Brevet FR2509827A1 — publié le 19830121

Z 509827 La présente invention concerne des vannes et plus particulière- ment une vanne à commande par pression. Il existe de nombreuses vannes connues, dont beaucoup sont actionnées entre une position d'ouverture et une position de ferme- ture par une source de pression extérieure De telles vannes à com- mande par pression sont utilisées dans de multiples applications- différentes. Ces vannes à commande par pression connues présentent l'incon- vénient d'une construction complexe et par suite d'une fabrication très coûteuse En partie du fait de leur complexité, ces vannes à commande par pression connues sont l'objet de réparations fréquentes et coûteuses. Le bon fonctionnement de ces vannes à commande par pression connues exige en outre une maintenance et un contrôle périodiques fréquents Une telle maintenance est difficile et exige beaucoup de temps, en partie de nouveau par suite de la complexité de ces vannes. L'invention a pour objet une vanne ne présentant pas les incon- vénients précités des vannes à commande par pression connues. La vanne selon l'invention comprend un corps constitué par une partie supérieure et une partie inférieure La partie inférieure du corps comporte un manchon avec un orifice d'entrée et un orifice de sortie reliés par un canal de passage. Un opercule est monté en translation dans la partie inférieure du corps et mobile entre une position d'ouverture et une position de fermeture Dans sa position de fermeture, l'opercule traverse le canal de passage et bloque l'écoulement du fluide entre l'orifice d'entrée et l'orifice de sortie du manchon Dans sa position d'ouver- ture, l'opercule est éloigné radialement du canal de passage, dont une partie au moins est ainsi dégagée entre les orifices d'entrée et de sortie. La partie supérieure du corps forme une chambre fermée conte- nant une membrane Une tige est fixée par une extrémité sur l'opercule et sa seconde extrémité vient en contact avec ou est fixée sur une face de la membrane, de sorte que la tige et par suite l'opercule se déplacent avec la membrane La seconde face de la membrane est reliée à une source de pression - Des moyens élastiques sont disposés entre le corps de la vanne et la tige pour repousser l'opercule vers sa position d'ouverture tandis que la source de pression fluide agit contre lesdits moyens élastiques et repousse l'opercule dans sa position de fermeture quand la pression du fluide est supérieure à une valeur prédéterminée. Les moyens élastiques déplacent toutefois l'opercule dans sa position d'ouverture quand la pression de la source tombe au-dessous de la valeur prédéterminée. La vanne à commande par pression selon l'invention est utili- sable dans de nombreuses applications différentes Dans une applica- tion, l'orifice d'entrée du manchon est reliée à une source d'eaux résiduaires ou d'eaux usées, tandis que l'orifice de sortie est relié à une canalisation d'évacuation des eaux résiduaires ou usées La source de pression comprend la pression pour l'eau douce En fonction- nement, l'opercule demeure dans sa position de fermeture tant que la pression d'eau douce est supérieure à un niveau prédéterminé Lorsque la pression d'eau douce tombe au-dessous du niveau prédéterminé, l'opercule ouvre automatiquement pour refouler les eaux usées ou résiduaires et élimine ainsi la possibilité de contamination de l'ali- mentation en eau douce. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est le plan d'une forme de réalisation préférentielle de la vanne selon l'invention; la figure 2 est la coupe longitudinale suivant l'axe 2-2 de la figure 1, illustrant la vanne dans sa position d'ouverture; et la figure 3 est une coupe longitudinale semblable à celle de la figure 2, mais illustrant la vanne dans sa position de fermeture. Les pièces identiques portent les mêmes repères sur les dif- férentes figures. Les figures 1 et 2 représentent une forme de réalisation préfé- rentielle de la vanne selon l'invention, qui comprend un corps 10 avec une partie supérieure 12 et une partie inférieure 14 La partie inférieure 14 du corps comprend un manchon 16 avec un orifice d'entrée 18 et un orifice de sortie 20 reliés par un canal de passage 22. L'orifice d'entrée 18, l'orifice de sortie 20 et le canal de passage 22 du manchon sont alignés, et les orifices d'entrée 18 et de sortie 20 sont taraudés pour le montage de raccords conventionnels (non représentés). La partie inférieure 14 du corps comprend également un élément 24 prolongé verticalement et formant une chambre intérieure 26 ouverte, qui s'étend radialement vers le haut à partir du canal de passage 22. Un canal de guidage 28, de section sensiblement rectangulaire, est formé dans la partie inférieure 14 du corps entre la chambre 26 et le canal de passage 22. Comme le montrent en particulier les figures 2 et 3, un opercule comportant une extrémité libre 31 est monté en translation dans le canal de guidage 28 et mobile entre une position d'ouverture, repré- sentée à la figure 2, et une position de fermeture, représentée à la figure 3 Les faces de l'opercule 30 en regard de l'orifice d'entrée 18 et de l'orifice de sortie 20 sont légèrement coniques vers l'inté- rieur en direction de l'extrémité libre 31; et l'opercule 30 a une largeur suffisante pour obturer totalement le canal de passage 22 dans la position de fermeture (figure 3) Une butée 32 est fixée sur l'extrémité libre 31 de l'opercule 30 et vient en contact avec un évidement 34 diamétralement opposé au canal de guidage 28 pour limi- ter le mouvement de descente de l'opercule 30. Dans sa position d'ouverture (figure 2), l'opercule 30 est au moins partiellement relevé dans le canal de guidage 28, de sorte qu'une partie au moins du canal de passage 22 est ouverte et permet ainsi l'écoulement du fluide entre l'orifice d'entrée 18 et l'orifice de sortie 20 Dans sa position de fermeture (figure 3), l'opercule 30 traverse par contre le canal de passage 22 et bloque ainsi l'écou- lement du fluide entre l'orifice d'entrée 18 et l'orifice de sortie 20. Comme le montrent en particulier les figures 1 et 2, la partie supérieure 12 du corps est constituée par un couvercle supérieur 40 et un couvercle inférieur 42 Les couvercles 40 et 42 sont circu- laires, concaves et réunis sur leur bord extérieur par des boulons 44 et des écrous 46 équidistants sur la circonférence, de façon que les couvercles 40 et 42 sont en regard et délimitent une chambre 48 entre eux Une membrane souple circulaire 54 est en outre fixée entre les bords extérieurs des couvercles et divise la chambre 48 en une sous- chambre supérieure 56 et une sous-chambre inférieure 58 Le volume de la sous-chambre 58 varie évidemment selon la position de la mem- brane 54. Comme le montre en particulier la'figure 3, une tige 60 est fixée par son extrémité inférieure 62 sur l'opercule 30, d'une façon conventionnelle quelconque, à l'aide d'une goupille 64 par exemple. La tige 60 s'étend à travers la chambre 26, une ouverture 66 de la partie inférieure 14 du corps et vers la partie supérieure 12 du corps. Un chapeau 68 'contenant une garniture 70 obture l'extrémité supérieure ouverte 66 de la partie inférieure 14 du corps, autour de la tige 60, pour interdire la fuite de fluide le long de la tige 60, tout en permettant la translation axiale de cette dernière à travers le cha- peau 68 Un guide 72 est en outre formé dans la partie inférieure 14 du corps, adjacent au chapeau 68, et vient en contact par friction avec l'extérieur de la tige 60 pour maintenir l'alignement de l'oper- cule 30 pendant sa translation entre les positions d'ouverture et de fermeture. L'extrémité supérieure 74 de la tige 60 ese filetée et se visse dans une douille 76 munie d'une bride 82 à son extrémité supérieure. Un écrou 78 est vissé sur la tige 60 et permet un réglage de la liai- son entre la tige 60 et la douille 76 Cette dernière coulisse dans un alésage 80 du couvercle inférieur 42 de la partie supérieure 12 du corps La bride 82 de la douille 76 vient en contact avec ou est fixée au centre de la membrane 54 à l'aide d'un patin 84. Le centre d'une traverse oblongue 86 est fixé- sur l'extrémité supérieure de la partie inférieure 14 du corps Deux supports oblongs 90 sont fixés chacun par une extrémité sur les extrémités libres de la traverse 86 à l'aide d'écrous 88, tandis que leur seconde extrémité est fixée sur la partie supérieure 12 du corps par des soudures 92 Les supports 90 sont ainsi disposés et fixés entre les parties supérieure 12 et inférieure 14 du corps. Le centre d'une seconde traverse oblongue 94 est monté en trans- lation sur la tige 60, au-dessous de l'écrou 78 La traverse comprend à chaque extrémité un alésage 96, dans lequel un support 90 est monté en translation Comme le montre notamment la figure 1, la tige 60 et les supports 90 sont alignés et sensiblement parallèles entre eux. Un ressort de compression 98 est disposé entre les traverses 94 et 86, autour de chaque support 90, de sorte que lesdites traverses constituent des étriers dé ressort Les ressorts 98 sont en outre comprimés et repoussent ainsi l'écrou 78 et par suite la tige 60 avec l'opercule 30 qui lui est relié vers la position d'ouverture (figure 2). Comme le montre la figure 3, un raccord 100 est fixé sur le couvercle supérieur 40 de la partie supérieure 12 du corps, et par suite relié à la sous-chambre 56 En fonctionnement, le raccord 100 est relié par le fluide à une source 102 de pression Lorsque la pression du fluide de la source 102 dépasse un niveau prédéterminé, son action sur la membrane 54 est supérieure à la force exercée par les ressorts de compression 98 et repousse ainsi l'opercule 30 dans sa position de fermeture (figure 3) Lorsque la pression de la source 102 tombe au-dessous du niveau prédéterminé, les ressorts de compression 98 exercent une force supérieure à celle de la pression et déplacent l'opercule 30 dans sa position d'ouverture (figure 2). En service, la vanne selon l'invention s'est révélée particu- lièrement bien convenir comme vanne d'évacuation d'eaux usées ou résiduaires Dans ce cas, le raccord 100 est relié à la pression d'eau douce dans la canalisation, tandis que l'orifice d'entrée 18 du manchon est relié à une source d'eaux résiduaires 104 (figure 3). L'orifice de sortie 20 est relié à une canalisation 106 d'évacuation d'eaux résiduaires En fonctionnement normal, la pression d'eau dans la canalisation est normalement suffisante pour vaincre la force exercée par les ressorts de compression 98 et maintenir par suite l'opercule 30 dans sa position de fermeture représentée à la figure 3. L'opercule 30 traverse ainsi le canal de passage 22 entre les orifices d'entrée 18 et de sortie 20, en bloquant tout écoulement du fluide entre la source d'eaux résiduaires 104 et la canalisation d'évacuation 106. Inversement, lorsque la pression d'eau dans la canalisation tombe audessous du niveau prédéterminé dans la sous-chambre 56, les ressorts de compression 98 exercent une force supérieure à celle exercée par la pression dans la sous-chambre 56 et déplacent par suite l'opercule 30 dans sa position d'ouverture représentée à la figure 2. Quand il en est ainsi, les eaux résiduaires de la source 104 peuvent s'écouler dans la canalisation d'évacuation 106, pour éliminer la possibilité de contamination de la source d'eau douce. La description précédente montre que la vanne à commande par pression selon l'invention présente l'avantage d'une construction simple, tout en assurant un fonctionnement efficace et une longue durée de vie La vanne comportant relativement peu de pièces mobiles, la maintenance nécessaire est minimale. La vanne selon l'invention présente en outre l'avantage sui- vant: par suite de la construction du corps dont de nombreuses pièces sont accessibles, la maintenance et le contrôle peuvent s'effectuer rapidement et économiquement. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Vanne utilisée avec une source de pression exté- rieure et caractérisée par un corps ( 10) dont une extré- mité ( 14) forme un manchon ( 16) comprenant un orifice d'entrée ( 18) et un orifice de sortie ( 20) reliés par un canal de passage ( 22); un opercule ( 30) coulissant dans le corps et mobile entre une position de fermeture, dans laquelle il traverse le canal de passage ( 22) et bloque l'écoulement du fluide entre les orifices d'entrée ( 18) et de sortie ( 20), et une position d'ouverture, dans laquelle il dégage une partie au moins dudit passage; et des moyens ( 56, 54, 48, 60) réagissant à la source de pression extérieure ( 102) pour déplacer ledit opercule ( 30) entre ses positions de fermeture et d'ouverture uniquement quand la pression de la source tombe au-dessous d'un niveau prédéterminé. 2 Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de déplacement comprennent une tige ( 60) dont une extrémité ( 62) est fixée sur l'opercule ( 30), une membrane ( 54), des moyens ( 100, 40, 56) d'appli- cation de la pression de la source ( 102) à la membrane ( 54), dont la seconde face est en contact avec la seconde extré- mité de la tige, et des moyens élastiques ( 98) repoussant l'opercule ( 30) vers la position d'ouverture. 3 Vanne selon la revendication 2, caractérisée par un premier étrier de ressort fixé sur le corps et un second étrier de ressort fixé sur la tige, lesdits moyens élas- tiques comprenant un ressort de compression maintenu entre les deux étriers. 4 Vanne selon la revendication 2, caractérisée en ce que le corps ( 10) comprend une partie supérieure ( 12) dé- limitant une chambre ( 48) contenant la membrane ( 54), une & partie inférieure ( 14) comprenant le manchon ( 16), et au moins un support oblong ( 90), disposé entre et fixé sur ces deux parties. Vanne selon la revendication 4, caractérisée par au moins deux supports oblongs ( 90) disposés entre et fixés sur les parties du corps ( 12, 14). 6 Vanne selon la revendication 5, caractérisée en ce qu'un premier étrier ( 86) de-ressort ( 98) est fixé sur la partie inférieure ( 14) du corps; un second étrier ( 94) de ressort est fixé sur la tige ( 60) et coulisse axialement par rapport aux supports ( 90); et les moyens élastiques comprennent deux ressorts de compression ( 98), montés chacun autour d'un support ( 90) et maintenus entre lesdits étriers ( 86, 94). 7 Vanne selon la revendication 6, caractérisée en ce que la tige ( 60) et les supports ( 90) sont pratiquement alignés et parallèles entre eux; et chaque étrier de ressort comprend une traverse oblongue ( 86, 94). 8 Vanne selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisée par des moyens ( 68, 70), qui assurent l'étan- chéité entre la tige ( 60) et la partie inférieure ( 14) du corps, tout en permettant un mouvement axial de la tige. 9 Vanne selon la revendication 4, caractérisée en ce que la partie supérieure ( 12) du corps comprend deux couvercles ( 40, 42) circulaires et concaves, et des moyens ( 44, 46) de fixation du bord extérieur desdits couvercles en regard afin de former la chambre ( 48) e, et le bord extérieur de la membrane ( 54) est fixé entre les bords extérieurs desdits couvercles. 10 Vanne selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'orifice d'entrée ( 18) est relié à une source d'eaux résiduaires, l'orifice de sortie ( 20) est relié à une canalisation d'évacuation des eaux résiduaires et la source de pression ( 102) comprend une source d'eau douce sous pression.