Brevet FR2500579A1 — publié le 19820827

Purgeur automatique d'air pour conduite d'eau en charge L'invention est relative à un purgeur automatique d'air tel que ceux utilisés pour I'élimination des formations gazeuses, comme de l'air, dans les conduites d'eau en charge. Ces appareils comportent généralement un clapet qui ouvre un orifice de purge d'air lorsque de l'air doit être évacué et obture cet orifice en l'absence d'air. La manoeuvre de ce clapet est commandée par un flotteur qui doit répondre à deux impératifs : d'abord il doit avoir un volume tel que sa flottabilité suffise pour obturer de manière sûre l'orifice de purge en l'absence d'air dans la conduite sur laquelle il est monté. Ensuite, lorsque le flotteur émerge en présence d'air, son poids apparent doit excéder la poussée ascensionnelle qui résulte de la différence de pression régnant entre l'intérieur de la conduite et l'extérieur, cette différence s'exerçant sur la section du clapet au droit de l'orifice de purge.Ces impératifs conduisent à limiter la section de l'orifice de purge afin de maintenir le volume du flotteur, et donc l'encombrement de l'appareil dans des limites acceptables. La section de l'orifice de purge est de plus limitée par l'intensité maximale acceptable pour les coups de beliers qui apparaissent dans la conduite lorsque le clapet vient refermer cet orifice. Plus précisément il apparatt souhaitable, conformément au brevet français nO 1 063 050 demandé le 21 mars 1952 par les Etablissements Neyrpic pour des "Perfectionnements aux purgeurs d'air", que le rapport de la section de contrôle du circuit de purge d'air à celle de la conduite d'eau ne dépasse pas H/20 000, H étant la hauteur d'eau correspondant à la pression du coup de belier maximal acceptable. Pour une hauteur d'eau de 5 m ceci conduit à limiter le diamètre de l'orifice de purge à la fraction 1/63 du diamètre de la conduite, ceci bien entendu dans l'hypothèse où c'est cet orifice qui détermine la section de contrôle du circuit de purge. La section de l'orifice de purge doit par ailleurs rester suffisamment grande pour assurer une purge rapide et efficace avec un minimum de risque d'obturation accidentelle. Il résulte de ce qui précède que la section de l'orifice de purge ne peut être choisie que dans des limites relativement étroites si on veut obtenir un fonctionnement satisfaisant. Il apparatt alors, surtout dans le cas de grosses conduites, que c'est le volume du flotteur qui est exeessif compte tenu de la valeur de son poids rendue nécessaire par la différence de pression entre la conduite et l'atmosphère antérieure. C'est pourquoi on a proposé des systèmes de compensation permettant de rendre le déplacement du clapet indépendant de la différence de pression. Ces systèmes assurent l'équilibrage des pressions de part et d'autre d'un équipage mobile dont le clapet est solidaire. Mais une autre difficulté apparat alors : la minéralisation de l'eau crée des risques d'entartrage qui provoquent des frottements parfois importants, et difficilement prévisibles. Les forces à exercer alors sont grandes si on veut obtenir un fonctionnement sur même après uns longue durée de service. C'est pourquoi on a proposé des sytèmes de compensation dans lesquels le déplacement du clapet est assuré par l'intermédiaire d'un système amplificateur de force. Un tel système est notamment décrit dans le brevet français nO 1 093 589 (Compagnie de Pont à Mousson). Dans ce systime connu la pression régnant dans la conduite assure le maintien du clapet de purge en position de fermeture tant que le flotteur est en position haute (en l'absence d'air dans la conduite). Lorsque la présence d'air fait tomber le flotteur, il n'entratne pas directement le clapet, mais libére un orifice qui assure l'égalisation des pressions de part et d'autre de l'équipage mobile comportant le clapet. Cet équipage mobile peut alors tomber sous son propre poids. Tous les systèmes connus présentent l'inconvénient d'être complexes et de permettre, au moins accidentellement, le contact entre l'eau et des surfaces de glissement. Les risques de grippage sont donc élevés à long terme. La présente invention a pour but la réalisation d'ur. purgeur automatique qui assure une purge d'air efficace et assez rapide et qui fonctionne longtemps de manière sûre indépendamment de la pression dans la conduite et du degré de minéralisation de l'eau. Elle a pour objet un purgeur automatique pour conduite d'eau en charge ce purgeur comportant - une chambre principale munie d'un orifice d'admission dans sa partie inférieure pour communiquer avec la conduite à purger, et d'un orifice de purge dans sa partie supérieure pour communiquer avec l'atmosphère extérieure, - un flotteur disposé dans cette chambre principale, - un clapet coulissant verticalement et poussé par le flotteur pour venir fermer l'orifice de purge lorsque ce flotteur est en position haute, - et un piston solidaire du clapet et coulissant verticalement et de manière étanche dans une chambre d'équilibrage de section sensiblement égale à celle de l'orifice de purge, un conduit traversant le clapet et ce piston pour mettre cette chambre d'équilibrage à une pression rendant l'équilibre du piston et du clapet indépendant de la pression régnant dans la conduite d'eau, - ce purgeur étant caractérisé par le fait que le clapet et le piston sont solidaires du flotteur, l'étanchéité entre le piston et la paroi latérale de la chambre d'équilibrage étant assurée par une membrane souple fixée d'une part à ce piston d'autre part à cette paroi, et roulant sur elle même lors des déplacements du piston. On voit que la présente invention est basée sur l'emploi de moyens connus en eux mêmes qui permettent d'obtenir une grande sécurité de fonctionnement de ceci de manière beaucoup plus simple que dans les purgeurs connus. Cette sécurité tient essentiellement aux deux points suivants, dont le caractère déterminant n'avait pas été perçu précédemment - il n'y a aucun risque de circulation d'eau ou d'air dans le conduit d'alimentation de la chambre d'équilibrage, donc aucun risque d'entartrage ou d'obstruction par des corps étrangers, la chambre d'équilibrage restant en pression tant que l'appareil est en service. - il n'y a aucun frottement susceptible d'engendrer des coincements. A l'aide de la figure schématique unique ci-jointe, on va décrire ci-après, à titre non limitatif un mode de mise en oeuvre de l'invention. Il doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Dans la'figure unique, on a représenté un purgeur comprenant un corps cylindrique 6 délimitant une chambre principale 13 qui est fermée à sa partie supérieure par un couvercle 5 fixé sur le corps par des vis d'assemblage 14. Le corps 6 comporte à sa partie inférieure une bride 15 de raccordement avec une conduite d'eau sous pression 30, par l'intermédiaire d'un orifice d'admission 16. Le couvercle 5 porte dans sa partie centrale un orifice de purge constitué par le siège 3 d'un clapet mobile 4. Ce siège est formé dans la paroi inférieure d'une chambre d'évacuation 32 comportant un orifice d'évacuation d'air 34 qui la relie à l'atmosphère extérieure à travers un diaphragme calibré rapporté 2. Ce dernier est maintenu par une bride vissée 1. On choisit ce diaphragme lors du montage du purgeur de manière à adapter la section de contrôle du circuit de purge à la section intérieure de la conduite 30, conformément aux indications données précédemment. Le corps 6 délimite entre le siège 3 et l'orifice 16 une chambre principale 13 dans laquelle est disposé un flotteur sphérique 8 fixé sous le clapet 4. Ce dernier est constitué par la partie inférieure d'un équipage mobile dont la partie supérieure est formée par un piston 10 relié au clapet 4 par une tige de liaison verticale 36. Ce piston coulisse dans une chambre d'équilibrage 12 continuant la chambre d'évacuation au-dessus de celle-ci. Cet équipage est traversé verticalement par un conduit axial 7 dont l'extrémité supérieure débouche dans la chambre d'équilibrage 12 après avoir traversé le clapet 4. L'extrémité inférieure du conduit 7 débouche dans la chambre principale 13 par des orifices latéraux 22 situés au-dessus du flotteur 8. L'extrémité supérieure du conduit 7 traverse le piston 10 qui est coaxial à la chambre 12 à l'intérieur de laquelle il est susceptible de coulisser. L'étanchéité entre le piston 10 et la paroi de la chambre d'équilibrage 12 est assurée par une membrane souple 11 du type doigt de gant. Par ailleurs, on donne à la section du piston 10 une valeur égale ou légèrement inférieure à celle de la section offerte par le clapet 4 à la pression extérieure. Un déflecteur 9 est fixé au corps 6 au-dessous du flotteur 8 et comporte un butoir élastique 21. Ce déflecteur 9 sert à soustraire le flotteur 8 de l'action dynamique parasite de l'air pénétrant dans la chambre princale 13. Pour expliquer le fonctionnement de ce purgeur il faut tenir compte des efforts appliqués sur le flotteur. Ce sont - le poids propre de l'équipage mobile, dirigé vers le bas, - la poussée d'Archimède exercée par l'eau dirigée vers le haut, - la résultante des actions exercées par la pression extérieure sur le piston 10 et le clapet 4, qui est faible et dirigée vers le haut si la section du piston 10 est quelque peu inférieure à celle du clapet 4 et qui est nulle si ces deux sections sont égales, - et les frottements éventuels s'opposant au déplacement de l'équipage mobile. En l'absence d'air le flotteur est soulevé par le liquide contenu dans la chambre principale 13 et prevenant de la conduite. Il occupe la position représentée sur la figure. Lorsqu'il y a pénétration d'air dans la chambre principale 13 le niveau du liquide baisse, ce qui diminue la poussée d'Archimède exercée sur le flotteur 8 jusqu'au moment où l'équilibre entre les forces dirigées vers le haut et vers le bas étant rompu, l'équipage mobile tombe sous l'effet de son poids. Le piston 10 coulisse alors à l'intérieur de la chambre d'équilibre 12, ce qui permet à l'air de s'échapper à l'extérieur au travers du diaphragme 2 dont le calibrage est ajusté en fonction des caractéristiques de la conduite en charge. Le niveau de liquide remonte alors dans la chambre principale 13, ce qui a pour effet de soulever l'équipage mobile jusqu'à ce que le clapet 4 vienne obturer l'orifice de purge percé dans le Singe 3. Dans ces conditions, la section de contrôle du circuit de purge n'est pas limitée par des considérations de volume et le poids du flotteur et elle peut donc être ajustée au mieux en fonction des caractérisitiques de la conduite à purger. Ce circuit de purge passe par l'orifice du siège 3, la chambre d'évacuation 32 et le diaphragme 2. Sa section de contrôle c'est-à-dire sa plus petite section, est celle de l'orifice 34 de ce diaphragme. Grâce à l'invention ce résultat est obtenu avec une disposition très simple qui ne crée pratiquement aucun risque de blocage par entartrage ou par coincement de pièces mobiles. REVENDICATIONS 1/ Purgeur automatique pour conduite d'eau en charge, ce purgeur comportant - une chambre principale (13) munie d'un orifice d'admission (16) dans sa partie inférieure pour communiquer avec la conduite à purger, et d'un orifice de purge (3) dans sa partie supérieure pour communiquer avec l'atmosphère extérieure, - un flotteur (8) disposé dans cette chambre principale, - un clapet (4) coulissant verticalement et poussé par le flotteur (8) pour venir fermer l'orifice de purge (3) lorsque ce flotteur est en position haute, - et un piston (10) solidaire du clapet et coulissant verticalement et de manière étanche dans une chambre d'équilibrage (12) de section sensiblement égale à celle de l'orifice de purge, un conduit (7) traversant le clapet (4), et ce piston (10) pour mettre cette chambre d'équilibrage (12), à une pression rendant l'équilibre du piston et du. clapet indépendant de la pression régnant dans la conduite d'eau, - ce purgeur étant caractérisé par le fait que le clapet (4) et le piston (10) sont solidaires du flotteur (8), l'étanchéité entre le piston (10) et la paroi latérale de la chambre d'équilibrage (12) étant assurée par une membrane souple (11) fixée d'une part à ce piston d'autre part à cette paroi, et roulant sur elle même lors des déplacements du piston. 2/ Purgeur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le flotteur (8) porte à sa partie supérieure le clapet (4) et un équipage mobile comportant, de bas en haut, une tige de liaison verticale (36) et le piston (10), - l'orifice de purge de la chambre principale débouchant dans une chambre d'évacuation fixée au-dessus de cette chambre principale et percée d'un orifice d'évacuation d'air débouchant dans l'atmosphère, - la chambre d'équilibrage (12) étant disposée au-dessus de la chambre d'évacuation, - l'équipage mobile comportant un canal axial qui s'ouvre d'une part latéralement dans la chambre principale entre le flotteur et le clapet, d'autre part dans la chambre d'équilibrage. 3/ Purgeur selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le flotteur (8), le clapet (4) et le piston (10) constituent un ensemble de révolution autour d'un axe vertical, le conduit (7) étant disposé selon cet axe au-dessus du flotteur. 4/ Purgeur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'orifice d'évacuation d'air comporte un diaphragme calibré (2) définissant la section de contrôle du circuit de purge d'air, ce diaphragme étant rapporté sur le purgeur de manière à permettre facilement, lors du montage du purgeur sur une conduite, d'adapter la section de contrôle du circuit de purge à la section de la conduite.