Brevet FR2769681A1 — publié le 19990416

DISPOSITIF LIMITEUR DE PRESSION La presente invention concerne un dispositif limiteur de pression comportant un boîtier pourvu d'une chambre d'entrée munie d'une entrée de fluide sous pression et d'une sortie de fluide sous pression, la communication entre l'entrée et la sortie pouvant etre interrompue par un système à clapet disposé dans ladite chambre d'entrée. Ce type de dispositif doit être utilisé de plus en plus fréquemment, notamment en amont des chauffe-eau domestiques, à cause d'une tendance des services des eaux, dans les agglomérations en expansion, à augmenter la pression du réseau jusqu'à une valeur qui s' avère trop proche de la pression de sécurité de 7 bars, ceci pour pouvoir alimenter tous les immeubles. I1 arrive ainsi de plus en plus souvent que la soupape de sécurité de ces chauffe-eau soit actionnée sous l'effet d'une montée relativement réduite de la pression, ce qui à chaque fois cause la perte dans l'égout d'une certaine quantité de calories et d'un certain volume d'eau, perte qui finit par représenter un gaspillage important. I1 est donc souhaitable d'installer, en amont de la soupape de sécurité précitée des chauffe-eau, de même que dans tous les cas analogues où une surpression peut etre dangereuse ou coûteuse en énergie, un dispositif limiteur du type mentionné plus haut. On connaît déjà de tels dispositifs limiteurs faisant appel à des manostats, mais ceux-ci consomment de l'énergie électrique et ne sont pas toujours assez fiables. Le but de la présente invention est de remédier à leurs inconvénients dans un dispositif ne mettant en oeuvre d'autre énergie que celle fournie par le fluide sous pression qu'il convient de contrôler, c'est-à-dire sans aucune source d'énergie auxiliaire. On cherche également à obtenir un dispositif robuste, monobloc et d'encombrement réduit, de fonctionnement beaucoup plus fiable que celui des dispositifs actuellement connus. A cet effet, la présente invention concerne un dispositif limiteur de pression comportant un boîtier pourvu d'une chambre d'entrée munie d'une entrée de fluide sous pression et d'une sortie de fluide sous pression, la communication entre l'entrée et la sortie pouvant être interrompue par un système à clapet disposé dans ladite chambre d'entrée, caractérisé en ce que ledit système à clapet peut être déplacé d'une position d'autorisation de ladite communication à une position d'interdiction de cette communication par un agencement de commande à membrane principale disposé dans une chambre de commande en liaison par une première conduite avec la chambre d'entrée, la surface de cette membrane principale étant telle que la somme des forces qui s'exercent sur elle en cas de surpression dans ladite chambre d'entrée est supérieure à la somme des forces antagonistes s'exerçant sur ledit clapet et qui le maintiennent normalement dans ladite position d'autorisation. Le fonctionnement de ce dispositif sera mieux vu par la suite, mais on comprend déjà que le contrôle de la pression du fluide à sa sortie s'effectue sans utilisation d'aucune source d'énergie extérieure, l'énergie nécessaire à la manoeuvre du système à clapet entre sa position d'autorisation et sa position d'interdiction étant fournie par la pression du fluide lui-même. Un dispositif conforme à l'invention peut encore être caractérisé en ce que dans sa position d'interdiction ledit clapet est appliqué sur le siège que constitue, dans ladite chambre d'entrée, l'orifice d'un conduit d'entrée de fluide sous pression. Avantageusement, ladite première conduite entre ladite chambre d'entrée et ladite chambre de commande comporte une soupape d'admission n autorisant leur liaison qu'en cas de surpression dans ladite chambre d'entrée. Cette soupape d'admission est alors calibrée pour que le fluide ne soit admis dans la chambre de commande que s 'il est à une pression supérieure à la pression admissible dans la chambre d'entrée. Avantageusement encore, un tel dispositif peut aussi être caractérisé en ce que ladite chambre de commande est en liaison par une seconde conduite avec ladite chambre d'entrée, et en ce que cette seconde conduite comporte une soupape d'échappement autorisant la sortie du fluide hors de ladite chambre de commande lorsque ledit système à clapet regagne sa position d'autorisation après avoir occupé une position d'interdiction. Selon un mode d'exécution avantageux de l'invention, le dispositif comporte, en tant que liaison dynamique entre ladite membrane principale et le système à clapet, une tête d'appui pour ladite membrane, disposée du côté de la face de la membrane qui est opposée à celle qui reçoit la pression du fluide, et une tige de poussée solidaire de ladite tete d'appui et montée coulissante dans un passage traversant une paroi de séparation entre ladite chambre d'entrée et ladite chambre de commande. Là encore, cette partie du dispositif, et ses avantages, seront mieux vus par la suite. Facultativement, on peut encore prévoir qu'un ressort de rappel engagé sur ladite tige est comprimé entre ladite tête d'appui et une butée de ladite paroi de séparation, grâce à quoi on évacue plus rapidement le fluide qui occupe la chambre de commande, et l'on repasse aussi plus rapidement de la position d'interdiction à la position d'autorisation, après disparition d'une surpression dans la chambre d'entrée. On peut encore prévoir qu'un soufflet élastique et étanche est disposé autour de ladite tige de poussée en étant relié de façon étanche, d'une part à ladite tête d'appui, d'autre part à ladite paroi de séparation, ceci pour empêcher le fluide sous pression d'atteindre le dessous de la membrane principale. Quant au système à clapet, il pourra être de tout type approprié, en fonction de l'utilisation, et se caractériser par exemple en ce qu'il comporte comme organe actif, propre à être appliqué sur ledit siège de la chambre d'entrée, une membrane de clapet obturant ledit passage traversant lorsqu'elle est en position d'autorisation de ladite communication, et propre à être appliquée sur ledit siège par poussée de ladite tige, pour occuper sa position d' interdiction. Lorsque le dispositif est destiné à une installation à gros débit, nécessitant pour le système à clapet une course plus grande et donc une section d'ouverture plus importante que celle qui est autorisée par ladite membrane de clapet, ce dispositif peut se caractériser en ce que ledit système à clapet comporte comme organe actif, propre à être appliqué sur ledit siège de la chambre d'entrée, une tête rigide de clapet fixée sur ladite tige de poussée à l'opposé de ladite tête d'appui, propre à être écartée dudit siège lorsqu'elle est en position d'autorisation de ladite communication, et propre à être appliquée sur ledit siège par poussée de ladite tige, pour occuper sa position d'interdiction. Pour amplifier l'effet du fluide sur l'agencement de commande en cas de surpression, un dispositif conforme à l'invention peut encore être caractérisé en ce que ledit agencement de commande comporte une membrane secondaire disposée dans une chambre de commande supplémentaire également en liaison avec ladite chambre d'entrée, cette membrane secondaire étant associée, sur sa face opposée à celle qui reçoit la pression du fluide, à une autre tête d'appui dont est solidaire une autre tige de poussée, cette tige pouvant coulisser dans un passage traversant d'une paroi de séparation entre la chambre de commande et la chambre de commande supplémentaire, de sorte à pouvoir exercer une poussée sur ladite membrane principale en cas de surpression dans ladite chambre d'entrée. Comme précédemment, et pour rendre plus rapide le retour à la position normale d'autorisation, on peut prévoir qu'un ressort de rappel, éventuellement entouré d'un soufflet élastique étanche, est engagé sur ladite autre tige de poussée en étant comprimé entre ladite autre tête d'appui et une butée de ladite paroi de séparation entre la chambre de commande et la chambre de commande supplémentaire. Avantageusement, ladite membrane principale peut comporter centralement un bourrelet à contour fermé normalement en appui sur ladite paroi de séparation entre la chambre de commande et la chambre de commande supplémentaire, autour de l'orifice dudit passage traversant cette paroi. En cas de surpression du fluide dans la chambre d'entrée, on rendra ainsi plus brusque l'action de l'agencement de commande, en rendant plus bref le temps de coupure, c'est-à-dire le temps mis par l'agencement de commande pour faire passer le système à clapet de sa position d'autorisation à sa position d'interdiction. Enfin, un tel dispositif peut encore se caractériser en ce qu'il comporte sur un conduit de liaison entre la chambre de commande et la chambre de commande supplémentaire, une autre soupape d'échappement n'autorisant le passage du fluide que de la chambre de commande vers la chambre de commande supplémentaire. Des modes d'exécution de l'invention vont maintenant être décrits à titre d'exemples nullement limitatifs avec référence aux figures du dessin ci-annexé dans lequel - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un dispositif limiteur conforme à l'invention - la figure 2 est une vue en coupe axiale d'un dispositif limiteur conforme à l'invention, comportant une chambre de commande supplémentaire ; et - la figure 3 est une vue en coupe axiale du dispositif dans une variante de la figure 2, selon laquelle le clapet à membrane est remplacé par un clapet classique à tête rigide. Dans ces différents modes de réalisation, on a supposé le dispositif constitué sous la forme d'un boîtier métallique de forme générale cylindrique, référencé 1 sur toutes les figures. Dans le mode de réalisation de la figure 1, le boîtier 1 est pourvu d'une chambre d'entrée C1 munie d'un conduit d'entrée d'eau sous pression Er et d'une sortie d'eau sous pression Sc. Ce boîtier comporte également une chambre de commande C3 séparée de la chambre d'entrée C1 par une paroi de séparation 2 pourvue d'un passage traversant 3. Une membrane principale M2, par exemple en caoutchouc, divise la chambre de commande C3 en deux compartiments, dont l'un peut recevoir l'eau sous pression de la chambre d'entrée C1 par une première conduite 4 comportant intérieurement une soupape d'admission 5 à ressort de rappel 6, cette soupape n'autorisant l'écoulement de l'eau sous pression que de la chambre d'entrée C1 vers la chambre de commande C3, et non pas dans le sens inverse. Outre la membrane principale M2, l'agencement de commande du système à clapet comporte une tête d'appui 7 pour cette membrane, dans l'autre compartiment de la chambre C3, et une tige de poussée 8 solidaire de cette tête et montée coulissante dans le passage traversant précité 3. Un ressort de rappel hélicoïdal R, engagé sur la tige 8, est comprimé entre la paroi de séparation 2 et la tête d'appui 7, mais il est à noter que ce ressort n'est pas toujours indispensable. Quant au système à clapet, il comprend dans cet exemple, en tant qu'organe actif, une membrane de clapet M1 obturant normalement l'orifice du passage traversant 3. Cette membrane est fixée par son pourtour sur la paroi de séparation 2, par l'intermédiaire d'une pièce de fixation, par exemple en matière plastique rigide 10, comportant un passage interne 11. Ceci étant, en cas de surpression de l'eau arrivant dans l'entrée Er, la soupape d'admission 5 s'ouvre et l'eau sous pression est admise dans la chambre de commande C3, sur la membrane M2, dont la surface est telle qu'en agissant sur la tête d'appui 7 elle comprime le ressort R. L'extrémité de la tige de poussée 8 fait alors saillie dans le passage 11 de la pièce de fixation 10 et provoque ainsi l'application de la membrane de clapet M1 contre le siège 12 que constitue, dans la chambre d'entrée C1, l'orifice du conduit d'entrée de fluide sous pression Er. L'eau est alors empêchée d'entrer dans la chambre C1. Lorsque la pression dans cette chambre a suffisamment diminué, la soupape 5 se referme et l'eau contenue dans la chambre de commande C3 peut s'en échapper par une seconde conduite 13 reliée à la chambre d'entrée C1 et comportant une soupape d'échappement 14 à ressort de rappel 15, analogue à la soupape d'admission 5 mais disposée en sens inverse dans la conduite 13. Cette évacuation de l'eau autorise alors le retour de la tête d'appui 7 et de la membrane M2 dans la position initiale sous l'effet du ressort R, et par suite le retour de la membrane de clapet M1 dans la position d'autorisation pour laquelle l'eau peut à nouveau sortir par le siège 12 pour pénétrer dans la chambre C1 et de là en sortir par la sortie Sc. Dans le mode de réalisation de la figure 2, on a utilisé les mêmes références que dans la figure 1 pour désigner les éléments ou parties qui ont le même rôle ou sont équivalents dans les deux cas. Ce mode de réalisation se distingue du précédent essentiellement par la présence d'une membrane secondaire M3 disposée dans une chambre de commande supplémentaire C5 en liaison constante avec la chambre d'entrée C1 par une conduite 16. La chambre de commande principale C3 est également en communication constante avec la chambre d'entrée C1 d'une part par une conduite 4 analogue à la première conduite 4 mentionnée plus haut mais dépourvue de soupape d'admission, et d'autre part par un passage traversant 17 d'une paroi de séparation 18 séparant les chambres C5 et C3 l'une de l'autre. Dans ce passage traversant 17 peut coulisser une autre tige de poussée 19 solidaire d'une autre tête d'appui 20 sur laquelle est appliquée la membrane secondaire M3. Là encore, mais sans caractère d'obligation, on peut prévoir d'engager sur la tige 19 un autre ressort de rappel 21, comprimé entre la tête d'appui 20 et une butée 23 de la paroi 18. Un soufflet élastique et étanche 22 reliant la tête d'appui 20 à la paroi 18 empeche l'eau sous pression de la conduite 4 d'atteindre le dessous de la membrane secondaire M3. Par ailleurs, la membrane principale M2 comporte centralement un bourrelet 24 à contour fermé, normalement en appui sur la paroi de séparation 18, comme représenté à la figure 2. Enfin le dispositif comporte, sur un conduit 25 de liaison entre la chambre de commande C3 et la chambre de commande supplémentaire C5, une autre soupape d'échappement 26, n'autorisant le passage de l'eau sous pression que de la chambre C3 vers la chambre C5. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant en cas de surpression dans la chambre d'entrée C1, la pression qui s'exerce sur la membrane secondaire M3 dans la chambre C5 provoque le déplacement de ladite autre tête d'appui 20 et de sa tige de poussée 19 en comprimant le ressort de rappel 21 sur la butée 23, ce qui permet à la tige 19 de traverser le passage 17 et de pousser le centre de la membrane principale M2. Le bourrelet 24 est alors décollé de la paroi 18, ce qui augmente brusquement la surface de la membrane M2 offerte à la pression du fluide qui arrive par la conduite 4. La tête d'appui 7 et sa tige de poussée 8 provoquent alors la brusque application de la membrane de clapet M1 contre le siège 12 du conduit d'entrée Er, ce qui produit l'interruption de l'arrivée d'eau sous pression dans la chambre C1. Quand la pression a suffisam ment baissé, le ressort 21 et le ressort R ramènent les têtes d'appui 20 et 7 dans leur position initiale, avec réapplication du bourrelet 24 contre la paroi 18. L'eau contenue dans la chambre C3 peut s'en évacuer vers la chambre C5 en empruntant le conduit de liaison 25, après ouverture de la soupape d'échappement 26. Bien entendu et comme dans le mode de réalisation de la figure 1, la membrane de clapet M1, du fait de son élasticité et de la pression de l'eau dans la chambre d'entrée C1, revient à sa position d'obturation du passage traversant 3 en s'appliquant contre l'extrémité de la tige de poussée 8. Le mode de réalisation de la figure 3 est analogue au précédent, exception faite de la constitution du système à clapet qui, au lieu d'une membrane, met en oeuvre un clapet classique à tête rigide 27 montée à l'extrémité de la tige de poussée 8, cette tête pouvant être appliquée sur le siège 12 par l'intermédiaire d'un joint torique 28. Un ressort hélicoïdal R peut encore être engagé sur la tige 8, et être comprimé entre la tête d'appui 7 et une butée 29 de la paroi de séparation 2. Pour éviter, là encore, que l'eau sous pression n'atteigne le dessous de la membrane M2 lorsque la tête 27 est appliquée contre le siège 12, un soufflet élastique et étanche 30 relie la tête d'appui 7 au bord du passage traversant 3 de la paroi de séparation 2. On voit que le fonctionnement de ce mode de réalisation du dispositif sera par ailleurs le même que celui du mode de réalisation de la figure 2, de sorte qu'il n'est pas nécessaire de le décrire à nouveau. Il est à noter que pour les eaux calcaires, susceptibles de laisser des dépôts à l'intérieur du dispositif, on utilisera de préférence le mode de réalisation des figures 2 ou 3, dans lesquels les conduites 4 et 16 ne comportent pas de soupape, le mode de réalisation de la figure 3 étant quant à lui préféré dans le cas des débits importants. REVENDICATIONS 1. Dispositif limiteur de pression comportant un boîtier (1) pourvu d'une chambre d'entrée munie d'une entrée de fluide sous pression (Er) et d'une sortie (Sc) de fluide sous pression, la communication entre l'entrée et la sortie pouvant être interrompue par un système à clapet disposé dans ladite chambre d'entrée (cri), caractérisé en ce que ledit système à clapet peut être déplacé d'une position d'autorisation de ladite communication à une position d'interdiction de cette communication par un agencement de commande à membrane principale (M2) disposé dans une chambre de commande (C3) en liaison par une première conduite (4) avec la chambre d'entrée (C1), la surface de cette membrane principale (M2) étant telle que la somme des forces qui s'exercent sur elle en cas de surpression dans ladite chambre d'entrée (C1) est supérieure à la somme des forces antagonistes s'exerçant sur ledit clapet et qui le maintiennent normalement dans ladite position d'autorisation. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans sa position d'interdiction ledit clapet est appliqué sur le siège (12) que constitue, dans ladite chambre d'entrée (C1), l'orifice d'un conduit (Er) d'entrée de fluide sous pression. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite premiere conduite (4) entre ladite chambre d'entrée (Cl) et ladite chambre de commande (C3) comporte une soupape d'admission (5) n'autorisant leur liaison qu'en cas de surpression dans ladite chambre d'entrée (C1). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite chambre de commande (C3) est en liaison par une seconde conduite (13) avec ladite chambre d'entrée (C1), et en ce que cette seconde conduite (13) comporte une soupape d'échappement (14) autorisant la sortie du fluide hors de ladite chambre de commande (C3) lorsque ledit système à clapet regagne sa position d'autorisation après avoir occupé une position d'interdiction. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, en tant que liaison dynamique entre ladite membrane principale (M2) et le système à clapet, une tête d'appui (7) pour ladite membrane (M2), disposée du côté de la face de la membrane (M2) qui est opposée à celle qui reçoit la pression du fluide, et une tige de poussée (8) solidaire de ladite tête d'appui (7) et montée coulissante dans un passage (3) traversant une paroi de séparation (2) entre ladite chambre d'entrée (C1) et ladite chambre de commande (C3). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un ressort de rappel (R) engagé sur ladite tige (8) est comprimé entre ladite tête d'appui (7) et une butée (29) de ladite paroi de séparation (2). 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce qu'un soufflet élastique et étanche (30) est disposé autour de ladite tige de poussée en étant relié de façon étanche, d'une part à ladite tête d'appui, d'autre part à ladite paroi de séparation, ceci pour empêcher le fluide sous pression d'atteindre le dessous de la membrane principale (M2). 8. Dispositif selon la revendication 2 et l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ledit système à clapet comporte comme organe actif, propre à être appliqué sur ledit siège (12) de la chambre d'entrée (Cl), une membrane de clapet (M1) obturant ledit passage traversant (3) lorsqu'elle est en position d'autorisation de ladite communication, et propre à être appliquée sur ledit siège (12) par poussée de ladite tige (8), pour occuper sa position d'interdiction. 9. Dispositif selon la revendication 2 et l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ledit système à clapet comporte comme organe actif, propre à être appliqué sur ledit siège (12) de la chambre d'entrée, une tête rigide (27) de clapet fixée sur ladite tige de poussée (8) à l'opposé de ladite tête d'appui (7), propre à être écartée dudit siège lorsqu'elle est en position d'autorisation de ladite communication, et propre à être appliquée sur ledit siège (12) par poussée de ladite tige (8), pour occuper sa position d'interdiction. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit agencement de commande comporte une membrane secondaire (M3) disposée dans une chambre de commande supplémentaire (C5) également en liaison avec ladite chambre d'entrée (Cl), cette membrane secondaire (M3) étant associée, sur sa face opposée à celle qui reçoit la pression du fluide, à une autre tête d'appui (20) dont est solidaire une autre tige de poussée (19), cette tige pouvant coulisser dans un passage traversant (17) d'une paroi de séparation (18) entre la chambre de commande (C3) et la chambre de commande supplémentaire (C5), de sorte à pouvoir exercer une poussée sur ladite membrane principale (M2) en cas de surpression dans ladite chambre d'entrée (Cl). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'un ressort de rappel (21), éventuellement entouré d'un soufflet élastique étanche (22), est engagé sur ladite autre tige de poussée (19) en étant comprimé entre ladite autre tête d'appui (20) et une butée (23) de ladite paroi de séparation (18) entre la chambre de commande (C3) et la chambre de commande supplémentaire (C5). 12. Dispositif selon la revendication 10 ou 11, caractérié en ce que ladite membrane principale (M2) comporte centralement un bourrelet (24) à contour fermé normalement en appui sur ladite paroi de séparation (18) entre la chambre de commande (C3) et la chambre de commande supplémentaire (C5), autour de l'orifice dudit passage traversant (17) de cette paroi. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ce qu'il comporte sur un conduit (25) de liaison entre la chambre de commande (C3) et la chambre de commande supplémentaire (C5), une autre soupape d'échappement (26) n'autorisant le passage du fluide que de la chambre de commande (C3) vers la chambre de commande supplémentaire (C5).