Brevet FR2337297A1 — publié le 19770729

La présente invention concerne une soupape automatique pour canalisations basse-pression, soupape qui peut etre commandée manuellement, ou automatiquement et à distance à l'aide de moyens hydrauliques, électriques ou autres. On connaît plusieurs soupapes automatiques pour systèmes d'irrigation basse-pression qui fonctionnent à des pressions allant jusqu'à 0,5 à 0,6 atm. Elles comprennent de manière générale un corps élastique gonflable qui ouvre et ferme le passage à travers la soupape. Fréquemment, de l'air comprimé sert à gonfler l'élément élastique, ce qui nécessite une conduite d'air allant vers chaque soupape dans le champ. Dans certaines soupapes automatiques destinées à des canalisations basse-pression on utilise la pression de l'eau et, très frequemsent, lorsqu'il est sous tension l'élément de gonflage luimeme sert de barrière à l'eau. De manière générale la pression d'eau necéssaire à l'élément élastique est supérieure à celle de la canalisation à obturer. Dans ce cas aussi il faut prévoir une conduite séparé raccordée à chaque soupape individuelle. En conséquence, un but général de la présente invention est de remédier à ces inconvénients par 1e réalisation d'une soupape automatique pour canalisations qui est susceptible de fonctionner sur une gamme de pressions beaucoup plus grande et qui peut être ouverte ou fermée au moyen de la pression de l'eau présente dans la canalisation elle-meme, l'opération étant commandée ou directement ou à distance. Pour atteindre ce but conformément à la présente invention, la soupape comporte un élément élastique (tore) qui sert de moteur hydraulique pour commander l'obturateur de la soupape. Le moteur hydraulique et l'obturateur sont reliés ensemble à l'aide d'une collerette qui est disposée concentriquement par rapport à l'axe de l'obturateur, cet axe pouvant se déplacer axialement dans le sens d'écoulement de liteau. L'obturateur comprend un disque obturateur disposé symétriquement par rapport à la collerette en contact avec le moteur hydraulique, la face avant du disque ayant une forme sphérique, tandis que son autre face a la forme d'un cône hyperboloide.En outre, associé à l'organe d'obturation on prévoit un dispositif de régulation pour régler son ouverture, dispositif qui est disposé dans sa partie sphérique profilée et qui renferme une roue dentée en contact avec un écrou enfilé sur l'axe de l'obturateur. Sa position détermine l'amplitude d'ouverture de la soupape. Le moteur hydraulique, constitué essentiellement d'un tore élastique (c'est-à-dire d'une bague cylindrique), comporte un passage central dont la section est supérieure à celle de la soupape à obturer, afin d'éviter des pertes supplémentaires. La surface de contact entre le tore et la collerette est considérablement supérieure à la section du passage de la soupape La soupape comporte un indicateur mécanique destiné à indiquer l'état de remplissage du tore et un amortisseur du type à piston est relié à une extrémité de son axe pour amortir les oscillations axiales. Un avantage qu'apporte la soupape automatique pour canalisations bassepression conforme à la présente invention est la possibilité qu'elle offre d'utiliser de l'eau non purifiée (non filtrée) provenant de la canalisation sous pression, du fait que le moteur hydraulique n'est pas sensible à la qualité de l'eau. Encore un avantage résultant de la plus grande surface sur laquelle agit le tore par rapport à la surface du disque d'O8turation, est le fait que la soupape peut fonctionner sur une large gamme de pressions d'eau dans la canalisation, comprise par exemple entre 1,5 et 3 atm. Cela est possible grâce à sa conception selon laquelle l'organe d'obturation directe est constitué par un moteur hydraulique et non par le tore. Les pertes hydrauliques se produisant dans la soupape sont comparativement faibles grâce au diamètre relativement faible du disque d'obturation et grâce au fait que la section du passage du tore élastique est plus importante que celle de la canalisation. En outre, on peut régler la quantité d'eau traversant la soupape en jouant sur la manette qui commande la roue dentée ou en jouant sur le remplissage de l'élément élastique. Une forme d'éxécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple en référence au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 est une vue schématique en coupe transversale axiale longitudinale de la soupape conforme à la présente invention ; et - la figure 2 représente un dispositif destiné à la régulation de l'ouverture de la soupape. La soupape comprend une enveloppe 15 dont le diamètre varie et qui renferme un disque obturateur 4, l'axe 3 du disque, des nervures de liaison 11, une collerette 2, un tore élastique 1, un engrenage démultiplicateur 6 et un ressort 9. Du côté entrée le disque obturateur 4 est recouvert par une demiesphère 13 et du côté sortie par un cône hyperbololde 14. Les deux extrémités de l'enveloppe se terminent en une bride, la distance séparant ces brides étant égale à la distance séparant les brides des soupapes à commande manuelle. Ainsi, la nouvelle soupape peut éventuellement remplacer sans problème les soupapes à commande manuelle. Le disque 4, l'axe 3, les nervures 11 et la collerette 2 sont reliés rigidement ensemble et l'axe est monté dans des paliers d'extrémité 17 supportés par les nervures 18. A une extrémité de l'axe est relié un amortisseur constitué d'un pistion 19 et d'un cylindre 20 pour amortir les oscillations axiales. Le moteur hydraulique 1 est constitué d'un tore élastique qui est disposé dans une enveloppe en tissu solide élastique non décomposable. Cela permet d'y introduire de l'eau sous une pression pouvant aller jusqu'à 2,5 à 3 atm. L'eau entre par le tuyau d'entrée 8 et sort par le tuyau de sortie 7. Le diamètre intérieur (libre) du tore est pratiquement égal, mais supérieur, au diamètre de la canalisation obturée. Ainsi, aucune résistance hydraulique n'est créée à l'intérieur de la soupape en raison des dimensions de l'élément élastique. La surface (la bague) par laquelle le moteur hydraulique presse contre la bride 2 est 1,5 à 2 fois plus grande que la section du passage de la canalisation obturée. Un-indicateur mécanique 16 est relié à cette surface pour indiquer l'amplitude d'ouverture de la soupape. L'engrenage démultiplicateur 6 comprend deux pignons coniques 22 et 23, le pignon entraîné 23 comportant un filet interne qui permet de le visser sur un manchon d'arrêt 24 monté sur l'axe 3. A l'extérieur du manchon est prévu un ressort 9 qui vient en contact avec le pignon 3 par l'intermédiaire d'une bague 25 pour solliciter le disque obturateur 4 vers le support 12 du passage 10 de la soupape. Le pignon conique 23 est monté dans l'engrenage démultiplicateur 6 au moyen d'un roulement 27, la rotation du manchon 24 étant interdite par un limiteur 26 qui est assujetti à l'enveloppe de l'engrenage démultiplicateur 6. L'ouverture peut être réglée manuellement au moyen d'une manette 5 ou hydrauliquement au moyen d'une soupape à trois voies (non représentée) qui arrête l'alimentation en eau de l'élément élastique 1 après que le disque 4 ou la collerette 2 se soit déplacé respectivement de la distance désirée. L'indication de la position de la collerette 2 se fait à l'aide d'une goupille 16. L'axe de la manette 5 traverse la demie-sphère 13 par une fente méridionale 28, tandis que les supports 21 portant l'engrenage démultiplicateur 6 traversent les fentes 29. La soupape peut être commandée (ltouverture et la fermeture) automatiquement et à distance. Lorsqu'il n'y à pas d'eau sous pression dans le tore 1, le disque 4, sous l'action du ressort 9 mais principalement sous la pression présente dans la canalisation, est sollicité fortement contre le support 12. Grâce à un joint approprié, la fermeture de la soupape, qui est du type normalement fermé, est étanche à l'eau. Lorsque la soupape doit être ouverte, la pression d'eau dans la canalisation en amont de la soupape est admise à travers une soupape de commande de type connu par le tuyau d'entrée 8 disposé dans le tore élastique 1. Dans ce cas le tuyau de sortie 7 est fermé et la pression dans l'élément élastique 1 augmente en continu et devient au maximum égale à la pression dans la canalisation. Au cours du remplissage du tore 1, la collerette 2 subit une pression, dont il en résulte que l'axe 3 glisse dans les deux roulements 17, supportés par les nervures 18 et que le disque obturateur 4 se déplace jusqu a ce qu'il touche le manchon d'arrêt fileté 24.Le déplacement s'effectue dans la gamme de pressions mentionnée ci-dessus, du fait que la surface (la bague) par laquelle l'enveloppe 1 du moteur hydraulique porte sur la collerette 2 et par conséquent sur le disque 4, est superieure à la section du passage de la canalisation. Lors de l'ouverture du passage, l'eau peut sty écouler pour etre envoyée aux appareils récepteurs. L'amplitude d'ouverture de la soupape est fonction de la po-sition du manchon 24 de l'engrenage démultiplicateur 6, le manchon pouvant être entralné en rotation à l'aide des pignons 22, 23 et de la manette 5. L'amortissement des oscillations axiales est assuré par l'amortisseur constitué du piston 19 et du-cylindre 20, de l'eau étant étranglée dans l'espace circulaire entre le piston et le cylindre. La fermeture de la soupape s'effectue après que la soupape de commande ait été inversée pour vider le tore 1, ce qui a pour conséquence d'arrêter l'admission d'eau par le tuyau d'entrée 8 et d'ouvrir le tuyau de sortie 7. Après quoi l'eau commence a s'écouler du tore 1, la pression baisse à l'intérieur du tore 1 et il rétrécit. En raison de la pression exercée par l'eau dans la canalisation sur le capot 13 et de faction du ressort 9, le disque 4 s'appro- che graduellement de son support 12 et, du fait qu'il n'y a pas de contre-action de la part du tore 1, la soupape se ferme. L'admission et l'arret de l'eau dans les tuyaux d'entree et de sortie 7, 8 peuvent etre assurés par une soupape à trois voies qui peut être commandée manuellement ou bien à l'aide d'un électro-aimant approprié à basse tension commandé à distance au moyen d'une ligne électrique. La soupape peut etre également commandée à l'aide d'une source de courant portative (piles sèches, accumulateur etc.) par un ouvrier. Ainsi, on peut éliminer la nécessité de prévoir une ligne supplémentaire pour amener du courant électrique, ou de l'air comprimé, et un système de contrôle d'eau séparé L'ouverture et la fermeture de la soupapepeuvent s'effectuer à distance et hydrauliquement en arrêtant et admettant l'eau uniquement dans le tuyau de sortie 7.Dans ee cas la section du tuyau d'entrée 8 doit etre inférieure à celle du tuyau de sortie 7. Lorsque la sortie 7 est fermée, l'eau entre dans le tore 1 par le tuyau 8 et la soupape est ouverte. Afin de fermer la soupape il suffit d'ouvrir le tuyau de sortie 7 depuis le point de commande. Cela provoque une chute abrupte de la pression dans le tore 1. Bien que l'eau entre par le tuyau d'entrée 8, elle est entièrement évacuée par le passage à plus grande section du tuyau de sortie 7. Pour cette raison la pression régnant à l'intérieur du tore 1 est considérablement inférieure à celle de la canalisation et.n'est pas suffisante pour maintenir la soupape ouverte. En outre, grâce à l'indicateur mécanique 16 l'amplitude de l'ouverture de la soupape peut etre contrôlée à l'oeil à travers un regard en verre prévu dans l'enveloppe de la soupape et situé en un endroit approprié. REVENDICATIONS 1/ Soupape automatique pour canalisations basse pression comprenant un moteur hydraulique destiné à l'ouvrir et la fermer sous l'action de la pression présente dans la canalisation ellenème, caractériséeen ce que dans la partie entrée de son enveloppe (15) elle comprend un disque obturateur (4), recouvert d'un capot profilé (13, 14), à l'intérieur duquel est disposé un engrenage démultiplicateur (6) destiné à contrôler l'amplitude d'ouverture et un ressort de compression (9), le disque (4) étant relié à un axe (3) apte à se déplacer dans le sens axial et sur lequel est fixée une collerette concentrique (2) destinée à venir en contact axial avec le moteur hydraulique (1) qui est constitué d'un tore élastique, dans lequel la section du passage interne et la surface de con t act avec la collerette (2) sont supérieures à la section du passage (10) de la canalisation obturée, un amortisseur (19, 20) étant accouplé à une extrémité de l'axe (3) pour amortir les oscillations axiales. 2/ Soupape automatique selon la revendication 1, caractériséeen ce que l'engrenage démultiplicateur (6) destiné à la régulation de l'amplitude d'ouverture du disque obturateur (4) comprend des roues dentées (22, 23) , une manette de commande (5) et un manchon d'arrêt (24) muni d'un filet qui se visse dans la roue dentée menée (23) et qui est empêché de tourner par un limitateur fixe (26) et des rainures longitudinales. 3/ Soupape automatique, selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le ressort de compression (9) est disposé entre une bague de base (25), centree par rapport à la roue dentée menée (23), et le disque obturateur (4). 4/-Soupape automatique selon la revendication 1, caractériséeen ce que le capot profilé du disque obturateur (4) a la forme d'une demie-sphère (13) du côté-avant du disque (4) et comporte des fentes pour le passage de l'arbre de commande (5) de I'éngrenage demultiplicateur (6) et d'autres fentes (29) dans la partie avant de la sphère (13), dans laquelle sont disposées des nervures (21) destinées à relier l'engrenage démultiplicateur à des nervures verticales (18), fixées sur 17enveloppe (15), et de l'autre côté du disque obturateur (4) le capot profilé a la forme d'un cône hyperbololde (14). 5/ Soupape automatique selon la revendication 1, caractériséeen ce que l'amortisseur des oscillations axiales est constitué par un cylindre (20) comportant un piston (19) accouplé à l'axe (3) de la soupape. 6/ Soupape automatique selon la revendication 1, caractériséeen ce qu'unie goupille (16) est prévue comme indicateur de l'amplitude d'ouverture de la soupape, cette goupille étant perpendiculaire à la collerette (2) et reliée à elle.