Brevet FR2357805A1 — publié le 19780203

La présente invention concerne un dispositif de limitation du débit de fluide passant par des conduites. A l'aide d'un dispositif de ce genre, on peut isoler, par exemple, le conduit principal d'un réseau de conduites, menant à un grand nombre de consommateurs, lorsque la quantité totale prélevée dépasse une valeur réglable, prédéterminée à l'avance. On a déjà proposé de prévoir dans la conduite un instrument de mesure qui, au début du passage du fluide, est toujours remis en fonctionnement, et qui, après une durée déterminée ou après un débit déterminé, commande une soupape qui est disposée dans une conduite de dérivation menant à un piston d'actionnement qui commande un robinet principal prévu dans la conduite. Pour ramener à son état initial le dispositif, après la suppression du défaut, on a proposé de prévoir une soupape de décharge pour le piston de commande de manoeuvre. Une mise hors service du dispositif proposé n'intervient pas si l'on prélève un débit inférieur à celui qui a été réglé et si le passage du fluide est ensuite arreté passagèrement. Après un tel prélèvement du fluide, on peut prélever autant de fois qu'on le souhaite une certaine quantité de celui-ci, à la condition qu'elle se situe en-dessous d'une quantité limite préréglée. La seule condition à satisfaire à cet effet est que l'écoulement ait été arrêté entre temps, afin que l'instrument de mesure puisse être ramené dans sa position initiale. La réalisation du dispositif proposé est assez complexe du point de vue de l'appareillage à mettre en oeuvre, et, par voie de conséquence, son installation n'est pas des plus simples. La présente invention a pour objet un dispositif de construction aussi compacte que possible, pouvant être installé facilement et exécute de manière sure les fonctions des dispositifs de l'etat de la technique. A cet effet, le limiteur de débit conforme à l'invention est essentiellement caractérisé par le fait que le corps de soupape d'une soupape principale disposée dans la conduite provoque, dans sa position d'ouverture, l'accouplement d'un dispositif de transmission prévu entre un élément tournant d'un débitmètre et un organe de commande d'une soupape disposée dans une conduite de dérivation, ledit dispositif de transmission transformant le mouvement de rotation du débitmètre, après que soit surmontée une course morte, en un mouvement de translation de l'organe de commande ou de manoeuvre qui, après un déplacement correspondant, ouvre la soupape et dégage donc la conduite de dérivation menant à un piston de fermeture qui est susceptible d'être accouplé au corps de soupape et fermant, lorsqu'il est chargé en pression, la soupape principale, et par le fait que le piston de fermeture est susceptible d'être ramené, de l'extérieur, dans sa position initiale. Ceci permet d'obtenir un mode de construction compact du dispositif selon l'invention qui est susceptible d'être monté dans un boîtier ou carter à loger dans la conduite à surveiller. Suivant une autre forme de réalisation de l'objet de l'invention, le corps de soupape est réalisé sous la forme d'un piston de commutation dont la face qui est chargée par la pression d'adduction, est pourvue d'une tige de piston qui, en passant par une paroi du carter, pénètre dans une chambre limitée par le piston de fermeture et dans laquelle débouche la conduite de dérivation, le piston de fermeture étant disposé sous la tige de piston. Dans cette réalisation, le piston de fermeture est mobile avec étanchéité, et il peut venir contre une butée portée par la tige de piston en se déplaçant dans le sens qui se trouve déterminé par la charge en fluide provenant de la conduite de dérivation. Pour ramener en arrière le dispositif, la tige de piston est avantageusement susceptible d'être commandée de l'extérieur. Afin d'obtenir, dans le cas d'une défectuosité, une réponse sûre du dispositif, il est avantageux que la face du piston de commutation qui est chargée par la pression de là conduite d'adduction soit plus petite que la face qui est chargée par la pression d'évacuation et également plus petite que la face active du piston de fermeture. Suivant une autre forme de réalisation de l'objet de l'invention, on dispose du côté du corps de soupape qui correspond à la pression d'évacuation une roue dentée à laquelle est relié un élément hélicoîdal, et dép laçable axialement, ledit élément hélicoidal étant susceptible d'être amené à coagir avec un pignon correspondant du débitmètre ou à s'en dégager, une extrémité d'un levier attaquant les filets de l'élément hélicoîdal. Ceci permet de réaliser, de manière la plus simple, un accouplement et un désaccouplement entre la transmission et le débitmètre. Avantageusement, ledit levier est accouplé au levier de manoeuvre à l'aide d'une butée présentant une course à vide. Lorsque le corps de soupape est dans sa position d'ouverture, le pignon engrène avantageusement avec l'organe mené ou sortant du débitmètre. Suivant une autre forme de réalisation de l'objet de l'invention, le piston de commutation porte une tige sur laquelle sont tourillonnés le pignon et l'élément hélicoidal. Dans cette réalisation, il est avantageux de faire en sorte que l'élément hélicoïdal soit attaqué par un ressort de torsion qui ramène l'élément hélicoïdal dans sa position de départ de désaccouplement. Le ressort de torsion peut être un ressort spirale de pression qui entoure la tige et dont les deux extrémités sont fixes. Pour faciliter l'accouplement, il est avantageux que le pignon et l'élément hélicoïdal puissent être déplaçables sur la tige en tournant contre la force du ressort spirale de pression pour se dégager d'une butée. Suivant une autre forme de réalisation, le levier est monté de façon à pouvoir être déplacé sur un de ses côté, et, lors de son déplacement par rotation de l'élément hélicoi- dal et après avoir surmonté la course à vide, il soulève, à l'aide d'une butée, une tige de traction contre la force du ressort, ladite tige de traction étant reliée au corps de fermeture de la soupape de la conduite de dérivation. Pour ramener le dispositif dans sa position initiale, l'unité qui est constituée par le piston de fermeture, par la tige de piston, par le piston de commutation, sont susceptibles d'être ramenés, lorsque le piston de fermeture n'est pas chargé, dans sa position initiale, soit à la main soit à l'aide d'un électroaimant de levage, le fluide sous pression qui se situe au-dessus du piston de fermeture étant refoulé dans la conduite d'amenée par l'intermédiaire de la soupape réalisée sous la forme d'une soupape de retenue chargée par un ressort en position de fermeture. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté aux dessins annexés une forme de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 1 est une coupe transversale du dispositif, le corps de coupe passant par la soupape. La figure 2 est également une section transversale du dispositif, le corps de coupe étant décalé de 900 par rapport à celui de la figure 1, et le mécanisme de démultiplication du démitmètre y étant représenté. Selon les figures 1 et 2, le dispositif comporte un carter en deux parties, dans lequel est disposé un débitmètre 2 non représenté dans son détail. L'appareil de mesure peut être un compteur à moulinet ou un compteur à piston rotatif du type. courant. Le fluide qui s'écoule pénètre par une entrée 4, par une chambre de pression 6, par une soupape principale 8 dans un canal 10 qui mène à l'appareil de mesure 2. Après passage par l'appareil de mesure, le fluide est évacué par la sortie 12. La soupape principale 8 comporte un piston de commutation 14 qui peut obturer un siège de soupape 16 solidaire du carter ou boîtier. Lorsque le piston de commutation 14 s'écarte du siège 16, une voie vers le canal 10 se trouve dégagée par l'intermédiaire de l'ouverture 18. Au piston de commutation 14 est fixée, du c6té de la chambre de pression, une tige de piston 20 qui passe, avec étanchéité,à travers la paroi de la chambre de pression 6 et qui s'étend dans une autre chambre 22 ouverte vers l'extérieur. La tige de piston 20 possède une longueur telle qu'elle passe par la chambre 22 et s'étend vers l'extérieur où elle peut être saisie par la main de l'utilisateur ou être raccordée à un mécanisme de commande ou de manoeuvre, par exemple à l'électroaimant de levage. Au niveau de lachambre 22, la tige de piston 20 porte un piston de fermeture qui peut y coulisser avec étanchéité et qui limite la chambre 22 vers l'extérieur. Au niveau de la partie terminale de la chambre 24, la tige de piston 20 porte une butée réglable 21 contre laquelle est susceptible de venir porter le piston de fermeture 24. La chambre de pression 6 est reliée par l'intermédiaire d'une conduite de dérivation 26 à la chambre 22. La conduite de dérivation 26 est contrôlée par une soupape 27. La surface du piston de fermeture 24, qui est chargée par la pression est au moins égale ou supérieure à la surface du piston de commutation 14 qui se situe du côté de la chambre de pression, car le siège de soupape 16 possède un diamètre plus petit. La surface du piston de commutation qui est chargée par l'intermédiaire de l'ouverture 18, par la pression qui règne du côté de l'évacuation, est également supérieure à la surface active située du côté de la chambre de pression, d'une part en raison du diamètre plus grand et d'autre part en raison de l'absence de la tige de piston 20 sur cette face. Au-dessus du piston de commutation 14 et sur une tige 28 portée par celle-ci et qui pénètre dans une douille 28' reliée au piston de commutation 14, sont prévus une roue dentée 30 et un élément hélicoidal 32. La roue dentée et l1é- lément hélicoïdal sont refoulés, par un ressort hélicoïdal 34, contre une butée 29 située à l'extrémité de la tige 28. La butée 29 est guidée dans un élément de carter. La roue dentée 30 et l'élément hélicoîdal 32 sont solidaires en rotation et sont montés sur la tige 28 de façon à pouvoir y tourner. Le ressort spirale de pression 34 est fixé par ses deux extrémités, c'est-à-dire d'une part à l'élément hélicoïdal 32 et d'autre part au piston de commutation ou à la douille 28' qui s'étend vers le haut à partir du piston de commutation et qui est solidaire de ce dernier. Lors d'une rotation de la roue dentée 30, le ressort 34 est tendu. Lors d'un déplacement axial du piston de commutation 14, la roue dentée 30 et l'élément hélicoîdal 32 sont soumis à un décalage sous l'effet de la force du ressort 34. Ainsi que cela est le mieux visible sur la figure 2, la roue dentée 30, lorsqu'elle atteint sa position supérieure représentée dans la figure 2 par des traits interrompus et dans une position déterminée par l'élément de montage solidaire du carter 1, engrène avec un dispositif de démultiplication 37, du côté sortie du débitmètre. Dans la position inférieure du piston de commutation 14, la roue dentée 30 se dégage toutefois du dispositif démultiplicateur et peut, sous l'action du ressort de pression 34, être ramenée, par rotation, dans sa position de départ. L'engrènement de la roue dentée avec le dispositif démultiplicateur 37 est facilité par l'élasticité du ressort 34, lorsque la tige 28 se déplace vers le haut. Dans le filet de l'élément hélicoïdal 32 est guidée l'extrémité libre d'un levier 36. Ce dernier est articulé par son autre extrémité sur une vis de réglage 38. Celle-ci est accessible de l'extérieur et peut être ajustée. En fonction de ce réglage, le point d'articulation du levier 36 se trouve modifié. Lors d'une rotation de l'élément hélicoldal, le levier 36 qui est articulé sur la vis de réglage 38 sans pouvoir tourner, est soulevé. Après une course morte déterminée, le levier 36 vient porter contre la butée terminale réglable 40 d'une tige de traction 42. L'accouplement entre la tige de traction et le levier peut par exemple être réalisé de manière que l'extré- mité de la tige de traction passe par une fente que peut présenter le levier. A la tige de traction 42 est fixé un corps de fermeture 44 de la soupape 27, se présentant.sous la forme d'un piston. A la manière d'une soupape de retenue chargée par un ressort en direction de sa fermeture, le corps de soupape 44 est appliqué par un ressort 46 sur l'embouchure, réalisée comme un siège de soupape, de la conduite de dérivation 26 menant dans la. chambre de pression 6. Si l'on soulève le levier 36 au-delà d'une certaine valeur, c'est-à-dire si le levier 36 vient porter contre la butée 40, le corps de fer meture 44 est dégagé de l'ouverture de la conduite de dérivation 26, grâce à quoi la chambre 22- est chargée, par 1 'in- termédiaire du piston de fermeture 24, avec la pression d'amenée qui règne dans la chambre de pression.La valeur de seuil de sollicitation de la soupape 27 peut être réglée non seulement à l'aide de la vis de réglage 38, mais également par un réglage de la butée 40. Ce dispositif fonctionne comme suit On commecera par expliciter le mode de fonctionnement lors d'un écoulement normal, se situant en dessous d'un débit limite. Lorsque le fluide passe par l'entrée 4, le piston de commutation 14 est soulevé, et,par l'intermédiaire du res sort 34,la la roue dentée 30 est déplacée dans la position repré- sentée en traits interrompus dans la figure 2. Dans cette position, cette roue dentée est accouplée au dispositif- de démultiplication 37 de l'appareil de mesure 2. Le fluide qui s'écoule passe par le canal 10 dans l'appareil de mesure dont le moulinet ou le piston rotatif est entraîné en rotation. Chaque tour correspond à un débit déterminé. Cette rotation est transmise par le démultiplicateur 37-à la roue dentée 30 ainsi qu'à l'élément hélicoïdal 32 dans les filets duquel est guidée l'extrémité du levier 36. Lors d'une rotation de l'élément hélicoidal, le levier 36 est soulevé. Lorsque l'écoulement du fluide est interrompu, le piston de commutation 14 est ramené sur le siège de soupape 16 sous l'effet de la pression agissant par le haut sur la section transversale de la tige de piston 20, et, par voie de conséquence, la roue dentée 30 se détache de la transmission 37. Sous l'effet du ressort 34, l'élément hélicoidal tourne pour assumer sa position initiale. I1 n'est pas prévu de force de maintien particulière pour maintenir le piston de commutation 14 contre le siège de soupape 16, car les deux faces du piston sont chargées par la pression, et la surface de piston active située du côté aval du piston est supérieure à la face opposée. Pendant le déplacement du piston de commutation 14, le piston de fermeture 24 est immobile dans la chambre 22. Le mode de fonctionnement dans le cas de l'écoulement d'une quantité qui se situe au-dessus de la quantité limite qui a été réglée, et qui est celui qui se produit lorsqu'il existe un défaut dans l'installation qui est située en aval de l'appareil, est le suivant. Tout d'abord, l'appareil fonctionne comme indiqué ci-dessus . Le levier 36 est soulevé par l'élément hélicoldal 32 et lorsque la quantité limite prédéterminée est atteinte, c'est-à-dire lorsque le levier porte contre la butée 40, il décolle le corps d'obturation 44 de la soupape 27 de son siège, par l'intermédiaire de la tige de traction 42. Le fluide qui se trouve dans la chambre de pression 6 s'écoule par la conduite de dérivation 26 dans la chambre 22, au-dessus du piston de fermeture 24.En raison de la surface active du piston 24 qui est la même ou qui est supérieure, le piston 24, aidé par la charge qui s'exerce sur le piston de commutation 14, sur son côté situé vers la sortie, amène ledit piston de commutation, par l'intermédiaire de la tige de piston 20, sur le siège 16, ce qui provoque l'interruption du passage du fluide. Si, après avoir supprimé le défaut de l'installation, le dispositif doit à nouveau être mis en fonctionnement, la tige de piston 20 est soulevée soit à la main, soit par l'électroaimant de levage non représenté, la quantité de fluide qui se trouve dans la chambre 22 étant refoulée dans la chambre de pression, en passant par la conduite de dérivation 26 et par la soupape 27. La conduite de dérivation 26 est ensuite obturée par la soupape 27. Lors du déplacement vers le haut du piston de commutation 14, le fluide passe par le dispositif vers le consommateur ou vers l'installation qui est disposée en aval de l'appareil. Après qu'une pression correspondante se soit établie dans la conduite, le piston de commutation 14 est ramené sur le siège de soupape 16, et le dispositif est à nouveau prêt à fonctionner.Un réglage de la quantité limite peut être obtenu dans un dispositif tel que représenté dsns la figure 1, soit par un ajustage de la vis de réglage 38, ou de la butée 40. Si l'on dévisse la vis 38, ceci correspond à un accroissement de la quantité limite alors que si onla visse dans le carter, cela correspond à une diminution de la quantité limite. I1 peut être avantageux de monter la douille 28', sous la forme représentée en traits interrompus dans la figure 2, dans une paroi de séparation 1' solidaire du carter, dans laquelle ladite douille pourrait être déplaçable avec étanchéité. La douille 28' doit avoir un diamètre inférieur à celui de la tige de piston 20. Cela permet d'éviter de charger en fluide la chambre qui reçoit la transmission 37-30. Toutes les caractéristiques explicitées en détail dans la description qui précède sont importantes pour l'invention. REVENDICATIONS 1 - Dispositif pour limiter le débit de fluide passant dans des conduites, caractérisé par le fait que le corps de soupape (14) d'une soupape principale (8) disposée dans la conduite provoque, dans sa position ouverte, l'accouplement d'une transmission (30, 32) entre une partie tournante d'un débitmètre (2) et un organe de commande (42) d'une soupape (27) disposée dans une conduite de dérivation (26), ladite transmission (30, 32) transformant le mouvement de rotation du débitmètre (2), après que soit surmontée ume course à vide, en un déplacement de translation de l'organe de commande ou de manoeuvre (42) qui, après un déplacement correspondant,- ouvre la soupape (27) et, par voie de conséquence, la conduite de dérivation (26) qui mene à un p-iston de fermeture (24) qui est susceptible d'entre accouplé au corps de soupape (14), fermant la soupape principale (8) lorsqu'il est chargé par la pression, et que le piston de fermeture (24) est susceptible d'être ramené, de l'extérieur, dans sa position initiale. 2 - Dispositif selon la revendication 1} caractérisé par le fait que le corps de soupape est constitue sous la forme d'un piston de commutation (14) portant, sur sa face qui est chargée par la pression du fluide d'amenée, une tige de piston (20) qui traverse une paroi du carter et pénètre dans une chambre (22) limitée par un piston de fermeture (24) > chambre dans laquelle débouche une conduite de dérivatio;n-- ( et par le fait que le piston de fermeture (24) est disposé sur la tige de piston (20). 3 - - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le piston de fermeture (24) est mobile avec étan chélLe et dans: la direction de son déplacement ayant lieu sous la charge du fluide provenant de la conduite de dérivation (26), il est susceptible de venir porter contre une butée (21) portée par la tige de piston (20). 4 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la tige de piston (20) est susceptible d'être manoeuvrée de l'extérieur. 5 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications i à 4, caractérisé par le fait que la surface du piston de commu tation (14) qui est chargée par la pression d'amenée (pression amont) est plus petite que la surface chargée par la pression de sortie (pression aval), et également plus petite que la face active du piston de fermeture (24). 6 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'en aval du corps de soupape (14) est prévue une roue dentée (30) solidaire d'un élément hé licodal (32) et mobile axialement avec celui-ci, ladite roue dentée (30) étant susceptible d'être amenée à engrener avec une roue dentée correspondante du débitmètre (2) ou d'en être dégagée, et qu'une extrémité d'un levier (36) pénètre entre les filets de l'élément hélicoïdal (32). 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le levier (36) est susceptible d'être accouplé, à l'aide d'une butée (14) comportant une course à vide, à l'organe de commande ou de manoeuvre (42) de la soupape (27). 8 - Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 6 ou 7, caractérisé par le fait que dans la position ouverte du corps de soupape (14), la roue dentée (30) coagit avec l'organe de sortie ou organe mené du débitmètre (2). 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que le piston de commutation (14) porte une tige (28) sur laquelle sont tourillonés la roue dentée (30) et l'élément hélicoïdal (32). 10 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que l'élément hélicoïdal (32) est, attaqué par un ressort de torsion (34) qui fait tourner l'é- lément hélicoïdal dans sa position initiale, lorsqu'il est en position de désaccouplement. 11 - Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que le ressort de torsion (34) est un ressort de pression en spirale qui entoure la tige (28), et dont les deux extrémités sont fixées. 12 - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'à l'encontre de la force exercée par le ressort de pression en spirale (34), la roue dentée (30) et l'élément héli cotidal (32) sont susceptibles de coulisser sur la tige (28) et d'être dégagés d'une butée (29). 13 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le levier (36) est monté de façon à pouvoir être réglé unilatéralement et que par déplacement par rotation de l'élément hélicoidal (32), il soulève, après la course à vide et contre l'action du ressort, une tige de traction (42), à l'aide d'une butée, laquelle tige de traction est reliée, dans la conduite de dérivation (26), avec le corps de fermeture (44) de la soupape (27). 14 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé par le fait que l'unité constituée par le piston de fermeture (24), par la tige de piston (20) et par le piston de commutation (14) est susceptible d'être ramenée dans sa position initiale soit à la main, soit à l'aide d'un électroaimant de levage, lorsque le piston de fermeture (24) est chargé en pression, le fluide sous pression qui se trouve au-dessus du piston de fermeture (24) étant refoulé dans la conduite d'adduction (4), par l'intermédiaire de la soupape (27) réalisée sous la forme d'une soupape de retenue chargée par un ressort en direction de fermeture0 15 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 14, caractérisé par le fait que la tige (28) est entourée par une douille (28') reliée au piston de commutation (14) et mobile avec étanchéité dans le carter (1).