Brevet FR2421417A1 — publié le 19791026

La présente invention concerne un dispositif pour la régulation,en pression et en volume,d'un liquide contenu dans un circuit hydraulique tel que par exemple un circuit de chauffage et de climatisation. Un tel dispositif a plus particulièrement pour but de maintenir sensiblement constante la pression du liquide a' l'intérieur du circuit hydraulique au moyen d'au moins un récipient clos qui communique avec ledit circuit et est partiellement rempli, d'une part par ledit liquide et, d'autre part, par un volume de gaz maintenu à une pression constante0 A cet effet, les systèmes de régulation de pression utilisés à l'heure actuelle comprennent généralement un groupe motocompresseur commandé à partir d'un pressostat mesurant la pression du gaz à l'intérieur du récipient. Le fonctionnement de ces systèmes de régulation est tel que lorsqu'il se produit une diminution de volume à l'intérieur du circuit hydraulique, par exemple par suite d'une fuite, d'une évaporation ou d'une toute autre cause, le récipient cède au circuit hydraulique une partie du liquide qu'il contient; cette diminution de volume se traduit par une baisse de pression du gaz contenu à l'intérieur du récipient, baisse de pression qui est rapidement compensée par l'action du groupe motocompresseur qui, sollicité par le pressostat, ramène la pression de gaz à sa valeur initiale. Un premier inconvénient de ce système provient tout d'abord du fait que, en raison de la variation de la hauteur du liquide à l'intérieur du récipient, à pression de gaz constante, il peut se produire une variation de pression à l'intérieur du circuit hydraulique, de sorte que ces systèmes ne permettent pas d'atteindre de bonnes précisions. Un autre inconvénient de ces systèmes consiste en ce que > lorsque la quantité de liquide absorbée par le circuit devient supérieure au volume initial de liquide à l'intérieur durécipi9ntlqi cette absorption s'effectue brutalement ou à la longue, le récipient se vide de liquide et-le gaz se trouve injecté dans le circuit hydraulique. Pour éviter une telle injection d'air dans les circuits hydrauliques, qui pourrait avoir des conséquences désastreuses au niveau du circuit hydraulique et du point de vue de la sécurité, ces systèmes font obligatoirement intervenir des dispositifs de sécurité qui déclenchent une alarme lorsque le niveau de liquide à l'intérieur du récipient s'abaisse au-dessous d'une valeur prédéterminée et qui provoquent un arrêt du fonctionnement du circuit hydraulique. On constate donc que de tels circuits de sécurité n'éliminent donc pas totalement le risque drinjection de gaz à l'intérieur du circuit hydraulique. En outre, l'arrêt du fonctionnement du circuit hydraulique,qui peut se produire au cours d'un fonctionnement normal du circuit hydraulique (évaporations lentes, purgeage du circuit hydraulique) nécessite pour sa remise en route une intervention manuelle, et donc une surveillance permanente. L'invention a donc pour but de supprimer tous ces inconvénients. Elle propose à cet effet un dispositif de régulation, d'un type similaire à ceux précédemment mentionnés,mais dansleqnelon effectue, en plus de la régulation de pression, une régulation du niveau de liquide à l'intérieur du récipient de manière à maintenir constamment ce niveau entre deux valeurs limites prédéterminées. Pour parvenir à ce résultat, le dispositif selon l'invention comprend donc essentiellement - au moins un récipient communiquant par sa partie inférieure avec le circuit hydraulique 7 - un système d'alimentation en gaz comprimé permettant d'injecter à l'intérieur du récipient un gaz sous pression ; - un système de régulation, comprenant d'une part un pressostat effectuant la commande du système d'alimentation en gaz comprimé, afin d'élever,à la suite d'une baisse de pression, la pression de gaz à l'intérieur du récipient à une valeur affichée, et, d'autre part, un orifice d'évacuation commandable pour évacuer en atmosphère une partie du gaz contenu dans le récipient, pour ramener la pression à la valeur affichée, à la suite d'une élévation de pression ;; - un circuit commandable d'alimentation en liquide du récipient s - un système de régulation de niveau de liquide à l'intérieur du récipient, comprenant au moins un détecteur de niveau bas qui, lorsqu'il se trouve sollicité, agit sur le circuit d'alimentation en liquide pour réinjecter du liquide dans le récipient, et un détecteur de niveau haut qui, lorsqu'il est sollicité, interrompt l'admission de liquide. Ce système permet dont de maintenir en permanence le niveau de liquide entre les deux niveaux de consigne déterminés par les détecteurs de niveau haut et bas,dont les positions respectives ont été préalablement déterminées. Bien entendu, ce système de régulation peut en outre comprendre un organe d'affichage et de signalisation comportant notamment s - un manomètre indiquant la valeur de la pression à lrintérieur du récipient avec deux index permettant d'indiquer respectivement la valeur de la pression effective à maintenir et la valeur de la pression minimum tolérable, - un voyant lumineux qui s'allume lorsque le niveau du liquide se trouve au-dessous du niveau bas, - un voyant lumineux qui s'allume lorsque la pression du gaz à l'intérieur du récipient est inférieure à une pression de sécurité, et - un commutateur de mise en route associé à un disjoncteur. Bien entendu, le système de régulation selon l'invention peut comprendre plusieurs récipients communiquant dans leur partie inférieure avec un même circuit hydraulique ou même avec plusieurs circuits hydrauliques différents. Dans ce cas, ces réservoirs communiquent entre eux, d'une part, au moyen d'une tubulure basse reliant leur partie inférieure, de manière à ce que le niveau du liquide soit le même pour tout les récipients et, d'autre part, au moyen d'une tubulure haute, de manière à ce que la pression du gaz soit la même à l'intérieur de tous les récipients. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-après, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés, dans lesquels s La figure 1 est une coupe schématique d'un dispositif de régulation volume/pression selon l'invention t La figure 2 est un schéma théorique du système de régulation de niveau de liquide utilisé dans le dispositif représenté figure 1; La figure 3 représente schématiquement un tableau de commande et de contr8le pouvant être utilisé dans le dispositif représenté figure 1. Avec référence à la figure 1, le dispositif de régulation pression/volume comprend au moins un réservoir 1, pouvant se présenter sous la forme d'une cuve métallique ou en matière plastique, reliée au circuit hydraulique au moyen d'une tubulure 2 débouchant dans le bas du récipient 1. Ce récipient 1 contient donc, dans sa partie inférieure, un volume de liquide 3, et dans sa partie supérieure, un volume de gaz 4, ces deux volumes étant séparés par une couche 5 servant pour l'isolation gaz/liquide.Cette couche qui permet notamment d'éviter tout risque d'oxygénation, et, par conséquent, tout risque de corrosion, peut se présenter sous la forme d'un liquide, non miscible, non mouillable ou soluble plus léger que l'eau, insensible aux gaz, antibactéricide polluant, et/ou anticorrosion. Dans le cas où le dispositif comprend plusieurs récipients, ces récipients sont raccordés les uns aux autres à l'image du récipient 6 représenté en traits interrompus figure 1, au moyen - d'une tubulure haute 7, faisant communiquer entre eux les volumes de gaz 4, 4', et, - d'une tubulure basse 8 permettant d'obtenir une égalité des niveaux de liquide dans chacun des récipients 1, 6. Dans la partie inférieure du récipient 1 débouche également un conduit d'amenée 9 de liquide branché sur un réseau de distribution de liquide, et commandé par une électrovalve 10. La partie supérieure du récipient 1 reçoit quant à elle un circuit d'admission 12 de gaz comprimé émanant d'une source de gaz comprimé telle qu'un groupe motocompresseur 13 ou un réseau de distribution en gaz comprimé. Ce circuit d'admission 12 comprend deux électrovannes 14, 15 de commande à savoir i - Une électrovanne 15 d'admission de gaz comprimé, branchée en série entre le récipient 1 et la source de gaz sous pression 13, et - Une électrovanne 14 de mise à l'air libre, disposée entre ltélectrovanne 15 et le récipient 1. Ces deux électrovannes-sont pilotées par un pressostat 16 qui mesure la pression du gaz à l'intérieur du récipient 1, de telle manière que 2 Lorsque la pression du gaz à l'intérieur du récipient s'abaisse en dessous d'une pression P1 de consigne, le pressostat 16 commande l'ouverture de l'électrovanne 15 jusqu'à ce que la pression a' l'intérieur du récipient retourne à la pression P1. Lorsque la pression du gaz à l'intérieur du récipient 1 s'élève à une pression P2 de sécurité (P2 > P1), le pressostat commande l'ouverture de l'électrovanne 14 de manière à limiter cette pression à la pression P2 ou éventuellement à la rabaisser à la pression P1. De préférence, les récipients 1, 6 comprennent chacun une fenêtre verticale graduée 17, 17' permettant de mesurer le niveau de liquide qui se trouve matérialisé par la couche de produit isolant 5. Cette couche qui peut par exemple consister en une couche d'huile, présente l'avantage d'éviter l'utilisation de vessie ou de membrane de caoutchouc. L'electrovanne 10 commandant le conduit dsamenée de liquide 9 est pilotée par un dispositif de régulation 18 comprenant deux détecteurs de niveaux, à savoir, un détecteur de niveau haut 19 et un détecteur de niveau bas 20, ces deux détecteurs consistant, dans l'exemple représenté, en deux électrodes passant au travers de la paroi du récipient. Comme représenté figure 2, ce dispositif de régulation peut comprendre un relais inverseur monostable 21 à trois positions (a, b et c) et deux enroulements de commande 22 et 23, respectivement montés en série entre une source de tension positive (borne + 24) et chacune des électrodes 19' et 20'. Ainsi, lorsque ces électrodes 19' et 20' se trouvent en contact du liquide qui se trouve en communication électrique avec la borne négative de ladite source de tension par l'intermédiaire d'une troisième électrode ou bien par le récipient lui-meme, si celui-ci est réalisé en un matériau électriquement conducteur, les enroulements 22 et 23 correspondants se trouvent astre excités. Le fonctionnement de ce relais est tel que i - en 1'absence de courant dans les enroulements 22 et 23, il se dispose en position a, position dans laquelle il commande l'ouverture de l'électrovanne 10 (enroulement 25 de l'électrovan- ne 10), - lorsqu'un courant passe au travers de l'enroulement 23, le relais 21 se dispose en position b, qui est une position neutre ne provoquant aucun changement d'état de l'électrovanne 10, - lorsqu'un courant passe au travers des enroulements~22 et 23, le relais se dispose en position c, position dans laquelle il commande la fermeture de l'électrovanne 10. Ainsi, lorsque le liquide à l'intérieur de la cuve se trouve entre les deux électrodes 19' et 20', le relais 21 est en position b et l'électrovanne 10 est dans l'état où elle se trouvait auparavant,- par exemple en position fermée. Si ensuite le niveau de liquide s'abaisse au-dessous de ltélectrode 20', le relais 21 passe en position a, ce qui entraîne 1 'ouverture de la vanne 10. Le niveau de liquide a donc tendance à remonter t au passage de l'électrode 20' le relais passe à la position b, ce qui n'entrain aucun changement dans l'état de l'électrovanne 10 qui reste ouverte. lorsque le niveau de liquide atteint l'électrode 19', le relais 21 passe en position c, ce qui entratne la fermeture de l'électrovanne 10. Si le niveau de liquide s'abaisse ensuite en dessous de l'électrode 19', le relais 21 revient en position d et l'électrovanne reste fermée. Un nouveau cycle de fonctionnement, identique au précédent, peut alors se produire. Ce dispositif de régulation de niveau permet. en combinaison avec le dispositif de régulation de pression, de compenser toute variation de volume de liquide tout en gardant une pression constante dans une fourchette de quelques centaines de grammes. D'une façon plus générale le fonctionnement de l'ensemble du dispositif de régulation se déroule comme suit: - l'absortion de liquide dans le ou les récipients 1, 6 provoque une montée en pression. lorsque cette pression dépasse la valeur de consigne P2 affichée sur le pressostat 16, celui-ci > en réalisant l'ouverture de l'électrovanne 14 provoque un dégazage à l'atmosphère qui compense le surplus de pression: la fermeture de l'électrovanne 14 intervient lorsque la pression s'est à nouveau stabilisée à la pression de consigne P1 t - l'évacuation de liquide du ou des récipients 1, 6 par une demande sur un réseau quelconque du circuit hydraulique provoque une dépression.Cette dépression se traduit par un abaissement de la pression du gaz à l'intérieur du ou des récipients 1, 6 qui, lorsqu'elle franchit la valeur minimum P1 affichée sur le pressostat, provoque l'ouverture de leélectrovanne 14 et en conséquence une émission de gaz comprimé jusqu'à ce que la pression de gaz atteint à nouveau la pression de consigne P1. Dans le cas où simultanément le niveau de liquide s'est abaissé a-dessous de l'électrode de niveau bas 20' au cours de ce fonctionnement, il se produit une injection de liquide, jusqu'à ce que celui-ci atteigne l'électrode de niveau haut 19'. Au cours de cette injection d'eau, l'admission daair comprimé dans le récipient 1 est stoppé grâce à un dispositif d'inhibition piloté par le relais 21. Ce dispositif peut comprendre par exemple, comme représenté figure 2, un circuit branché à la sortie du relais inverseur 21 et qui comprend, en série,~deux diodes 23', 24' et l'enroulement de commande d'un relais 25' monté en série dans le circuit d'alimentation de L'Qlectrovanne 15, et qui se trouve activé quand le relais inverseur se trouve dans la position a. Bien entendu, le dispoaitif de régulation selon l'invention peut en outre comprendre une soupape de sécurité 26, 26' placée sur chacun des récipients 1,6 pour le cas où une surpression anormale interviendrait. Il peut également comprendre un dispositif d'alarme, permettant de signaler une baisse importante de pression et/ou un niveau de liquide insuffisant et de couper tous les organes du circuit hydraulique dans lesquels il y a un risque d'un manque de liquide et/ou de pression. Un tel dispositif peut permettre, en particulier - de signaler si il existe une anomalie telle qu'une fuite dans un réseau hydraulique t - d'empêcher tout entratnement du produit de séparation 5 gaz/liquide subsistant en permanence à la surface du liquide contenu ; - d'empêcher une introduction d'air ou de gaz dans le circuit hydraulique 5 - d'éviter toute vaporisation due à une élévation de température ou a Un manque d'eau, notamment dans des installations thermiques. Il est à noter que pour éviter qu'une évacuation du produit de séparation gaz/liquide puisse se produire, les tubulures d'admission de liquide 9, et les tubulures 7, 7', 8, 8', 2, 2' faisant communiquer les récipients 1, 6 entre eux et avec les circuits hydrauliques, sont prolongées à l'intérieur des récipients par des tronçons de tube 28, 29 30, 28', 29', 3Q' plongeant, à la verticale et se terminant à proximité du fond de réservoir. Ainsi, dans l'hypothèse d un sinistre, le produit de séparation gaz/liquide reposera au fond des récipients 1, 6 et ne pourra pas etre injecté dans les circuits hydrauliques. Par ailleurs, il est clair que le système de régulation de niveau d'eau pourrait être réalisé à l'aide de moyens différents de ceux précédemment décrits. La source de courant électrique appliquée aux électrodes pourrait par exemple consister en une source alternative à basse tension et le relais électromagnétique pourrait etre remplacé par un relais à semi-conducteurs permettant d'obtenir un fonctionnement analogue. Comme représenté figure 3, le tableau de commande et de contr8le 30 du dispositif de régulation précédemment décrit peut comprendre t - un commutateur disjoncteur 31 de mise sous tension de l'ensemble des circuits électriques, avec un voyant lumineux 32; - un organe d'affichage comprenant une graduation 33 qui est associé à une aiguille 34 indiquant la pression à l'intérieur du récipient et deux index 35, 36 pour afficher la pression P1 à maintenir et la pression maximum P2 5 - un voyant lumineux 38 indiquant que le niveau du liquide est inférieur au niveau bas précédemment mentionné, et - un voyant lumineux 39, stallumant lorsque l'alimentation en gaz comprimé est défectueuse, par ax mnle 17 du fait t d'une panne moteur du groupe motocompresseur. Ben entendu, l'invention ne de limite pas à une telle disposition du tableau de coin:rnde qui pourrait par exemple s'intégrer dans celui de l'ensemble du circuit hydraulique. REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour la régulation, en pression et en volume, d'un liquide contenu dans un circuit hydraulique tel qu'un circuit de chauffage ét/ou de climatisation, caractérisé en ce qu'il comprend - au moins un récipient communiquant par sa partie inférieure avec le circuit hydraulique ; - un système d'alimentation en gaz comprimé permettant d'injecter à l'intérieur du récipient un gaz sous pression ;; - un système de régulation, comprenant d'une part un pressostat effectuant la commande du système d'alimentation en gaz comprimé, afin d'élever, à la suite d'une baisse de pression, la pression de gaz à l'intérieur du récipient à une valeur affichée, et, d'autre part, un orifice d'évacuation commandable pour évacuer en atmosphère une partie du gaz contenu dans le récipient, de manière à ramener la pression à la valeur affichée, à la suite d'une élévation de pression ;; - un circuit commandable d'alimentation en liquide du récipient t - un système de régulation de niveau de liquide à l'intérieur du récipient, comprenant au moins un détecteur de niveau bas qui, lorsqu'il se trouve sollicité, agit sur le circuit d'alimentation en liquide pour réinjecter du liquide dans le récipient, et un détecteur de niveau haut qui, lorsqu'il est sollicité, interrompt l'admission de liquide. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système de régulation de pression comprend deux électrovannes pilotées par ledit pressostat à savpir, une électrovanne d'admission de gaz comprimé branchée en série entre le récipient et la source de gaz comprimé, et une vanne de mise à l'air libre du récipient et en ce que lorsque la pression du gaz à l'intérieur du récipient s'abaisse au-dessous d'une pression P1 de consigne, le pressostat commande l'ouverture de l'électrovanne d'admission en gaz comprimé jusqu'à ce que la pression du gaz à l'intérieur du récipient retourne à la pression P1, et lorsque la pression de gaz, à l'intérieur du récipient, s'élève au-dessus d'une pression prédéterminée P2 (P2 > P1), le pressostat commande l'ouverture de l'électrovanne de mise -à l'air libre de manière à rabaisser cette- pression à la pression P1. 3.- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le système de régulation de niveau de liquide comprend un système séquentiel permettant d'obtenir la séquence suivante s - ouverture du circuit d'alimentation en liquide lorsque le niveau de liquide s'abaisse au-dessous du niveau bas t - maintient du circuit d'alimentation en liquide lorsque le niveau de liquide s'élève, par suite de l'injection d'eau, audessus du niveau bas, dans l'intervalle entre le niveau bas et le niveau haut t - fermeture du circuit d'alimentation en liquide lorsque le niveau de liquide dépasse le niveau haut Z - maintient du circuit d'alimentation en liquide lorsque le niveau de liquide redescend au-dessous du niveau haut, dans l'intervalle entre le niveau haut et le niveau bas. 4.- Dispositif-selon la revendication 3, caractérisé en ce que le système de régulation de niveau d'eau comprend un relais inverseur monostable à trois positions a, b et c et à deux enroulements de commande respectivement pilotés par les détecteurs de niveaux haut et bas, ce relais commandant une électrovanne montée en série dans le circuit d'alimentation en liquide de telle manière que - en l'absence de courant dans les deux enroulements, le relais se dispose en position a dans laquelle il commande l'ouver- ture de ladite électrovanne, - lorsqu'un courant passe au travers de l'enroulement correspondant au détecteur de niveau bas, le relais se dispose en position b, qui est une position neutre ne provoquant aucun changement d'état de l'électrovanne, - lorsqu'un courant passe au travers des deux enroulements, le relais se dispose en position c, position dans laquelle il commande la fermeture de l'électrovanne. 5.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit d'inhibition, interrompant l'admission de gaz comprimé lors de l'injection de liquide à l'intérieur du récipient. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit circuit d'inhibition est monté à la sortie dudit relais et comprend en série, au moins une diode et un relais monté en série dans le circuit de commande du relais d'admission en gaz comprimé. 7.- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caracterisé en ce qu'il comprend en outre une soupape de sécurité ainsi qu'un dispositif d'alarme permettant de signaler une baisse importante de pression etiou un niveau de liquide insuffisant, et de couper tous les organes hydrauliques dans lesquels il y a un risque d'un manque de liquide et/ou de pression. 80- Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérise en ce que dans le cas où il comprend plusieurs réci p.entst ces récipients sont raccordés les uns aux autres au moyen d'une tubulure haute faisant communiquer entre eux les volumes de gaz et une tubulure basse permettant d'obtenir une égalité des niveaux de liquide dans chacun des récipients. a,- Dispositif selon l'une'des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans chacun des récipients le volume de gaz est séparé du volume de liquide par une couche d'isolation gazXliquide: et en ce que pour quZune évacuation de ce produit ne puisse pas se produire, les tubulures d'admission de liquide ainsi que les tubulures basses faisant communiquer les récipients, entre eux et avec les circuits hydrauliques, sont prolongées à l'intérieur des récipients par des tronçons de tube plongeant à la verticale et se terminant à proximité du fond du réservoir. l00- Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il comprend un tableau de commande et de contrble comportant notamment - un organe d'affichage comprenant une graduation associée a une aiguille indiquant la pression à l'intérieur du récipient et deux index pour afficher les susdites pressions P1 et P2 a - un voyant lumineux qui s'allume lorsque le niveau de liquide est inférieur au niveau bas t et - un voyant lumineux s'allumant quand l'alimentation en gaz comprimé est défectueuse.