Brevet FR2323941A1 — publié le 19770408

La présente invention a pour objet des procédés et dispositifs pour commander automatiquement, à partir du trop-plein, une vanne quart de tour placée sur la conduite d'alimentation d'un réservoir de liquide. Le secteur technique de l'invention est celui de la fabrication des vannes motorisées. Les réservoirs de liquides, notamment les réservoirs de grande capacité situés sur les réseaux de distribution d'eau, comportent généralement, sur la conduite d'alimentation, une vanne quart de tour, du type vanne papillon et des moyens pour commander automatiquement la fermeture de celleci des que la surface de l'eau dans le réservoir atteint un niveau déterminé, légèrement inférieur au niveau du tropplein. De nombreux dispositifs ont été déjà proposés et utilisés pour commander automatiquement la fermeture de la vanne d'alimentation. On connaît les vannes commandées mécaniquement par un flotteur et également des électrovannes commandées automatiquement par un capteur de niveau. On connait également des vannes quart de tour commandées par un vérin à piston et cylindre dont le déplacement est commandé automatiquement par un capteur de niveau. Dans ce dernier cas, par suite du faible diametre du piston et du couple nécessaire pour fermer la vanne, il est nécessaire de faire fonctionner le vérin avec un fluide dont la pression est de l'ordre de plusieurs bars donc nettement supérieure à la pression hydrostatique que l'on rencontre à la base des réservoirs dont la hauteur est de l'ordre dTune dizaine de metres. On doit donc utiliser généralement un compresseur ou un surpresseur pour fournir le fluide moteur actionnant le vérin. L'objectif de la présente invention est de procurer des moyens pour commander automatiquement la fermeture des vannes quart de tour placées sur l'alimentation d'un réservoir de liquide, même si la hauteur du réservoir n'est que de l'ordre de quelques metres, en utilisant uniquement la pression qui regne à la base d'une colonne de liquide ayant une hauteur sensiblement égale à celle du réservoir de telle sorte que l'installation soit entierement autonome et fonctionne uniquement par gravité sans nécessiter aucune autre source d'énergie. Cet objectif est atteint au moyen d'un procédé suivant lequel on commande automatiquement la fermeture d'une vanne quart de tour placée à la base d'un réservoir de liquide, sur la conduite d'alimentation de celui-ci, en remplissant de liquide une colonne auxiliaire de trop-plein de faible section et en faisant agir la pression qui règne à la base de ladite colonne sur au moins un vérin basse pression, qui commande la fermeture de ladite vanne d'alimentation. On temporise la réouverture de ladite vanne d'alimentation en vidant ladite colonne à travers un orifice de fuite dont l'ouverture est réglable. Un dispositif spécifique pour la mise en oeuvre de l'invention est composé d'une colonne auxiliaire de trop-plein, de section plus réduite que la conduite de trop-plein principale et d'au moins un vérin basse pression qui est connecté a la base de ladite colonne auxiliaire et qui s'allonge sous l'effet de la pression en actionnant dans le sens de la fermeture une vanne d'alimentation du type quart de tour,maintenue ouverte par un contrepoids. De préférence, l'orifice supérieur de ladite colonne auxiliaire est situé légèrement plus bas que celui de la conduite principale de tropplein de telle sorte que l'arrêt de la vanne d'alimentation intervient avant que le liquide ne commence à se déverser dans le trop-plein principal ce qui réduit les pertes de liquide. Les vérins utilisés sont, de préférence, des vérins souples constitués de soufflets déformables en un matériau élastomère. De tels verins souples sont déjà utilisés comme absorbeurs de chocs, comme ressorts ou pour soulever des charges. La présente invention constitue une application nouvelle de ce type de vérins, application qui se caractérise par l'utitisation, en combinaison, d'un vérin souple et d'une colonne auxiliaire de trop-plein alimentant celui-ci. De préférence, la colonne de trop-plein comporte > à la base, un orifice de fuite équipé de moyens qui permettent de régler la section de l'orifice et donc la temporisation de la réouverture de la vanne qui a lieu lorsque la hauteur d'eau dans la colonne auxiliaire devient insuffisante pour équilibrer le contrepoids. Le résultat de l'invention est la possibilité de commander automatiquement la fermeture d'une vanne d'alimentation d'un réservoir de liquide, notamment d'une vanne quart de tour, du type vanne papillon, équipée d'un contrepoids qui la maintient ouverte, cette commande automatique ne nécessitant aucune autre source d'énergie que le poids du contrepoids et le poids du liquide contenu dans la colonne de trop-plein auxiliaire. Un avantage des dispositifs de commande selon l'invention réside dans le fait qu'ils sont donc entièrement autonomes et permettent d'équiper sans grands frais des réservoirs isolés, situés loin de toute source d'énergie, ce qui est le cas de nombreux réservoirs placés sur des réseaux de distribution d'eau. Un autre avantage réside dans le fait que les vérins souples peuvent fonctionner avec des eaux chargées d'impuretés ce qui n'est pas le cas des vérins à piston pour lesquels les impuretés provoquent une usure rapide des parois du cylindre et des segments d'étanchéité et des difficultés de fonctionnement des vannes qui commandent le fonctionnement des vérins. Un autre avantage tient au fait que les vérins basse pression, qui peuvent etre actionnés par une pression de l'ordre de 0,5 bar, permettent d'utiliser les procédés et dispositifs selon l'invention pour commander les vannes d'alimentation de la plupart des réservoirs dont la hauteur est généralement supérieure à 4 mètres. Par exemple, une vanne papillon ayant un diamètre inférieur à 250 mm est équipée d'un contrepoids de 25 Kg placé à l'extrémite d'un bras de 1 m de long. Selon l'invention, on utilise un vérin à soufflets, du type vendu sous la marque PNESHIDE,dont l'axe est situé à environ 11 cm de l'axe de rotation du papillon de la vanne. Le diamètre du vérin est de l'ordre de 300 et la section de l'ordre de 700 cm2. Dans ce cas, il suffit d'une pression de l'ordre de 0,4 bar pour soulever le contrepoids et un tel vérin convient donc pour commander les vannes de tous les réservoirs ayant une hauteur supérieure à 4 mètres ce qui est pratiquement le cas de presque tous les réservoirs. Pour des vannes nécessitant des couples d'ouverture ou de fermeture supérieurs, on peut utiliser deux vérins en parallèle ou des vérins de section supérieure. Un autre avantage des procédés et dispositifs selon l'invention ré- side dans la fiabilité du dispositif de temporisation de la réouverture de la vanne d!alimentation constitué par un orifice de fuite et dans la simplicité avec laquelle on peut faire varier la temporisation, en réglant l'ouverture de cet orifice de fuite, par exemple au moyen d'un robinet. La description suivante se réfère aux dessins annexés qui représentent des exemples de réalisation de l'invention sans aucun caractère limitatif. La figure I est une représentation schématique d'un dispositif selon l'invention. La figure 2 est une coupe verticale partielle d'un dispositif selon l'invention comportant deux vérins. La figure I représente une partie d'un réservoir i de liquide la, par exemple un réservoir faisant partie d'un réseau de distribution d'eau. Ce réservoir comporte normalement une conduite d'alimentation 2 sur laquelle est placée une vanne 3, du type vanne papillon, dont l'obturateur 4 pivote d'un quart de tour. Un contrepoids 5, placé à l'extrémité d'un bras 6 maintient la vanne ouverte dans la position représentée en pointillés où le contrepoids est en position basse et le papillon dans un plan horizontal. Le réservoir comporte également, de façon connue, une conduite de trop-plein 7 dont l'extrémité supérieure 8, ouverte, détermine le niveau maximum du liquide Cette conduite de trop-plein est raccordée à l'egoût. Le problème à résoudre est de fermer automatiquement la vanne 3 lorsque la surface du liquide atteint ou est sur le point d'atteind-re le niveau de l'extrémité supérieure 8 de ia conduite principale de trop-plein. A cet effet, on équipe le réservoir d'une colonne auxiliaire de trop-plein 9 dont la section est plus faible que celle de la conduite principale de tropplein 7. Par exemple, les conduites d'alimentation 2 et de trop-plein 7 ont un diamètre de 250 mm et la colonne auxiliaire 9 a un diamètre de 40 mm de sorte que le renplissage de celle-ci est très rapide dès que le niveau de l'eau atteint l'extrémité supérieure 10. L'extrémité 10 est située légère- ment plus bas que l'extrémité 8 d'une quantité h de l'ordre de quelques centimètres de telle sorte que la colonne 9 se remplit avant que l'eau ne se déverse dans la conduite de trop-plein 7. La base de la colonne 9 est connectée sur l'entrée d'un vérin basse pression 11. Ce vérin est un vérin souple présentant une forme de soufflet en un matériau élastomère qui se déforme en s'allongeant lorsqu'on le remplit d'un fluide sous pression. Le vérin il est articulé en 12 sur le bras 6 de la vanne de sorte qu'en stallongeant, il exerce un couple de fermeture sur le papillon de la vanne. Dès que la hauteur d'eau dans la colonne auxiliaire 9 dépasse un seuil déterminé, par exemple 4 à 5 mètres, la pression à la base de la colonne est suffisante pour vaincre le couple exercé par le contrepoids 5 et pour soulever celui-ci en fermant la vanne 3.La fermeture de la vanne 3 est relativement lente et comme le débit d'alimentation du réservoir est important par rapport au volume de la colonne 9, celle-ci a le temps de se remplir pendant la fermeture de la vanne 3. La colonne 9 comporte, au voisinage de la base, un orifice de fuite 13, par exemple une canalisation de vidange de faible diamètre qui est équipée d'un robinet 15 permettant de régler la section de l'orifice de fuite et- donc le temps nécessaire pour que la colonne 9 se vide jusqu'à un niveau N qui correspond à la pression minima nécessaire pour équilibrer le contrepoids 5. Lorsque le niveau N est atteint, la vanne 3 commence a s'ouvrir automatiquement sous l'action du contrepoids. La durée d'ouverture dépend du temps nécessaire pour vider le vérin et ce temps dépend également de l'ouverture de l'orifice de fuite. De plus, la conduite 9a ,qui alimente le vérin 11, est branchée, par une canalisation 16 équipée d'un robinet 17, sur la base du réservoir ou sur la conduite 2, à l'aval de la vanne 3, de sorte qu'en ouvrant la vanne 17, on peut commander manuellement la fermeture de la vanne 3 si le niveau du liquide la est supérieur au niveau N. Dans le cas où le couple exercé par un seul vérin 11 n'est pas suffisant pour maintenir la vanne 3 ouverte, par exemple lorsque le diamètre de cette vanne est supérieur à 250 mm et le couple de fermeture supérieur à 30m.Kg, on utilise deux ou plusieurs vérins 11 connectés en parallèle sur la colonne 9 et agissant simultanément sur le bras 6. La figure 2 représente, par exemple, une commande de vanne selon l'invention comportant deux vérins souples lia et llb, connectés en parallè- le sur une meme colonne de trop-plein auxiliaire et agissant tous deux sur le bras 6a d'une vanne, articulé autour de l'axe 18 qui est ltaxe du papillon de la vanne. Bien entendu, sans sortir du cadre de l'invention, les divers éléments constitutifs du dispositif qui vient d'être décrit à titre exemple pourront être remplacés par des éléments équivalents, remplissant les mêmes fonctions. REVENDICATIONS I - Procédé pour commander automatiquement la fermeture d'une vanne quart de tour placée à la base d'un réservoir de liquide, sur la conduite d'alimen tation de celui-ci, caractérisé en ce que l'on remplit de liquide une co lonne auxiliaire de trop-plein de faible section et l'on fait agir la pres sion qui règne à la base de ladite colonne sur au moins un vérin basse pression qui commande la fermeture de ladite vanne d'alimentation. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on temporise la réouverture de ladite vanne dsalimentation, en vidant ladite colonne à travers un orifice de fuite dont l'ouverture est réglable. 3 - Dispositif pour commander automatiquement, selon le procédé de la revendi cation 1, la fermeture d'une vanne quart de tour maintenue ouverte par un contrepoids, caractérisé en ce qu'il est composé d'une colonne auxiliaire de trop-plein, dont la section est plus réduite que celle de la conduite de trop-plein principale et d'au moins un vérin basse pression qui est raccordé à la base de ladite colonne auxiliaire et qui est articulé sur un bras solidaire de l'axe de rotation de ladite vanne de sorte qu'en s'al longeant sous 11 effet de la pression, il exerce sur ladite vanne un couple de fermeture de sens opposé au couple dû au contrepoids. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'orifice supérieur de ladite colonne auxiliaire est situé légèrement plus bas que celui de la conduite de trop-plein principale. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que lesdits vérins sont des vérins souples constitués de soufflets déformables. 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 5, caractérisé en ce que ladite colonne de trop-plein auxiliaire comporte, à la base, un orifice de fuite équipé de moyens qui permettent de régler la section de cet orifice et la temporisation de la réouverture de la vanne. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé-en ce que la base de la dite colonne est connectée à la base du réservoir par une canalisation mu nie d'une vanne manuelle qui permet de commander manuellement la fermeture de la vanne d'alimentation en utilisant la pression hydrostatique à la base du réservoir. 8 - Application nouvelle d'un vérin souple et déformable, constitué de souf flets en un matériau élastomère, caractérisée en ce que ledit vérin est u -tilisé pour commander automatiquement la fermeture d'une vanne quart de tour suivant un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 ou dans un dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 7.