Brevet FR2513345A1 — publié le 19830325

La présente invention concerne les moyens mis en oeuvre pour assurer, à partir d'une source de production de fluide sous pression, l'alimentation cyclique de différents réseaux de distribution qui ne sont pas 9 alimenter simultanément. Le domaine technique de l'invention vise la distribution de tout fluide sous pression mais concerne, plus spécialement toutefois, la distribution d'eau sous pression. Dans de nombreux domaines d'application, il est néces- saire de pouvoir alimenter plusieurs réseaux de distribution ou de consommation successivement à partir d'un circuit de production, de manière à établir ou respecter un programme préalablement établi mais qui peut être, le cas échéant, modifié en cours de déroulement. Dans le but ci-dessus, il est connu d'utiliser, à partir d'un circuit principal, n canalisations de dérivation menant chacune à un réseau de distribution. Chaque canalisation de dérivation est contrôlée par une électrovanne commandée par un dispositif chronométrique chargé de fournir des impulsions de commande en ouverture et/ou en fermeture des électrovannes. Une telle solution n'est pas satisfaisante à de nombreux égards. Le premier inconvénient réside dans le fait qu'il est nécessaire de prévoir l'implantation à demeure des canalisations de dérivation en direction de réseaux qui, pour certains, ou ne sont pas toujours en service, ou sont même momentanément hors service. I1 en résulte un coût élevé qui n'est pas en rapport avec le service attendu. Un autre inconvénient réside dans le fait que les électrovannes représentent des moyens fragiles, peu fiables, qui sont exposés à des conditions de travail dures, étant donné leur mise en place à proximité dssréseaux de distribution qu'elles contrôlent. En outre, lorsque le fluide distribué est constitué par de l'eau, la présence du circuit d'alimentation électrique propre à chaque électrovanne risque d'être la source d'accidents pour le personnel chargé de la manipulation, de l'entretien, de la vérification ou de la mise en oeuvre desdits réseaux. La présente invention vise à remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant un distributeur automatique pas-à-pas, capable d'assurer la mise en relation cyclique entre un circuit de production de fluide sous pression et plusieurs circuits de distribution devant être alimentés, soit individuellement de façon successive, soit, tout au plus, simultanément pour certains d'entre eux. L'objet de l'invention est de proposer un distributeur mettant è profit les caractéristiques de variation de pression et de débit du fluide distribué pour réaliser une distribution pas-àpas vers les différents réseaux. Un autre objet de l'invention est de fournir un dispositif de faible encombrement pouvant être réalisé en toute matière appropriée en grande série et à un prix de revient intéressant. Un autre objet supplémentaire de l'invention est de fournir un distributeur d'alimentation capable d'assumer sa fonction pendant une longue durée, même dans le cas où le fluide sous pression véhicule des corps solides de faible granulométrie en suspension. Pour atteindre les buts ci-dessus, l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend - un boîtier délimitant une cavité communiquant par des orifices avec des tubulures de sortie, - un obturateur tournant monté dans la cavité et comportant au moins une lumière de communica tion avec l'un quelconque des orifices, - une garniture d'étanchéité associée à l'obtura- teur, - un dispositif d'immobilisation angulaire à effet unidirectionnel interposé entre le bottier et l'obturateur permettant de placer la lumière en colncidence avec l'un quelconque des orifices, - une chambre de transfert ménagée dans la cavité par l'obturateur et en relation permanente avec une arrivée de fluide sous pression à distribuer, - et un moyen d'entraînement en rotation de l'ob- turateur sensible à une variation donnée de pression dans le circuit d'amenée du fluide à distribuer. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'objet de l'invention. La fig. I est une vue en plan, en partie en coupe de l'objet de l'invention. La fig. 2 est une coupe transversale prise sensiblement selon la ligne II-II de la fig. 1. La fig. 3 est une vue partielle prise, à plus grande échelle, sensiblement selon la ligne 111-111 de la fig. 2. La fig. 4 est une vue en plan analogue à la fig. I mais illustrant une autre position caractéristique de l'objet de l'invention. La fig. 5 est une coupe transversale prise selon la ligne V-V de la fig. 2. La fig. 6 est une élévation latérale illustrant une variante de réalisation de l'un des éléments constitutifs de l'objet de l'invention. Les fig. 1 et 2 montrent que le distributeur automatique pas- -pas selon l'invention comprend un boîtier I délimitant une cavité cylindrique 2 qui peut être fermée de façon étanche par un couvercle 3. Les moyens de liaison entre le couvercle 3 et le bol- tier I peuvent être quelconques, à partir du moment où ils assument un maintien efficace du couvercle sur le boîtier, ainsi qu'une étanchéité de la cavité 2 par rapport au milieu ambiant. A titre d'exemple, le couvercle 3 peut être enfilé sur des colonnettes 4 s'élevant à partir d'une semelle 5 bordant le boîtier 1. La liaison entre le couvercle 3 et les colonnettes 4 peut être assurée de toute façon convenable, par exemple, au moyen d'écrous 6. La cavité 2 du boîtier 1 contient un obturateur tournant 7 qui est constitué par un moyeu 8, du type cylindrique, associé à une platine annulaire 9 rigide. La platine 9 possède un diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre intérieur de la cavité 2. L'une des faces de la platine 9 porte une garniture d'é- tanchéité 10 destinée à coopérer simultanément avec la paroi péri phérique de la cavité 2 et avec le fond 11 du boîtier 1. Le fond 11 présente en son centre un palier 12 destiné à recevoir un pilote de centrage 13 formé par le moyeu 8. L'obturateur 7 est ainsi disposé et centré axialement à l'intérieur de la cavité 2 en prenant appui sur le fond 11 par l'intermédiaire de la garniture 10. Le fond 11 du boîtier 1 présente des orifices 14 délimités sur un lieu géométrique circulaire concentrique au palier 12. Les orifices 14 peuvent être équidistants angulairement l'un de l'autre ou, éventuellement, distants d'une mesure multiple d'un écartement angulaire de base. Les orifices 14 correspondent à des tubulures 15 de raccordement avec des tuyauteries ou canalisations de réseaux de distribution. Ces tuyauteries ou canalisations peuvent être souples, semi-souples ou rigides selon l'application envisagée. De même, des moyens de liaison autres que des tubulures 15 peuvent être prévus et, notamment, des manchons taraudés rapportés ou formés de toute façon convenable par le fond 11 du boîtier 1. La garniture d'étanchéité 10 de l'obturateur 7 présente une largeur radiale supérieure au diametre des orifices 14 et correspond au lieu circulaire desdits orifices. La garniture 10 est appliquée sur la face du fond 11 par l'intermédiaire d'un ressort 16 interposé entre le moyeu 8 et le couvercle 3. D'autres moyens techniques équivalents au ressort 16 peuvent évidemment être retenus. L'obturateur 7 présente au moins une lumière 17 pratiquée à la fois dans la platine 9 et dans la partie correspondante de la garniture annulaire 10, de manière à offrir une section au moins égale à celle des orifices 14. La lumière 17 peut être délimitée par un trou ou encore une encoche radiale ménagée à partir du bord périphérique de la platine 9 et de la garniture 10. Dans certains cas, il peut être prévu de faire comporter à l'obturateur au moins deux lumières 17 qui sont alors, dans un tel cas, ménagées également sur le lieu géométrique correspondant aux orifices 14 en présentant entre elles un écartement angulaire qui est au moins égal au double de la mesure angulaire séparant deux orifices 14. La lumière 17 peut ainsi etre placée en coïncidence successivement avec les orifices 14 et faire communiquer chaque tubulure ou autre moyen de raccordement 15 avec une chambre de transfert 18 qui est ménagée ou délimitée à l'intérieur de la cavité 2 par le couvercle 3 et la face de la platine 9 orientée vers ce dernier. Le distributeur de l'invention fait également intervenir un dispositif 19 d'immobilisation angulaire à effet unidirectionnel interposé entre le boîtier 1 et l'obturateur 7. Le dispositif 19 comprend une portée annulaire formée par le moyeu 8 dans sa partie entourée par la garniture 10. Cette portée annulaire correspond à l'épaulement séparant le moyeu 8 du pilote 13. La portée annulaire présente des dents 20, équidistantes angulairement, qui sont ménagées en un nombre égal ou multiple de l'écartement angulaire existant entre deux orifices 14. Chaque dent 20 comporte une face 21 inclinée et une face 22 abrupte. Les dents 20 sont destinées à coopérer avec une denture correspondante 23 qui est formée par le bord annulaire d'une couronne 24 s'élevant à partir du fond 11 du boîtier 1 en bordant le palier 12.La denture 23 représente une came statique offrant, en direction des dents 21, des entredents 25, également délimités chacun par une face inclinée 26 et une face abrupte 27. L'orientation angulaire de la came statique est déterminée de manière que dans une position d'engagement relatif complet des dents 21 dans les entredents 25, la lumière 17 de l'obturateur 7 soit en coincidence avec un orifice 14. Le distributeur est également associé à des moyens d'entraînement 28 en rotation partielle de l'obturateur 7. Ces moyens 28 comprennent un piston 29 monté avec étanchéité à l'intérieur d'une canalisation 30 d'amenée de fluide sous pression. La canalisation 30 est fixée sur le boîtier 1 par tout moyen convenable étanche pour entourer un trou 31 pratiqué dans ce dernier Le piston 29 est associé à une tige 32, prolongée par un doigt 33 traversant le trou 31, de manière à faire saillie à l'intérieur de la chambre de transfert 18. Un organe élastique 34, par exemple constitué par un ressort hélicoïdal travaillant à la compression, est interposé à l'intérieur de la canalisation 30, entre le boîtier 1 et le piston 29.Le ressort 34 sollicite le piston en déplacement dans le sens de la flèche f1 correspondant a une rétraction du doigt 33 par rapport à la chambre de transfert 18. Le doigt 33 est destiné à coopérer avec des taquets de butée 35 formés en saillie sur la face supérieure de la platine 9 de l'obturateur 7. Les taquets 35 sont prévus selon un écartement angulaire correspondant à celui des orifices 14. La canalisation 30 présente un orifice ou trou 36 qui se trouve placé en aval du piston 29 lorsque ce dernier est uniquement sollicité par le ressort 34. L'orifice 36 communique avec une canalisation de dérivation 37 débouchant, par une fenêtre 38, à l'inte- rieur de la chambre de transfert 18 du boîtier 1. Le dispositif décrit ci-dessus fonctionne de la façon suivante. Dans l'état selon la fig. 1, le fluide sous pression n'est pas délivré dans la canalisation 20. Le doigt 33 occupe une position de rétraction maximale et le piston 29 isole le trou 36 de la canalisation 30. Dans cette position la lumière 17 est, par exemple, placée en coincidence avec l'orifice 14a. Lorsque le fluide sous pression est délivré à l'intérieur de la canalisation 30, le piston 29 est sollicité dans le sens inverse à la flèche f1 contre l'action du ressort de rappel 34. Le doigt 33 effectue sa course d'extension et attaque le taquet 35 se présentant le premier sur sa trajectoire. Lorsque le contact est établi, le déplacement de la tige de piston 32 fait tourner l'obturateur 7 dans le sens de la flèche f2. Au cours de cette rotation angulaire partielle, les faces 21 des dents 20 gravissent les faces inclinées 26 des entredents 25. L'obturateur 7 est ainsi sollicité dans son ensemble en élévation et en décollement par rapport au fond 11 du boîtier 1 contre l'action du ressort 16, tout en étant entraîné en rotation. Lorsque le piston 29 occupe sa position de recul maximal par rapport à l'orifice 36, déterminé par exemple par l'amenée en butée de la tige de piston 32 contre le boîtier 1, l'obturateur 7 est amené de nouveau par ses dents 20 en coïncidence avec les entredents 25 successives. Le ressort 16 restitue alors l'énergie emmagasinée et repousse l'obturateur dans la position d'imbrication des dents 20 dans les entredents 26. La garniture 10 est de nouveau pressée contre le fond 11 du boltier 1. Dans cette position, la lumière 17 est alors placée en colncidence avec l'orifice 14b (fig. 4). Simultanément, le piston 29 découvre le trou 36 admettant le fluide sous pression dans la canalisation de dérivation 37. A partir de la chambre de transfert 18, le fluide sous pression emprunte la lumière 17 et l'orifice 14 correspondant à un autre réseau de distribution. Le distributeur reste dans la position ci-dessus, tant que les conditions de circulation de fluide sous pression sont maintenues. Si une rupture de pression intervient en amont du distributeur, par exemple au moyen d'une vanne de tout type approprié, l'action sur le piston cesse et celle du ressort 34 devient prépondérante. Le piston 29 est sollicité alors dans le sens de la flèche f1, de sorte que le doigt 33 effectue une course de rétraction par rapport à la chambre 18. Le doigt 33 est ainsi amené derrière le taquet 35b dans une position stable correspondant à l'isolement du trou 36 par le piston 29. Lorsque la pression est rétablie dans la canalisation principale 30, le piston 29 est de nouveau repoussé contre l'action du ressort 34. Le doigt 33 vient en contact avec le taquet 35b et fait tourner l'obturateur 7 d'une mesure angulaire telle que la lumière 17 est alors amenée en coïncidence avec l'orifice 14c 14c (fig. 4). Les conditions d'alimentation sont donc rétablies en direction d'un réseau de distribution différent de celui préalablement alimenté. il y a lieu de remarquer que, pour chaque cycle de fonctionnement, le dispositif d'immobilisation angulaire à effet uni directionnel commande un soulèvement ou un décollement de l'obturateur 7. Ceci évite le frottement de la garniture 10 sur le fond 11 et l'usure ou abrasion qui pourrait résulter de la présence de particules solides déposées sur le fond 11. Un tel avantage est tout particulièrement intéressant lorsque le dispositif de l'invention est utilisé en tant que distributeur d'eau pour des réseaux d'arrosage ou d'irrigation. Un autre avantage de l'invention réside dans le fait que l'obturateur 7 occupe une position prédéterminée, stable, conférée par le dispositif d'immobilisation angulaire. L'obturateur n'est donc pas sujet à des rotations angulaires partielles parasites susceptibles de modifier la coincidence entre la lumière 17 et l'un quelconque des orifices 14. La fig. 5 montre qu'il peut etre avantageux de conformer le doigt 33 pour lui faire comporter une partie terminale 33a courbée en direction des taquets 35. Une telle conformation ainsi qu'une orientation relative selon une direction inclinée de la canalisation 30 par rapport au boîtier 1, permet à la partie terminale 33a d'attaquer et d'engager un taquet 35 dès le début de sa course d'extension et de s'effacer naturellement, par débattement du doigt 33 à l'intérieur du trou 31, lors de sa course de rétraction devant le taquet suivant ramené, après rotation partielle de l'obturateur 7, dans la position d'attente. La fig. 6 montre une variante de réalisation selon laquelle la partie terminale du doigt 33 est munie d'un cliquet 39 monté pivotant sur un axe 40 et coopérant, par un talon de butée 41, avec le doigt 33. Le talon 41 confère au cliquet 39 une position stable dans le sens de pousse, de sorte que ledit cliquet est à même d'engager et d'attaquer un taquet 35 pour provoquer la rotation partielle angulaire de l'obturateur 7 lors de la course d'extension de la tige de piston 32. En revanche, lors de la course de rétraction, le cliquet 39 pivote dans le sens de la flèche f3 pour s'effacer devant le taquet 35 ramené en position d'attaque et permettre ainsi un nouvel engagement lors d'une séquence de rotation subséquente. Le contrôle des variations de pression et de débit, en amont du distributeur, peut être établi manuellement ou de façon automatique par un dispositif chronométrique commandant la fermeture ou l'oùverture d'une vanne appropriée. Parmi les avantages de l'objet de l'invention, il faut noter une simplicité de construction permettant d'envisager une fabrication à un prix de revient intéressant et une utilisation longue sans entretien. En outre, avec un tel dispositif, il devient possible d'assurer l'alimentation de différents réseaux successivement avec des débits faibles en établissant des programmes séquentiels, exactement adaptés aux exigences de distribution. Un autre avantage de l'objet de l'invention réside dans le fait que la mise en oeuvre de l'énergie de fluide à distribuer, pour commander le distributeur, permet de supprimer tout appareil électrique de conception ou fonctionnement plus ou moins fiable et susceptible de causer des accidents d'électrocution, notamment lorsque le fluide véhiculé est de l'eau. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Distributeur automatique pas- -pas pour l'alimentation cyclique en fluide sous pression de plusieurs réseaux de distribution indépendants, caractérisé en ce qu'il comprend - un boîtier délimitant une cavité communiquant par des orifices avec des tubulures de sortie, - un obturateur tournant monté dans la cavité et comportant au moins une lumière de communica tion avec l'un quelconque des orifices, - une garniture d'étanchéité associée à l'obtura teur, - un dispositif d'immobilisation angulaire à effet unidirectionnel interposé entre le boôtier et l'obturateur permettant de placer la lumière en coincidence avec l'un quelconque des orifices, - une chambre de transfert ménagée dans la cavité par l'obturateur et en relation permanente avec une arrivée de fluide sous pression à distribuer, - et un moyen d'entraînement en rotation de l'ob- turateur sensible à une variation donnée de pression dans le circuit d'amenée du fluide à distribuer. 2 - Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obturateur tournant comprend un moyeu porteur d'une platine annulaire munie d'une garniture d'étanchéité annulaire coopérant simultanément avec le fond et la paroi périphérique de la cavité, ladite garniture étant pressée sur le fond par un ressort interposé entre le moyeu et un couvercle amovible de fermeture étanche de la chambre de transfert. 3 - Distributeur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'obturateur tournant est centré dans la cavité par un pilote cylindrique prolongeant le moyeu. 4 - Distributeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif d'immobilisation angulaire à effet unidirectionnel comprend - une portée annulaire délimitée dans le moyeu de l'obturateur au au niveau du raccordement avec le pilote et présentant des dents équidistantes angulairement possédant chacune une face inclinée et une face abrupte, - une came statique présentée par le fond du bot- tier et comportant un profil annulaire corres pondant à celui de la portée annulaire en offrant des entredents complémentaires. 5 - Distributeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif d'immobilisation angulaire à effet unidirectionnel détermine autant de positions fixes de l'obturateur qu'il y a d'orifices dans le fond du boîtier. 6 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'entraînement en rotation de l'obturateur comprend un piston monté coulissant dans une canalisation d'amenée de fluide, une tige de piston s'étendant axialement dans la canalisation et pénétrant, par un doigt à l'intérieur de la chambre de transfert, un organe é! .associé au piston et repoussant ce dernier contre l'action du fluide et des taquets portés par l'obturateur pour être attaqués successivement par le doigt lors de la course d'extension de ce dernier à l'intérieur de la chambre sous l'action du fluide sous pression. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le doigt porte en bout un cliquet de poussée effaçable par rapport aux taquets lors de la course de rétraction du doigt sous l'action du ressort de rappel. 8 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arrivée de fluide sous pression comprend une canalisation de dérivation branchée sur la canalisation principale en aval de la position stable de repos du piston du moyen d'entraî- nement et sur le bottier pour s'ouvrir dans la chambre de transfert. 9 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'obturateur comporte au moins deux lumières distantes d'une mesure angulaire au moins égale au double de celle séparant deux orifices du fond du boîtier.