Brevet FR2310509A1 — publié le 19761203

On a narfois besoin de laisser passer un fluide pendant un temps donné. C'est le cas notamment des adoucisseurs d'eau ou des installations d'arrosage. On utilise, à cet effet, des vannes à fermeture temporisée. Les vannes à fermeture temporisée réalisées jusqu'à présent comportent, en général, une minuterie mécanique qui, au bout d'un certain temps, amène l'organe de fermeture de la vanne dans sa position de fermeture. Mais, une minuterie mécanique est de construction compliquée, donc coûteuse. De plus, elle est délicate de sorte au'elle tombe rapidement en panne lorsqu'on l'utilise dans des conditions sévères, comme-c'est le cas, par exemple, d'une vanne de commande d'une installation d'arrosage, qui est exposée aux intempéries et vient au contact de la terre. La présente invention a pour objet une vanne à commande temporisée qui ne comporte pas de minuterie mécanique, la commande se faisant hydrauliquement. La vanne selon l'invention est caractérisée en ce qu'elle comprend un cylindre dans lequel est monté un piston différentiel et dont la chambre de petite section est en communication avec l'arri- vée de fluide alors que sa chambre de grande section est en communication, d'une part, avec l'arrivée de fluide par l'intermédiaire d'un orifice de petites dimensions créant un débit de fuite et, d'autre part, avec la sortie de la vanne, en aval de l'organe d'obturation de cette dernière, par un conduit muni d'un moyen d'obturation, et des moyens reliant le piston différentiel avec l'organe d'obturation de la vanne. Quand la communication entre la chambre de grande section et la sortie de la vanne est établie, le débit de fuite qui parvient dans cette chambre s'échappe par la sortie de la vanne. La pression d'alimentation qui règne dans la chambre de petite section maintient le piston différentiel dans une de ses positions entre mes dans laquelle la vanne est, par exemple, ouverte. Quand on coupe la communication entre la chambre de grande section et la sortie de la vanne, le débit de fuite ne peut plus s'échapper. La pression règnant dans la chambre monte et, au bout d'un certain temps, devient suffisante pour contrebalancer l'action de la pression d'alimentation qui s'exerce sur la face de petite section du piston. Le piston se déplace lentement et vient dans son autre position extrême dans laquelle la vanne est fermée. La pression dans la chambre de grande section continuant d'augmenter, finit par atteindre la valeur de la pression d'alimentation. Le piston différentiel est alors soumis sur ses deux faces à l'action de cette pression d'alimentation mais il est maintenu dans la position pour laquelle la vanne est fermée avec une force proportionnelle à la différence de section de ses deux faces. Le temps de temporisation est fonction de la course du piston différentiel. Par suite, la vanne peut comporter une butée réglable pour le piston différentiel se trouvant dans l'une de ses positions extrêmes. En déplaçant cette butée, on modifie le temps de temporisation. Le temps de temporisation est également fonction du volume disponible pour le débit de fuite. La vanne peut, à cet effet, comporter une chambre auxiliaire, de volume réglable en communication avec la chambre de grande section du cylindre. Cette chambre auxiliaire peut être constituée par un cylindre dans lequel un piston est monté coulissant ; en déplaçant ce piston, on modifie la durée de temporisation. Dans un mode de réalisation de l'invention, le piston différentiel comporte un perçage central dont une extrémité peut s'appliquer sur un siège disposé dans la chambre de petite section et dont l'autre extrémité est prolongée par un tube traversant le fond de la chambre de grande section et débouchant dans une chambre de sortie munie, en regard du tube, d'une ouverture en communication avec la sortie de la vanne. Quand la communication entre la chambre de grande section et la sortie de la vanne est établie, le piston différentiel est éloigné m siège et le tube est en butée contre le fond de la chambre de sortie ; la vanne est ouverte. Par contre, quand ladite communication est fermée, l'extrémité du perçage du piston différentiel se trouvant dans la chambre de petite section est appliquée sur son siège ou va s'y appliquer en fin de temporisation ; la vanne est fermée ou va se fermer. Le fond de la chambre de sortie peut entre constitué par un piston de position réglable, ce qui permet de modifier le temps de temporisation. La chambre de grande section et la chambre de sortie peuvent entre séparées l'une de l'autre par une cloison dans laquel le est monté coulissant un tiroir propre à établir la communication entre les deux chambres. I1 suffit ainsi de manoeuvrer le tiroir pour ouvrir ou fermer la vanne. Dans un autre mode de réalisation, la partie de petite section piston différentiel constitue un clapet Susceptible de s'appliquer sur l'orifice d'un conduit en communication avec la sortie de la vanne, l'ensemble formant un clapet différentiel. Le clapet est appliqué du non sur le conduit et la vanne est fermée ou non suivant que la communication entre la chambre de grande section et la sortie de la vanne est coupée ou non. Dans ce cas, la vanne peut comporter un cylindre supplémentaire dans lequel est monté un second piston différentiel et dont la chambre de petite section est en communication avec 1' arrivée de fluide alors que sa chambre de grande section est en cosmunication permanente avec l'arrivée de fluide par l'intermédiaire de l'orifice de petites dimensions créant le débit de fuite, la partie de grande section de ce second piston différentiel constituant un clapet susceptible de s'appliquer sur l'orifice d'un conduit débouchant dans la chambre de grande section du premier cylindre, le conduit obturable débouchant dans la chambre de grande section du premier cylindre. Cette disposition permet une fermeture rapide en fin de temporisation. On a décrit ci-après, à titre d'exemples non limitatifs, divers modes de réalisation de la vanne perfectionnée selon la présente invention avec référence aux dessins annexés dans lesquels : La Figure 1 est une vue en coupe axiale d'un premier mode de réalisation ; La Figure 2 en est une coupe transversale suivant II-II de la figure 1 La Figure 3 en est une coupe suivant III-III de la figure 2 ; La Figure 4 en est une coupe transversale suivant IV-IV de la figure 1 ; La Figure 5 est une vue semblable à la figure 1 d'une variante ; La Figure 6 est une vue en coupe axiale d'un autre mode de réalisation La Figure 7 en est une coupe transversale suivant VII-VII de la figure 6. Telle qu'elle est représentée aux figures 1 à 4, la vanne selon l'invention comprend un corps cylindrique 1 qui est fermé à l'une de ses extrémités par un bouchon 2 muni en son centre d'une ouverture d'admission 3, et, à son extrémité opposée, par un bouchon 4 muni en son centre d'un embout de sortie 5. Le bouchon 2 comporte un prolongement intérieur creux 6 dont l'extrémité fermée forme siège de clapet 7, muni d'une fermeture d'étanchéité 8, et qui est percé d'ouvertures latérales 9 mettant en communication l'ouverture d'admission 3 et l'intérieur du corps 1. La partie du corps 1 adjacente au bouchon 2 présente un diamètre intérieur réduit et contient un piston 10 qui est muni d'un perçage central Il et dont l'extrémité peut s' appliquer sur le siège 7. Le piston 10 fait corps avec un second piston 12, de plus grand diamètre, pouvant coulisser dans la partie médiane du corps 1 qui est de diamètre plus grand que la partie de ce corps adjacente au bouchon 2, les deux pistons 10 et 12 constituant ainsi ensemble un piston différentiel. Ce dernier fait corps avec un tube 13 dont l'intérieur prolonge le perçage 11 et qui est monté coulissant dans une cloison transversale 14 du corps 1. Dans la pratique, le corps 1 est formé de deux éléments indépendants qui sont disposés de part et d'autre de la cloison 14, ces éléments et les bouchons 2 et 4 étant réunis ensemble par des boulons 15. Les pistons îb et 12 ainsi que la cloison 14 divisent l'intE- rieur du cylindre 1 en des chambres 16, 17, 18 et 19. La chambre 16, c'est-à-dire la chambre de petite section pour le piston différentiel, est en communication avec l'ouverture 3 par les perçages 9. La chambre 17 est en communication avec l'atmos- phère par un orifice 20 ménagé dans la paroi du cylindre 1. La chambre 18, ou chambre de grande section, est en communication avec la chambre 16 par un perçage 21 ménagé dans l'épaisseur du piston différentiel 10-12 et sur lequel est interposé un pointeau réglable 22 permettant de laisser passer dans le perçage 21 un certain débit de fluide. Dans la cloison 14 est ménagé un perçage transversal 23 qui communique avec des perçages 24 et 25 parallèles à l'axe du corps 1 et débouchant respectivement dans les chambres 18 et 19 ; un tiroir 26 monté coulissant dans le perçage 23 permet à volonté d'établir la communication entre les perçages 24 et 25 ou d'interrompre cette communication. Dans la chambre 19 est monté coulissant un piston 27 qui comporte un évidement central tronconique 27a et est solidaire d'un manchon 28 fileté extérieurement et monté coulissant sur l'embout 5. Une bague de réglage 29 est vissée sur le manchon 28 ; des ouvertures 30 ménagées dans la paroi du corps 1 permettent de faire tourner la bague 29 et, par suite, de déplacer le piston 27 dans la chambre 19. L'étanchéité entre les divers organes mobiles est assurée par des joints toriques 31, 32, 34 et 35. Lors de l'utilisation, l'ouverture 3 est reliée à une source de fluide alors que 1'embout 5 est relié à un appareil d'utilisation créant une perte de charge ; la source de fluide peut, par exemple, entre de l'eau sous pression alors que l'appareil d'utilisation est un appareil d'arrosage. Au repos, le tiroir 26 est dans la position dans laquelle il interrompt la communication entre les perçages 24 et 25. Le piston différentiel 10-12 est dans sa position extrême de gauche car la chambre 18 contient du fluide sous pression qui y est entré par le perçage 21 et, ne pouvant sortir, se trouve à la pression d'alimentation ; l'extrémité du perçage ll du piston différentiel est donc appliquée sur le siège 7. La communication entre l'ouverture 3 et 1'embout 5 est interrompue. Pour ouvrir la vanne, on déplace le tiroir 26 de façon à mettre en communication les perçages 24 et 25. Le fluide sous pression contenu dans la chambre 18 peut alors passer dans la chambre 19 et s'échapper dans l'embout 5. La pression dans la chambre 18 devient nulle et celle qui s'exerce dans la chambre 16 sur le piston 10 fait déplacer le piston différentiel vers la droite jusqu'd ce que l'extrémité du tube 13 bute à l'intérieur de l'ouverture tronconique 27a du piston 27. Le fluide parvient alors dans l'embout 5 par les ouvertures 9, la chambre 16, le perçage 11 et le tube 13. Une certaine quantité de fluide passe par le perçage 21 dans la chambre 18, mais passe ensuite par les perçages 24 et 25 dans la chambre 19 pour s'échapper dans l'embout 5. L'extrémité du tube 13 est appliquée contre la paroi de l'ouverture tronconique 27a et empêche, en principe, la sortie du fluide de la chambre 19. Mais, le contact n'est pas étanche et la forme tronconique de l'évidement 27a engendre un effet de Venturi qui tend à aspirer le fluide se trouvant dans la chambre 19 ; de toute façon, si la pression dans les chambres 18 et 19 augmentait, le piston 12 se déplacerait im médiatement vers la gauche de sorte que le tube 13 s'écarterait de l'ouverture 27a, ce qui permettrait au fluide de la chambre 19 de s'échapper. La vanne reste donc ouverte en permanence. Si on désire que la vanne ne reste ouverte que pendant un temps limité, on ramène le tiroir 26 dans sa position initiale. Le débit de fuite qui parvient dans la chambre 18 ne peut plus s'échu per dans la chambre 19 et la pression monte dans cette chambre et tend vers la valeur de la pression d'arrivée du fluide. Comme la section 12 du piston différentiel a une section supérieure à celle de la section 10, le piston différentiel se déplace lentement vers la gauche, avec une vitesse fonction du réglage du pointeau 22. En fin de mouvement, l'extrémité du perçage 11 s'applique sur le siège 7, ce qui interrompt le passage du fluide. A partir de ce moment, la pression dans la chambre 18 devient égale à la pression d'arrivée de fluide de sorte que l'extrémité du per çage 11 est fermement appliquée sur son siège 7. Le temps de fonctionnement dépend de la course du piston différentiel 10-12. On peut donc régler ce temps de fonctionnement en déplaçant le piston 27 dans la chambre 19 par pivotement de la bague 29. Dans le mode de réalisation de la figure 5, l'étanchéité est assurée non plus à l'aide de joints toriques 31 à 35, mais par des membranes souples cylindriques 36, 37, 38, 39 et 40 pouvant se retourner à la manière d'un doigt de gant. Le bord extérieur de chacune de ces membranes est serré dans le corps ou dans la cloison. Pour permettre ce serrage, le corps 1 est forme de quatre éléments indépendants la, lb, lc et ld, la cloison étant de son côté formée de deux éléments 14a et 14b ; l'ensemble de ces éléments est assemblé avec les bouchons 2 et 4 par les boulons 15. Ce mode de réalisation fonctionne de la meme manière que celui des figures 1 à 4. Dans le mode de réalisation des figures 6 et 7, le corps de la vanne est formé d'une série d'éléments parallèles tels que 41 qui sont assemblés entre eux par des boulons 42. Cette vanne comporte une ouverture d'admission 43 qui communique avec une chambre 44, par un perçage 45, et avec un conduit 46. ne conduit 46 communique lui-même avec une chambre 47, par un orifice de diamètre réduit 48, et avec une chambre 49 par un perçage 50. Les chambres 44 et 47 sont séparées 1' une de 1' autre par un clapet différentiel 51 qui est étanche par rapport aux deux chambres et dont la face tournée vers la chambre 47 a une section plus grande que la face opposée. Le clapet 51 peut s'appliquer sur l'orifice d'un perçage 52 propre à mettre la chambre 47 en communication avec une chambre 53 se trouvant entre les chambres 47 et 49. Les deux chambres 49 et 53 sont séparées l'une de l'autre par un clapet différentiel 54 qui est étanche par rapport aux deux chambres et dont la face tournée vers la chambre 53 a une section plus grande que sa face opposée. Le clapet 54 peut s'appliquer sur l'orifice d'un conduit 55 en communication par une chambre 56 avec un orifice de sortie 57 aligné avec l'orifice d'entrée 43. La chambre 47 est en communication par un perçage 58 avec une chambre 59 dans laquelle est monté coulissant un piston 60. Celuici est solidaire d'une tige excentrée 61 qui est filetée extérieurement et sur laquelle est vissé un manchon de réglage 62 ; ce dernier fait saillie partiellement à l'extérieur du corps de la vanne et porte à sa périphérie des graduations visibles à 1' extérieur. Comme le piston 60 ne peut tourner étant donné la présence de la tige excentrée 61, le pivotement du manchon 62 entraine un déplace ment du piston 60 dans la chambre 59. Un tiroir 63, mobile dans un perçage transversal 64 débouchant dans la chambre 56 permet à volonté de mettre cette chambre en communication avec un perçage 65 débouchant dans la chambre 53, ou d'interrompre cette communication. Lors de l'utilisation, l'ouver- ture 43 est reliée à une source de fluide, par exemple un conduit d'eau sous pression alors que l'ouverture 57 est reliée à un appareil d'utilisation, par exemple un appareil d'arrosage. Au repos, le tiroir 63 est dans la position dans laquelle il interrompt la communication entre les chambres 53 et 56. Les chambres 44, 47 et 49 contiennent du fluide à la pression d'alimentation de sorte que le clapet différentiel 51 est éloigné du perçage 52, du fait de la différence des sections des deux faces de ce piston. La chambre 53 contient donc également du fluide à la pression d'alimentation de sorte que le clapet différentiel 54 est appliqué sur le conduit 55 qu'il obture, du fait de la différence des sections des deux faces de ce piston. Le fluide d'alimentation ne peut ainsi parvenir à l'ouverture de sortie 57. Pour ouvrir la vanne, on amène le tiroir 62 dans la position dans laquelle il établit la communication entre les chambres 53 et 56. Le fluide contenu dans la chambre 53 peut alors s' échapper par l'ouverture 57 de sorte que la pression dans cette chambre devient nulle et que la pression dans la chambre 59 déplace le clapet différentiel 54 de façon à découvrir le conduit 55. Le fluide peut alors passer librement de l'ouverture 43 à l'ouverture 57 par le conduit 46, le perçage 50, la chambre 49, le conduit 55 et la chambre 56. La pression dans la chambre 47 devient également nulle, du fait que cette chambre communique avec la chambre 53 par le perçage . Le clapet différentiel 51 vient ainsi s'appliquer sur l'orifice de ce perçage. Une très faible quantité de fluide passe dans la chambre 47 par l'orifice de diamètre réduit 48. Ce fluide ne peut passer dans la chambre 53 car le perçage 52 est obturé, mais parvient dans la chambre 59. La pression dans les chambres 47 et 59 monte et, au bout d'un certain temps, devient suffisante pour contrebalancer la pression du fluide qui s'exerce dans la chambre 44 sur le clapet différentiel 51. A ce moment, ce clapet s'écarte de l'extrémité du perçage 52 de sorte que le débit de fuite parvient dans la chambre 33 i la comsnunication entre les chambres 53 et 56 est toujours ouverte, le débit de fuite s'échappe par l'ouverture 57.La pres ion dans a charre 47 redevient nulle et le clapet différentiel A obture à nouveau l'orifice du perçage 52. La pression dans la -harbre 53 reste nulle et le clapet différentiel 54 reste éloigné du perçage r5; la communication entre les orifices 43 et 57 reste établie. ar contre, si, entre temps, on a manoeuvre le tiroir 63, de façon à interrompre la communication entre les chambres 53 et 56, le débit de fuite qui passe dans la chambre 53 ne peut s'échapper. La pression dans la chambre 53 augmente et, au bout d'un certain temps, est suffisante pour contrebalancer l'action de la pression d'alimentation dans la chambre 58 sur le clapet différentiel 54. Celui-ci se déplace et vient s'appliquer sur l'extrémité du conduit 55, ce qui interrompt la communi cati on entre les ouvertures 43 et 57. La pression dans la chambre 53 continue de monter et devient égale à la pression d'alimentation de sorte que le clapet 54 reste fermement appliqué sur l'extrémité du conduit 55. Comme le volume de la chambre 53 est relativement faible, la pression dans cette chambre monte rapidement dès que le clapet 51 s'est écarté de l'ex- trémité du perçage 52 ; la fermeture du conduit 55 se produit rapidement, de manière franche et nette.Par contre, si le clapet 51 était supprimé, l'orifice 48 et le perçage 58 débouchant directement dans la chambre 53, l'élévation de pression dans cette chambre se produirait lentement, du fait du volume relativement important de la chambre 59 ; il en serait de même de la fermeture du conduit 55. Le temps au bout duquel le clapet différentiel 54 vient en position d'obturation dépend du volume disponible pour le débit de faite. Ce volume dépend lui-miMme de la position du piston 60, qui permet donc de déterminer le temps d'ouverture de la vanne. Ce temps d'ouverture peut être lu sur les graduations apparaissant à la périphérie du manchon 62. I1 va de soi que l'invention ne doit pas être considérée comme limitée aux modes de réalisation décrits et représentés mais en couvre, au contraire, toutes les variantes. C'est ainsi notamment que la temporisation pourrait assumer non pas la fermeture de la vanne, mais son ouverture. Revendications 1. Vanne à co:7gnande temporisée caractérisée en ce qu'elle comprend un cylindre dans lequel est monté un piston différentiel et dont la chambre de petite section est en communication avec 1'a- rivée de fluide alors que sa chambre de grande section est en communication d'une part avec l'arrivée de fluide par l'intermédiaire d'un orifice de petites dimensions créant un débit de fuite et d'autre part, avec la sortie de la vanne, en aval de l'organe d'obturation de cette dernière, par un conduit muni d'un moyen d'obturation, et des moyens reliant le piston différentiel avec l'organe d'obturation de la vanne. 2. Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une butée réglable pour le piston différentiel se trouvant dans l'une de ses positions extrêmes. 3. Vanne selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce quelle comporte une chambre auxiliaire de volume réglable, en communication avec la charre de grande section du cylindre, cette chambre étant de préférence, constituée par un cylindre dans lequel un piston est monté coulissant. 4. Vanne selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que le piston différentiel comporte un perçage central dont une extrémité peut s'appliquer sur un siège disposé dans la chambre de petite section et dont 1 'autre extrémité est prolongée par un tube traversant le fond de la chambre de grande section et débouchant dans une chambre de sortie munie, en regard du tube, d'une ouverture en communication avec la sortie de la vanne. 5. Vanne selon les revendications 2 et 4, caractérisée en ce que le fond de la chambre de sortie est constitué par un piston de position réglable. 6. Vanne selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que la chambre de grande section et la chambre de sortie sont séparées l'une de l'autre par une cloison dans laquelle est monté coulissant un tiroir propre à établir la cc,munication entre les deux chambres. 7. Vanne selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que l'orifice de petites dimensions est prévue sur un perçage traversant le piston de part en part et débouchant sur ses deux faces. 8. Vanne selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, ca ractérisée en ce que l'ouverture de la chambre de sortie est tronconique. 9. Vanne selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la partie de petite section du piston diffe- rentiel constitue un clapet susceptible de s'appliquer sur l'orifi- ce d'un conduit en communication avec la sortie de la vanne, l'ensemble formant un clapet différentiel. 10. Vanne selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comporte un cylindre supplémentaire dans lequel est monté un second piston différentiel et dont la chambre de petite section est en communication avec l'arrivée de fluide alors que sachaare de grande section est en communication permanente avec l'arrivée de fluide par l'intermédiaire de l'orifice de petites dimensions criant le débit de fuite, la partie de grande section de ce second piston différetiel constituant un clapet susceptible de s'appliquer sur l'orifice d'un conduit débouchant dans la chambre de grande section du premier cylindre, le conduit obturable débouchant dans la champ bre de grande section du premier cylindre.