Brevet FR2292184A1 — publié le 19760618

La présente invention est relative à un dispositif pour l'alimentation en gaz butane liquide d'une installation de chauffage, notamment domestique, à partir d'une citerne extérieure et susceptible de fonctionner à des températures même négatives alors que le butane dont le point d'ébullition se situe à 0 G ne peut autre utilisé à ces températures qu'à l'aide de moyens de mise en pression et de vaporisation. les moyens de mise en pression connus consistent soit en résistances électriques chauffantes immergées dans le gaz liquéfié, soit en groupes électro-pompes immergés ou non. Tous ces moyens sont cependant compliqués et coûter. Il a été également proposé de pomper du butane liquide au moyen d'un groupe moto-pompe alternatif actionné par détente de propane gazeux. Le dispositif suivant l'invention utilise ce moyen et il est caractérisé par le fait que la citerne est en cliarge sur unè pompe à membrane aspirante et foulante qui est montée sur la ligne de butane liquide et qui est actionnée par du gaz propane détendu fourni par une bouteille de propane auxiliaire, cette pompe étang constitué par un boitier séparé par la membrane en deux chambres dont l'une est branchée sur la ligne de butane au moyen de deux clapets anti-retour et dont l'autre est reliée dune part par un orifice calibré ouvert en permanence, à un détendeur -de propane réglable et d'autre part, par une soupape d'échappement commandée par la membrane, à la citerne de butane, la pression d' admission du propane étant réglée à une valeur égale ou légèrement inférieure à la pression minimale admissible du butane augmentée de la force du ressort de rappel de la membrane. Le point d'ébullition au propane -se situant à -440, il se trouve encore sous une pression de 4 Bar à la température de -10 , de sorte qu'il permet aisément d'actioirner la pompe de façon à refouler le butane liquide sous une pression de 1 Bar en réglant convenablement le détendeur ae la bouteille de romane. Grâce à cette disposition, lorsque la température extérieure est telle que le butane livide se trouve dans la citerne sous une pression d'au moins 1 Bar par exemple, il traverse la pompe par les deux clapets anti-retour sans que la pompe soit mise en fonctionnement.Au contraire, dès que la pression du butane devient inférieure à la valeur minimale choisie, la pression de propane provoque l'abaissement de la membrane, ce qui a pour effet de refovler le butane liquide par le clapet anti-retour de sortie ; la rembrane commande en fin de course de refoulement, l'ouverture du cla pet d'échappement du propane, après quoi la membrane revient à sa position neutre sous l'effet du ressort de rappel et aspire le butane liquide par le clapet anti-retour d'admission, puis commande la fermeture de la soupape d'échappement du propane, et ainsi de suite. Si les appareils d'utilisation ne sont pas en service, la pompe s'arrêt d'elle-nême du fait que ses pressions im- térieures sont équilibrées. Un vaporiseur à résistance chauffante peut autre disposé sur la ligne de butane à peu ae distance des appareils d' utilisation, de sorte qu'il n'est pas nécessaire d'avoir une ligne électrique de grande longueur. En cas de fonctionnement continu à des températures négatives, une charge de 13 kg de propane suffit pour propulser 1000 kg-de butane sous une pression de 1 Bar. De plus, le pro- pane détendu s'échappant de la pompe est renvoyé directement ou indirectement dans le ciel gazeux de la citerne et il est finale- ment consommé avec le butane. Le fonctionnement du dispositif n'entraîne donc que des frais négligeables et l'équipement de 12 installation avec la pompe et le vaporiseur est peu coûteux. k titre d'exemple on a décrit ci-dessous et repré- senté au dessin annexé trois formes de réalisation de la pompe hydropneumatique utilisée dans l'installation suivant l'invention. La figure 1 est une vue schématique de l'ensemble de l'installation. Les figures 2,3 et 4 représentent une pompe suivant une première forme de réalisation dans trois positions différen- tes. es figures 5 et 6 représentent une autre forme de réa-isation de la pompe dans deux positions différentes, tandis que les figures 7 et 8 représentent un détail de cette pompe, et la figure 5 est un diaeramme qui en représente le fonctionnement. Les figures 10 et 11 représentent une troisième forme de réalisation de la pompe, respectivement en vosition de fermeture et d'ouverture du clapet d'échan ement au propane L'installation représentée en figure 1 comporte une citerne 1 de butane liquide surmontée par une nappe ou ciel gazeux" dont la pression est fonction de la température excérieure et devient nulle à O C.La ligne d'alimentation 2 est raccora-e sur le fond de la citerne en 5, elle présente une partie 4 à pente descendante qui est raccordée au ooitier 5 d'une pompe à membrane par un clapet anti-retour d'admission 6, tandis que le tronçon 7 en aval de la pompe est raccordé d'une part à celle-ci par un clapet anti-retour de refoulement 8 et d'autre part à un vapriseur 9. Une bouteille de propane 10, munie d'un détendeur Il est raccordée par un clapet antiretour 12 à la pompe 5 qu'elle actionne d'une façon. qui sera décrite plus bas.Le propane'détendu s'échappant de la pompe à membrane 5 après l'avoir actionnée, est dirigée soit par une tuyauterie 13 dans la partie supérieure de la citerne 1 où il se mélange avec le butane gazeux, soit par une tuyauterie 14 daLs la partie ascendante 4 de la ligne 2, en amont du clapet anti-retour 6, les bulles de propane montant par cette conduite 4 jusqu'à la citerne 1 et se dégageant finalement dans sa partie supérieure occupée par le " ciel gazeux n. La deuxième solution présente l'avantage de ne nécessiter qu'une tuyauterie beaucoup plus courte. La pompe à'membrane 5 a été représentée en section dans les figures 2 à 4. Elle comporte des moyens pour la mettre automatiquement en fonctionnement lorsque le butane liquide refoulé dans la ligne 2 par la pression du gaz de la nappe située dans la partie supérieure de là citerne, est sous une pression inférieure à une valeur minimale nécessaire à une alimentation correcte de l'installation d'utilisation, par exemple à 1 Bar. Dans la forme de réalisation représentée en figures 2 à 4, le boitier 5 de la pompe est séparé en deux chambres 15 et- 16 par une membrane déformable 17 munie d'un ressort-de rappel 18 réglable au moyen d'un bouchon fileté 19 sur lequel il prend appui. La chambre inférieure 15 est respectivement reliée par les clapets anti-retour 6 et 8 aux 'tronçons 4 et 7 de la ligne d'alimentation 2. La chambre supérieure 16 communique par une arrivée 20 de gaz propane provenant du détendeur il de la bouteille 10, cette arrivée 20 étant ouverte en permanence. lie détendeur de propane et le ressort de rappel 18 de la membrane sont réglés de façon que lorsque la pression de refoulement du butane lícui- de est supérieure à la pression minimale voulue augmentée dé la pression exercée sur la membrane 17 par le ressort de rappel 18, la pression dans la chambre 16 soit insuffisante pour déformer la membrane. Dans ce cas, la pompe ne fonctionne pas et le butane liquide est refoulé à travers les clapets anti-retour 6 et 8 qui restent ouverts. lorsque la pression de refoulement du butane s' abaisse au dessous de la valeur critique définie ci-dessus, les clapets anti-retour 6 et 8 restant fermés, la pression du propane provoque uiie déflexion vers le bas de la membrane. il en résulte une mise sous pression de la chambre 15 et le refoulement du butane liquide qu'elle contient par le clapet 8. Après une certaine course desdendante, la membrane provoque l'ouverture du clapet d'échappement 21 de la chambre 16 par des moyens qui seront décrits plus bas.Du fait de la diminution de pression qui en résulte dans la chambre 16, la membrane 17 remonte sur l'action du ressort 18 et provoque dans la chambre 15 une dépression qui assure la fermeture du clapet anti-retour de refoulement 8 et l'aspiration du butane liquide dans la chambre 15 par le clapet antiretour d'admission :. La remontée de la membrane assure la fermeture du clapet d'échappement 21, apres quoi le cycle décrit cidessus recommence. La commande du clapet d'échappement 21 par la membrane a lieu par l'intermédiaire d'une liaison à temps mort entre ces deux organes. A cet effet, le clapet 21 est maintenu sur sonsiège par un ressort de pression 22 prenant appui sur une butée circulaire 23 ménagée sur la tubulure d'échappement 24 et sur une butée 25 fixée sur la partie extérieure de la tige 26 du clapet 21. ma partie intérieure de la tige 26 porte un étrier 27 sur lequel prend appui une extrémité d'un ressort 28 dont l'autre extrémité prend appui sur les exerémités repliées vers l'intérieur d'pane pièce 29 en C solidaire de la membrane 17. lia tige 26 porte en outre une barrette 30 pouvant venir er butée contre les extrémités repliées de la pièce 29 lorsoue celle-ci s'abaisse par rapport à la tige 25.Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant : Lorsque sous l'effet de la pression de propane, la memprane 17 s'infléchit vers le bas (Fig.3), la pièce 29 en U est déplacée vers le bas en comprimant le ressort 28, le butane iquide é ant pendant cette phase du mouvement de la membrane refoulé ar le clapet anti-retour 8. lia membrane continuant sa des- celte, les extrèmités de a pic ce 2, en U viennent prendre appui sur la butée 30 et entraînent la tie vers le bas en provoquant le début de l'ouverture au clapet c 'échap ment 1. a pression de propane n'agissant plus sur le clapet 21, le ressor t 25 se detend en entraînant verc Pe bas La time et provoque une ouverture fran che du clapet d'échappement 21 (Fig.4) avec compression du ressort 22. Le propane s'échappe alors rapidement de la chambre 16 de la pompe, l'action du ressort de nappe 18 devisent prédominante sur la membrane 17 qui revient dans sa position initiale représentée en figure 2 et referme le clapet d'échappement 21.La dépression qui en résulte dans la chambre 15 provoque la fermeture du clapet de refoulement 8, l'ouverture du clapet d'admission 6 et l'aspiration du butane liquide de la citerne 1, après quoi le cycle recommence. lies figures 5 à 9 représentent une autre forme de réalisation de la commande du clapet d'échappement du propane par la membrane au moyen d'un aceouplement à temps mort constitué par un basculeur d'un type semblable à celui utilisé dans certains relais électriques dont la fermeture et l'ouverture ont lieu pour des intensités différentes du courant d'excitation. Dans cette réalisation, le clapet d'échappement 31 obture une tubulure d'échappement 32 ménagée dans une paroi latérale de la chambre motrice 16 de la pompe 5. Ce clapet est porté par un bras 33 et relié par un basculeur 34 décrit en détail plus loin, à une tige 35 articulée en 36 sur la tige 37 solidaire de la membrane 18 qui provoque en s'abaissant l'ouverture du clapet 31 (Fig.6). Le bras 33 portant le clapet 31 est forme par une plaquette métallique 38 dans laquelle est découpée et cambrée une languette 39 formant ressort dont l'extrémité libre prend appui dans une encoche ménagée sur la face inférieure d'une pièce fixe 40. lie bord supérieur 41 de la découpe de la plaquette 38 est appuyé dans une encoche d'une pièce basculante 42.Ta tige de liaison 35, pivotée en 43, prend appui par un pivot 44 sur la face supérieure de la pièce basculante 42. De cette façon la descente de la tige 37 solidaire de la membrane fait basculer la pie- ce 42 dans le sens des aiguilles d'une montre, comme représenté en pointillé en figure 7 et provoque ainsi le décalage vers la droite de la plaquette 38 à l'encontre de l'action du ressort 39 et partant l'ouverture du clapet 51. Dans cette phase de fonctionnement, l'ouverture franche du clapet 31 a lieu saulement en fin de course descendante de la membrane comme indiqué par le trait épais a sur le diagramme de la figure 9, ceci race à la forte démultiplication de la transmission à double articulation 35-36-j7 et à la résistance opposée par la languette cambrée 39 formant ressort. Au contraire, pendant la remontée de la membrane, provoquée par l'échappement du propane, le clapet 31 reste ouvert pendant sa plus grande par tie, représentée par le trait épais b en figure 9. Dans la forme de réalisation es figures 10 et 11, l'accouplement de la membrane 17 avec le clapet d'échappement 32 est constitué par un dispositif semblable à celui des interrupteurs électriques dénommés "tumbler" comportant-un ressort à deux positions. A cet effet, le clapet 31 est supporté par un bras 45 pivoté en 46 sur la paroi de butée 5 de la pompe et présentant une extrémité inférieure légèrement coudée 47 formant came. Sur le bras 45-47 prend appui un galet 48 monté sur une tige 49 portant un piston 50 mobile dans un cylindre 51 articulé en 52 sur la paroi opposée du boitier 5, un ressort antagoniste 53 maintenant le galet 48 appliqué contre le bras 45-47.La tige 54 solidaire de la membrane 17 porte une pièce 55 présentant une ouverture allongée dans laquelle est engagé un téton 56 porté par l'extrémité d'une tige 57 articulée en 18 sur le cylindre 53. Lors de l'abaissement de la membrane due à la pression du propane pénétrant dans la chambre 16 par l'admission 20, la tige 54 n'agit sur le cylindre 53 qu'après avoir parcouru une course correspondant à la longueur de la pince 55.Après ce temps mort, la tige 55 tire le cylindre 51 vers le bas, le galet descend le long du bras 45 en comprimant le ressort 53 et provoque l'ouverture du clapet Iorsqu'il arrive sur la partie coudée 47 du bras 45 (Fig. 11), le déplacement vers la gauche de cette partie 47 du bras permettant au ressort de se detendre. iar contre, lors de la course de retour ascendante de la membrane 17 et de la tige 55, la tige 54 ne commence à actionner le cylindre 51 qu'après avoir parcouru le trajet correspondant à la longueur de l'ouver- ture de la nièce de liaison 55, après quoi le cylindre pivote vers le haut en comprimant le ressort et referme le clapet seulement lorsque le galet arrive dans la position indiquée en figure 10, de sorte que le clapet 31 reste ouvert tendant la plus grande partie de la course de retour de la membrane comme dans le cas des figures 5 & 3ien entendu a'autres accouplements à temps mort entre la membrane et le clapet d'échappement de la pompe peuvent être réalises sans sorti; du cafre de l'invention. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour l'alimentation en gaz butane liquide d'une installation de chauffage, notamment domestique, à partir d' une citerne extérieure, et susceptible de fonctionner à des températures négatives, comportant un groupe moto-pompe alternatif actionné par détente de propane gazeux, caractérisé par le fait que la citerne est en charge sur une pompe à membrane aspirante et foulante qui -est montée sur la ligne de butane liquide et qui est actionnée par du gaz propane détendu fourni par une bouteille de propane auxiliaire, cette pompe étant constituée par un boitier séparé par la membrane en deux chambres dont l'une est branchée sur la ligne de butane au moyen de deux clapets anti-retour et dont l'autre est reliée d'une part par un orifice calibré ouvert en permanence, à un détendeur de propane réglable et d'autre part, par une soupape d'échappement commandée par la membrane, à la citerne de butane, la pression d'admission du propane etant réglée à une valeur égale ou légèrement inférieure à la pression minimale admissible du butane augmentée de la force ressort de rappel de la membrane. 2) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la soupape d'échappement de la pompè est reliée par une conduite soit au ciel gazeux de la citerne à propane, soit en un point de la ligne de butane liquide en-amont de la pompe dans un tronçon de cette ligne présentant une pente ascendante en direction de la citerne. 3) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un vaporiseur de butane, comportant de préférence une résistance électrique cnauffante est dispos sur la ligne d1alimen- tation en butane à proximité de l'installation à alimenter. 4) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la soupape d'échappement de propane comporte un clapet maintenu sur son siège par un ressort et dont la tige est accouple avec la membrane par une liaison à temps mort. 5) Dispositif suivant la revendicasion 4, caractérisé par le fait que la tige du clapet d'échapement porte à son extrémité une barrette sur laquelle s'tapie un ressort dont l'autre extrémité s'appuie sur les extrémités supérieures repliée vers 1 'ir-té rieur d'une pièce en U dont la base est fixée sur la membrane, la tige du clapet portant en outre une butée venant en contact avec lesdites extrémités de la pièce en U lors de l'abaissement de celleci, de façon à -?rovoquer l'ouverture du clapet, et un ressort d'ou- verture prenant appui sur lesdites extrémités repliées de la pince en U et sur un trier fixe - l'ex rémité de le tige du clapet. 6) Dispositif suivant La revendication 4, caractérisé @r le fait que la membrane bommande le clapet d'échappement par l'inmermédiaire d'un basculeur connu en soi actionné par une tige solidaire de la membrane et organisé-de façon que le clapet ne s'ouvre qu'n fin le course de refoulement de la memprane et reste -out-ert tendant iaplus grande partie de sa course 'aspiration 7) Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que le siege du clapet d'éclappement est ménagé sur une face latérale du boitier, ce clapet etant porté par une plaouette métallique solidaire d'une pièce mobile pouvant pivoter sous l'action d'une ti solidaire de la membrane et dans laquelle est decou@ee une lamelle cambrée formant ressort dont l'extrémité supérieure prand appui sur une pièce fixe. 8) Dispositif saivant la revendication 7, caractérisé par le fait que la oièce mobile présente une encoche dans laquelle est engagé le bord de la découpe de la plaquette, cette pièce étant commandée par une tige articulée prenant appui sur cette pièce par un pivot et articulée sur la tige solidaire de la membrane. b) Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé par le fait que le clapet est fixé sur une tige- légèrement coudée dont le coude est pivoté sur un axe transversal fixe, cette tige formant came et étant commande par un galet porté par une tige solidaire d'un piston uni d'un ressort de rappel et pivoté lui même autour d'un axe parallèle au précédent, ce cylindre étant relié par un accouplement à temps mort à une tige solidaire cie la membrane.