Brevet FR2474133A1 — publié le 19810724

L'invention concerne une soupape à flotteur pour l'obtura- tion d'une ouverture située au fond d'un réservoir à liquide, en particulier dans un séparateur de liquides légers, se composant d'un flotteur et d'un organe de soupape raccordé au flotteur et placé au-dessous. Lorsqu'une telle soupape à flotteur s'applique sur l'ouverture d'écoulem.ent du réservoir à liquide et obture celle-ci quand le niveau du liquide s'abaisse, l'organe de soupape est pressé contre l'ouverture d'écoulement par la pression de la colonne de liquide qui le surmonte, en raison de l'absence d'une contre-pression correspondante du côté écoulement. Pour l'ouverture de la soupape, il faut donc exercer une force correspondante, propre à vaincre cette pression et la force ascensionnelle du flotteur ne suffit pas en règle générale pour cela. Lorsque le réservoir est rempli de nouveau, on doit ouvrir la soupape à la main et il est même nécessaire de produire des forces importantes à cet effet. Une application préférée de l'invention, dans laquelle ces problèmes se posent de manière typique, est le cas d'une soupape à flotteur qui obture l'ouverture d'écoulement d'un séparateur de liquides légers, par exemple d'un séparateur d'essence ou d'huile, dès que la couche de liquide léger, qui a été séparée dans l'appareil et qui surnage sur l'eau, a atteint une épaisseur déterminée. On utilise à cet effet un flotteur qui est taré de telle sorte qu'il flotte dans l'eau, mais qu'il coule dans le liquide léger. Le flotteur se trouvera donc à la hauteur de la couche limite entre l'eau et le liquide léger et il fermera la soupape au moment où cette souche limite est descendue au-dessous d'un niveau déterminé. Le séparateur doit être alors vidé et nettoyé. L'eau qui arrive lors de la re.: se en service u l'appareil exerce sur l'organe de soupape ferté une pression qui croît en fonction de la hau- teur de remplissage et même lorsque le niveau de l'eau a atteint le flotteur, la force ascensionnelle de celui-ci ne suffit pas pour ouvrir la soupape. On est obligé en plus d'attirer à la main l'organe de soupape ou le flotteur vers le haut pour détacher l'organe de soupape de son siège.Cette manoeuvre de soulèvement peut être facilement oubliée, d'où il résulte que le séparateur n'est plus dans des conditions correctes de fonc tionnement. Avec les séparateurs modernes à grande capacité, ayant par exemple une hauteur de remplissage de 1,5 à 2 n et un diamètre de l'ouverture d'écoulement qui peut atteindre 30 cm, la force nécessaire pour soulever organe de soupape est suffisamment grande pour qu'elle ne puisse pas être exercée, sinon très difficilement, par une personne et même pour que le flotteur ou son raccordement G l'organe de soupape puisse être endommagé. Certes, on a déjà essayé, d'après le Modèle d'utilité allemand no 19 98 801, de pallier cette difficulté en disposant dans l'organe de soupape principal, qui est raccordé au flotteur avec du jeu, une ouverture de déchargement qui peut être obturée par un organe de soupape auxiliaire relié rigidement au flotteur. La force nécessaire pour l'ouverture de cet. organe de soupape auxiliaire est réduite en conséquence, ce qui facilite l'ouverture de la soupape. Mais avec des grandes hauteurs de liquide, la pression du liquide qui sollicite la soupape auxiliaire est encore suffisamment forte pour que la force ascensionnelle du flotteur ne suffise pas pour l'ouver- ture et on est obligé d'exercer une force supplémentaire à la main. La présente invention a pour but de réaliser une soupape à flotteur qul s'ouvre automatiquement. Ce but est atteint d'après l'invention par le fait que la surface de l'organe de soupape exposée à la composante verticale de la pression exercée par le liquide est suffisamment petite pour que 1 force ascensionnelle d; flotteur soit sufDl- sante pour l'ouverture sportanée de l'organe de soupape ferré. D'après un mode de réalisation préféré de l'invention, l'organe de soupape n'a pratiqueaent pas de surface exposée à la composante verticale de la pression, du fait que son raccordement au flotteur est réalisé pratiquement sans réduction de la section transversale. L'organe de soupape peut se présenter en particulier sous la forme d'une broche cylindrique raccordée au flotteur et présentant une face inférieure bombée. Il va de soi que l'idée de l'invention peut être également appliquée dans le cas d'une soupape équipée d'une soupape auxiliaire suivant le Modèle d'utilité allemand ns 19 98 801, l'organe de soupape auxiliaire et son raccordevent au flotteur étant réalisés dans ce cas sans surface sar laquelle la pression puisse agir. Des formes de réalisation de l'invention sont ci-après décrites de façon plus détaillée en référence aux dessins an nexés. La fig. 1 représente schématiquement, en une vue en coupe verticale, le système d'écoulement d'un séparateur de liquides légers, équipé d'une soupape à flotteur réalisée suivant l'invention. La fig. 2 représente, en une vue semblable à celle de la fig. 1, une soupape à flotteur équipée d'une soupape auxiliaire. Sur la fig. 1 est représenté un séparateur d'essence ou d'huile 1 dans lequel est délimité, par une cloison de séparatien 2, un conduit d'écoulement qui corJmunioue avec la cavité intérieuzedu réservoir du séparateur par une ouverture d'écou liment 3 et qui forme un canal ascendant 4 d'où l'eau purifiée peut s'écouler en franchissant un déversoir 5. 3n conséquence, le réservoir 1 du séparateur peut être rempli d'eau jusqu'au niveau de liquide 6 correspondant à l'arête du déversoir 5. au fur et à mesure que s'accunule, dans le réservoir 1 du séparateur, une couche de liquide léger séparé, la surface de séparation O entre l'eau et le liquide léger s'abaisse, tandis qu'en même temps, le niveau de liquide 6 s'élève un peu au-dessus du niveau du déversoir 5, dans une mesure correspondant a la différence des densités. Lorsque la couche de liquide léger séparé a atteint une épaisseur déterminée, il faut que l'ouverture d'écoulement 3 soit obturée, afin d'éviter que le liquide léger séparé pàrvienne dans le conduit d'écoulement. A cet effet, il est prévu une soupape a flotteur, se composant du flotteur 7 et d'un organe de soupape 8 monté du côté inférieur de celui-ci, organe qui est réalisé d'une extrémité à l'autre sous forme de colonne cylindrique et, par conséquent, ne présente aucune surface exposée vers le haut à la composante verticale de la pression du liquide. Sur son caté inférieur, l'organe de soupape 8 porte une garniture d'étanchéité 9. Le flotteur 7 avec l'organe de soupape 8 est taré, en ce qui concerne son volume et son poids, de telle sorte qu'il flotte dans l'eau, mais qu'il coule dans le liquide léger. En conséquence, le flotteur 7 se trouve constamment au niveau de la surface limite 10 entre l'eau et le liquide léger. Lorsque cette surface limite 10 entre l'eau et le liquide léger s'est abaissée suffisamment, l'organe de soupape 8 s'applique par sa garniture d'étanchéité 9 contre le bord de l'ouverture d'écoulement 3, si bien que celle-ci est obturée, comme on l'a indiqué en points et en tirets sur la fig. 1. Le séparateur n'est alors plus enmesure de fonctionner, ce qui peut être indiqué par exemple par un dispositif d'alarme, et il doit être vidé. Cette opération consiste à évacuer le liquide, non seulement dans le réservoir 1 proprement dit du séparateur, mais aussi dans le canal ascendant d'écoulement 4. Lorsqu'on remplit ensuite avec de l'eau le réservoir 1 vide du séparateur et que le niveau de liquide s'y élève, il ne s'exerce sur l'organe de soupape 8 aucune pression dirigée vers le bas qui presserait cet organe contre son siège, car l'organe de soupape 8 ne comporte aucune surface exposée à la composante verticale de la pression du liquide.Lorsque l'eau dont le niveau @onte atteint le flotteur 7 et que celui-ci subit la @oussée d'Archimède de l'eau, l'organe de soupape est ainsi écarté spontanément de l'ouverture 3 et l'eau peut circuler dans le canal ascendant d'écoule@ent 4, jusqu'à ce que le m#n.e niveau de liquide s'établisse dans le canal ascendant d'écoulement 4 et dans le réservoir 1 du séparateur. Le séparateur est désormais prêt à fonctionner, l'ouverture d'écoulement 3 reste ouverte et l'eau purifiée s'écoule en franchissant le déversoir 5 dès que le niveau de liquide dans le réservoir 1 du séparateur a atteint la hauteur correspondante. Il est vrai qu'en raison du volume relativement grand de l'organe de soupape 8 du côté inférieur du flotteur 7, une grande partie du volume total définissant la poussée d'Archimède se trouve dans la couche d'eau, ce qui est désavantageux car le flotteur doit répondre avec le maximum possible de sensibilité à la différence de densité entre l'eau et le liquide léger et, par conséquent, la totalité du volume définissant la poussée dthrchimède doit si possible se trouver dans la région de la surface limite 10 entre liteau et le liquide léger. Cet inconvénient est évité dans la forme de réalisation illustrée par la fig. 2. Ici, le flotteur 7 ne porte, du côté inférieur, qu'un organe de soupape auxiliaire 8', cylindrique et relativement mince, qui sert à obturer une ouverture de déchargement 11 pratiquée dans un plateau de soupape principale 12 qui est maintenu mobile avec du jeu sur l'organe de soupape auxiliaire 8' au moyen d'une goupille transversale 13 et de deux pattes de guidage munies de trous oblongs 14. Le plateau de soupape principale 12 peut s'appliquer sur une garniture d'étanchéité 9' qui entoure l'ouverture d'écoulement 3 et obturer ainsi cette ouverture. Lorsque le séparateur est en Service, le flotteur 7 se déplace vers le bas, au fur et a mssure que descend la surface limite entre l'eau et le liquide léger, jusqu'à ce que le plateau de soupape 12 stapplique tout d'abord sur la garniture d'étanchéité 9', puis que l'organe de soupape auxiliaire 8' obture l'ouverture il par sa surface in-trieure borbée, du faft que le flotteur 7 continue à descendre. l'écoulement est alors interrompu.Après que le séparateur a été vidé, au moment où il est rempli de nouveau le botteur 8' détache en remontant de l'ouverture de déchargement ll l'organe de soupape auxiliaire 8' : en effet, il nty a aucune pression de liquide à vaincre pour cela puisque l'organe de soupape auxiliaire 8' est réalisé sans surface exposée à la composante verticale de la pression du liquide. À la suite du dégagement de l'ouverture de déchargement 11, le liquide peut pénétrer dans le canal ascendant d'écoulement 4, jusqu'à ce qu?il atteigne le même niveau que dans le séparateur. La pression du liquide sur les côtés supérieur et inférieur du plateau de soupape 12 est alors égale, si bien que ce plateau n'est plus pressé contre la garniture d'étanchéité 9' et peut être également détaché de l'ouverture 5 par le flotteur 7 qui continue à monter. R#v%:D ICÂT IONS 1. Soupape à flotteur pour l'obturation d'une ouverture située au fond d'un réservoir à liquide, en particulier dans un séparateur de liquides légers, se composant d'un flotteur et d'un organe de soupape raccordé au flotteur et placé au-dessous, caractérisée en ce que la surface de l'organe de soupape (8, 8') exposée à la composante verticale de la pression exercée par le liquide est suffisamment petite pour que la force ascensionnelle du flotteur (7) suffise pour l'ouverture spontanée de l'organe de soupape fermé. 2. Soupape à flotteur selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'organe de soupape est dépourvu de surface exposée à la composante verticale de la pression, par le fait que son raccordement au flotteur (7) est réalisé pratiquement sans réduction de la section transversale. 3. Soupape à flotteur selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'organe de soupape (8, 8') est réalisé sous forme de colonne creuse cylindrique, raccordée au flotteur (7). A. Soupape à flotteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'organe de soupape (8') est réalisé, de façon connue en soi, sous forme d'organe de soupape auxiliaire pour l'obturation d'une ouverture de déchargement (11) pratiquée dans un organe de soupape principale (12) qui est raccordé avec du jeu au flotteur (7).