Brevet FR2528995A1 — publié le 19831223

REGULATEUR DE DEBIT EQUIPE D'UN DISPOSITIF DE DISTRIBUTION. La présente invention se rapporte à un régulateur de débit dans lequel un disque en une matière élastiquement déformable est intercalé entre la chambre de pression, parl'ali- mentaticn en pression d'admission, et une face extrême, présen- tant une gorge radiale ouverte, d'un corps de base ou corps principal, un canal d'admission provenant de l'entrée du- dit régulateur et un canal central d'évacuation étant res- pectivement raccordés à l'extérieur et à l'intérieur de ladite gorge radiale. Dans un régulateur de débit connu de ce type DE-A-2 425 069), le carter présente un renfoncement cy- lindrique au fond plan duquel se trouve une gorge radiale de section rectangulaire à laquelle se raccorde extérieure- ment, en guise de canal d'admission, une gorge axiale pré- vue dans la paroi de l'alésage cylindrique et communiquant en permanence avec l'entrée du régulateur Sur le fond de l'alésage, est appliqué en outre un disque en caoutchouc qui est recouvert par un disque métallique La partie de l'alésage située au-dessus de ce disque forme une chambre de pression pour l'alimentation en pression d'adissicn Lors- que la pression augmente, la matière du disque en caout- chouc est repoussée dans la gorge radiale, si bien que sa section de passage diminue Par conséquent, le débit est maintenu approximativement constant indépendamment de la pression d'admission. Un régulateur de ce type est conçu pour un débit déterminé Etant donné que, dans la pratique, on a besoin de régulateurs pour des débits différents, il est nécessai- re de fabriquer un grand nombre correspondant de tailles de régulateurs et de les tenir disponibles en les stockant. Lors de l'installation, le monteur doit connaitrie suffisam- ment tôt à l'avance le débit qu'il faudra prévoir-à un endroit considéré et passer une commande correspondante, ou bien il doit apporter sur le lieu d'installation des régu- lateurs de débit de tailles différentes. L'invention a pour objet de proposer un régulateur de débit du type décrit ci-dessus, grâce auquel la grandeur du débit peut encore être choisie sur le lieu d'installa- tion. Conformément à l'invention, cet objet est atteint par le fait que le régulateur comporte au moins deux gorges radiales associées chacune à un canal d'admission, ainsi qu'un dispositif de distribution destiné à relier sélective- ment au moins un canal d'admission à -l'entrée dudit régula- teur. Dans cette forme de réalisation, le disque déforma- ble élastiquement agit sur deux ou plus de deux gorges radi- ales Du fait que ces gorges sont rendues sélectivement efficaces par le dispositif de distribution, il est possi- ble de régler plusieurs débits Lorsque les gorges radiales sont de même section, les débits différents peuvent être- obtenus par un choix du nombre des gorges radiales rendues efficaces Lorsque ces gorges radiales sont de sections différentes, ce qui est préférable, il est possible de régler le débit à la place ou en plus de cela en choisissant des gorges radiales différentes. Il est recommandé que les sections des gorges radi- ales soient dimensionnées de façon à déterminer des rapports * 2 n de débit Q, 2 Q, 2 Q O 2 Q Il est ainsi possible de régler des débits dans des paliers identiques. Dans une forme de réalisation avantageuse, les gorges radiales partent d'une surface tronconique Plus la- pression d'admission est forte, plus grande est la longueur radiale-de la gorge qui est recouverte par le disque déformable élastiquement De ce fait, la résistance d'étran- glement croit par un allongement du canal d'étranglement. Dans ce cas, les gorges radiales peuvent avantageu- sement être de section décroissant vers l'intérieur Ainsi, lorsque la pression d'admission augmente, non seulement la longueur du canal d'étranglement est augmentée, mais la di- mension de sa section est également diminuée Ces mesures permettent de régler la résistance d'étranglement de manière. tellement précise que le débit restera presque exactement constant dans les limites d'une grande plage de pressions. Il est très favorable que le disque consiste en une membrane Une telle membrane jouit-d'une mobilité plus grande qu'un disque épais en caoutchouc et elle est ainsi à même d'exercer une plus grande influence sur les canaux d'étranglement formés à l'aide des gorges radiales. La membrane peut être fermement coincée par son bord Il est cependant recommandé qu'elle soit en appui avec jeu par son bord De la sorte, sa déformation indépendante n'est pas empêchée par son coincement externe. Dans une forme de réalisation préférentielle, en vue de former un dispositif de distribution à tiroir rotatif, le corps principal est monté à rotation dans un carter et des orifices de commande, stationnaires dans le carter le long d'une surface du tiroir et raccordés à l'entrée du ré- gulateur, coopèrent sélectivement avec des orifices de comman- de rotatifs reliés aux canaux d'admission Par suite, une simple rotation du corps principal permet de régler diffé- rents débits. Il est recommandé dans ce cas que la surface du tiroir s'étende le long d'une paroi extrême du carter orien- tée perpendiculairement à l'axe de rotation, le corps princi- pal étant poussé contre cette paroi extrême au moyen d'un ressort Il en résulte une forme de réalisation particuliè- rement simple. Une autre possibilité consiste en ce que la surface du tiroir s'étende le long de la face circonférentielle externe du corps principal La périphérie de ce corps prin-. cipal peut alors, en particulier, présenter la forme d'un tronc de cône régulier et ce corps principal peut être-pous- sé par un ressort en direction du rétrécissement du tronc de cone Cela permet d'atteindre une bonne étanchéité en présen- ce d'une surface de tiroir relativement grande. En vue de l'ajustement, le corps principal peut comporter à sa face extrême libre une configuration ou échan- crure pour l'engagement d'un outil rotatif et un repère de réglage, le carter pouvant présenter une échancrure ou ouver- ture correspondante Cela permet de manière très simple de choisir avec certitude le débit souhaité. Une autre possibilité réside dans le fait que le corps principal présente dans sa face circonférentielle des configurations pour l'engagement d'un outil et que le carter comporte, à-la même hauteur, une fente qui s'étend sur une partie de la périphérie et est isolée hermétiquement de l'espace interne Il est possible, en engageant l'outil, d'ajuster le corps principal àae agir correspondant à la lon- gueur de la fente. D'une manière particulièrement avantageuse, la conformation (nombre, position et/ou longueur dans le sens périphérique) des orifices de commande stationnaires dans le carter se distingue de celle des orifices de commande rotatifs de telle manière qu'il soit possible de relier à l'entrée du régulateur plusieurs combinaisons de canaux d'admission Grâce à ces conformations différentes des orifices de commande, il est possible d'obtenir par un simple mouvement rotatoire les différents raccordements souhaités des canaux d'admission. Dans une forme de réalisation préférentielle, tous les orifices de commande sont agencés sur une circonférence, les orifices de commande rotatifs étant décalés les uns des autres de 90 et les orifices de commande stationnaires dans le carter étant disposés dans les quatre quadrants,de telle 2 2528995 façon qu'un orifice de commande rotatif, lorsqu'il balaie un quart de cercle,prenne au moins les positions suivantes: il est en communication avec lesdits orifices de commande station- naires en étant soit seul soit combiné à un deuxième orifice de commande rotatif, soit combiné à ce deuxième orifice et à un troisième orifice de commande rotatif, soit combiné aux trois autres orifices de commande rotatifs Etant donné que ces quatre positions se répètent pour un autre premier orifice rotatif après chaque rotation de 90 , il est possible d'ajus- ter toutes les variations envisageables à partir de quatre ori- fices de commande. Dans une autre forme de réalisation, les orifices de commande stationnaires dans le carter sont agencés sur différentes circonférences de même centre, le rapport entre leur longueur et leur espacement d'une circonférence àAune autre exprimés en degrés d'angle étant d'environ 1 à 2 Cela permet de commander les gorges radiales individuelles de sec- tions différentes comme* si l'on utilisait un code binaire. Dans ce cas, les circonférences peuvent en parti- culier être situées dans un plan et les orifices de commande rotatifs être associés de l'intérieur vers l'extérieur à des gorges radiales de section croissante On obtient de cette manière une surface de tiroir rotatif relativement petite parce qu'il est également possible d'associer à une gorge radiale de plus petite section un orifice de commande plus petit. Il est très avantageux d'utiliser un tel régula- teur de débit en guise de limiteur de débit dans une instal- lation de chauffage de l'eau Jusqu'à présent, on utilise dans une telle installation des valves préréglables qui sont réglées à une valeur fixe K après un calcul préalable, très compliqué et onéreux de répartition de pression Lorsqu'on utilise le régulateur de débit, de tels calculs de pertes de charge deviennent superflus et les inévitables impréci- sions de ces calculs sont éliminées Il suffit d'ajuster le 2528995. régulateur en fonction du débit souhaité à l'endroit considé- ré Tout le reste se produit automatiquement Il suffit d'un type de régulateur de débit qui peut être utilisé dans des - ' installations dans lesquelles règnent des pressions différen- tes et pour des débits différents à l'intérieur'd'une même installation. L'invention va à présent être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nul- lement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une coupe longitudinale fragmentai- re d'un régulateur de débit selon l'invention: la Figure 2 est une coupe selon la ligne II-II de la figure 1 - la figure 3 est une coupe selon la ligne III-III de la figure 1; la figure 4 est une vue en plan du corps princi- pal représenté sur la Figure 1; la figure 5 est une coupe longitudinale fragmentai- re d'une variante de réalisation la figure 6 est une coupe selon la ligne VI-VI de la figure 5: la figure 7 est une coupe selon la ligne VII-VII de la figure 5: et la Figure 8 illustre une pièce de carter dans un autre exemple de réalisation. Le régulateur de débit des figures 1 à 4 possède un carter-1 présentant une entrée 2 et une sortie 3 du régu- lateur illustrées schématiquement Ces entrée et sortie peu- vent être dotées de manière classique de moyens ou tarauda- ges de raccordement. Un corps de base ou' corps principal 5 supportant à sa périphérie deux garnitures annulaires d'étanchéité 6 est logé dans un alésage cylindrique 4 du carter 1 Entre ces garnitures d'étanchéité, se trouvent quatre configura- tions 7 réalisées sous la forme d'alésages et situées dans le même plan qu'une fente 8 qui s'étend sur un arc de 90 dans le carter 1 Par l'intermédiaire de cette fente, il est possible d'insérer dans une configuration 7 un outil en forme de tige de façon à pouvoir faire tourner le corps principal 5 Cette tige 9 constitue en même temps l'indicateur pouvant coopérer avec des repères gradués 10 dans la fente 8. Le corps principal 5 présente quatre gorges radia- les 11, 12, 13 et 14 qui partent d'une surface tronconique et possèdent une section décroissant de l'extérieur vers l'intérieur La gorge 11 possède la plus petite section, la gorge 12 une section sensiblement plus gran:de,la gorge 13 une section encore plus grande et la gorge 14 la section la plus grande Chaque gorge radiale est reliée à un canal d'admission 16, 17, 18 ou 19 partant d'un orifice de comman- de respectif 20, 21, 22 ou 23 ménagé dans une surface circo n- férentielle 24 Un canal central d'évacuation 25 est commun à toutes les gorges radiales Une membrane 26 comportant un bourrelet périphérique 27 repose librement sur un bord 28 de la face extrême du corps principal 5 - La pression admise dans l'entrée 2 du régulateur pousse le bourrelet 27 contre le bord 28 et un épaulement 29 du corps 5 contre un gradin 30 du carter 1. Dans une paroi périphérique 31 du carter 1, sont prévus quatre orifices de commande 32, 33, 34 et 35 sta- tionnaires dans ledit carter, agencés sur la même circonfé- rence et desservant les orifices 20 à 23 Ces quatre orifi- ces de commande 32 à 35 recouvrent les quatre quadrants de la circonférence et, chaque quart de cercle étant subidivi- sé en cinq secteurs mesurant chacun 18 , lesdits orifice-s présentent sensiblement les longueurs et espacements sui- vants ( exprimés en degrés d'angle): orifice 32 = 54 ; espacement 36 ; orifice 33 = 36 : espacement 18 orifice 34 = 18 : espacement 18 ; orifice 35 = 108 espacement 72 . Les orifices de commande rotatifs 20 à 23 sont décalés à chaque fois les uns des autres de 90 Leur étendue péri- phérique exprimée en degrés d'angle est au maximum de 18 . Dans la position illustrée sur les figures 2 et 4, seule la gorge radiale 14 est reliée à l'entrée 2 du régula- teur par l'intermédiaire des orifices de commande 23 et 35. Toutes les autres gorges radiales n'exercent aucune act ion. Lorsqu'il règne une pression d'admission, la membrane 26 est déformée vers le bas et, en fonction de cette pression, elle recouvre alors une longueur déterminée de la gorge radi- ale 14 De ce fait, lorsque la pression croit, la longueur du canal d'étranglement augmente, la plus petite section de ce canal d'étranglement diminue et la résistance globale d'étranglement augmente par conséquent, de sorte que le débit demeure sensiblement constant Lorsqu'une rotation respective de 18 est imprimée au corps principal 5, chacune des gorges radiales 11 à 14 peut être rendue efficace soit de manière isolée, soit en combinaison avec une ou plusieurs des autres gorges radiales. Dans l'exemple de réalisation représenté, les gorges radiales 11, 12, 13 et 14 sont conçues pour des débits de 10 l, 20 l, 40 1 et 80 l, respectivement Ces débits Q ont donc des-rapports de I à 2 à 2, etc Par conséquent, une rotation imprimée au corps principal 5 permet de régler à volonté des débits compris entre 10 1 et 150 1, avec des différences de 10 1. Dans la forme de réalisation selon les figures 5 à 7, on utilise pour des éléments correspondants les mêmes numéros de référence augmentés de l O 0 La première différence réside dans le fait que la face extrême 41 du corps principal 105 est poussée par un ressort 40 contre la paroi extrême 42 du carter 101 Ledit ressort est en appui sur un couvercle 43 percé d'une ouverture 44 par laquelle un outil peut être engagé dans une configura- tion ou échancrure 107 pratiquée dans une face extrême 45 du corps principal 105 Cette face extrême 45 présente elle aussi un repère de réglage 46 qui, conjugué à un repère du couvercle 43, permet une lecture de la position angu- laire du corps principal 105 Le canal central d'évacuation 129 est relié par des canaux rad iaux 47 à une ouverture 48 du carter 101, qui communique avec une sortie 103 du régulateur. Le corps principal comprend deux parties 49 et 50 reliéesl'une à l'autre et entre lesquelles la membrane 126 est retenue par son bord épaissi 127 Des orifices de comman- de rotatifs 120 à 123 sont élaborés dans la face extrê me 41 du corps principal 105 et ils sont espacés de distances radi- ales différentes par rapport à l'axe de rotation Dans ces conditions, les orifices 120, 121 et 122 communiquent chacun par une gorge radiale respective 51, 52 ou 53 avec le canal d'admission associé 116, 117 ou 118, tandis que l'orifice 123 est directement raccordé au -canal d'admission 119. Des orifices de commande stationnaires 132, 133, 134 et 135 sont prévus sur quatre circonférences diffé- rentes dans la paroi extrême 42 du carter 101 Il est en outre prévu un trou central 54 qui communique, par l'inter- médiaire d'un alésage 55 usiné dans la partie 50, avec une chambre de pression 56 située au-dessus de la membrane 126. Les orifices de commande 132 situés sur la circonférence la plus interne s'étendent chacun sur un peu moins d'environ- 22,50 et ils ont des espacements égaux Les orifices de commande 133 ont une étendue angulaire d'à peine 450 et sont espacés de distances égales Les orifices de commande 134 couvrent un peu moins de 900 et sont distants d'espa- cements égaux L'orifice de commande 135 s'étend sur à peine 1680 Les largeurs radiales de ces orifices augmentent de l'intérieur vers l'extérieur, tout comme les diamètres des orifices de commande rotatifs 120 à 123. Si l'on admet que les gorges radiales sont de même conception que celles du premier exemple de réalisa- tion, fl est possible,de la sorte, de régler à volonté des débits compris entre-10 l et 150 1 avec des différences de 10 1. 2528 X 95 Comme le montre la figure 8 l'agencement des ori- fices de commande 132 à 135 de l'exemple-de réalisation cité en dernier lieu peut aussi être utilisé avec une surface de tiroir rotatif s'étendant dans le sens périphérique On voit sur cette figure 8 une pièce 60 de carter percée d'une rangée supérieure de premiers orifices de commande station- naires 232 et de deuxième, troisième et quatrième rangées d'orifices de commande 233, 234 et 235, respectivement Ces orifices de commande sont sollicités de l'extérieur par-la pression d'admission Dans le corps principal rotatif, les canaux d'admission sont agencés de telle façon que les ori- fices de commande rotatifs correspondants débouchent à des hauteurs différentes correspondant à chaque fois à celles des quatre orifices de commande 232 à 235. Aussi bien dans la forme de réalisation des figures 1 à 4 que dans celle de la figure 8, les surfaces de tiroirs rotatifs peuvent présenter une configuration légèrement tronconique de manière à conférer une bonne étanchéité au voisinage des orifices de commande Un ressort peut être prévu en plus pour pousser le corps principal en direction- du rétrécissement du tronc de cône. Lorsqu'il est incorporé dans une installation de chauffage de l'eau, le régulateur de débit peut être branché sur le circuit d'arrivée ou sur le circuit de retour d'un radiateur, ou bien d'une dérivation, voire même de toute l'installation. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au régulateur décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Régulateur de débit dans lequel un disque en une matière déformable élastiquement est intercalé entre la cham- bre de pression, pour l'alimentation en pression d'admission, et une face extrême, présentant une gorge radiale ouverte, d'un corps de base ou corps principal, un canal d'admission prove- nant de l'entrée dudit régulateur et un canal central d'éva- cuation étant respectivement raccordés à l'extérieur et à l'intérieur de ladite gorge radiale, régulateur caractérisé par le fait qu'il comporte au oicins deux gorges radiales ( 11 à 14; 111 à 114) associées chacune à un canal d'admission ( 16 à 19; 116 à 119 l, ainsi qu'un dispositif de distribution ( 20 à 23 32 à 35; 120 à 123; 132 à 135) destiné à relier sélectivement au moins un canal d'admission à l'entrée ( 2) dudit régulateur. 2 Régulateur de débit selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les gorges radiales ( 1 à 4 111 à 114) présentent des sections différentes. 3 Régulateur de débit selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les sections des gorges radiales sont dimensionnées de façon à déterminer des rapports de débit Q a 2 Q, 2 Q O 2 Q O o. 4 Régulateur de débit selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les gor- ges radiales ( 11 à 14; 111 à 114) partent d'une surface tronconique ( 15). Régulateur de débit selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les gorges radiales ( 11 à 14 111 à 114) ont des sections décroissant vers l'intérieur. 6 Régulateur de débit selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le disque est une membrane ( 26; 126). 7 Régulateur de débit selon la revendication 6, caractérisé par le fait que 1 la membrane ( 26; 126) est en $ appui avec jeu par son bord 8 Régulateur de débit selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le corps principal ( 5; 105) est monté à rotation dans un carter -( 1 101) en vue de former un dispositif de distribution à tiroir rotatif; et par le fait que des orifices de commande ( 32 à ; 132 à 135), stationnaires dans le carter le long d'une surface du tiroir et raccordés à l'entrée ( 2; 102) du régu- lateur, coopèrent sélectivement avec des orifices de comman- de rotatifs ( 20 à 23; 120 à 123) reliés aux canaux d'admis- sion ( 16 à 19; 116 à 119). 9 Régulateur de débit selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la surface du tiroir s'étend le long d'une paroi extrême ( 42) du carter ( 101) orientée perpendiculairement à l'axe de rotation, le corps principal ( 105) étant poussé contre cette paroi extrême au moyen d'un ressort ( 40). Régulateur de débit selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la surface du tiroir s'étend le long de la face circonférentielle externe ( 24) du corps principal ( 5). 11 Régulateur de débit selon la revendication 10. caractérisé par le fait que la face circonférentielle ( 24) est légèrement tronconique, le corps principal étant poussé par un ressort en direction du rétrécissement du tronc de cone 12 Régulateur de débit selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé par le fait que le corps principal ( 105) comporte à sa face extrême libre ( 45) une configuration ou échancrure ( 107) pour l'engagement d'un outil rotatif et un repère de réglage ( 463; et par le fait que le carter ( 101) présente une échancrure ou ouverture ( 44) correspondante. 13 Régulateur de débit selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, caractérisé par le fait que le corps principal ( 5) présente dans sa face circonférentielle '( 24) des configurations ( 7) pour l'engagement d'un outil et par le fait que le carter ( 1) comporte, à la même hauteur, une fente ( 8)-qui s'étend sur une partie de la périphérie et est isolée hermétiquement de l'espace interne. 14 Régulateur de débit selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, caractérisé par le fait que la confor- mation ( nombre, position et éventuellement, ou en variante, longueur dans le sens périphérique) des orifices de commande ( 32 à 35; 132 à 135) stationnaires dans le carter se distin- gue -de celle des orifices de commande rotatifs ( 20 à 23 à 123) de telle manière qu'il soit possible de relier à l'entrée ( 2; 102) dudit régulateur plusieurs combinaisons de canaux d'admission f 16 à 19; 116 à 1191. Régulateur de débit selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisé par le fait que tous les orifices de commande sont agencés sur une circonférence, les orifices de commande rotatifs ( 20 à 23) étant décalés les uns des autres de 90 et les orifices de commande ( 32 à 35) stationnaires dans le carter étant disposés dans les quatre quadrants,de telle sorte qu'un orifice de commande rotatif, lorsqu'il balaie un quart de cercle, communique avec lesdits orifices de commande stationnaires dans le carter en étant au moins soit seul, soit combiné à un deuxième orifice de commande rotatif, soit combiné à ce deuxième orifice et à un troisième orifice de commande rotatif, soit combiné aux trois autres orifices de commande rotatifs. 16 Régulateur de débit selon l'une quelconque des revendications 8 à 14, caractérisé par le fait que les orifices de commande f 120 à 123) stationnaires dans le carter sont agencés sur différentes circonférences de même centre, le rapport entre leur longueur et leur espacement d'une circonférence à une autre exprimés en degrés d'angle étant d'environ 1 à 2. 17 Régulateur de débit selon la revendication 16, caractérisé par le fait que les circonférences sont situées 25.28995 dans un plan; et par le fait que les orifices de commande rotatifs ( 132 à 135) sont associés de l'intérieur vers l'ex- térieur à des gorges radiales ( 11 a 114) de section croissante. 18 Régulateur de débit selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, caractérisé par le fait qu'il est utilisé en guise de limiteur de-débit dans une installation de chauffage de l'eau.