Brevet FR2535025A1 — publié le 19840427

La présente invention se rapporte à un dispositif de régulation de la différence de pression d'un liquide refoulé par une pompe, tel que le fluide transmettant la chaleur dans une installation de chauffage, dispositif comprenant un élément de chauffage en continu présentant une entrée et une sortie du fluide, un circuit raccordé à ladite entre et à ladite sortie en vue de céder de la chaleur, au moins une pompe branchée dans ledit circuit et entraînée par un moteur électrique, ainsi que des moyens permettant de réguler les pressions du fluide qui se développent dans ledit circuit. L'utilisation des moyens précités permet d'éviter une surcharge de la pompe, ou bien une consommation inutile d'énergie par cette dernière. I1 est en outre possible d'empêcher le développement, dans le circuit, de pressions trop fortes susceptibles d'affecter lînstalla- tion de chauffage, tout en garantissant cependant un remplissage optimal de ladite installation par du liquide. L'invention a donc pour objet de proposer une forme de réalisation très simple des moyens précités, de telle sorte que ces derniers puissent salement être utilisés sans aucun risque dans des installations de chauffage relativement petites, donc peu onéreuses. Conformément à l'invention, les moyens susmentionnés consistent en une soupape de régulation chargée par un ressort, ainsi qu'en un organe d'actionnement de la pompe qui est accouplé à l'obturateur de ladite soupape. L'invention peut tout d'abord être appliquée dans le cas où la pompe est une pompe de mise en circulation et la soupape de régulation est montée sur un conduit de bifurcation en vue de court-circuiter la pompe lorsque la différence de pression engendrée par celle-ci dépasse une valeur maximale. Un conduit de bifurcation est installé en particulier dans des installations de chauffage relativement grandes, de sorte que la pompe peut continuerde refouler du liquide même lorsqu'un certain nombre d'éléments capteurs de chaleur, tels que des radiateurs, sont isolés au moyen du robinet correspondant. Dans ce cas, le conduit de bifurcation loge une valve d'isolement qui s'ouvre lorsque la différence de pression engen drée par la pompe dépasse une valeur déterminée.Tel sera le cas pendant une grande partie de la période durant laquelle l'installation de chauffage est utilisée, étant donné que le rendement de la pompe doit être calculé en fonction de la quantité maximale de chaleur devant être fournie, quantité qui n'est requise que pendant une période très restreinte. A cet égard, il est connu d'utiliser des moyens pour régler la vitesse angulaire de la pompe en fonction, par exemple, de la différence de pression régnant entre l'entrée et la sortie de l'élément de chauffage en continu. Compte tenu des couts d'un tel système de réglage, l'utilisation de ce dernier ne peut être envisagée que dans de grandes installations de chauffage. Dans ce contexte, on utilise aussi des pompes équipées d'un commutateur sélecteur de vitesses angulaires, qui peut être placé par exemple dans deux ou trois positions différentes. Cependant, comme cette solution entraîne le plus souvent un couple de démarrage plus petit à une faible vitesse angulaire, des pompes de ce type sont sujettes à des problèmes de mise en marche. Conformément à l'invention, l'organe accouplé à l'obturateur de la soupape de régulation assure de ma nière simple le réglage de la vitesse angulaire de la pompe. Un tel réglage peut aussi être utilisé dans des installations de chauffage plus petites, ce qui permet, dans ces installations et naturellement aussi dans de grandes installations, d'économiser une quantité consiarable d'énergie de pompage. Lorsque la pompe fonctionne à plein rendement alors que la soupape de régulation est normalement fermée et que, par exemple, un ou plusieurs robinets de radiateurs de l'installation de chauffage sont fermés, la différence de pression délivrée par la pompe de circulation commencera à augmenter, ce qui provoque l'ouverture de la soupape de régulation. Dans ce cas, l'organe accouplé à l'obturateur assure une diminution de la vitesse angulaire de la pompe de circulation, si bien que la différence de pression délivrée par cette pompe diminue dans une certaine mesure.Dans ce cas, la régulation peut être assurée de telle sorte que la différence de pression ne décroisse pas trop en entral- nant une fermeture de la soupape, car sinon la vitesse angulaire de la pompe est de nouveau amenée à son maximum. I1 se produira par conséquent une certaine condition d'équilibre lorsque la soupape de régulation vient juste de s'ouvrir. Or, lorsque par exemple un nombre plus important encore de robinets de radiateurs est fermé, la différence de pression délivrée par la pompe augmentera de nouveau et la soupape de régulation sera ouverte davantage, ce qui engendre une nouvelle impulsion visant à abaisser la vitesse angulaire de la pompe de circulation. De la sorte, la différence de pression délivrée par cette pompe s'abaissera jusqu'à ce que soit atteinte une nouvelle condition d'équilibre. Lors d'une ouverture de robinets de radiateurs, la différence de pression délivrée par la pompe chutera, si bien que la soupape de régulation commence à se dé- placer à sa position fermée, ce qui augmente la vitesse angulaire du moteur. Cette condition pourrait se produire de façon que la vitesse angulaire du moteur atteigne de nouveau sa valeur maximale alors que la soupape de régulation est entièrement fermée, cette soupape s'ouvrant de nouveau légèrement, le cas échéant, lorsque les robinets des radiateurs ne sont pas tous ouverts. Dans la pratique toutt;fois, la masse cu rotor de la pompe et de la roue à ailettes de cette pompe ter.porise- ra une variation rapide de la vitesse angulaire tout en autorisant concomitamment une plus grande inertie du système de régulation, ce qui permet une adaptation progressive de la vitesse angulaire à la condition modifiée du circuit de chauffage. Il ressortira aisément que l'adaptation de la vitesse angulaire de la pompe de circulation permet de réduire les dimensions du conduit de bifurcation et de la soupape de régulation qui y est incorporée, de sorte que les coûts s'y rapportant peuvent également être faibles. En plus d'une pompe de mise en circulation du fluide transmetteur de chaleur dans l'élément de chauffage en continu et dans les radiateurs, le circuit peut aussi comporter une pompe pour maintenir ce fluide sous pression et maintenir l'installation de chauffage emplie dudit fluide. Dans des installations relativement petites, des différences de volume du fluide transmetteur de chaleur sont cor-pensées en prévoyant un vaste d'expansion. Cette mesure provoque cependant des inconvénients dans des installations relativement grandes, en particulier dans des bâtiments de grande hauteur dans lesquels une pression considérable peut régner dans l'installation du seul fait de la différence de hauteur. Très souvent, une membrane est installée dans le vase d'expansion afin d'éviter le plus possible que le fluide se charge d'air, mais il est alors souhaitable ré ire les cotes du vase d'expansion ; à cet effet, dars de grandes installations par exemple, il est provo- cue une exujlsion du fluide hors du circuit Isrsre la pression de ce fluide augmente trop fortement. n cas de chute de pression telle que celle qui se produit quand l'installation est mise hors fonction ou réglée à une température plus basse, du fluide doit être de nouveau introduit dans l'installation par pompage. Dans des installations connues, l'évacuation du fluide du circuit est assurée au moyen d'une valve magnétique actionnée par un pressostat. Cela provoque cependant beaucoup de bruit et ne permet pas une régulation précise, si bien que la valve doit souvent être fermée et ouverte et que la pompe doit être enclenchée et dé- clenchée à maintes reprises. Pour éliminer également ces inconvénients de la manière décrite ci-avant, les moyens pour réguler les pressions se développant dans le circuit sont formés par une soupape de régulation chargée élastiquement, ainsi que par un organe d'actionnement de la pompe accouplé à l'obturateur de ladite soupape, cet obturateur de laite soupape chargée élastiquement étant muni d'une partie sensiblement cylindrique ajustée, dans le siège de la soupape, de manière à libérer seulement un faible orifice de passage lorsque ledit obturateur commence à se soulever à l'écart dudit siège. Quand l'installation est mise en service et que, de ce fait, le fluide s'échauffe de plus en plus, du fluide peut par conséquent s'échapper progressivement de l'installation. Toutefois, lorsque la pression régnant dans le système est susceptible d'augmenter trop rapidement, la partie cylindrique vient se placer au-dessus du siège de la soupape, de sorte que l'orifice de passage est élargi notablement et que des situations périlleuses ne peuvent pas se produire. Lorsque la soupape de régulation est intégralement fermée, cela peut signifier que le fluide est présent en trop faible quantité dans l'installation ; selon une forme de réalisation préférentielle de l'invention, la pompe est enclenchée jusqu'à ce que la soupape de régu- lation commence à s'ouvrir, cependant que ladite pompe est déclenchée à l'expiration d'un certain intervalle de temps succédant à cette ouverture. L'intervalle de temps peut être, par exemple, de 5 minutes indépendamment de l'installation considérée. La soupape de régulation demeure sensiblement ouverte pendant une courte période, même après le déclenchement de la pompe, puis le cycle se répète seulement après la fermeture intégrale de ladite soupape. Comme mentionné, il peut donc se produire un enclenchement et un déclenchement de la pompe d'admission mais, naturellement, il est aussi possible de régler la vitesse angulaire de la pompe d'admission à l'aide de l'organe accouplé à l'obturateur de la soupape de régulation. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, l'organe accouplé à la soupape de régulation peut être formé d'une tige qui agit sur une bobine d'induction et peut être appliquée contre l'obturateur de la soupape de régulation. I1 est évident qu'une telle forme de réalisation peut être utilisée pour régler la vitesse angulaire aussi bien de la pompe de circulation que de la pompe d'admission. Selon une autre variante de réalisation de l'invention, il peut être prévu, sur le corps de la soupape de régulation, une douille dont l'axe longitudinal se trouve dans le prolongement de l'obturateur de la soupape de régulation, et dans laquelle coulisse une tige qui peut coopérer avec l'obturateur de ladite soupape et est associée à une bobine d'induction logée dans ladite douille. La tige n'exercera aucune influence sur la bobine d'induction aussi longtemps que la soupape de régulation occupe sa position de fermeture intégrale ou quasiment intégrale. Cependant, lorsque la soupape de régu- lation est ouverte de la manière décrite ci-dessus, la position de la tige varie par rapport à la bobine d'indiction et il est ainsi possible de delivrer une impulsion au moyen de laquelle la vitesse angulaire de la pompe est abaissée. L'utilisation d'impulsions provoquées par une bobine d'induction et destinées à mouvoir n'importe.quel dispositif ne revêt en soi aucune importance notable pour la présente invention, si bien qu'il n'est pas nécessaire de la commenter plus amplement. L'invention va à présent être décrite plus en détail à titre d'exemples nullement limitatifs en regard des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente schématiquement une installation de chauffage dans laquelle on utilise des dispositifs conformément à la présente invention la figure 2 est une coupe longitudinale schématique d'une soupape de régulation telle qu'utilisée pour régler la vitesse angulaire d'une pompe de circulation ; et la figure 3 est une coupe fragmentaire en détail d'une soupape de régulation telle qu'utilisée dans le conduit d'évacuation de l'installation. L'installation de chauffage représentée sur la figure 1 comprend un élément 1 de chauffage en continu se présentant, par exemple, sous la forme d'une cuve de chauffage universellement connue, ainsi qu'un conduit 2 raccordé à cette cuve et se prolongeant jusqu'à une pompe 3 de mise en circulation raccordée à son tour, au moyen d'un conduit 4 et de robinets 5, à un certain nombre dè radiateurs 6 dont seulement quelques-uns sont illustrés sur la représentation schématique. L'autre côté des radiateurs 6 est raccorde à un conduit 7 qui retourne à la cuve de chauffage 1. Des flèches A indiquent la directionde l'écoulement du fluide transmetteur de chaleur, écoulement provoqué lorsque les robinets 5 de tous les radiateurs 6 sont ouverts et cèdent la quantité maximale de chaleur, ce qui fait que la pompe 3 tourne également à sa vitesse angulaire maximale. Or, lorsqu'un ou plusieurs des robinets 5 sot fermés, la pression de pompage commence à augmenter et une soupape de régulation 8 incorporée dans un conduit de bifurcation 9 est ouverte. A partir de la pompe, une partie du fluide en circulation continue est ensuite directement dirigée vers le conduit 7 par l'intermedi- aire du conduit 9 comme indiqué par une flèche B, et ce fluide retourne à la cuve 1. Lorsque la soupape de régulation 8 s'ouvre, il est délivré un signal grâce'auquel -la vitesse angulaire de la pompe 3 est diminuée. La figure 2 est une coupe de la soupape de régulation 8 qui assure la délivrance du signal précité lors de son ouverture. Cette soupape de régulation 8 présente un corps 10 pouvant être logé dans le conduit 9 de l'installation de chauffage illustrée sur la figure 1. Un siège 11 de la soupape est formé dans le corps 10, siège contre lequel une garniture annulaire d'étanchéité 12 est pressée au moyen d'une douille filetée 13. Un obturateur 14, mobile dans la douille 13, subit 1'in- fluence d'un ressort 15 qui peut être plus ou moins bandé à l'aide d'une vis 16. La pénétration plus ou moins profonde de cette vis 16 permet de déterminer par réglage la pression du fluide en circulation sous laquelle l'obturateur 14 est soulevé à l'écart de la garniture 12, ce qui provoque l'ouverture ae la soupape. Une tige 17, coopérant avec l'obturateur 14, peut être pressée contre ce dernIer au moyen d'un ressort 18. Dans un but de clarté, la tice 17 est représentée sur ie dessin à une certaine distance de 'obturateur 14. L'autre extrémité du ressort 18 est en appui contre le fond obturé d'une douille 19.Une bobine d'induction 20 est logée dans la douille 19 d'une manière non représentée an détail. Il est évi- dent que le déplacement de la ti 17 consist=nt e une matière magnétique peut en encrer ans la ovine d'in duction 20 un courant servant à délivrer une impulsion par laquelle la vitesse angulaire de la pompe de circulation 3 est diminuée lorsque l'obturateur 14 est soulevé à l'écart de la garniture 12. I1 est évident que, entre les différentes parties mutuellement en mouvement, peuvent être intercalées des garnitures annulaires d'étanchéité qui sont illustrées au moins partiellement sur le dessin, mais ne sont pas décrites plus amplement ci-dessus parce que leur fonction apparaitra clairement. Comme il ressort de la figure 1, d'autres conduits 21 et 22 sont raccordés au conduit 7 de l'installation de chauffage et leur autre extrémité est reliée à- un réservoir 23 Une soupape de régulation 24 et une pompe 25 sont incorporées dans les conduits 21 et 22, respectivement. La figure 3 illustre un détail de réalisation de la soupape 24. Le principe de fonctionnement de cette soupape 24 correspond à celui de la soupape 8 représentée sur la figure 2. Un obturateur 26 présente un collet 27 en saillie au-delà d'une surface inférieure d'étanchement 28 dudit obturateur 26. La face externe du collet 27 est sensiblement cylindrique et, lorsque la soupape occupe sa position fermee, cette surface se trouve dans l'alésage 29 d'un siège 30 de la soupape. L'obturateur 26 est chargé par le ressort 15 et il est en prise avec la tige 17, comme cela est le cas dans la soupape de la figure 2.Un orifice de raccordement 31 de la soupape de régulation communique avec le conduit 7 de l'installation de chauffage par l'intermédiaire du conduit 21, cependant qu'un orifice 32 de la soupape est relié au réservoir 23. Lorsque le fluide présent dans l'installation de chauffage commence à accuser une expansion quand ladite installation est par exemple mise en fonction, la pression de ce fluide croit jusqu'à ce qu'elle atteigne une valeur telle que l'obturateur 26 soit soulevé à l'en contre de la pression du ressort 15, et que le fluide commence à s'écouler de l'orifice 31 à l'orifice 32 par les interstices formés entre le collet 27 et l'alésage 29 et entre la surface inférieure 28 de l'obturateur 26 et le siège 30. En même temps, la tige 17 fait en sorte que la pompe 25, assurant l'admission du fluide dans l'installation de chauffage, soit ou demeure déclenchée, ou bien commence à tourner à une plus faible vitesse angulaire. Etant donné que, au stade initial, seule une faible quantité de liquide peut être évacuée par unité de temps, une chute trop rapide de la pression du fluide dans l'installation est évitée et l'obturateur 26 est empêché d'être de nouveau pressé par le ressort 15, ce qui provoquerait une succession rapide d'ouvertures et de fermetures de la soupape. Dans la soupape selon l'invention, seul un accroissement très rapide de la pression du fluide soulève l'obturateur 26 d'une maniere suffisante pour garantir une évacuation rapide du liquide hors de l'installation. I1 apparaîtra clairement que l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites et repré sentées, les soupapes de régulation et les pompes qu'elles commandent pouvant aussi être utilisées à d'autres fins. Par exemple, il est possible d'envisager des installations utilisées dans des bâtiments de grande hauteur pour amener l'eau de ville à une pression suffisante. Dans des installations de ce type, il est prévu un réservoir auquel une ou plusieurs pompes délivrent de l'eau qui doit être maintenue à une pression suffisante. Dans ce cas également, il est possible d'utiliser une soupape de régulation selon l'invention, qui est ouverte dans la cuve collectrice lorsqu'est dépassée une pression oeterminée et qui, de ce fait, déclenche la pompe d'alimentation ou la fait tourneur à une vitesse angulaire plus faible. Toutes ces possibilités n'appellent cependant aucun commentaire détaillé. I1 va de soi que de nombreuses modifications peu -vent être apportées au dispositif et à la soupape décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de régulation de la différence de pression d'un liquide refoulé par une pompe, tel que le fluide transmettant la chaleur dans une installation de chauffage, dispositif comprenant un élément de chauffage en continu présentant une entrée et une sortie du fluide, un circuit raccordé à ladite entrée et à ladite sortie en vue de céder de la chaleur, au moins une pompe branchée dans ledit circuit et entrainée par un moteur électrique, ainsi que des moyens permettant de réguler les pressions du fluide qui se développent dans ledit circuit, dispositif caractérisé par le fait que lesdits moyens consistent en une soupape de régulation (8 ; 24) chargée'par un ressort, ainsi qu'en un organe (17) d'actionnement de la pompe (3 ; 25) qui est accouplé à l'obturateur (14 ; 26) de ladite soupape. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la pompe est une pompe de mise en circulation et la soupape de régulation est montée sur un conduit de bifurcation afin de court-circuiter la pompe lorsque la différence de pression engendrée par cette pompe dépasse une valeur maximale, et dans lequel des moyens sont prévus pour régler la vitesse angulaire de ladite pompe, dispositif caractérisé par le fait que l'organe (17) accouplé à l'obturateur (14) de la soupape de régulation (8) assure le réglage de- la vitesse angulaire de la pompe. 3. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel la pompe sert à l'admission d'un fluide dans l'ins tallation, dispositif caractérisé par le fait que l'obturateur (26) de la soupape (24) chargée par un ressort est muni d'une partie (27) sensiblement cylindrique ajustée, dans le siège (30) de ladite soupape, de manière à libérer seulement un faible orifice de passage lorsque ledit obturateur (26) commence à se soulever à l'écart dudit siège (30). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que, lorsque la soupape de régulation (24) est fermée, la pompe (25) est enclenchée jusqu'a ce que cette soupape de régulation (24) amorce son ouverture, cependant que ladite pompe (25) est déclenchée à l'expiration d'un certain intervalle de'temps succédant à cette ouverture. 5. Dispositif selon la revendication 3, caractérise par le fait que la vitesse angulaire de la pompe d'admission (25) est réglée à l'aide de l'organe (17) accouplé à l'obturateur (26) de la soupape de régulation (24). 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 5, caractérisé par le fait que l'organe accouplé à l'obturateur (14 ; 26) de la soupape de régulation (8 24) est formé d'une tige (17) agissant sur une bobine d'induction (20) et pouvant être appliquée contre ledit obturateur (14 ; 26) de ladite soupape (8 ; 24). 7. Soupape de régulation pour réguler la pression d'un fluide dans une installation, soupape caractérisée par le fait qu'il est prévu, sur le corps (10) de cette soupapede régulation (8 ; 24), une douille (19) dont l'axe longitudinal se trouve dans le prolongement de l'obturateur (14 ; 26) de ladite=soupape (8 ; 24), douille (19) dans laquelle coulisse une tige (17) qui peut coopérer avec ledit obturateur (14 ; 26) et qui coopère également avec des moyens logés dans ladite douille (19) en vue d'enclencher ou de déclencher une pompe, ou bien de faire varier la vitesse angulaire de cette pompe. 8. Soupape de régulation selon la revendication 7, caractérisée par le fait que les moyens logés dans la douille (19) consistent en une bobine d'induction (20).