Brevet FR2480936A1 — publié le 19811023

L'invention concerne un appareil de réglage de débit. Les appareils de réglage de débit connue sont réalisés soue forme de soupapes de réglage, l'élément obturateur de la soupape étant actionné par une tige filetée qui est munie par exemple d'une roue à main, En vue du réglage du débit, la tige mobile et une partie fixe de la cage de soupape sont équipées d'un index et d'une échelle graduée. Ainsi, lorsqu'on fait tourner la tige, l'index et l'échelle gradu,ée effectuent un mouvement relatif. Il existe à cet égard dans l'essentiel deux types d'appareils: dans l'un de ces types, l'échelle graduée est disposée le long de la tige, ce qui fait que la course axiale de cette tige est une mesure du débit instantané. Dans l'autre type, l'échelle graduée s'étend sur la circonférence de la tige, l'angle de rotation instantané de la tige étant alors une mesure du débit instantané. Etant donné qu'en cas de fabrication en série des soupapes de réglage, il n'est pas possible, pour des raisons de prix de revient, de faire passer chaque'soupape de réglage par un poste d'essai pour ajuster avec une précision constante l'échelle graduée par rapport à l'index sur toute l'étendue de la plage de réglage, de telle sorte que la position de l'échel- le corresponde exactement au débit instantané, il existe forcé- ment, en raison des tolérances de fabrication inévitables, une dispersion relativement importante de la précision des indica- tions. Lors de l'utilisation d'une telle soupape de réglage, on ne peut donc se fier qu'à la position de l'index par rapport à l'échelle graduée et on-n'a aucune possibilité de contrôler dans quelle mesure le débit effectif s'écarte du débit prescrit. On ne peut pas non plus déterminer, lorsqu'on ne fait tourner qu'un peu la tige de la soupape, comment cela agit dir6etement sur l'augmentation ou la diminution du débit. De telles impré- cisions sont particulièrement fâcheuses dans le cas oh il existe plusieurs sections de canalisation disposées en paral- lèle qui doivent être adaptées avec précision les unes aux autres. De telles sections de canalisation peuvent exister par exemple dans un bâtiment collectif équipé de différents groupes consommateurs d'eau chaude, par exemple pour le chauffage de la façade sud, le chauffage de la façade noord, des condition- neurs d'air et l'eau de consommation. Chaque groupe consomma- teur (chaque section de canalisation) doit alors recevoir une quantité d'eau prédéterminée, par exemple en litres/mn. Les soupapes de réglage connues seraient alors utilisées en tant que soupapes de réglage des sections de canalisation. C'est- à-dire que les différentes sections de canalisation doivent être alors équilibrées par le réglage de chacune des soupapes. Par cet é4uilibrage -, le transport d'énergie vers les diffé- rents groupes consommateurs est pour ainsi dire réglé. S'agis- sant par exemple d'installations de chauffage, cet équilibrage des sections ne peut être-réalisé, avec les soupapes de réglage connues, qu'en y consacrant un temps extrêmement grand et néanmoins avec encore des facteurs notables d'insécurité. Il est extrêmement rare que le réseau de tuyauteries équilibré avec les soupapes de réglage connues corresponde à la réparti- tion d'énergie projetée. La conséquence en est un chauffage inégal de pièces et une utilisation des surfaces chauffantes qui n'est pas optimale. Lorsqu'un poste consommateur comporte ses propres installations de réglage, ces réglages peuvent être perturbée par le transport d'énergie non optimal. Le but de l'invention est de fournir un appareil de ré- glage de débit avec lequel on puisse éviter les inconvénients évoqués ci-dessus. L'appareil de réglage de débit suivant l'invention est caractérisé par au moins une fenêtre'située dans un conduit d'écoulement, un piston qui est déplaçable dans le conduit d'écoulement, peut être attaqué par un liquide en circulation et, dans ces conditions, est mobile le long de la fenêtre, un ressort hélicoïdal qui se trouve dans le conduit d'écoulement et prend appui sur le piston par l'une de ses extrémités et sur la cage de l'appareil par son autre extrémité, ainsi qu'une échelle graduée et un index sur des parties fixes de la cage et sur le piston mobile, pour indiquer la position du piston le long de l'échelle graduée. Si alors une soupape de réglage de débit est encore prévue dans la section de canalisation dans laquelle se trouve l'appareil de réglage de débit, on peut déjà suivre au moindre déplacement de la soupape de réglage, à travers la fenêtre pratiquée dans l'appareil, le glissement du piston dans le conduit d'écoulement le long de l'échelle graduée. Etant donné que désormais, les effets d'un déplacement de la soupape de réglage agissent directement sur l'augmentation ou la diminution de la vitesse d'écoulement dans le conduit d'écoulement et, par suite, indirectement sur le déplacement du piston le long de l'échelle graduée sont rendus visibles, l'équilibrage des sections, mentionné dans le préambule, peut être effectué de façon beaucoup plus simple qu'auparavant. Il est avantageux que la soupape de réglage précitée soit intégrée dans l'appa- reil de réglage du débit. Deux exemples de réalisation de l'objet de l'invention sont représentés sur les dessins annexés. La fig. 1 représente, en une vue en coupe longitudinale, une première forme d'exécution de l'appareil de réglage de débit. La fig. 2 représente, en une vue en coupe longitudinale, une seconde forme d'exécution de l'appareil de réglage de débit. La fig. 3 est une vue de dessus, partiellement en coupe, de l'appareil représenté sur la fig. 2. L'appareil représenté sur la fig. 1 comporte une cage 1 qui est faite par exemple de laiton embouti et à la partie moyenne cylindrique 2 de laquelle se raccordent, à l'une des extrémités, une tête à six pans 3 et, à l'autre extrémité, un filetage extérieur 4. Dans la tète à six pans 3 est formé un filetage intérieur, pour pouvoir raccorder l'appareil à des canalisations (non représentées). la cage 1 contient un con- duit d'écoulement 5. la cage 1 est munie de deux évidements 6 diamétralement opposés l'un à l'autre, qui s'étendent jusqu'au conduit d'écoulement et forment ainsi des fenêtres dans le conduit d'écoulement. A l'intérieur du conduit d'écoulement 5 est placé un morceau de tube 7 fait d'une matière transparente. Celle-ci peut être par exemple une matière synthétique. le morceau de tube 7 est monté de manière étanche dans la cage 1 au moyen de deux bagues toriques 8 et 9. Dans le conduit d'écoulement 5 est encore placé un disque 10, également fait par exemple de laiton lui aussi, disque qui est forcé dans le conduit d'écoulement 5 et qui exerce contre le morceau de tube 7 une pression telle que ce dernier soit maintenu dans la cage 1 sans possibilité de déplacement axial. Le bord d'un évide- ment 6 est muni d'une échelle graduée 6' qui s'étend de 1 à dans le présent exemple. A l'intérieur du morceau de tube 7, un piston 11 réalisé sous forme de douille est guidé dans son déplacement axial. le piston est fait d'une matière qui présente dans toute la mesure du possible le même poids spécifique que le fluide d'écoulement prévu. Entre la cage 1 et le piston 11 est placé un ressort héli- coldal de pression 12 dont l'une des extrémités prend appui sur la cage 1 et dont l'autre extrémité est fixée par une spire sur le piston 11. Ainsi, sur la fig. 1, le piston 11 est mobile vers la droite à l'intérieur du morceau de tube 7 contre la force antagoniste du ressort. Le piston 11 présente une surface frontale 13. L'appareil représenté sur la fig. 1 peut être traversé dans le sens de la flèche 14 par un liquide d'écoulement, ce qui fait que le liquide d'écoulement frappe donc la surface frontale 13 du piston 11. Le piston 11 repré- sente, par sa surface frontale 13, une résistance à l'écoule- ment à l'intérieur du liquide qui parcourt le morceau de tube 7. Le piston 11 de la fig. 1 est déplacé vers la droite, avec compression du ressort 12, d'autant plus fortement que la vitesse d'écoulement est plus grande. La quantité de liquide qui s'écoule par unité de temps est réglée par une soupape de réglage de débit 15. Cette dernière-est construite de façon connue en soi et utilise, en tant que clef tournante, un corps de soupape sphérique 16 qui est muni d'un conduit d'écoulement 17. Ce corps de soupape 16 est monté de façon étanche dans la cage et on peut le faire tourner à la main au moyen d'un tenon de réglage 18 de manière à ouvrir plus ou moins la section du conduit d'écoulement 17 par rapport au conduit d'écoulement fixe de la cage qui l'entoure. Avec la soupape de réglage 15, il s'effectue donc un contrôle de la section du conduit d'écoulement. Etant donné que par de telles modifications connues de la section du conduit d'écoulement, il se produit, au niveau des bords de commande du conduit d'écou- lement 17, des vitesses d'écoulement irrégulières et, par suite, des tourbillons et des turbulences, c'est-à-dire qu'il apparaît une forme irrégulière d'écoulement des filets fluides, ce contrôle de la section est disposé en aval du piston 11 en considérant le sens de passage à travers l'appareil. De la sorte, le piston 11 est donc attaqué par un courant non perturbé. Le morceau de tube transparent 7 est visible à travers l'évidement 6 muni d'une échelle graduée 6' et l'on voit, à travers ce morceau de tube transparent, le bord du piston 11 du côté de la surface frontale 13. Ce bord arrière du piston, en considérant le sens de passage à travers l'appareil, repré- sente l'index de l'appareil qui coopère avec l'échelle graduée 6' sur l'un des évidements 6. Dans l'exemple de la fig. 1, la surface frontale 13 se trouve approximativement au niveau de la valeur 1,1 de l'échelle graduée. Le corps 16 de la soupape de réglage 15 se trouvera alors dans une position produisant une réduction importante du conduit d'écoulement, ce qui n'a pas été indiqué sur la fig. 1 pour des raisons de clarté du dessin. Par contre, lorsque le corps de soupape 16 est dans la position o il dégage complètement le conduit d'écoulement, position qui est celle de la soupape de réglage 15 sur la fig. 1, le piston 11 pourrait occuper une position dans laquelle sa surface frontale 13 se trouve par exemple en face de la graduation 5 de l'échelle. Dans la pratique, l'exemple d'exécution de l'appareil qui apparaît sur la fig. 1-a été réalisé par exemple pour une canalisation de 1/2". Cet appareil de réglage du débit est alors dimensionné pour une gamme de débit comprise entre 0 et litres/mn et il peut être utilisé dans des installations de chauffage à eau chaude, par exemple avec des radiateurs, ou pour le chauffage par le sol et dans des installations à collecteur solaire. Bien que, comme on l'a mentionné ci-dessus, un seul des évidements 6 est muni d'une échelle graduée 6', ce qui fait qu'un seul évidement 6 serait nécessaire dans la cage 1 pour la lecture de la position du piston 11, il s'est néanmoins révélé judicieux dans la pratique de prévoir deux évidements 6 diamétralement opposés l'un à l'autre, car le morceau de tube transparent 7 est ainsi mieux éclairé par transmission par la lumière incidente, ce qui fait que la position du piston 11 est plus nettement visible. le ressort hélicoïdal 12 utilisé dans l'appareil de la fig. 1 a une caractéristique d'élasticité très aplatie, c'est- à-dire qu'il est très mou, le ressort 12 ayant été formé dans la pratique par enroulement d'un fil métallique qui présen- tait une épaisseur de 0,2 mm. Pour le piston 11, on-a utilisé- une matière synthétique qui a approximativement le même poids spécifique que l'eau, ce qui fait que le piston 11 est maintenu dans l'eau pratiquement sans poussée d'Archimède appréciable. Etant donné que, dans ces conditions, le poids propre du piston'll avec le ressort 12 est négligeable, l'appareil repré- sente sur la fig. 1 peut être placé aussi bien horizontalement que verticalement dans une section de canalisation. On considérera maintenant l'exemple de réalisation illustré par les fig. 2 et 3. Dans l'exemple des fig. 2 et 3, la cage de l'appareil est réalisée en deux parties et se compose d'un premier élément de cage 19 et d'un second élément de cage 20. Le premier élément de cage 19 est installé à poste fixe et il est muni à cet effet de deux manchons 21 et 22 de raccordement à la canalisa- tion. Le second élément de cage 20 est situé à l'intérieur du premier élément de cage 19 et il est monté à rotation dans celui-ci, avec la possibilité de décrire un angle de rotation de 902. Les deux éléments de cage 19 et 20 sont montés de façon étanche l'un par rapport à l'autre, au moyen de quatre bagues toriques 23, 24, 25 et 26. Dans l'élément de cage fixe 19 sont placées en outre deux autres bagues d'étanchéité 27 et 28. Celles-ci sont faites d'une matière synthétique relativement dure. La bague d'étanchéité 27 porte la bague torique 25 et la bague d'étanchéité 28 porte la bague torique 26. Pour le maintien du second élément de cage 20 dans le premier élément de cage 19, il est prévu un couvercle 29 qui est fixé au pre- mier élément de cage 19 au moyen de plusieurs vis 30. Pour des raisons de montage, les surfaces frontales des bagues d'étanchéité 27 et28,situées en regard l'une de l'autre sur le dessin de la fig. 2, convergent vers le bas sur cette figure. Ainsi, le second élément de cage rotatif 20 est introduit par le haut (en considérant la fig. 2) dans le premier élément de cage 19, puis le couvercle 29 est mis en place. De même que dans l'exemple de réalisation de la fig. 1, lé 'second élément de cage rotatif 20 est muni de deux évide- ments 31 diamétralement opposés l'un à l'autre. Ceux-ci cons- tituent chacun une fenêtre pour le morceau de tube 32 disposé à l'intérieur, qui est fait d'une matière transparente, par exemple une matière synthétique. Il est visible sur la fig. 3 qu'une échelle graduée 33 est contiguë à l'évidement 31 situé en haut sur la fig. 2. Cette échelle graduée s'étend de la valeur 2 à la valeur 22 dans l'exemple représenté. Le morceau de tube transparent 32 est maintenu de façon étanche dans un conduit 36 du second élément de cage 20, au moyen de deux bagues toriques 34 et 35. A l'intérieur du morceau de tube 32 est encore disposé, de môme que dans le premier exemple de la fig. 1, un piston 37 réalisé sous forme de douille, avec un ressort hélicoïdal de pression 38. Le piston 37 comporte une surface frontale 39. Le premier élément de cage fixe 19 est traversé par un conduit d'écoulement 40 qui est défini par les ouvertures des deux bagues d'étanchéité 27 et 28. il est visible sur la fig. 3 que le premier élément de cage fixe 19 est muni d'une ouverture d'extraction 41 qii est décalée d'un angle'de rotation de 902 par rapport au conduit d'écoulement 40 du premier élément de cage 19. Cette ouverture d'extraction 41 sert à l'extraction du morceau de tube 32, avec le piston 37 et le ressort 38 qu'il contient, après avoir fait tourner de 902 le second élément de cage rotatif 20 à partir de sa position représentée sur la fig. 3. Dans cette position tournée, le conduit d'écoulement 36 du second élément de cage rotatif 20 est dans l'alignement de l'ouverture d'extraction 41, ce qui fait que les éléments 32, 37 et 38 peuvent être alors extraits du second élément de cage 20, ainsi que du pre- mier élément de cage 19. A l'état monté de l'appareil suivant la fig. 3, l'ouverture d'extraction 41 est fermée par un cou- vercle 42. Le liquide d'écoulement traverse l'appareil dans le sens de la flèche 14. En aval du piston 37 dans le sens de l'écoulement, une soupape de réglage de débit 15' se trouve, là encore, dans le premier élément de cage fixe 19. La rotation du second élément de cage 20 avec les élé- ments 32, 37 et 38 vers l'ouverture d'extraction 41 peut être produite de différentes manières. Par exemple, le second élément de cage 20 est muni de deux cavités 43 dans lesquelles peuvent être insérés les tenons d'un outil connu. On peut alors faire pivoter de 90 le second élément de cage 20 à la manière d'un tiroir rotatif au moyen de cet outil. Par cette rotation du second élément de cage 20 avec ses éléments 32, 37 et 39 vers l'ouverture d'extraction 41, différentes opérations peuvent être exécutées. Etant donné que le second élément de cage 20 se comporte ainsi comme un tiroir rotatif, son conduit d'écou- lement 36 peut être bloqué par rapport au conduit d'écoulement du premier élément de cage 19, c'est-à-dire qu'il ne se produit aucun écoulement de liquide à travers l'appareil. Si on retire alors une vis de décharge 44, le systèfe de canali- sations relié au manchon de raccord 22 peut être vidangé. Outre la fonction d'arrêt au moyen-du second élément de cage 20, il est également possible de démonter le morceau de tube transpa- rent 32, le piston 37 et le ressort 38. On peut y procéder par exemple à des fins de nettoyage, mais auesi pour remplacer par exemple le ressort 38 par un autre ressort qui présente une autre caractéristique d'élasticité. Il suffit alors de rempla- cer l'ébhelle graduée 33 par une autre échelle graduée. Le domaine d'utilisation de l'appareil pourrait être ainsi élargi. L'appareil de la fig. 3, plus compliqué et, par suite, plus coûteux dans sa réalisation que l'exemple de la fig. 1, peut être intercalé par exemple dans des canalisations de lu ou de 2". En conséquence, l'appareil peut être dimensionné pour une gamme de débit de 100 litres/mn par exemple. Dans les deux exemples de réalisation de l'appareil, l'échelle graduée peut être également disposée sur le morceau de tube transparent 7 ou 32. Il est ainsi possible de munir chaque morceau de tube transparent de deux échelles graduées différentes, une seule de ces deux échelles étant évidemment visible à l'état monté de l'appareil. les deux échelles gra- duées sont donc décalées dans la direction circonférentielle du morceau de tube transparent 7 ou 32, de sorte qu'il n'y ait jamais qu'une seule échelle à être visible. Lorsqu'on utilise alors un ressort présentant une caractéristique différente, il suffit de faire tourner le morceau de tube transparent autour de son axe longitudinal, jusqu'à ce que l'autre échelle graduée, correspondant à la nouvelle caractéristique du ressort, soit visible dans l'évidement 6 ou 31 servant de fenêtre. Avec les appareils décrits, il est possible, au moyen des soupapes de réglage 15 ou 15', de régler de façon continue la quantité d'eau voulue à l'aide des pistons 11 ou 37 qui se déplacent, et d'en avoir une indication optique très précise. REVENDICATIONS 1. Appareil de réglage de débit dans une canalisation de liquide, caractérisé par au moins une fenêtre (6, 31) prati- quée dans un conduit d'écoulement (5, 40, 36), un piston (11, 37) qui est déplaçable dans le conduit d'écoulement (5, 40, 36), peut être attaqué par un liquide en circulation et, dans ces conditions, est mobile le long de la fenêtre (6, 31), un ressort hélicoïdal (12, 38) qui se trouve dans le conduit d'écoulement et prend appui sur le piston (11, 37) par l'une de ses extrémités et sur la cage (1, 20, 19) de l'apparEil par son autre extrémité, ainsi qu'une échelle graduée (6', 33) et un index (13, 39) sur des parties fixes (1, 20) de la cage et sur le piston mobile (11, 37), pour indiquer la position du piston le long de l'échel- le graduée (6', 33). 2. Appareil selon la revendication 1,' caractérisé en ce que la cage de l'appareil (1, 19) est équipée d'une soupape de réglage de débit (15, 15') ; qui est située en aval du piston (11, 37) en considérant le sens de l'écoulement (14) à travers l'appareil. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fenêtre est formée par un morceau de tube (7, 32) de matière transparente, placé dans un conduit (5, 36) de la cage (1, 20), le conduit (5, 36) de la cage comportant au moins un évidement (6, 31) qui dégage le morceau de tube transparent (7, 32). 4. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston (11, 37) est réalisé sous la forme d'une douille dont l'une des surfaces frontales (13, 39) est perpendiculaire au conduit d'écoulement (5, 40, 36) de façon à être attaquée la cage par rapport au premier élément (19) de la cage, dans l'alignement du conduit d'écoulement du second élément (20) de la cage (fig. 2, 3). 9. Appareil selon la revendication l, caractérisé en ce que le bord arrière (13, 39) du piston, en considérant le sens d'écoulement (14) à travers l'appareil, sert d'index. 10. Utilisation de l'appareil selon la revendication 1 ou 2 comme soupape de réglage de sections de canalisation dans des installations de chauffage par eau chaude. par le liquide en circulation. Appareil selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en-ce que le piston (11, 37) réalisé sous forme de douille est guidé dans le morceau de tube transparent (7, 37). 6. Appareil selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que la cage (1) est tubulaire, est munie à ses deux extrémités de manchons (3, 4) de raccordement à la canalisation, en ce que la cage (1) de l'appareil comporte l'évidement (6) et en ce que le morceau de tube transparent (7) est monté de façon étanche dans la cage (1) de l'appareil. 7. Appareil selon la revendication 1 ou 3, caractérisé en ce que la cage est en deux parties, en ce que les deux éléments (19, 20) de la cage sont montés l'un dans l'autre de façon étanche et de manière à pouvoir tourner l'un par rapport à l'autre, le premier élément (19) de la cage étant muni à ses deux extrémités de manchons (21, 22) de raccordement à la cana- lisation, tandis que le second élément (20) de la cage est situé à l'intérieur du premier élément (19) de la cage et qu'un conduit (36) du second élément (20) de la cage contient le morceau de tube (32) avec le piston (37) et le ressort héli- coidal (38), en ce que le premier élément (19) de la cage pré- sente une ouverture d'extraction (41) qui est décalée dans le sens de rotation par rapport au conduit d'écoulement (40) du premier élément (19) de la cage, et en ce que le conduit d'écoulement (36) du second élément (20) de la cage peut être placé dans l'alignement de l'ouverture d'extraction (41) pour extraire des deux éléments de la cage (19, 20) le piston (37) et le ressort hélicoïdal (38) (fig. 2, 3). 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le second élément (20) de la cage est réalisé sous la forme d'un tiroir rotatif qui peut être amené par rotation dans une position, par rapport au premier élément (19) de la cage, dans laquelle le conduit d'écoulement (40) du premier élément (19) de la cage est obturé par le second élément (20) de la cage jouant le rôle de tiroir rotatif, l'ouverture d'extraction (41) étant, dans cette position tournée du second élément (20) de