique contre la surface intérieure de l'ouverture 6 de la paroi intérieure de séparation 5 de la cavité du carter, l'étan- chéité entre la pièce annulaire 15 et l'ouverture 6 étant assurée par un joint annulaire 16. La pièce annulaire 15 est reliée à la pièce 8 par des pièces intermédiaires 17 disposées à une certaine distance l'une de l'autre. Des conduits de passage 18 traversent la pièce annulaire 15, chacune des pièces intermédiaires 17 et la pièce 8 et aboutissent dans un espace 19, délimité à sa partie supérieure par la membrane 13 (dans le mode de réalisation représenté ici, une partie extérieure de la pièce annulaire 15 est réalisée d'un seul bloc avec les pièces intermédiaires 17 et la pièce 8). La tige de soupape 12 est rigidement liée à un piston 20 qui coulisse dans une douille de guidage 21 et elle est calée de manière à ne pas pouvoir tourner autour de son axe. La douille de guidage 21 est vissée dans ia pièce 8. Un tamis cylindrique creux 22,- servant de filtre, repose par sa surface intérieure contre les pièces intermédiaires 17 et s'applique d'une part,contre la pièce 8, et,d'autre part, contre la pièce annulaire 15. Le bord périphérique extérieur de la membrane 13 est enserré entre la pièce 8 et la pièce cylindrique creuse 23 d'un capuchon de carter de l'ensemble 2. La pièce 23 est vissée sur la pièce 8 à l'aide d'un filetage à gauche et en outre,elle est calée sur la pièce 8 à l'aide d'une goupille, de sorte qu'elle ne peut se séparer de la pièce 8, qui est vissée à l'aide d'un filetage à droite dans l'ouverture 7, notamment lorsqu'on dévisse l'ensemble 2 pour l'extraire de l'ouverture 4, mais aussi lorsqu'on visse l'ensemble 2 pour le mettre en place dans l'ouverture 4.La période de capuchon 23 présente extérieurement un profilé à six pans 24 et, à son extrémité extérieure, des rainures périrez riques intérieures 25 à profil en dents de scie. Un couvercle 26, sur lequel prend appui l'extrémité extérieure du ressort 14, présente un appendice 27 muni extérieurement de rainures périphériques à profil en dents de scie qui s'engagent à la manière de crochets, dans les rainures 25. Dans ces conditions le couvercle 26peut être emmanché sur la pièce de capuchon 23,après quoi il ne peut plus être retiré. Pour pouvoir obtenir diverses pressions avec des ressorts de mêmes caractéristiques élastiques, es bagues entretoises 28 sont placées entre un bord saillant du couvercle 26 et la surface d'extrémité extérieure de la pièce de capuchon 23. Afin que, abstraction faite de la force du ressort 14, seule la pression réduite par la soupape et agissant sur la membrane 13 commande la soupape, pour équilibrer la pression d'entrée qui agit sur la pièce obturatrice 11, une seconde membrane 29 est disposée en face de la pièce obturatrice Il et est reliée à la tige de soupape 12 ainsi qu'à la douille 21, suivant son bord extérieur. Cette seconde membrane 29 s'applique, dans la position de fermeture (représentée ici) de la soupape, contre la surface inférieure de la douille 21. Le diamètre extérieur de la surface, soumise à l'action de la pression d'entrée de la soupape, de cette seconde membrane 29 est égale au diamètre libre du siège de soupape 10.Dans ces conditions, on obtient que la pression d'entrée de la soupape exerce sur la seconde membrane 29 et sur la pièce obturatrice 11, lesquelles sont liées l'une à l'autre par l'intermédiaire de la tige de soupape, deux forces égales et de sens contraires et par conséquent que cette pression n'ait aucune influence sur l'opération de commande, sans qu'il soit nécessaire pour cela que la surface soumise à une pression de la première membrane 13 soit beaucoup plus grande que la surface, soumise à l'action de la pression d'entrée, de la pièce obturatrice 11. Du fait qu'au cours du fonctionnement de la soupape, la-fraction du fluide en contact immédiat avec la seconde membrane 29 est disposée légèrement sur le cbté du trajet de l'écoule- ment, qui part de l'entrée 5,traverse le tamis de filtre 22, passe entre les pièces intermédiaires 17 et traverse l'interstice annulaire compris entre le siège de soupape 10 et la pièce obturatrice 11, la pression qui agit sur la seconde membrane 29 ne suivrait qu'avec un certain retard les variations de la préssion de l'é- coulement de fluide agissant sur la pièce obturatrice li. Pour y remédier, on prévoit un corps d'écoulement 30, en forme d'entonnoir, dont l'autre ouverture va jusqu'au voisinage de la seconde membrane 29 et dont la plus petite ouverture entoure la tige de soupape 12 à une certaine distance de celle-ci. Il se produit ainsi, à la petite ouverture, un effet d'aspiration, ce qui fait que pour un dimensionnement approprié du corps d'ecoulement 30, la pression s'exerçant sur la seconde membrane 29 suit pratiquement sans retard les variations de la pression produite par l'écoulement sur la pièce obturatrice ll. L'ensemble de soupape 31 représenté sur la figure 3 peut être utilisé à la place de l'ensemble 2 de la figure 1 avec le carter i ou un carter décrit en référence aux figures 5 à 9. Dans cet ensemble 31, un couvercle 32 à rainures périphériques ayant un profil en forme de dents de scie est disposé à une certaine distance de l'extrémité extérieure de la pièce de capuchon 23 pour soutenir l'extrémité extérieure du ressort 14. La tige de soupape 12 passe et coulisse à travers une ouverture centrale 33 du couvercle 32 et est munie, à son extrémité libre,d'une butée 34 qui est mobile axialement,d'une manière limitée, dans une cavité 35 d'un bouchon 36. Le bouchon 36 est vissé dans la pièce du capuchon 23 et présente un profil extérieur à six pans 37 et un profil intérieur à six pans 38,destinés à recevoir une clé. En dévissant partiellement le bouchon 36 hors de la pièce de capuchon 23, la soupape peut être amenée en position de fermeture et être immobilisée dans cette position, la surface du fond de la cavité 35 étant soulevée jusqu'à ce qu'elle s'applique contre la butée 34 pour presser la pièce obturatrice Il contre le siège de soupape 10. Dans ces conditions la soupape peut être fermée si on le désire, à l'aide de l'ensemble 31, (indépendamment des conditions de pression)1 par exemple pour procéder à des réparations sur une installation raccordée au côté de sortie de la soupape, ce qui nécessitait jusqu'd présent une soupape de coupure supplémentaire. Comme on le voit sur la figure 4, dans l'ouverture 7 du carter de soupape 1 (figures 1 et 2) e-st vissé, au lieu d'un ensemble 2 ou 31(figure 3), un bouchon à vis 39. Ce bouchon à vis 39 est utilisé lorsqu'une installation, dans laquelle est montée la soupape décrite ici, doit être contrôlée sous une pression nettement supérieure à la valeur nominale de la pression d'entrée pour laquelle la soupape est dimensionnée. Jusqu'à présent il fallait dans ce cas démonter les soupapes réductrices de pression et les remplacer par des tubulures de raccordement. Non seulement cette opération était compliquée mais en outre le contrôle ne portait plus dans ces conditions sur les raccordements de canalisations au niveau des soupapes réductrices de pression. Le carter de soupape 1 (figures 1, 2 et 4) présente la configuratiqn extérieure et intérieure du carter de soupapes droites usuelles. Mais le carter de soupape peut encore prendre la forme coudée du carter de soupape 20 de la figure 5, qui présente la configuration extérieure et intérieure du carter de soupapes coudées usuelles et dont le raccordement de sortie a été désigné par 41. Les figures 6 à 9 représentent des soupapes du genre décrit ci-dessus dont le carter 42 ou 47 est muni toutefois de plusieurs raccordements de sortie1 43 à 46 sur les figures 6 et 7 ou 48 à 51 (raccordement d'entrée 52) sur les figures 8 et 9. Dans les modes de réalisation de la soupape décrite ius- qu'à présent, il faut, pour remplacer un ensemble de soupape par un autre, commencer par fermer une soupape de coupure montée dans la canalisation d'entre La figure 10 représente un mode de réalisation de la présente soupape réductrice de pression dans lequel, à 11 entrée de la cavité du carter de soupape 47, est prévu un second siège de soupape 53 comportant une surface de siège située du côté opposé à cette cavité. Une seconde pièce obturatrice 55 est soumise à l'action d'un second ressort 56 qui tend à maintenir cette pièce obturatrice 55 en position d'ouverture. Mais une pièce 57 rigidement liée à l'ensemble de soupape (correspondant par ailleurs à l'ensemble 2 ou 31), appuie sur un poussoir 58 de la pièce obturatrice 55 et maintient celle-ci en position d'ouverture à l'encontre de la force du ressort 56. Le filetage de l'ouverture 7 du carter de soupape 47 et le filetage extérieur, engagé dans le précédent, de la pièce 8 de l'ensemble ont une longueur axiale telle que lorsqu'on devisse l'ensemble hors de l'ouverture 7, c'est tout dtabord la seconde pièce obturatrice 55 qui s'applique d'une manière étanche contre le second siège 54 et que ce n'est qu'ensuite que l'ensemble se sépare de l'ouverture 7.Dans ces conditions, pour dévisser l'ensemble, il n'est pas nécessaire de commencer par fermer une soupape de coupure montée sur la canalisation d'entrée de la soupape réductrice de pression. D'autre part le carter 47 de la soupape représentée sur la figure 10, de même que celui de la soupape représentée sur les figures 8 et 9, présente un raccordement d'entrée 52 et plusieurs raccordements de sortie 48 à 51. Dans le mode de réalisation de la figure 11, la soupape, réalisée par exemple comme celle des figures 1 et 2, est munie d'une douille 59 s'engageant sur la partie de l'ensemble de soupape qui dépasse du carter de soupape, pour permettre un montage encastré de la soupape. Dans l'extrémité extérieure de la douille 59 s'emmanche une rosette 60 qui est formée intérieurement de-manière à recevoir le bouchon obturateur 39 décrit à propos de la figure 4, afin qu'on puisse utiliser d'une manière sûre celui-ci pour fermer provisOirement l'ouverture 7, lorsque l'ensemble de soupape est en panne et que l'on ne dispose pas immédiatement d'un ensemble de rechange et que l'installation doit être utilisée, en attendant, sans réduction de pression. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse au contraire, toutes les variantes. -REVENDICATIONS 1.- Soupape réductrice de pression dans laquelle le siège de soupape, la pièce obturatrice portant la tige de soupape,une membrane et un ressort appuyant sur celle-ci constituent un ensemble de soupape qui s'engage en partie dans le carter de la soupape et est fixé à celui-ci de manièreà pouvoir êtrerempla- cé,laquelle soupape est caractérisée en ce que seules les pièces immobiles(15) de l'ensemble. (2) s'appliquent d'une manière étanche contre des pièces du carter de soupape. 2.- Soupape selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' une pièce annulaire fixe (15)de l'ensemble (2),présentant intérieurement le siège de soupape (10), est fixée d'une manière étanche au bord-d'une ouverture (6) d'une paroi de séparation (5) formée à l'intérieur du carter de soupape (1) et est reliée, par des pièces intermédiaires (17),disposées à une certaine distance l'une de l'autre, à une pièce(8) de l'ensemble (2),qui est fixée d'une manière amovible et étanche à une ouverture (7) dans laquelle est logé l'ensemble (2), de la paroi extérieure du carter de soupape (1), que la tige de soupape (12) n'est guidée qu'au moyen de pièces (20,21) appartenant à l'ensemble (2) et que des conduits de passage (18) traversent la pièce annulaire (15) et chacun une des pièces intermédiaires (17) et aboutissent à un espace (19) délimité par la membrane (13). 3.- Soupape selon la revendication 2,caracterise en ce qu' un tamis de filtrage cylindrique creux (22) est dispose le long de la surface extérieure des pièces intermédiaires (17) et-va d'un côté, jusqu'à la pièce annulaire (15) présentant le siège de soupape (10) et, de l'autre côté, jusqu'à la pièce (8) fixée dans l'ouverture (8) du carter. 4.- Soupape selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisée en ce que le guidage (20,21) de la tige de soupape (12) est prévu, à l'intérieur de la pièce (8), fixée dans l'ou- verture (7) du carter (1), de l'ensemble de soupape (2). 5.- Soupape selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce (8), vissée dans l'ouverture- (7) du carter de soupape (1), et cette ouverture (7) sont munies de filetages à droite et un capuchon extérieur (23) du carter (1), entourant le ressort (14), de l'ensemble de soupape (2) est vissé à l'aide d'un filetage à gauche sur la pièce précitée (8) et/ou est liée à cette pièce de manière à ne pas tourner par rapport à celle-ci, par exemple à l'aide d'une goupille. 6.- Soupape selon la revendication 5, caractérisée en ce que la membrane (13) liée à la tige de soupape (12) est enserrée, suivant son pourtour extérieur, entre la pièce (8), fixée dans l'ouverture (7) du carter de soupape (1), de ltensemble de soupape (2) et le capuchon (23) du carter (1). 7.- Soupape selon la revendication 2, caractériséeen ce que pour compenser la force exercée par la pression d'entrée sur la pièce obturatrice-(ll) on prévoit une seconde membrane (29), soumise uniquement à l'action de la pression d'entrée et rigidement liée à la pièce obturatrice (11). 8,- Soupape selon la revendication 7, caractérisée en ce que la seconde membrane (29) est disposée entre la première membrane (13) et la pièce obturatrice (11) et est rigidement liée à celleci (11) par l'intermédiaire de -la tige de soupape,laquelle est guidée uniquement entre les deux membranes (13,29), qui sont reliées à celle-ci d'une manière étanche, par des pièces (20, 21) glissant directement l'une sur l'autre. 9.- Soupape selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisée en ce que le capuchon (23,26; 23, 32) comporte un couvercle (26; 32), contre lequel prend appui le ressort (14)-, muni de rainures périphériques à profil en dents de scie, qui s'engagent dans des rainures périphériques correspondantes (25) d'une pièce de capuchon cylindrique creuse (23), de telle manière que le couvercle (26) soit fixé d'une manière inamovible sur ou dans la pièce du capuchon cylindrique creuse (23). 10.- Soupape selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'entre le couvercle (26) et la surface d'extrémité extérieure de la pièce de capuchon cylindrique creuse (23) sont disposées des bagues entretoises (28), destinées à régler d'une manière fixe, la tension du ressort (14). 11.- Soupape selon la revendication 9, caractérisée en ce que le couvercle (32) est monté, à une certaine distance de l'extrémité extérieure de la pièce de capuchon cylindrique creuse (23), à l'intérieur de cette pièce (23), que la tige de soupape (12) coulisse à travers une ouverture (33) du couvercle (32) et est munie, à son extrémité, d'une butée (34) qui est mobile, d'une manière limitée, à l'intérieur d'une cavité (35) d'un bouchon (36) vissé sur ou dans la pièce de capuchon cylindrique creuse (23), de telle manière qu'un mouvement de vissage du bouchon (36) permette d'immobiliser la pièce obturatrice (11) en position d'application contre le siège de soupape (10) (figure 3). 12-.- Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte un bouchon à vis (39) qui, à la place de l'ensemble de soupape (2;31), peut être vissé dans l'ouverture (7) de la paroi extérieure du carter de soupape tel), en vue de contrôler sous pression une installation contenant la soupape (figure 4). 13.- Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que la soupape est réalisée sous forme droite (figures 1,2,4,11) ou sous forme coudée (figures 5 à 10). 14.- Soupape selon la revendication 13, caractérisée en ce que le carter de soupape (42;47) comporte une entrée (3;52) et plusieurs sorties (43 à 46; 48 à 51) (Figures 6,7; 8,9,10). 1S.- Soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que dans l'entrée (52) de la cavité du carter sont disposés un second siège de soupape (53) présentant une surface de siège (54) située du côté opposé à cette cavité et une seconde pièce obturatrice (55) soumise à l'action d'un second ressort (56), que la seconde pièce obturatrice (55) est maintenue en position d'ouverture, à l'encontre de la force du second ressort (56) par une pièce (57) faisant saillie à l'intérieur de la cavité du carter, et que la longueur axiale de vissage de 11 ensemble de soupape (2;31) dans une ouverture (7) de la paroi extérieure du carter de soupape (47) est dimensionnée de telle manière que lorsqu'on dévisse cet ensemble (2; 31) hors du carter de soupape (l),c'est ia pièce précitée (57) de la seconde pièce obturatrice (55) qui est séparée la première du carter de soupape (47),puis, seulement ensuite, l'ensemble de soupape (2;31). Soupape selon la revendication 12, destinée à un montage encastré, caractérisée en ce qu'elle comporte une douille (59) qui entoure la partie, faisant saillie hors du carter de soupape (1), de l'ensemble de soupape (2) et qui est munie, à son extrémité extérieure,d'une rosette amovible (60) qui est formée intérieurement de manière à recevoir le bouchon à vis (39) en cas de non utilisation de la soupape (figure 11).