Brevet FR2559233A1 — publié le 19850809

La présente invention concerne un purgeur automatique d'air pour canalisation de liquide sous pression destiné à evacuér l'air qu'elle peut contenir, notamment à ses points hauts. L'invention s'applique plus particulierement aux purgeurs de type connu comportant dans un corps creux relié par sa base à une canalisation de liquide, un flotteur central et un flotteur annulaire horizontal. Le flotteur central peut se deplacer verticalement dans le corps précité pour occuper diverses positions, à savoir une position basse dans laquelle il repose sur un siège et laisse librement passer l'air s'évacuant lors du remplissage de la canalisation, et une position haute dans laquelle il obture un ajutage de faible diametre disposé dans le couvercle du corps precité. Le flotteur annulaire, peut occuper également une position basse et une position haute.En position basse, le flotteur annulaire repose sur un siege de niveau supérieur à celui du flotteur central tandis qu'en position haute, il vient obturer une ouverture annulaire prévue dans le couvercle et empêcher ainsi toute entre d'air. Ce type de purgeur fonctionne correctement lorsque la pression régnant dans la canalisation est elevée, car la force d'appui du flotteur annulaire contre les bords de l'ouverture annulaire ménagée dans le couvercle est suffisante pour assurer une bonne étanchéité. Par contre, lorsque la pression dans la canalisation est de quelques dixièmes de bar seulement, des fuites, pouvant atteindre quelques centaines de litres de liquide par heure, se manifestent. Ce manque d'étanchéité provient du fait qu'à faible pression, la force d'appui du flotteur annulaire est provoquee quasi exclusivement par la poussée d'Archimède du liquide sur celui-ci.Lorsque le flotteur annulaire est réalise dans un matériau dont la masse volumique est peu inférieure à celle du l'eau, la poussee d'Archimede est faible et provoque une force d'appui du flotteur annulaire contre le couvercle, insuffisante pour assurer l'étanchéité. Dans un purgeur connu, les bords de l'ouverture annulaire menagee dans le couvercle ont été munis de joints toriques pour essayer de realiser l'étanchéité. Malgré cela, l'étanchéité à faible pression n'a pu être obtenue à cause du manque d'écrasement de ces joints dû à une poussée insuffisante du flotteur annulaire contre le couvercle du purgeur. La Demanderesse s'est donc posé le probleme de réaliser un purgeur du type précite, destiné à être monté sur une canalisation de liquide sous pression, qui soit étanche aussi bien à forte pression qu'à des pressions voisines de zéro, quelques dixiemes de bar par exemple. L'invention concerne un purgeur automatique d'air pour canalisation de liquide sous pression comportant, dans un corps creux, un flotteur central, pouvant se déplacer pour occuper soit une position basse dans laquelle il laisse passer librement l'air s'échappant de la canalisation, soit une position haute dans laquelle il obture un ajutage de faible diamètre disposé dans un couvercle solidaire du corps, et un flotteur annulaire horizontal pouvant se déplacer pour occuper, soit une position basse dans laquelle il laisse également s'échapper l'air contenu dans la canalisation, soit une position haute dans laquelle il obture une ouverture annulaire menagée dans le couvercle du purgeur, ce dernier etant muni de deux garnitures d'etanchélte, ayant chacune une partie massive et une languette souple, disposées dans le couvercle, de part et d'autre de l'ouverture annulaire, sur lesquelles vient s'appliquer le flotteur annulaire en position haute. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront à la lecture de la description ci-après, faite en référence aux dessins annexes donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs et parmi lesquels - la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale du purgeur automatique selon l'invention, montrant, en position basse, ses éléments constitutifs ; - la Fig. 2 est une vue en coupe longitudinale du purgeur automatique selon l'invention, montrant, en position haute, ses éléments constitutifs ; - la Fig. 3 est une vue en coupe d'une garniture dtétanchéîté du purgeur selon l'invention ; - la Fig. 4 est une vue en coupe diametrale d'un flotteur annulaire du purgeur selon l'invention ; - la Fig. 5 est une vue de dessous d'une variante du flotteur annulaire du purgeur selon l'invention ;; - la Fig. 6 est une vue en coupe, à grande échelle, du purgeur automatique selon l'invention en position de fermeture, lorsqu'une très faible pression règne dans le purgeur ; - la Fig. 7 est une vue en coupe, à grande échelle, du purgeur automatique selon l'invention, en position de fermeture-, lorsqu'une pression élevee règne dans le purgeur. Le purgeur automatique destine à être monté sur une canalisation de liquide sous pression se compose d'un corps 1 creux, réalisé en matériau resistant à la pression, d'un couvercle 2 surmontant le corps 1 et solidarisé à celui-ci, d'un flotteur annulaire 3, et d'un flotteur central 4.. Le corps 1, en forme générale de tronc de cône renversé d'axe X-X vertical est muni à ses extrémités de brides 5 et 6 permettant, d'une part, la fixation du purgeur sur une canalisation 7, d'autre part la solidarisation du couvercle 2, muni lui-même d'une bride 8, avec le corps 1. A l'intérieur du corps 1 sont disposés des voiles radiaux 9 dont les bords intérieurs forment un couloir central 10 et dont les bases forment un siège 11. Le couvercle 2 fixe au corps 1 par sa bride 8, forme intérieurement une chambre cylindrique 12 et presente à sa partie supérieure une ouverture annulaire 13. Sa partie centrale 14, en forme de calotte sphérique, porte un ajutage 15 de faible diametre et est reliée à sa périphérie par des étriers radiaux 16. De part et d'autre de l'ouverture annulaire 13 et coaxialement à celle-ci, sont ménagées deux gorges circulaires 17 et 18 dont la section transversale est en forme de queue d'aronde. Dans ces gorges sont logées deux garnitures d'étanchéité 19 et 20 (figure 3) réalisées en materiau élastomère, constituées d'une partie massive 21 se prolongeant vers le bas par une languette 22 inclinée de 20 environ sur l'horizontale. La partie massive 21 a une section transversale de forme générale circulaire completee par deux coins 23 et 24 prolongeant les quadrants superieurs de la section circulaire. Les faces adjacentes de ces coins sont alignes et definissent une face plane 25 procurant un appui stable aux garnitures d'étanchéitè 19 et 20 contre le fond des gorges circulaires 17 et 18 à profil en queue d'arronde. La languette 22, coudée, se raccorde tangentiellement à la partie massive 21 de la garniture d'étanchéité par une partie droite 26 qui se poursuit par un prolongement plus mince 27 se terminant par un bec 28, dirigé vers le bas, présentant une arête 29. La partie droite 26 et son prolongement 27 font entre eux un angle de 130O environ.Les languettes 22 des garnitures d'etanchélte 19 et 20 sont dirigées à l'opposé de l'ouverture annulaire 13. Le flotteur annulaire 3 (figure 4) a en section radiale, la forme d'un U renversé dont la face externe de la branche horizontale 30 présente une surépaisseur centrale 31 de largeur supérieure à celle de l'orifice annulaire 13 du couvercle et inférieure à l'écartement des deux garnitures d'étanchéité 19 et 20, donc des gorges 17 et 18. Le flotteur est creux, ouvert, sa concavite étant dirigée vers le bas et il est réalisé en un matériau moins dense que le liquide contenu dans la canalisation 7. Ce flotteur peut se déplacer verticalement dans la chambre cylindrique 12 du couvercle 2 et occuper deux positions, soit une position basse (figure 1) dans laquelle il repose sur la partie supérieure, formant siège, des voiles radiaux 9, soit une position haute (figure 2) dans laquelle il vient obturer l'ouverture annulaire 13 ménagée dans le couvercle 2. Le flotteur central 4 peut être consitué, de façon connue, de deux coquilles hémisphériques en acier soudées et revêtues de caoutchouc. Le flotteur central peut se déplacer verticalement dans le couloir central 10 forme par les voiles 9 du corps 1 pour occuper deux positions : une position basse (figure 1) dans laquelle il repose sur le siege 11, et une position haute (figure 2) dans laquelle il prend appui sur l'ajutage 15 en bouchant son orifice central. Le fonctionnement connu de ce purgeur est le suivant. Au repos (figure 1) le flotteur annulaire 3 et le flotteur sphérique 4 sont en position basse et reposent respectivement sur leur siège. Pendant le remplissage de la canalisation, l'air qui s'échappe de celle-ci peut passer librement dans le purgeur et gagner l'atmosphère par l'ouverture annulaire 13 du couvercle 2. Les différentes sections de passage sont suffisamment larges pour éviter la création d'une perte de charge importante. Quand le liquide arrive dans le corps 1, il souleve d'abord le flotteur central 4 puis le flotteur annulaire 3 en emprisonnant dans la cavité de ce dernier une certaine quantité d'air, ce qui augmente sa flottabilité.Lorsque, après evacuation complète de l'air, le purgeur est rempli entièrement par le liquide (figure 21, le flotteur annulaire 3 obture l'ouverture annulaire 13 tandis que le flotteur spherique 4 obture l'ajutage 15. Lors de la vidange de la canalisation, dès qu'une dépression se produit dans le corps 1 du purgeur, le flotteur annulaire 3 et le flotteur central 4 retombent sur leurs sièges respectifs et permettent la libre entre de l'air dans la canalisation. Il va être précise ci-après le fonctionnement du purgeur,d'abord lorsqu'une faible pression règne dans la canalisation, puis lorsque cette pression est élevée. Lorsque le purgeur est rempli de liquide, le flotteur annulaire 3 et le flotteur central 4 sont en position haute (voir figure 6) et respectivement en contact avec les becs 28 terminant les languettes 22 des garnitures d'étanchéité 19 et 20 et avec l'ouverture inferieure de l'ajutage 15. Le flotteur central 4 ayant un volume important et l'ajutage 15 etant de faible diamètre, l'étanchéité en ce point est bien réalisée. Dans le flotteur annulaire 3, creux, ouvert et dont la concavité est dirigée vers le bas, est emprisonne un certain volume d'air, qui a pour effet de diminuer la densité apparente de ce flotteur et d'augmenter sa flottabilité.Sous l'effet de la poussée du flotteur annulaire 3, les languettes 22 des garnitures d'étanchéité 19 et 20 sont légèrement fléchies et appuient élastiquement les arêtes 29 des becs 28 contre la face supérieure du flotteur annulaire 3 en faisant étanchéité. En outre, comme on peut le voir à la figure 6, les faces supérieures des languettes 22 sont soumises à la pression P du liquide contenu dans le purgeur tandis que les faces inférieures de ces mêmes languettes sont soumises seulement à la pression atmosphérique. Cette difference de pression, si minime soit-elle, augmente encore la pression de contact entre les becs 28 des languettes 22 et la face supérieure du flotteur annulaire 3.La combinaison d'un flotteur annulaire creux, ouvert, à grande flottabilité, et de garnitures d'étancheite à languette souple permet, comme il vient d'être exposé, d'obtenir l'étanchéité du purgeur, même lorsqu'une faible pression règne dans la canalisation. Lorsqu'une forte pression règne dans la canalisation (voir figure 7) l'étanchéité entre l'intérieur et l'extérieur du purgeur est beaucoup plus facile à obtenir car la force d'appui du flotteur annulaire 3 et du flotteur central 4 sur les orifices respectifs à obturer est fournie par la différence de pression existant entre l'intérieur et l'extérieur du purgeur, la flottabîlité des flotteurs n'ayant plus qu'une action négligeable. Cependant, une force d'appui importante du flotteur annulaire 3 contre les languettes 22 des garnitures d'étanchéité 19 et 20 pourrait, à la longue, endommager celles-ci, qui, alors, ne seraient plus à même d'assurer l'étanchéité sous faible pression.C'est pour remedier à cet inconvenient que la face supérieure du flotteur annulaire 3 est munie d'une surepaisseur 31 qui, venant en appui contre la face intérieure du couvercle 2, d'une part, obture l'ouverture annulaire 13, d'autre part, limite la déformation et l'écrasement des languettes 22 des garnitures d'étanchéité 19 et 20. Les faces superieures des languettes 22 sont soumises à la pression P du liquide contenu dans le purgeur tandis que les faces inférieures de ces même languettes sont soumises seulement à la pression atmosphérique. La différence des pressions étant ici importante, les becs 28 des languettes 22 sont fermement appliques sur la face supérieure du flotteur annulaire 3.Une double étanchéité est ainsi réalisée par l'obturation de l'ouverture annulaire 13 au moyen de la surépaisseur 31 du flotteur annulaire 3 et par le contact intime des becs 28 des languettes 22 avec la face supérieure de ce même flotteur 3. En variante, comme représenté à la figure 4, il peut être envisagé de munir le flotteur annulaire 3 de cloisons radiales internes 32 dont la fonction est double : d'une part, rigidifier le flotteur 3 et d'autre part empêcher l'air emprisonne dans le flotteur de s'échapper, dans le cas où, le purgeur n'etant pas correctement monte sur la canalisation, l'axe de ce purgeur n'est pas parfaitement vertical, ce qui entraine une position oblique, et non horizontale, du flotteur annulaire 3 dans la chambre cylindre 12 du couvercle 2. En variante encore, il peut être envisage de remplacer l'ouverture annulaire 13 du couvercle 2 par une pluralité d'ouvertures régulièrement réparties sur une circonference concentrique au couvercle 2. Les avantages présentés par le purgeur automatique, selon l'invention, sont les suivants - le purgeur est étanche, même lorsque la pression dans la canalisation est très faible, de l'ordre de quelques dixièmes de bar seulement ; - les languettes des garnitures d'étanchéité ne sont pas endommagées par l'écrasement entre le flotteur annulaire 3 et le couvercle 2 lorsqu'une forte pression regne dans le purgeur, car la surépaisseur 31 fait office de butée limitatrice de déplacement pour le flotteur annulaire 3 ; ; - sous forte pression, le purgeur selon l'invention dispose d'une double étanchéité réalisée d'une part, par l'obturation de l'ouverture annulaire 13 du couvercle 2 par la surepaisseur 31 du flotteur 3, d'autre part, par les becs 28 des languettes 22 des garnitures d'étanchéité 19 et 20 en contact avec la face supérieure du flotteur annulaire 3, de part et d'autre de la surépaisseur 31 ; - les cloisons radiales 32 disposées dans le flotteur annulaire 3 permettent à l'air emprisonné dans celui-ci de ne pas s'échapper si le flotteur n'est par horizontal, ce qui peut se produire lorsque le purgeur n'est pas monté parfaitement vertical. L'étanchéité n'est donc pas altéré par un défaut de montage du purgeur sur la canalisation. REVENDICATIONS 1.- Purgeur automatique d'air pour canalisation de liquide sous pression comportant dans un corps creux, un flotteur central, pouvant se déplacer pour occuper soit une position basse dans laquelle il laisse passer librement l'air s'échappant de la canalisation, soit une position haute dans laquelle il obture un ajutage de faible diamètre disposé dans un couvercle solidaire du corps, et un flotteur annulaire horizontal pouvant se déplacer pour occuper soit une position basse dans laquelle il laisse également s'échapper l'air contenu dans la canalisation, soit une position haute dans laquelle il obture une ouverture annulaire ménagée dans le couvercle du purgeur, caractérisé en ce que deux garnitures d'étanchéité (19,20) ayant chacune une partie massive (21) et une languette (22) souple, sont disposées dans le couvercle (2), de part et d'autre de l'ouverture annulaire (13), sur lesquelles vient s'appliquer le flotteur annulaire (3) en position haute. 2.- Purgeur automatique selon la revendication 1 caractérisé en ce que la languette (22) souple des garnitures d'étanchéité (19,20) est coudée et dirigée à l'opposé de l'ouverture annulaire (13). 3.- Purgeur automatique selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la languette (22) souple est composée d'une partie droite (26) adjacente à la partie massive (21) et d'une partie plus mince (27) se terminant par un bec (28) dirigé vers le bas. 4.- Purgeur automatique selon l'une quelconque des revendications là 3 caractérisé en ce que les parties (26) et (27) de la languette (22) font entre-elles un angle d'environ 130O, la face inférieure de la partie (26) étant raccordée tangentiellement à la partie massive (21). 5.- Purgeur automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que la partie massive (21) des garnitures d'étanchéité (19, 20) a une section transversale de forme générale circulaire complétée par deux coins (23, 24) prolongeant les quadrants de la section circulaire à l'opposée de la languette (22), les faces adjacentes de ces coins étant alignées et définissant une face plane (25) d'appui. 6.- Purgeur automatique selon l'une quelconques des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le flotteur annulaire (3) est creux, ouvert, et a une section radiale sensiblement en forme de U renversé. 7.- Purgeur automatique selon la revendication 6 caractérisé en ce que la face supérieure (30) du flotteur (3) porte une surépaisseur (31) dont la largeur est inférieure à l'écartement des deux garnitures d'étanchéité (19,20). 8.- Purgeur automatique selon l'une des revendications 6 et 7 caractérisé en ce que le flotteur annulaire (3) est muni de cloisons radiales (32).