Brevet FR2499201A1 — publié le 19820806

Vanne automatique programmée La présente invention concerne les vannes automatiques avec programmateur commandé par les différences de pression d'un fluide dans une canalisation. Dans les dispositifs de ce genre on y trouve les vannes à membrannes ou à soufflets commandées soit par une commande électrique pneumatique hydraulique ou par cable relié à une commande centrale, on y trouve également la commande hydraulique par une vanne pilote commandant à son tour une vanne à membranne, l'ouverture d'un clapet se fait également à l'aide d'une came. Ce qui caractérise la plupart des procédés connus, c'est la complexité et le coût de mise en oeuvre. De plus, les utilisateurs reprochent souvent à ces dispositifs en plus de leur complexité et delleur prix de revient; élevé d'être souvent inutilisables avec des eaux sales de rivière par exemple. L'objectif de la présente invention est la mise en oeuvre de vannes à ouverture programmée relativement simples et peu coûteuses de fabrication t la simplicité étant en outre un élément important de leur fiabilité en toutes circonstances même avec des eaux sales de rivière. Ce qui caractérise la simplicité de ce type de vanne c'est le fait que le piston, piston membranne ou autre commande directement le programmateur à roue crantée classique ou à crémaillère particulière à l'invention ou annulaire, également selon l'invention et en même temps, assure directement l'ouverture de la vanne lorsque la butée (particulière à l'invention) qui la maintenait fermée s'escamote à un stade voulu de l'évolution du programme. Cette butée mécanique escamotée, c'est la pression du fluide qui assure l'ouverture de la vanne. Le dispositif objet de l'invention comprend un piston (13) qui cumule deux fonctions : celle de commander un programmateur 15, 15 a, 15 a, 15 c, et celle de faire office de vanne lorsque la butée 16, 16 a, 16 b est effacée et livre le passage à la tige du piston 14 a, 14 b, 14 c.Le programmateur 15, 15 a, i5 b est commande deux manières : d'une part, lorsque la pression nécessaire à la bonne marche du circuit d'arrosage est coupée (fig. 6) le piston 13 poussé par un ressort ou un contre-poids 22 redescend sur une courte distance, le cliquet 20 entrain la roue crantée d'un pas ; lorsque la pression de service est redevenue normale (fig. 5), le piston 13 remonte et la tige revient s'arrêt ter sur la butée 15, ceci autant de fois que cela a été prévu dans le programme. Arrivé à l'emplacement prévu pour l'ouverture de la vanne (fig. 7), la tige 14 ne trouve plus d'obstacle et le piston remonte au bout de sa course. La vanne est ouverte le temps nécessaire à l'arrosage, lorsque la pression normale cesse le piston 13 poussé par un ressort ou le contre-poids 22 redescend en entrainant à nouveau la roue crantée (15) d'un pas qui remet la butée en place jusqu'à la prochaine ouverture. La deuxième façon de commander le programmateur réside dans la succession d'une part d'une surpression par rapport à la marche normale suivie d'une coupure de pression dans le réseau et ensuite retour à la normale. Dans ce deuxième système, la commande du programmateur ne se fait que si ces deux mouvements de pression sont associés. Cette dernière méthode permet d'éviter l'inconvénient d'une chute de pression accidentelle sur le réseau.Le dispositif nécessaire à ce résultat (fig.2) peut comprendre deux méthodes : la première consiste à ajouter un ressort (29) sur la tige 14, ce ressort est comprimé lorsqu'il y a une pression supérieure à la marche normale, le cliquet 20 est entraîné vers le haut. Au moment où la coupure de surpression et de pression normale intervient, le contre-poids 22 entraîne la roue crantée d'un pas, le retour à la pression normale recommence et ainsi de suite. Ce dispositif (fig.2) sert également dans le cas du programmateur à roue perpendiculaire à la tige du piston : fig. 12, fig. 13, fig. 14, 15 et 16. Un vérin auxiliaire de manière connue peut remplir le rôle de commande de la remontée du cliquet 20 en surpression : c'est la deuxième méthode. Dans le cas du programmateur à crémaillère, le dispositif permettant la commande par un double mouvement de pression consiste (fig.3) en ce que la butée escamotable 16 a est entraînée vers le haut lors d'une surpression, le contre-poids 22 servant à régler la pression nécessaire à ce mouvement. En partant du principe de fonctionnement décrit ci-dessus, plusieurs variantes peuvent être utilisées, par exemple le programmateur à crémaillère objet de.l'invention (fig. 1), le piston 13 effectue les mêmes mouvements que les fig. 5, 6, 7, la roue crantée est remplacée par une crémaillère ; lorsque la tige 14 b remonte, elle entrain le cliquet 20 a, le cliquet anti-retour 21 a est fixé sur la butée escamotable 16 a.Lorsque la crémaillère 15 a arrive en position haute, le dispositif placé au bas de la crémaillère fait basculer la butée escamotable 16 a, laissant le champ libre pour la tige 14 b permettant ainsi l'ouverture de la vanne. Le dispositif 16 a en basculant entraine le cliquet anti-retour ; le cliquet 20 a est décroché par le dispositif 28 fixé au bâti fixe et la crémaillère retombe à son point de départ. Le règlage du nombre de positions du programmateur se fait par le dispositif 31 que l'on fixe entre deux rochets pour limiter la descente. Dans le cas de 11utile sation d'un double mouvement de pression (fig. 3) le cliquet anti-retour est fixé sur le bâti fixe et l'autre sur la butée escamotable, c'est la remontée de la tige 14 b qui décroche le cliquet fixe sur le bâti pour libérer la crémaillère.Un autre programmateur consiste à utiliser une roue à rochet (fig. 12, 15 i) d'une manière perpendiculaire à la tige du piston 14 a pour commander le cliquet on a recours à une transmission en équerre 32 ; l'une des extrémités est articulée sur la tige 14 W et l'autre supporte le cliquet 20 b, le point 37 est articulé sur le bâti fixe. Chaque mouvement de faible amplitude (fig. 13 et fig. 15) avance d'un pas la roue à rochet, lorsque la tige 14 cLarrive en face de la butée éscamotable 16 b, le piston 13 remonte et ouvre la vanne dans un mouvement de grande amplitude. La fig. 12 représente ce dispositif vu du dessus. La figure 13, une coupe A.A., la fig. 14 la disposition de l'équerre reliant la tige du piston 14 c à la commande. du cliquet. La fig. 15 indique la position vanne fermée et la fig. 16, la position vanne ouverte.Une autre variante dans le programmateur consiste (fig. 17) en un anneau cranté qui peut être tout simplement le prolongement du piston 13 ou tout au moins solidaire de celui-ci. A chaque và et vient du piston de faible amplitude, l'ensemble tourne sur lui-même, actionné par un cliquet 21 d ; ce cliquet est articulé sur le bâti 34 et c'est la différence d'angle qui assure l'efficacité du cliquet. Une butée 35 fixée au bâti, limite l'amplitude du piston en position vanne fermée. Arrivé à un stade de la programmation, en face de l'encoche t6c,1'en- semble anneau et piston peut remonter en ouvrant la vanne, un ressort de rappel assure le retour du piston après la coupure de pression. Les fig. 8,9 et 10 indiquent une variante au niveau de la vanne elle-même, le piston peut être remplacé par une membranne ou soufflet connu.L'objet de l'invention réside dans la manière dont le clapet 27 est maintenu sur son siège dans les positions vanne fermée pendant les mouvements de faible amplitude de la tige 14 b, la base de cette tige coulisse dans un tube 25, le clapet 27 est repoussé par un ressort 26, le mouvement de glissière est légèrement plus grand que le mouvement de la 'tige 14 b en position vanne fermée, en position vanne ouverte le clapet est entrainé avec la tige 14 b, fig. 10. La fig. 4 détaille le principe du règlage de la pressioo nécessaire à la commande du programmateur, il s'agit d'un contre-poids 22 que l'on déplace d'un côté ou de l'autre sur le bras 18. L'articulation 39 est sur le bâti, la tige du piston 14 s'articule en 40, la commande du cliquet est en 41. Le point 42 est destiné à être rattaché à une commande de vanne connue à boisseau à papillon, quart de tour ou à clapet ordinaire. La fig. 11 est un exemple d'utilisation de ce type de vanne programmée; les ne 1 a, 1 b, 1 c, 1 d correspondent aux arroseurs fonctionnant en mômetemps, ensuite c'est le nO 2 et ainsi de suite ; après le chiffre 12, c'est le retour au nO 1. Le dispositif objet de l'invention est utilisé dans la pratique courante sur des installations d'arrosage en vue de programmer la mise en service de petits arroseurs ou de plusieurs arroseurs groupés à tour de rôle. Son champ d'application privilégié est dans l'implantation totale automatisée. REVENDICATIONS 1. Vanne automatique avec programmation d'ouverture commandée soit par une coupure de pression du fluide, soit par une surpression par rapport à celle utilisée normalement, suivie d'une coupure de pression ou vice-versa ; le dispositif recevant les informations de commande et assumant l'ouverture de la vanne comprend un piston, piston membranne ou soufflet, cumulant deux fonctions : dans un mouvement court, celle de commander le programmateur à crémaillère ou à roue crantée connue et celle d'ouverture de la vanne par escamotage d'une butée mécanique ; c'est alors la pression du fluide qui repousse le piston dans un mouvement d'amplitude plus grand ; ce mouvement de grande amplitude assure l'ouverture de la vanne 2.Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que la fonction de commande du programmateur et l'ouverture de la vanne en fonction du programme choisi est accompli par un seul dispositif ; ces deux fonctions sont cumulées par un piston légèrement plus long que les perforations des parois du tube dans lequel il se déplace ; ce piston porte un joint à lèvre à sa base et, facultativement, un autre à l'extrémité opposée ; dans un courtmouvement de và et vient ce piston, en position vanne fermée, commande le programmateur pas à pas, jusqu 1au moment où la butée limitant la course du piston s'escamote ; lors de la remise en pression normale d'utilisation, le fluide propulse le piston vers le haut et les trous disposés dans la paroi du tube laissent passer le liquide, ces perforations sont constituées de trous allongés en forme de biseau pour ne pas détériorer le joint à lèvre du piston ; ce deuxième mouvement de grande amplitude assure l'ouverture de la vanne ; lors de la coupure de pression le ressort de rappel et le contrepoids repoussent le piston tout en avançant le programmateur d'un cran, lors de la remise en pression, la vanne est fermée 1 et ffi 3.Dispositif selon l'une quelconque des revendications caractérisé par un programmateur à crémaillère incluant tout le dispositif permettant son fonctionnement ; la crémaillère est actionnée par les mouvements de và et vient du piston, un cliquet est solidaire de la tige du piston et l'autre cliquet anti-retour est fixé sur le bâti mobile de la butée d'arrêt de la tige du piston ; à chaque impulsion la crémaillère est propulsée vers le haut ; à la base de cette crémaillère un dispositif vient s'appuyer sur la base de la butée basculante d'arrêt du piston ; lorsque la crémaillère est arrivée en position haute, le dispositif cité précédemment fait basculer cette butée ; la tige du piston n'ayant plus d'obstacle continue sa course sous l'action de la pression le cliquet anti-retour est entraîné par le mouvement de bascule de la butée ; le cliquet fixé sur la tige du piston est soulevé par un dispositif solidaire du bâti lors de la montée de la tige du piston ; dans ce mouvement simultané la crémaillère revient au point de départ ; un dispositif fixé entre deux rochets assure un règlage en limitant la descente, fixant ainsi le nombre de dents du programme ; lorsque la pression est coupée, le piston est rappelé par un ressort et un contre-poids un autre ressort ramène la butée basculante à sa position de butée arrêtant la remontée de la tige du piston lors de la remise en pression. 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que le moyen pour séparer les deux fonctions du piston est une butée mécanique esca mutable ; ce dispositif peut revêtir de nombreuses formes concernant ce prin cipe de base du fonctionnement de vanne automatique à ouverture programmée i cette butée mécanique escamctable peut revêtir la forme suivante ; à partir d'une roue crantée connue , la tige du piston vient s'appuyer sur la périphérie de cette roue dans ses mouvements de va et vient court, faisant tourner pas à pas ladite roue crantée : cette roue crantée est percée d'un ou plieurs trous, d'ure manière radiale partant de la périphérie vers le centre de cette roue ; dans son mouvement de rotation à un stade de la programmation , la tige reliant le piston se trouve en face d'un trou lorsque la pression redevient normale dans le circuit, cette pression pousse le piston qui ne rencontre plus d'obstacle et, du même coup, assure l'ouverture de la vanne dans un mouvement de grande amplitude F lorsque la pression de service cesse, le piston, grâce au ressort de rappel et au contre-poids, redescend entratnant du même coup le cliquet qui fait tourner la roue crantée d'un cran a lorsque la pression redevient normale, la tige du piston bute à nouveau sur la périphérie de la roue, la vanne étant fermée. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1,2,3 et 4 caractérisé par le fait que le moyen destiné à commander le programmateur est une succession de deux mouvements de pression, le premier une surpression par rapport à la pression normale d'utilisation du liquide suivi d'une coupure totale de pression au départ, puis retour à la pression normale d'utilisation, le dispositif permettant l'utilisation de ce double mouvement peut être fixé sur la tige reliant le piston ou autre type de vérin connu t cette tige entre le point de départ du piston et la butée est coulissante sur elle-même ; ce dispositif étant constitué par un tube à l'intérieur duquel se trouve un ressort taré qui s'oppose à la montée de la tige du piston vers la butée ; à la pression normale d'utilisation, le piston est équilibré par la poussée d'un contre-poids réglàble ; lorsque la pression supérieure à la marche normale intervient, la tige reliée au piston comprime le ressort et remonte le cliquet qui fera tourner d'un pas le programmateur lors de la coupure de pression ; un dispositif semblable obtient le même résultat sur le programmateur à crémaillère et à roue à rochet perpendicu laire à la tige du piston 6.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 , 3,4,5 caractérisé par le fait que le moyen utilisé pour l'ouverture de la vanne est un clapet mobile par rapport à la tige qui commande son ouverture, ce clapet étant maintenu sur son siège par un ressort ; pour commander l'ouverture de ce dispositif, on utilise un vérin à membranne ou à soufflet connu ; ce vérin est animé de deux mouvements distincts : le premier de faible amplitude permet la commande du programmateur tout en maintenant le clapet fermé ; le dispositif de la présente revendication comprend le clapet relié à un tube coulissant sur la tige du vérin, un ressort tend à repousser le clapet en permanence, la longueur de ce mouvement de glissière étant légèrement supérieur à l'amplitude du mouvement de commande du programmateur ; le deuxième mouvement intervient après escamotage de la butée, le piston membranne ou soufflet peut alors remonter et entraîne le clapet arrivé au bout de sa course de và et vient primitif ; ce dernier mouvement provoquant l'ouverture de la vanne 7.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1,2,3,4,5,6 caractérisé par le fait que le moyen de règlage de la pression nécessaire au fonctionnement du programmateur se fait à l'aide d'un contre-poids se dépla çant sur un bras de levier mobile ; ce dispositif comprend un bras de levier ayant quatre points d'articulation ; le premier axe d'articulation est situé sur le bâti fixe, le second point d'articulation est situé au niveau de la tige reliant le piston à la butée escamotable ; le troisième assure la commande du cliquet d'avancement du programmateur à roue crantée ; un quatrième point d'articulation est prévu pour un éventuel raccordement à une commande de vanne, dite quart de tour, à boisseau, à papillon ou à clapet normal selon des modes d'utilisation connus ; le reste du bras de levier extérieur à ces articulations supporte un contre-poids ; ce contre-poids se déplace sur le bras & BR 8. Dispositif selon les revendications 1 et 2 caractérisé par le fait que le moyen destiné à agir en tant que programmateur d'ouvetture de vanne est un anneau ayant des encoches en biseau sur le bord, cela peut être un tube en prolongement du piston ou être surajouté sur la tige du piston t un cliquet unique assure la rotation de cet anneau par simple différence d'angle par rapport au bâti fixe : c'est le tube muni des encoches qui effectue le và et vient avec le piston, le cliquet étant là pour obliger le tube à tourner sur lui-même, un dispositif fixé au chassis fixe limite la remontée du piston ; en position vanne ouverte une encoche profonde assure le rôle de butée escamotable en permettant au piston de remonter ; le dispositif d'arrêt fixe sur le bâti s'introduisant dans cette encoche à la prochaine coupure de pression, le programmateur et le piston sont repoussés par le ressort, tandis que le cliquet fait pivoter ce dispositif sur lui-même d'un cran, la vanne étant ainsi fermée lors de la remise en pression 9.Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1,2,5,6,7 caractérisé par le fait que le programmateur et la butée escamotable est une roue à rochet placée perpendiculairement à la tige du piston, cette tige du piston vient s'appuyer sur la partie plate de la flasque de la roue vers sa périphérie, un ou plusieurs trous sont faits dans cette flasque pour coincider avec une position vanne ouverte du programmateur, ce trou jouant le rôle de butée escamotable permet à la tige du piston de s'y engager dans un mouvement de grande amplitude assurant l'ouverture de la vanne, le mouvement de faible amplitude assurant la commande du programmateur est assuré par une transmission en équerre ayant un angle d'environ 90 et reliant la tige du piston au cliquet de commande l'angle de cette équerre est articulé sur le bâti fixe 10.Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par une des applications pour l'utilisation de vannes automatiques programmées dans le cas d'une implantation totale automatique ; ce procédé consiste à disposer au pied de chaque arroseur d'un débit inférieur à quatre mètres cubes à l'heure l'une des versions de vanne automatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, le programmateur disposé au pied de chaque arroseur est réglé pour assurer un ordre d'ouverture de la vanne pour une mise en route à tour de rôle des arroseurs ; ces arroseurs étant placés sur des conduites secondaires de petit diamètre selon la formule connue de couverture totale exigeant une vingtaine de postes d'arrosage à l'hectare ; selon la présente revendication, tous le s arroseurs munis de leurs vannes automatiques programmées sont placés à tous les postes d'arrosage au début de la saison ; il suffit ensuite de donner les ordres de changement de poste d'arrosage à partir d'un poste de pompage sans intervention sur le terrain ; ces changements pouvant se faire d'une manière entièrement automatique