Brevet FR2501328A1 — publié le 19820910

Vanne différentielle La. presente invention concerne une vanne différentielle pour l'ouverture et la fermeture d'un circuit dans lequel circule un fluide tel qu'un gaz. La vanne différentielle selon la présente invention comprend une enceinte, une membrane délimitant dans ladite enceinte deux chambres dont l'une, la première, est soumise à une pression de référence et dont l'autre, la deusiAmw, est soumise à une pression variable, un cylindre comprenant une entree et une sortie pour ledit gaz et dans lequel est mobile un piston dont l'une des extrémités est reliée ladite -Ébrane et qui permet selon sa position dans ledit cylindre de fermer ou d'ouvrir le passage entre ladite entree et ladite sortie et un ressort qui agit sur ledit piston à l'encontre de la pression rognant dans ladite deuxième chambre, de telle sorte que lorsque la pression dans ladite deuxième chambre est à une valeur déterminée supérieure a la pression de réfe- rence régnant dans ladite première chambre, le ressort est comprime et le piston est a une position telle que ledit passage est ouvert et lorsque la pression régnant dans ladite deuxième chambre est au soins inférieure ladite valeur determinee, le piston est une position telle qu'il ferme ledit passage, la force résultant de la différence entre ladite pression variable et ladite pression de reference étant transmise au piston par ladite membrane et la force exercée sur le piston en sens contraire par ledit ressort déterminant la position dudit piston dans ledit cylindre. Selon la présente invention, ladite première chambre est de preference du côte du piston, ledit ressort agissant alors sur l'ex- trématé du piston opposée a celle reliée a ladite membrane. Selon la presente invention, ladite vanne différentielle comprend de preference un moyen permettant de régler la compression du ressort. La vanne différentielle selon la présente invention coz prend de préférence un moyen permettant de limiter la course du piston lorsqu'-il se trouve a sa position dans laquelle ledit passage est ouvert. Selon la presente invention, ladite entree et ladite sortie dudit cylindre debouchent de preference dans ledit cylindre par sa paroi périphérique, ledit piston présentant une section rétrécie permettant une communication entre ladite entrée et ladite sortie lorsqu'il se trouve à sa position dans laquelle ledit passage est ouvert. Selon la présente invention, ledit ressort est de préférence dispose dans ledit cylindre et prend appui sur une rondelle, un flasque étant ìxec à l'extremite libre dudit cylindre et une vis de réglage montée sur ledit flasque maintenant axialement au cylindre ladite rondelle et permettant de régler la force de compression dudit ressort. Selon la présente invention, ladite membrane est de préfé- rence prise entre deux rondelles fixées audit piston, ces rondelles ayant un diamètre supérieur au diamètre du piston pour former épaulement limitant la course du piston en cooperant=avec une bute lorsqu'il se trouvetr sa position dans laquelle ledit passage est couvert. Selon la presente invention, ladite membrane est de préference en polyester. La vanne différentielle selon la présente invention est particulièrement bien adapte pour être sensible t des differences entre ladite pression variable et ladite pression de référence régnant respec tivement dans ladite deuxieme chambre et ladite premlere chambre très faibles. En effet, pour que la vanne différentielle selon la présente invention soit sensible a de très faibles différences de pression, il suffit de choisir une membrane ayant une surface en conséquence et d'adaptér l'élasticité du ressort a la-force exercée par la différence entre la pression variable et la pression de référence par I'intermédialre de la membrane. La presente invention sera mieux comprise a l'étude d'une vanne différentielle décrite a titre de'exemple non limitatif et illustrée par la figure unique annexée. La vanne différentielle représentée sur la figure et répérée d'une manière générale par la référence 1 comprend une enceinte repérée d'une manière générale par la référence 2. Une membrane 3 délimite a l'intérieur de l'enceinte 2 deux chambres 4 et 5. L'enceinte 2 qui est de forme générale cylindrique est en deux parties 6 et 7 en forme de cuvettes opposées, le bord périphérique de la membrane 3 qui est en forme de disque étant pincé d'une manière étanche entre les parois extérieures cylindriques des parties 6 etc7 de l'enceinte 2.Les parties 6 et 7 de l'enceinte 2 peuvent être fixées l'une a l'autre d'une manière quelconque et en particulier par des vis axiales non représentée tramer sant leur paroi périphérique.- Le fond 8 de la partie 6 en forme de cuvette de l'enceinte 2 comprend un conduit 9 débouchant dans la chambre 5, ce conduit 9 permettant de relier la chambre 5 a un gaz sous pression variable, Monté sur le fond 10 de la partie 7 en forme de cuvette de l'enceinte 2, selon l'axe de cette enceinte, un cylindre il stétend vers l'extérieur et communique avec la chambre 4. Dans le cylindre 11 est disposé de manière coulissante un piston 12 dont une extrémité est reliée à la membrane 3. A cet effet, la partie centrale de la membrane 3 est prise entre deux rondelles 13 et 14, une vis 15 permettant de fixer ces deux rondelles 9 l'extrémité du piston 12. Sur ltextrémité libre lia du cylindre il est monté un flasque 16 par exemple par l'intermédiaire de vis non représentées. Une vis 17 est montée dans un passage central du flasque 16, cette vis pénétrant l'intérieur du cylindre 11 et pouvant être entraînée de l'extérieur. Une rondelle 18 disposée a l'intérieur du cylindre il prend appui sur l'extr{uitS intérieure de la vis 17 et un ressort de comprise sion 19 s'étendant dans le cylindre 11 prend appui d'une part sur la rondelle 18 et d'autre part sur l'extrémité arriere ou libre du piston 12. A la périphérie'du cylindre li sont prévues une entrée 20 et une sortie 21 qui sont diaetralement opposées, cette entre et cette sortie pouvant être reliées au circuit du gaz. Le piston 12 comprend deux parties d'extrémité cylindriques 22 et 23 qui sont d'un dinitre légèrement inférieur au diamètre intérieur du cylindre 1 I et une gorge centrale 24 séparant ces deux parties d'extrémité 22 et 23. La partie d'extrémité 22 qui est adjacente å la ne:--- brane 3 porte un joint torique 25 qui prend appui sur la surface intérieure du cylindre 11, ce joint torique 25 assurant une étanchéité entre la chambre 4 de 11 enceinte 2 et la partie d'extrémité libre du cylindre 11. Le fond 10 de la partie 7 de l'enceinte 2 comprend des orifices 26qui permettent de mettre en communication la chambre 4 avec l'atmosphère. On va maintenant décrire comment fonctionne la vanne différentielle représentée sur la figure. On se rend très bien compte que le ressort 19 agit sur la membrane dans le même sens que la pression atmosphérique qui règne dans a chambre 4, soit dans le sens opposé a la pression régnant dans la chambre 5. La position du piston 12 dans le cylindre 11 dépend donc des forces crées dans un sens par le ressort 19 et par la pression atmosphérique dans la chambre 4 et de la force créée par la pression régnant dans la chambre 5. Il est bien évident que le poids des parties mobiles de la vanne peut également intervenir. Quand la pression dans la chambre 5 est a une valeur déterminée supérieure a la pression atmosphérique régnant dans la chambre 4, le ressort 19 est comprimé et le piston 12 est dans une position telle que les rondelles 13 et 14 d'un diamètre plus grand que le piston 12 sont en butée sur le fond 10 de la partie 17 de l'enceinte 2 et, dans cette position, la gorge 24 du piston 12 ouvre le passage entre l'entrée 20 et la sortie 21 du cylindre 11 si bien que le gaz peut circuler. Lorsque la pression dans la chambre 5 va diminuer depuis ladite valeur déterminée, le piston 12, sous l'action du ressort 19 et de la force exercée sur la membrane par la différence entre la pression dans la chambre 5 et la pression atmosphérique, va se déplacer dans un sens tel qu'il s'éloigne-de l'extrémité libre lia du cylindre 11, c'est -dire que la membrane 3 va se déformer en direction du fond 8 de la partie 6 de l'enceinte 2 ou que le piston 12 va s'enfoncer dans la chambre 4.Pour une certaine valeur de la pression régnant dans la chambre 5 inférieure ladite valeur déterminée, le piston 12 occupera une position telle que sa partie cylindrique d'extremîte 23 va fermer le passage entre l'entrée 20 et la sortie 21 du cylindre il si bien que le gaz ne peut plus circuler. Pour faire varier la valeur de la pression pour laquelle le passage entre l'entrée 20 et la sortie 21 du cylindre il est ouvert, il suffit de régler la compression du ressort 19 en agissant sur la. vis de réglage 17. La vanne différentielle représentée sur la figure et qui vient entre décrite présente l'avantage de pouvoir être sensible a des pressions relatives dans la chambre 5 très faibles. En effet, on peut augmenter sa sensibilité en augmentant la surface de la membrane 3. La vanne différentielle qui vient d'être décrite est particulièrement bien adaptée pour pouvoir être utilisée en particulier dans une installation de production de méthane a partir de fumier. En effet, on peut relier l'entrée 9 de la chambre 5 au fermenteur de l'installation dans lequel se produit le méthane, relier l'entrée 20 du cylindre il a la sortie d'un compresseur du méthane provenant du fermenteur et relier la sortie 21 du cylindre Il è une utilisation quelconque et en particulier a un brûleur.Dans une Féalisation envisagée d'une telle installation de production de methane, on a prévu que le méthane arrive l'entrée 20 du cylindre 21 comprime å 200 millibars'et que le passage entre l'entrée 20 et la sortie 21 du cylindre Il soit ouvert lorsque la pression relative dans la chambre 5 par rapport a l'atmosphère est comprise entre 0,5 millibar et 1 millibar, le piston 12 étant en butée par l'intermédiaire des rondelles 13 et 14 contre le fond 10 de la partie 7 de l'enceinte 2 lorsque la pression relative dans la chambre 5 est égale a 1,5 millibars et le passage entre l'entrée 20 et la sortie 21 du cylindre 11 étant fermé par la partie cylindrique d'ex- trémité 23 du piston 12 lorsque la pression relative dans la chambre 5 est inférieure a 0,5 millibars. Les valeurs limites ci-dessus sont eviderv ment fonction de la compression du ressort 19 susceptible d'être réglé par la vis 17 et dépend de la surface de la membrane 3. La présente invention ne se limite pas a l'exemple de réalisation et d'uti'isation ci-dessus décrit. En effet, la vanne différentielle selon la présente invention peut s'appliquer chaque fois que l'on veut con-ander l'ouverture ou la fermeture d'un circuit d'un fluide tel qu'un gaz par l'intermédiaire de la différence entre une pression variable et une pression de référence, l'écart entre ces deux pressions pouvant être tres faible, REVENDICATIONS 1. Vanne différentielle pour l'ouverture et la fermeture d'un circuit dans lequel circule un fluide tel qu'un gaz, caractérisée par le fait qu'elle comprend une enceinte, une membrane délimitant dans ladite enceinte deux chambres dont l'une, la première, est soumise a une pression de référence et dont l'autre, la deuxième, est soumise a une pression variable, un cylindre comprenant une entrée et une sortie pour ledit gaz et dans lequel est mobile est piston dont l'une des extrémités est reliée a ladite membrane et qui permet selon sa position dans ledit cylindre de fermer ou d'ouvrir--le passage entre ladite entrée et ladite sortie et un ressort qui agit sur ledit piston a l'encontre de la pression de ladite deuxième chambre, de telle sorte que lorsque la pression dans ladite deuxième chambre est a une valeur déterminée supérieure a la pression de référence de ladite première chambre, le ressort est comprimé et le piston est une position telle que ledit passage est ouvert et lorsque la pression dans ladite deuxième chambre est au moins inférieur a ladite valeur déterminée, le piston est a une position tel qu'il ferme ledit passage. 2. Vanne différentielle selon la revendication ], caracté-' risée par le fait que ladite première chambre est du côté du piston et que ledit ressort agit sur l'extrémité du piston opposée a celle reliée a ladite membrane. 3. Vanne différentielle selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le'fait qu'elle comprend un moyen permettant de régler la force de compression du ressort. 4. Vanne différentielle selon l'une quelconque des revendi- cations précédentes, caractérisée par le fait qu'elle comprend un moyen permettant de limiter la course du piston lorsqu'il se trouve a sa position dans laquelle ledit passage est owert. 5. Vanne différentielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ladite entrée et ladite sortie du cylindre débouchent dans ledit cylindre par sa paroi périphérique et que le piston présente une section rétrécie permettant une communication entre ladite entrée et ladite sortie lorsqu'il se trouve a sa position dans laquelle ledit passage est ouvert. 6. Vanne différentielle selon l'une quelconque des revendications 2 a 5, caractérisée par le fait que ledit ressort est disposé dans ledit cylindre et prend appui sur une rondelle, qu'un flasque est fixé a l'extrémité libre dudit cylindre et qu'unie vis de réglage montée sur ledit flasque maintient axialement au cylindre ladite rondelle et permet de régler la force de compression dudit ressort. 7. Vanne différentielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ladite membrane est prise entre deux rondelles fixées audit piston, ces rondelles ayant un diamètre supérieur au diamètre du piston pour former épaulement limi- tant la course du piston en coopérant avec une butée. 8. Vanne différentielle selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée par le fait que ladite abrane est en polyester.