Brevet FR2560695A1 — publié le 19850906

La présente invention concerne un régulateur de pression, en particulier pour une installation de pulvérisation d'un liquide de traitement des plantes ou du sol. Les installations de pulvérisation d'un liquide de traitement, qui sont utilisées en agriculture, en arboriculture... etc,comportent généralement chacune une pompe à liquide qui alimente en parallèle différents dispositifs de pulvérisation, par exemple plusieurs rampes de pulvérisation, dont les alimentations en liquide peuvent 9tre ouvertes ou fermées les unes indépendamment des autres, par exemple selon le nombre de rampes à utiliser pour une opération particulière de pulvérisation. La pression d'alimentation des différen- tes rampes en liquide â pulvériser, etJ par suite, leur débit, dépend du nombre de rampes de pulvéri- sation qui sont en service, si bien que le débit de chaque rampe en service dépend du nombre des rampes qui ne le sont paso D'autre part, ces installations de pulvSérisation sont généralement équipées de pompes simples et robustes, mais qui ont l'inconvénient de refouler le liquide de traitement de façon pulsatoire, ce qui entraine encore des variations périodiques de la pression d'alimentation des différentes rampes:-, et par sui te de leur débit. Le régulateur de pression selon la présente invention est du type indiqué initialement, et il per- met,lorsqu'il est incorporé dans une installation de pulvAérisation d'un liquide de traitement, de pallier les inconvénients qui viennent d'être mentionnés, On connalt déelà des régulateurs de pression comportant chacun une chambre avec une tubulure d'entrée pour le liquide sous pression variable,et un siège pour un corps de clapet de sortie, solidaire d'un piston. Certains de ces régulateurs de pression ont déjà été utilisés dans des installations de pulvérisation d'un liquide de traitement, comme décrit par exemple dans le brevet français No 77.28.895 que la demanderesse a déposé le 26 Septembre 1977; dans l'installation décrite dans ce brevet, le piston du régulateur est interposé avec étanchéité entre la chambre mentionnée et un circuit auxiliaire de liquide, par exemple d'huile, indépendant du circuit du liquide de traitement, et installé dans un bras oscillant muni d'une roulette destinée à être entraînée à une vitesse proportionnelle à la vitesse d'avancement, de façon à assurer l'épandage d'un volume constant de liquide de traitement par unité de surface malgré la variation de la vitesse d'avancement du véhi- cule qui porte ou tire l'installation de pulvérisation. Le régulateur de pression décrit dans ce brevet antérieur est donc conçu pour résoudre un autre problème, et il est indissociable d'un dispositif relativement complexe, adapté pour soumettre les deux faces du piston du régulateur aux pressions de deux circuits de liquides distincts. On connaît également des régulateurs de pression du type précédemment indiqué, dans lesquels un ressort, ou un organe élastique analogue, applique au piston une force, généralement réglable, tendant à pousser le corps du clapet de sortie vers son siège. Ces régulateurs à ressorts offrent l'inconvénient suivant: lorsque la pression de régulation doit être élevée, le ressort doit être par exemple fortement comprimé, si bien que sa course de compression encore disponible est beaucoup plus faible que lorsque le ressort n'est que faiblement comprimé, pour une pression de régulation assezfaible; par suite, les variations relatives de la pression à réguler qu'un tel régulateur peut compenser efficacement sont beaucoup plus faibles aux fortes pressions qu'aux basses pressions. De régulateur de pression selon la présente invention comporte également une chambre avec une tubu- lure d'entrée pour le liquide sous pression variable et un siège pour un corps de clapet de sortie, solidaire d'un piston; il se distingue cependant des régulateurs qui ont été mentionnés ci-dessus, par le fait que son piston est interposé avec étanchéité entre la chambre et un accumulateur rempli avec un fluide compressible, que ledit piston présente une section transversale supérieure à celle du siège du clapet, et que la chambre, le piston et l'accu- mulateur sont dimensionnés de telle sorte que la pression du fluide dans l'accumulateur soit pratiquement indépen- dante de la pression et du débit du liquide entrant. Si, par exemple, l'installation de pulvérisa- tion, dans laquelle est incorporé le régulateur de pression selon la présente invention, fonctionne avec toutes ses rampes en service, et si l'on interrompt par exemple simultanément les alimentations de plusieurs des rampes en service, il en résulte un important accroissement de la pression du liquide entrant dans la chambre durélateur,et, par suite, un accroissement important de la distance entre le corps de clapet et son siège, donc un accroissement du débit à travers ledit clapet, et une réduction de la pression du liquide entrant; comme le corps de clapet est solidaire du piston, celui-ci pénètre davantage dans l'accumulateur, mais, en raison du dimensionnement appro- prié de la chambre, du piston et de l'accumulateur, ce déplacement du piston présente une amplitude suffisamment faible pour qu'il en résulte une augmentation pratique- ment négligeable de la pression dans l'accumulateur; on comprend que la forte augmentation, mentionnée, de la pression du liquide entrant se traduit par une augmentation pratiquement négligeable de la pression du liquide qui sort du régulateur pour aller alimenter les rampes de pul- vérisation maintenues en service, si bien que le débit de ces dernières n'est pratiquement pas modifié par la coupure des alimentations des rampes mises hors service. De même, les variations périodiques de pression dues au refoulement pulsatoire de la pompe de l'installation sont largement compensées par le régulateur de pression selon la présente invention, et ne sont donc pas répercutées dans le liquide qui sort du régulateur pour aller alimenter les rampes de pulvérisation. Par ailleurs, comme la compressibilité du fluide remplissant l'accumulateur est à peu près indépen- dante de la pression de ce fluide, laquelle doit être adaptée à la pression du liquide entrant dans le régulateur selon l'invention, ce dernier peut compenser avec la même efficacité les variations relatives de la pression du liquide entrant, que celle-ci soit faible ou forte, contrairement à-ce qui se produit dans le cas des régula- teurs de pression équipés de ressorts, selon ce qui a été indiqué précédemment. A titre d'exemples, on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement au dessin annexé, une forme de réalisation de l'invention. La figure 1 est le schéma d'une installation de pulvérisation d'un liquide de traitement, dans laquelle est incorporé un régulateur de pression selon la présente invention. Les figures 2 et 3 sont des vues, en coupe par un plan axial, de deux régulateurs de pression selon la présente invention, qui peuvent être utilisés dans l'installation de la figure 1. Sur la figure 1, I désigne un réservoir de liquide de traitement, 2 une pompe adaptée pour aspirer le liquide dans le réservoir 1 et pour le refouler de façon pulsatoire dans une conduite générale 5, qui alimente en parallèle par exemple trois rampes de pulvérisation 4a à 4c, que des dispositifs de commande, 5a à 5c, par exemple manoeuvrables manuellement, permettent de mettre en et hors service. Un régulateur de pression selon la présente invention, R, peut 8tre inséré dans une conduite de retour 6, qui raccorde la conduite principale 3 au réservoir de liquide de traitement 1. La forme de réalisation du régulateur R, qui est représentée en coupe axiale sur la figure 2, comprend un carter 7, par exemple symétrique de révolution autour de l'axe A et constitué en une matière moulée, appropriée. Le carter 7, dont la face supérieure est ouverte, délimite une chambre 8, dans laquelle débouche une tubulure latérale d'entrée 9, qui, dans l'installation illustrée sur la figure 1, est raccordée à la conduite générale 3. La paroi inférieure du carter 7 est traversée par une tubulure de sortie 10, qui s'étend vers le bas dans la direction de l'axe A. Au débouché de la tubulure 10 dans la chambre 8 est disposé un siège de clapet 11a, en un matériau résistant approprié, avec lequel peut coopérer un corps de clapet 11b, constitué également en un matériau résistant approprié; le siège 11la et le 1 corps Ilb peuvent coopérer par des surfaces rodées, par exemple tronconiques d'ax A. Un piston 12 est inter- posé, selon la présente invention, entre la chambre 89 délimitée par le carter 7, d'une part, et la face infé- rieure ouverte d'lune pièce en forme de cloche, 13, dont la face izférieure, ouverte, est munie d'une bride latérale 1.3a, selrvant a son raccordement étanche - par des moyens connus, non représentés au bord supérieur du carter 7, de manière que ladite pièce 13 délimite, audesseas du piston 12, une chambre 14 de grand volue, constituant, comme on lexpliquera ultérieurement plus en détail, un accumulateur d'air. L'étanchéité au niveau du piston 12 est assurée, du e8té de l'accumulateur d'air 149 par une membrane souple supérieure 15, dont le bord externe, a, est encastré entre une collerette inférieure, 13b, de la pièce en forme de cloche 13, d'une part, et une bride radiale, externe, 16a, d'une virole 16, coaxiale à AqdmitrePrte tandis qie son bord interne, 15b est encastré entre la face supérieure du piston 12 et une pièce annulaire 17, qui est assujettie à sa face supeérieure, par des moyens appropriés, non repreésentés. De mme, l' ét-anchéité du piston 12 du cÈte de la chambre 8 est assurée par une seconde membrane souple, inférieure, 18, dont le bord externe 18a est encastré entre un lamage 7a, aménagé sur la face interne du carter 7. coaxialement à l'axe A, et une bride radiale interne, 16b, de la virole 16, tandis que le bord interne, 18b, de la membrane 18, est encastré entre la face inférieure du piston 12 et une pièce annulaire, '19, qui est fixée à ladite face inférieure du piston 12 par des moyens appropriés, non représentés. La disposition est telle que la section transversale de l'équipage formé par le piston 12 et par les membranes et 18 a des valeurs différentes, correspondant notamment, du côté de l'accumulateur d'air 14, à un diamètre D, notablement supérieur au diamètre d correspondant au côté de la chambre 8. Par ailleurs, la pièce annulaire de recouvrement, inférieure, 19, forme une bride radiale externe sur un manchon cylindrique 19a, coaxial à A; dans cet exemple de réalisation, les deux pièces 19 et 19a sont solidaires, par exemple venues de moulage, et le manchon 19a s'étend en-dessous de la pièce annulaire de recouvrement 19, de façon à supporter le corps de clapet 11b, ce dernier ayant par exemple la forme d'une coupelle, dont la paroi latérale a été noyée au moulage dans la partie inférieure du manchon 19a. Dans la forme de réalisation de la figure 2, la paroi supérieure de la pièce en forme de cloche 13, qui constitue l'accumulateur d'air, est traversée par une valve à fermeture automatique 20, qui peut être raccordée, par exemple au moyen d'un filetage externe a, à l'embout d'un tuyau de raccordement à une source d'air sous pression, telle qu'un compresseur d'air ou un réservoir d'air comprimé, pour le remplissage de la chambre 14 de l'accumulateur d'air. Cette valve & fermeture automatique est d'un type bien connu, qu'il n'est pas nécessaire de décrire en détail, et qui permet en outre son ouverture temporaire par une action manuelle simple, pour la vidange, totale ou partielle, de la chambre 14 de l'accumulateur. D'autre part, une pompe à air, notamment une pompe à main, est montée suivant l'axe A, de façon à traverser la paroi supérieure de la pièce en forme de cloche 13; le corps cylindrique, 21, de cette pompe à main, est par exemple venu de moulage avec la pièce en forme de cloche 13; il s'étend sur des longueurs appropriées au-dessus de la pièce 13 et, à l'intérieur de celle-ci, sensiblement jusqu'au niveau de la pièce annulaire supérieure 17; dans l'exemple de réalisation considéré, le corps 21 de la pompe à main est prolongé vers le bas par une douille 21a, qui vient s'engager avec jeu -à- à l'intérieur d'un canon, 17a, venu de moulage sur la face supérieure de la pièce annulaire supérieure 17, de manière à assurer le guidage des mouvements de l'équipage 12-15-17-18-19-19a-11b dans la direction de l'axe A. Dans le corps 21 de la pompe peuvent coulisser deux pistons, 22a et 22b, munis de garnitures d'étanchéité, 23a et 23b, et réunis par une tige métallique 24, dont l'extrémité supérieure est prolongée par une poignée de manoeuvre 25. A l'extrémité inférieure du corps de pompe 21 est disposée une soupape de refoulement 26 d'un type connu, qui permet le refoule- ment dans la chambre 14 de l'accumulateur d'air, de l'air atmosphérique qui a été comprimé dans le corps de pompe 21 lorsque l'opérateur a exercé une poussée descendante sur la poignée 25. Le fonctionnement de l'installation de pulvé- risation illustrée sur les figures 1 et 2 et précédemment décrite est le suivant: On désignera par y la pression de l'air dans la chambre 14 de l'accumulateur, par P la pression, à un instant donné, du liquide de traitement dans la tubulure d'entrée 9, par S la surface de l'équipage mobile 12-15-17, sur laquelle s'exerce la pression p, par s la surface de l'équipage mobile 12-18-19, qui est exposée, dans la chambre 8, à la pression P, et pare- la section efficace du corps de clapet 11b; avec les notations indi- quées sur la figure 2, i désignant notamment le diamètre du siège 11a du clapet, on a: 1) S = 1rD 2/4, 2) = Td2/4 D) = = 2/4. Lorsque le clapet 11a-11b est fermé, la pression P du liquide entrant, qui règne dans la chambre 8, exerce sur l'équipage de piston et de membranes, 12-15-18, une force ascendante égale à 4) Fa = P. (s -Cy), tandis que l'air contenu sous pression dans la chambre 14 exerce sur le m8me équipage la force descendante ) Fd = p.S. Lorsque l'équipage 12-15- 18 est en équilibre sous l'action de ces deux forces antagonistes, Fa et Fd on a la relation 6) P. (s -) = p.., d'o -l'on peut déduire que le rapport de la pression p de l'air dans l'accumulateur à la pression du liquide entrant, P, a la valeur: 7) p/P = (s -) / s, qui est faible, dans la mesure o la différence des surfaces (s - W) peut être dimensionnée de façon à $tre très inférieure à S; ceci facilite le remplissage de l'accumulateur 14 avec la pompe à air, lorsque P est élevée. La forme de réalisation de l'invention qui est illustrée sur la figure 2 comporte en outre les deux perfectionnements suivants: D'une part, le volume intérieur de l'accumulateur 14, donc aussi la pression de l'air qui le remplit lorsque la valve 20 est fermée, peuvent être ajustés finement par un piston plongeur 30, qu'une commande manuelle 31 permet de déplacer, de l'extérieur, dans un cylindre 32, débouchant à l'intérieur de l'accumulateur 14, et, par exemple, venu de moulage avec la paroi dudit accumulateur 14. D'autre part, la pression de l'air dans l'accumulateur 14, peut être lue sur un manomètre 33, monté directement sur sa paroi. La présente invention n'est pas limitée à la forme de réalisation précédemment décrite. Elle englobe toutes ses variantes. Comme on l'a déjà indiqué, le remplissage de la chambre 14 de l'accumulateur d'air, au lieu d'être effectué à l'aide de la pompe à main 21 à 26, pourrait être effectué à l'aide d'un compresseur ou d'une autre source d'air comprimé, raccordé à la valve 20. Les moyens d'étanchéification du piston 12 sont matières à option; les membranes souples 15 et 18 pourraient être remplacées par d'autres organes d'étanchéité tels que des joints annulaires. Il n'est pas indispensable que le piston 12 soit aménagé en multiplicateur de la pression p dans la chambre 14 de l'accumulateur d'air. Bien entendu, le régulateur de pression selon la présente invention est utilisable dans tous les circuits hydrauliques, et non pas seulement dans les installations de pulvérisation ou d'injection d'un liquide de traitement. Dans la seconde forme de réalisation de l'invention, qui est illustrée sur la figure 3,9 l'accumu- lateur 14 peut 8tre rempli avec u-n fluide compressible autre que l' air, notamment un gaz ou une vapeur qui ne doit pas s'échapper dans l'atmosphère pour une raison quelconque (nocivité, coût élevé..etc); dans ce cas, la partie supérieure de l1accumulateur 14 est coiffée par un réservoir étanche 28, dans lequel le fluide compressible est stocké sous une pression de préférence notablement inférieure à la plus basse valeur à laqelle sa pression dans '!accumulateur 14 peut Stre ajustée- dans ce réservoir 28 débouchent l'aspiration 27 de la pompe à main 21-26 ainsi ale la va.lve 20, qui doit etre alors munie d'un organe 29, traversant ledit réservoir 28 avec étanchéité, et periettant de commander 1 ouverture de ladite vanne , de 1 exeèrieur Bien entendue le réservoir 28 et/ou la pompe 21-26 pouraient aussi 8tre indépendants de lacctuulmattu? 4 auquel ils seraient raccordés par des tuyaux appropriés. REVENDICATIONS I. Régulateur de pression, en particulier pour une installation de pulvérisation d'un liquide de traitement, comportant une chambre (8) avec une tubulure d'entrée (9) pour le liquide sous pression variable, et un siège (lia) pour un corps (11b) de clapet de sortie, solidaire d'un piston (12), régulateur caractérisé par le fait que son piston (12) est interposé avec étanchéité entre la chambre (8) et un accumulateur (14) rempli avec un fluide compressible, que ledit piston (12) présente une section transversale supérieure à celle du siège (lia) du clapet, et que la chambre (8), le piston (12) et l'accumulateur (14) sont dimensionnés de telle sorte que la pression (p) du fluide dans l'accumulateur (14) soit pratiquement indépendante de la pression (P) et du débit du liquide entrant. 2. Régulateur selon la revendication 1, carac- térisé en ce que l'accumulateur (14) est muni d'une valve (20), de préférence à fermeture automatique, servant au remplissage et/ou à la vidange dudit accumulateur (14). 3. Régulateur selon 1 'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'une pompe, par exemple une pompe à main (21 à 26), est montée sur l'accumulateur (1314) de façon à permettre de le remplir à la pression désirée avec du fluide compressible. 4. Régulateur selon l'une quelconque des reven- dications I à 3, caractérisé en ce que l'accumulateur (14) est rempli avec de l'air prélevé dans l'atmosphère ambiante, o débouchent la valve (20) et la pompe (21 à 26). 5. Régulateur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la valve (20) ainsi que l'aspira- tion (27) de la pompe (21 à 26) communiquent avec un réser- voir (28), o le fluide compressible est stocké sous une pression notablement inférieure à sa pression (p) dans l'accumulateur (14), ce réservoir (28) étant de préférence solidaire dudit accumulateur (14) et du corps (21) de la pompe (21 à 26), et que des moyens (29) sont prévus pour commander manuellement la valve (20). 6. Régulateur selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour ajuster, de l'extérieur, le volume intérieur de l'accumulateur (14), par exemple sous la forme d'un piston plongeur (30), qui peut être déplacé, par exemple par une commande manuelle (31), dans un cylindre (32), débouchant à l'intérieur de l'accumulateur (14), et, par exemple, solidaire de la paroi dudit accumulateur (14). 7. Régulateur selon l'une quelconque des revendications I à 6, caractérisé en ce que le piston (12) est aménagé en multiplicateur de la pression dans l'accu- mulateur (14). 8. Régulateur selon la revendication 7, carac- térisé en ce que les deux faces du piston (12), de sec- tions transversales différentes, sont reliées de façon étanche, par exemple par des membranes souples (15 et 18), la plus grande face, à la paroi latérale (13) de l'accumu- lateur (14), et la plus petite face, à la paroi latérale (7) de la chambre du clapet (8). 9. Installation de pulvérisation ou d'injec- tion d'un liquide, par exemple d'un liquide pour le trai- tement de plantes ou du sol, équipée d'un régulateur de pression (R) selon l'une quelconque des revendications I à 8, et caractérisée en ce que la tubulure d'entrée (9) de la chambre (8) du régulateur (R) est raccordée au refou- lement de la pompe à liquide (2), en parallèle sur les différents dispositifs de pulvérisation (4a à 4c), et que son clapet de sortie (11alib-10) est raccordé à une conduite de retour (6), aboutissant au réservoir de liquide (1). 10. Réceptacle étanche pour un fluide sous pression, en particulier accumulateur pour un régulateur de pression selon l'une quelconque des revendications I à 8, caractérisé en ce que le corps (21) de la pompe de remplissage du réceptacle est solidaire de la paroi (13) dudit réceptacle, étant par exemple venu de moulage avec ladite paroi.