Brevet FR2524601A1 — publié le 19831007

La présente invention a trait aux organes permettant de réguler la circulation d'un fluide dans un conduit et concerne plus particulièrement les clapets qui ne laissent passer ledit fluide que dans un sens et notamment ceux utilisés dans les circuits des dispositifs de captation et de stockage de l'énergie solaire irradiée. Dans les installations destinées à récupérer les calories rayonnées dans l'espace par le soleil, un fluide caloporteur évolue généralement en circuit fermé entre un dispositif de captation de l'énergie solaire appelé communé ment capteur plan et un dispositif de stockage des calories transportées par ce fluide, appelé réservoir de stockage. Sur ce circuit fermé sont générale ment installés un circulateur permettant de faire déplacer le fluide calopor teur entre le capteur et le réservoir, et un clapet qui, formé généralement d'une lamelle articulée sur un axe, rend unique le sens de déplacement dudit fluide afin d'éviter un retour vers le capteur des calories qui ont été emmagasinées dans le réservoir de stockage. Bien souvent, la présence d'un circulateur n'est pas indispensable pour le bon fonctionnement d'une installation de récupération de calories à partir de l'énergie solaire. En effet, dans certaines installations destinées à être plus autonomes, la circulation du fluide caloporteur est naturelle, ceci grâce à une disposition particulière du circuit faisant apparattre des ,-phénomènes thermoconvectifs au sein dudit fluide. Aussi les clapets employés dans ces installations sont-ils très sensibles et se présentent souvent à cet effet sous la forme de lamelles, mobiles uniquement sous l'effet de la poussée qutexerce sur elles la masse de fluide en mouvement. En outre, il est utile de préciser que les clapets des installations de récupération de calories à partir de l'énergie solaire doivent fonctionner en "tout ou rien" afin d'éviter un retour des calories du réservoir de stockage vers le capteur plan. Pour y parvenir, les constructeurs préconisent une disposition verticale de la lamelle au repos, correspondant à la position de fermeture du clapet. La force de rappel de la lamelle à sa posiiton initiale (dite de fermeture) est donc proportionnelle à l'intensité du poids de la lamelle et à la distance séparant l'axe d'articulation de cette dernière de son centre de gravité. Aussi, compte tenu du fait que le capteur plan est généralement placé dans une position inclinée et variable selon l'angle d'incidence des rayonne ments solaires, il est plus commode d'installer les clapets sur la longueur de circuit de fluide caloporteur située à l'extérieur du capteur plan. Ce type d'installation contraint donc les constructeurs à dissocier le réservoir de stockage du capteur plan. Afin d'améliorer notablement le facteur sensibilité correspondant au retour de ces clapets à leur position initiale dite de fermeture et qui est en relation avec l'inertie présentée par la lamelle d'une part, et aussi pour résoudre le problème de dissociation des installations de récupération de calories à partir de l'énergie solaire d'autre part, le demandeur a imaginé un clapet dans lequel la lamelle articulée est associée à un contrepoids destiné à équilibrer au moins son propre poids. La présence de ce dernier neutralise ainsi complètement l'action du poids de la lamelle et s'oppose à son mouvement d'articulation sur son axe, lorsque la lamelle passe en position d'ouverture sous l'effet de la poussée exercée par la masse de fluide en mouvement. Le demandeur propose également d'incorporer dans le clapet de l'invention, un ressort agissant en flexion circulaire et permettant de fournir à la lamelle la force de rappel complémentaire à celle de son contrepoids, ceci pour la ramener à sa position initiale.Dès lors que le poids de la lamelle ne constitue plus un paramètre primordial dans le fonctionnement du clapet, ce dernier pourra être placé dans n'importe quelle position et notamment sur la longueur de circuit de fluide caloporteur située à l'intérieur du capteur plan, offrant ainsi la possibilité d'incorporer dans la structure de ce dernier son réservoir de stockage. On comprend alors que la présence du contrepoids et du ressort de rappel permet à la lamelle articulée dudit clapet d'assurer une fermeture et/ou une ouverture en tout ou rien du conduit équipé d'un tel clapet. D'autres caractéristiques et d'autres avantages de l'invention apparat- tront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un exemple de réalisation concrète, choisi pour illustrer les concepts fondamentaux de l'invention mais nullement limitatif de ses nombreuses variantes d'exécution et d'application. Cette description est annexée de dessins sur lesquels La figure l est une vue en coupe longitudinale d'un clapet conforme à l'invention, La figure 2 est une vue en coupe transversale d'un tel clapet. Ce dernier, référencé I dans son ensemble, est constitué d'un boitier 1 comportant un tronçon de conduit 2 destiné à être placé par l'intermédiaire du bottier et par des moyens de fixation appropriés, sur la longueur d'un conduit non représenté et de section identique à celle du tronçon 2. Nous avons représenté par la flèche F le sens d'écoulement du fluide à l'intérieur du tronCon de conduit 2. Dans ce bottier 1 est installée une lamelle 3 articulée (flèches A et A2) sur un axe-support 4 dont les extrémités sont montées tourillonnantes dans deux paliers 4a et 4b préformés dans les parois du bottier 1. Cette lamelle, de forme circulaire, est destinée à jouer le rôle de soupape sur un siège circulaire 5 entourant le tronçon 2 et définissant un orifice ouvert sur le trajet du fluide F. Lorsque ce dernier évolue dans le sens de la flèche F, par exemple en circuit fermé entre un capteur plan symbolisé par la lettre C et un réservoir de stockage symbolisé par la lettre R, la masse de fluide se déplaçant imprime un mouvement de poussée sur la face en regard de la lamelle 3 qui s'efface dans le sens de la flèche A1 en laissant le passage au fluide F, et qui prend appui sur une paroi oblique la du bottier 1. Afin de ramener la lamelle 3 (flèche A2) en position de fermeture (en appui sur le siège 5) et de la maintenir dans cette position, on remarquera qu un contrepoids 3a est associé à la lamelle 3, et plus précisément à son axe-support 4, pour équilibrer ainsi le poids de cette dernière tout en créant un moment de rappel s'opposant au moment de force développé par le poids de la lamelle. Selon une réalisation préférentielle de l'invention, la lamelle 3 est assujettie à un ressort à spirale 6 dont une extrémité 6a est associée à la lamelle 3 et plus particulièrement à son axe-support 4. L'autre extrémité 6b est, quant à elle, fixée à une pièce cylindrique 7 qui vient se loger dans des orifices 7a, 7b, 7c... pratiqués dans une plaque 8 formant joint d'étanchéité à l'intérieur du bottier 1 constitué par la réunion de deux demi-bottiers lb et lc. Le premier demi-bottier lb comporte la lamelle 3, son contrepoids 3a, l'axe-support 4, le tronçon de conduit 2 et le palier 4b, alors que le second comporte le palier 4a, le ressort à spirale 6 et la pièce 7. Ce ressort à spirale 6, dont la raideur peut être réglée selon la position de la pièce 7 dans l'un des orifices 7a, 7b, 7c;.., oppose une légère résistance au déplacement de la lamelle 3 dans le sens de la flèche A1 (résistance qui est facilement surmontée sous l'effet de la poussée exercée par la masse de fluide F en mouvement), pour revenir ensuite à sa position initiale sous l'effet de la force élastique qu'il a emmagasinée lors de sa déformation provoquée par le déplacement de la lamelle 3 dans le sens de la flèche A1. il résulte de ce qui précède qu'un clapet équipé d'un ressort à spirale 6 et d'un contrepoids 3a fonctionne en tout ou rien car ces deux éléments mettent en jeu deux forces, élastique pour le premier et de pesanteur pour le second, qui s'ajoutent, soit pour s'opposer au déplacement de la lamelle 3 vers sa position d'ouverture (flèche A1) soit pour la ramener à sa position de fermeture (flèche A2). Ce clapet est ainsi très sensible, caractère appréciable pour un fonctionnement anti-retour pour des fluides évoluant à faible vitesse, tel le fluide caloporteur d'une installation destinée à récupérer les calories rayonnées par le soleil. Il va de soi que l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, l'a été sous sa forme la plus générale afin d'illustrer les grandes lignes de l'invention et qu'en conséquence les accessoires non représentés et nécessaires au bon fonctionnement des différents organes de ce clapet seront judicieusement adaptés par un homme de métier. REVENDICATIONS 1. Clapet permettant de ne laisser passer un fluide en écoulement dans un conduit que dans un sens et constitué d'un boîtier dans lequel une lamelle articulée sur un axe selon une expansion angulaire perpendiculaire à l'axe dudit conduit, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la susdite lamelle articulée est munie d'un contrepoids destiné à équilibrer au moins son propre poids. 2. Clapet selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la susdite lamelle articulée est assujettie à un ressort agissant en flexion circulaire et susceptible de se déformer sous l'action de la poussée du fluide sur la surface de la lamelle qui passe en position d'ouverture, et de revenir ensuite à sa position initiale pour ramener ladite lamelle en position de fermeture. 3. Clapet selon la revendication 1, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE la lamelle et le contrepoids sont solidaires d'un axe-support tourillonnant à ses extrémités dans deux paliers installés dans le susdit bottier. 4. Clapet selon les revendications 1, 2 et 3, CARACTERISE PAR LE FAIT QUE le susdit ressort à flexion circulaire est un ressort à spirale dont une extrémité est mobile et se déplace avec la lamelle articulée à laquelle elle est associée, et dont l'autre extrémité est fixe et vient se loger dans un des orifices pratiqués à une distance suffisante l'un de l'autre pour autoriser un réglage de la raideur dudit ressort. 5. Clapet selon les revendications 1, 2, 3 et 4 prises ensemble, CARAC TERISE PAR LE FAIT QUE le susdit bottier est formé par la réunion de deux demi-bottiers entre lesquels une plaque jouant le rôle de joint d'étanchéité comporte les orifices arrangés en arc de cercle et dans lesquels vient se loger l'extrémité fixe du ressort à spirale, munie à cet effet d'une pièce cylindrique de section sensiblement inférieure à celle desdits orifices.