Brevet FR2764378A1 — publié le 19981211

L'invention concerne les réseaux de distribution de fluide, et plus particulièrement un appareillage permettant de détecter une surconsommation due à une fuite dans un tel réseau, en signalant l'existence de tout débit de fluide d'origine inconnue dans un circuit, si nécessaire après isolement de ce circuit de sa source d'alimentation par un barrage. Les réseaux de distribution de fluide, par exemple les réseaux d'alimentation en eau, sont souvent sujets à des fuites du type goutte-à-goutte ou microfuites, plus difficiles à détecter et à localiser que des fuites franches dont les manifestations sont généralement spectaculaires et qui sont localisables visuellement. Ces microfuites sont le plus souvent dues à la fermeture incomplète d'un robinet, à la défectuosité d'un robinet ou d'un joint, ou encore à une fissure dans une canalisation. Bien que la perte instantanée de liquide soit faible, les conséquences sont souvent désastreuses (dégâts dus à l'humidité dans le sol ou dans un bâtiment) et le surcoût dû à la surconsommation en liquide est considérable. Les appareils de détection de surconsommation actuels sont soit incapables de détecter de telles fuites goutte-à-goutte, soit très onéreux parce que complexes et notamment informatisés. L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un appareillage de signalisation de débit dans un circuit de fluide, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur de débit adapté pour traduire la présence d'un débit par une variation de pression qui est fonction de l'intensité du débit, un transducteur auquel l'éventuelle variation de pression émise par le détecteur est transmise par des moyens de transmission de variation de pression et qui délivre un signal électrique de débit en fonction de la variation de pression qui lui est transmise, une unité centrale de commande reliée électriquement au transducteur pour en recevoir le signal électrique de débit et élaborer au moins un signal électrique de commande en fonction du signal électrique de débit, et au moins un dispositif de signalisation relié électriquement à l'unité centrale de commande pour en recevoir le signal électrique de commande et émettre en réponse un signal d'avertissement lumineux et/ou sonore lors de la détection d'un débit. Ainsi, l'appareillage détecte toute surconsommation anormale en aval du point du circuit dans lequel est inséré le détecteur, même en l'ignorance de la consommation normale ou habituelle due, par exemple, dans le cas d'un circuit de distribution d'eau, au fonctionnement de lavabos, de chasses d'eau, d'un dispositif d'arrosage, d'un lave- linge, etc. Par ailleurs, la cause première des détériorations qui sont à l'origine de telles fuites est souvent l'existence de surpressions temporaires dans le réseau, par exemple pendant les périodes de faible consommation, notamment pendant la nuit. Aussi, selon des caractéristiques avantageuses de l'invention, l'appareillage comporte un régulateur de pression à membrane, dont la membrane constitue la séparation entre une première et une deuxième chambres, la première chambre étant insérée dans le circuit de fluide, et le détecteur de débit est constitué par ce régulateur de pression, la paroi de la deuxième chambre du régulateur étant percée d'un trou pour que cette deuxième chambre soit mise en communication, par les moyens de transmission de variation de pression, avec le transducteur. Ainsi, la pression dans la région du circuit en aval du régulateur est normalement maintenue constante, et un test de fuite peut être réalisé à tout moment grâce à ce détecteur. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre d'une forme de réalisation de l'invention donnée à titre d'exemple non limitatif et représentée sur les dessins ci-joints dans lesquels: - la figure 1 est un schéma d'une partie d'un réseau d'alimentation en eau équipée d'un appareillage selon l'invention; - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'une unité de commande entrant dans la constitution d'un appareillage selon l'invention; - la figure 3 est une vue schématique en coupe d'un régulateur de pression modifié pour remplir également la fonction de détecteur de débit dans un appareillage selon l'invention; et - la figure 4 est une vue montrant des moyens de transmission de pression entrant dans la constitution d'un appareillage selon l'invention. L'installation de la figure 1 montre une partie d'un réseau de distribution de fluide tel que de l'eau, comportant une conduite d'amenée 1 destinée à être reliée à une source d'alimentation en eau, et des conduites de distribution 2 sous la forme de ramifications raccordées à la conduite d'amenée. Cette partie de réseau est munie d'un appareillage de signalisation de débit destiné à détecter l'existence de fuite(s) éventuelle(s) dans les ramifications. De manière générale cet appareillage comporte un détecteur de débit 3 présentant une chambre 31 insérée dans la conduite d'amenée de manière que le débit dans la chambre 31 soit celui qui existe dans cette conduite 1. Cependant, les débits de faible intensité, et en particulier les débits goutte-à-goutte dus à une fuite, étant très difficiles à mettre en évidence, particulièrement lorsqu'une telle installation est en service, parce qu'ils s'ajoutent de manière insignifiante à un débit important, il a été trouvé approprié de tenter de les détecter lorsque l'installation n'est pas en service, et de manière plus avantageuse quand la partie du réseau à vérifier est isolée de sa source d'alimentation. Aussi, en amont du détecteur de débit 3, il est prévu un barrage sous la forme d'un robinet ou d'une électrovanne 4, appartenant ou non à l'appareillage selon l'invention; ce barrage est destiné à être fermé lorsque l'on désire tester l'installation en ce qui concerne les microfuites, de telle sorte que, si aucun fluide n'est soutiré volontairement, le fluide perdu par un éventuel écoulement goutte-àgoutte ne soit pas remplacé, et que la perte d'une certaine quantité de fluide fournisse une information interprétable indubitablement comme étant due à une microfuite. Le détecteur de débit 3 est, selon l'invention, adapté pour traduire la présence d'un débit dans la conduite d'amenée 1 par une variation de pression; parmi les diverses possibilités de parvenir à ce résultat, une forme de réalisation de détecteur de débit particulièrement avantageuse sera décrite plus loin. La variation de pression, qui est en fonction de l'intensité du débit, est transmise, par un conduit ou un système de conduit(s) 5, du détecteur 3 à un transducteur 6 qui délivre un signal électrique de débit en fonction de l'éventuelle variation de pression qui lui est transmise. En plus du détecteur de débit 3, du système de conduits 5, et du transducteur 6, l'appareillage selon l'invention comporte une unité centrale de commande 70 reliée électriquement au transducteur pour en recevoir le signal électrique de débit et élaborer en fonction de celuici au moins un signal électrique de commande qui est fonction du signal électrique de débit, et au moins un dispositif de signalisation lumineuse 71, 72 ou sonore 81 relié électriquement à l'unité centrale de commande 7 pour en recevoir le signal électrique de commande et émettre en réponse un signal d'avertissement lumineux ou sonore lors de la détection d'un débit dû à une fuite ou à l'ouverture inopinée d'un robinet de soutirage ou analogue. Le dispositif de signalisation 71, 72, 81 peut être à proximité immédiate de l'unité centrale de commande 70, par exemple sur le même boîtier 7 que celle-ci, ou sur un boîtier annexe 8 situé à distance; l'appareillage peut naturellement comporter plusieurs dispositifs de signalisation disséminés en des lieux appropriés, dont un ou davantage sur le boîtier 7 de l'unité centrale de commande 70. Lorsque l'appareillage comporte une électrovanne 4 pour constituer le barrage par rapport à la source d'alimentation en fluide, avantageusement, celle-ci est reliée à l'unité de commande 7 pour en recevoir l'un des signaux électriques de commande pour autoriser ou interrompre le transfert de fluide vers l'aval, et éventuellement un autre signal électrique de commande dépendant d'une action manuelle, par exemple sur un interrupteur 701 comme on le verra dans la suite. L'unité centrale de commande comporte des circuits de temporisation 702, 703 pour cadencer le fonctionnement de l'appareillage. Tout d'abord, un premier circuit de temporisation 702 fixe la durée du test à une valeur réglable d'une minute à trois heures par exemple. En effet, comme un débit goutte-à-goutte ne provoque une variation de pression mesurable qu'après une perte de fluide significative, la durée du test comprise entre le moment o le circuit est isolé et celui o, en l'absence de détection de perte de fluide significative, l'alimentation est rétablie, ou en présence de détection, un signal d'avertissement est émis, doit pouvoir être relativement long. Cependant dès que le signal électrique de débit atteint une valeur prédéterminée, le signal électrique de commande peut être émis, et ainsi également le signal d'avertissement lumineux ou sonore. Un deuxième circuit de temporisation 703 relié au premier est alors simultanément excité, pour fixer le délai à l'issue duquel sera émis un autre signal de commande pour commander ou confirmer l'isolement du circuit de fluide, ou éventuellement autoriser l'alimentation de celui-ci. Ce deuxième circuit de temporisation, également à durée réglable, permet de définir le laps de temps alloué pour la recherche de l'origine de la fuite et y porter remède; cette durée peut également être réglée entre une minute et plusieurs heures (par exemple, en cas de fuite, pour un circuit d'alimentation en eau domestique, on adoptera une durée d'une vingtaine de minutes, et pour une entreprise, une durée de trente cinq minutes environ). Pendant le fonctionnement de ce deuxième circuit de temporisation 703, le test peut se poursuivre de telle sorte que l'appareillage puisse détecter si la fuite a été jugulée, et si cela est le cas autoriser la ré-alimentation et se remettre en position de veille. Le signal de commande émis en réponse au fonctionnement de ce deuxième circuit de temporisation est celui qui est appliqué à l'électrovanne 4 qui, de préférence, équipe l'appareillage selon l'invention. L'unité centrale de commande 70 comporte également, comme on l'a vu, au moins un interrupteur 701 pour commander manuellement la fermeture de l'électrovanne. Un éventuel troisième circuit de temporisation (non représenté) peut permettre une mise en route et un arrêt de l'alimentation en fluide au moyen de l'électrovanne 4 pour une durée prédéterminée, par exemple pour une opération d'arrosage ou autre. Le boîtier 7 renfermant l'unité centrale de commande 70 comprenant les différents circuits de temporisation ainsi que leur alimentation, et les alimentations des dispositifs de signalisation et de l'électrovanne, peut être lui-même alimenté sur secteur basse-tension 24 volts en alternatif ou par des accumulateurs; de préférence, aucune liaison électrique ne le relie au circuit de fluide hormis la liaison à l'électrovanne, en basse tension. La liaison électrique de ce boîtier principal 7 à des boîtiers satellites 8 pour des dispositifs de signalisation 81 distants peut être une liaison par fils, une liaison par induction à boucle basse fréquence, une liaison hertzienne classique, ou encore une liaison dite optique (y compris par infra-rouge). Ce boîtier 7 est muni de différents organes visibles ou/et accessibles de l'extérieur, et notamment d'un interrupteur 73 de mise en et hors fonctionnement associé à un voyant, d'un interrupteur 74 de mise en circuit d'une sonnerie 72 associé à un voyant, d'un ou deux voyants 71 de signalisation de fuite excités par des signaux de commande et pouvant être clignotants par exemple en alternance, d'un commutateur 75 de test de microfuites pour provoquer ou interrompre un test de microfuites, d'un commutateur ou poussoir 701 de commande de l'électrovanne indépendamment de tout test pouvant être associé à un voyant et éventuellement de fusibles 76 qui peuvent en alternative être inaccessibles de l'extérieur. Le fonctionnement de l'appareillage est le suivant: Pour la détection d'une fuite "normale", il n'est pas nécessairement utile que le circuit de fluide soit isolé de sa source d'alimentation, et il peut suffire de vérifier qu'aucun des points de distribution de fluide n'est en fonctionnement (robinets, chasses d'eau, vannes) avant de mettre l'appareillage en service au moyen de son interrupteur général 73, le dispositif de signalisation sonore 72 ayant été éventuellement mis en service au moyen de son propre interrupteur 74. Dans ces conditions, le premier circuit de temporisation 702 est mis en fonctionnement, et simultanément, une variation de débit qui serait due à une fuite est traduite par le détecteur 3 en une variation de pression appliquée au pressostat 6 qui délivre en réponse un signal électrique de débit à l'unité centrale 70; lorsque ce signal électrique de débit atteint une valeur prédéterminée, l'unité centrale délivre un signal de commande qui excite les dispositifs de signalisation 71, 72, 81 et déclenche le deuxième circuit de temporisation 703; si le débit persiste pendant un laps de temps prédéterminé, un signal de commande ferme l'électrovanne 4; en revanche, si, au bout d'un autre (ou le même) laps de temps prédéterminé, le signal électrique de débit n'a pas atteint la valeur prédéterminée, le deuxième circuit de temporisation et les dispositifs de signalisation ne sont pas excités, mais, pour plus de sûreté, il y a lieu de faire un test de microfuite. Pour effectuer un test de microfuite, avant la mise en fonctionnement de l'appareillage dans les mêmes conditions que précédemment, le commutateur 75 de test de microfuites est actionné, ce qui ferme l'électrovanne 4, et comme la quantité de fluide perdue n'est pas remplacée, le débit est plus facile à détecter, mais la suite des opérations reste identique au cas précédent, à cela près que l'électrovanne n'a pas besoin d'être fermée puisqu'elle l'est déjà; si nécessaire elle peut cependant être ensuite ouverte en mettant fin au test. Dans l'hypothèse o l'électrovanne 4 est ouverte, mais o cependant le circuit ne reçoit plus de fluide de la source d'alimentation en fluide (par exemple par suite de travaux de voirie), et o un point de distribution de fluide est mis ou resté en position d'ouverture, la mise en fonctionnement de l'appareillage permet de détecter le débit de la même manière que mentionné plus haut, ce qui évite une consommation d'eau inutile, et les dommages qui peuvent résulter du rétablissement de l'alimentation en fluide avec un point de distribution en position ouverte. Dans le cas o l'appareillage est destiné à équiper un circuit de distribution d'eau muni d'un compteur 9, le détecteur 3 est inséré dans la conduite d'amenée 1 en aval du compteur, et d'une éventuelle électrovanne 4 équipant déjà le circuit de fluide, qui pourra alors être utilisée dans le cadre de l'invention; en l'absence d'électrovanne à l'origine dans le circuit, une électrovanne est insérée immédiatement en amont du détecteur 3. Avantageusement, le détecteur 3 de débit est constitué par un régulateur ou réducteur de pression, que l'on a adapté pour remplir cette fonction sans qu'il cesse de remplir sa fonction d'origine de régulateur. Un régulateur de pression à membrane, du type cloche, couramment en laiton, est particulièrement bien adaptable. Il peut être réglé à la pression réglementaire de trois bars, si sa plage de réglage normale inclut cette valeur. La pression peut être vérifiée au moyen d'un manomètre 30 branché à la sortie de ce régulateur 3 Un tel régulateur ou réducteur, modifié selon l'invention, est représenté sur la figure 3. Ce type de régulateur comporte, à l'intérieur d'un boîtier, deux chambres 31, 32 isolées l'une de l'autre par une membrane 33 souple. L'une 31 des chambres, destinée à être insérée dans le circuit à réguler, et comportant donc un raccord d'entrée de fluide à pression non régulée et un raccord de sortie de fluide à pression réduite régulée, contient un clapet 34 dont la force de rappel vers son siège 35 et à l'encontre de la pression exercée par le fluide entrant dans la chambre 31 est réglée par la compression d'un ressort 36. L'autre chambre 32 est normalement remplie d'air et sa paroi comporte un trou de mise à l'air extérieur de très faible diamètre. Selon l'invention, ce sont les variations de pression dans cette autre chambre 32 qui sont mises en oeuvre pour traduire la présence d'un débit dans le circuit, c'est-à-dire en particulier dans la chambre 31 qui comporte un clapet 34 de régulation, et qui sont à cet effet appliquées au transducteur 6 sous la forme d'un pressostat à membrane; un pressostat à membrane à air est particulièrement bien adapté à ce genre d'application en tant que transducteur, compte-tenu notamment de sa gamme de pressions de fonctionnement, de son prix et de sa précision; cependant, la présence d'air dans l'ensemble constitué par ladite autre chambre 32 du réducteur de pression 3, le pressostat 6, et le système 5 de transmission, présente certains inconvénients; c'est pourquoi cette autre chambre ainsi que le tube de transmission sont partiellement emplis d'un fluide dit hydraulique tel qu'une huile, qui pousse ou ramène une poche d'air sur la membrane du pressostat avec une grande souplesse et un bon amortissement, grâce à sa viscosité, et sans perturber le fonctionnement du régulateur de pression; cependant, le remplacement de l'air par de l'huile nécessite l'agrandissement du trou de mise à l'air de la paroi de la chambre normalement "à air". Les autres avantages de l'huile sont de protéger du dessèchement le caoutchouc de la membrane du régulateur, de ne pas être à l'origine d'importantes variations de volume en fonction de la température, de ne pas s'évaporer et se recondenser. En vue de faciliter la transmission des variations de pression, le régulateur de pression 3 est muni, autour du trou 37 pour l'huile, d'un raccord 38 de liaison en laiton, par exemple brasé. Par ailleurs, au sommet du régulateur 3, est montée une vis de réglage de pression (ici réglée pour 3 bars), et le passage pour la vis est étanchéifié par un joint 39 comprimé par une rondelle insérée entre le joint 39 et un écrou vissé autour de la tige filetée de la vis de réglage. Le raccord 38 de liaison du réducteur de pression 3 est relié à celui du pressostat 6 par un système de transmission télescopique, un premier tube 51 étant emmanché autour du raccord 38 du réducteur, un deuxième tube 52 étant emmanché autour du raccord du pressostat, et les deux tubes 51, 52 étant emmanchés l'un dans l'autre de manière coulissante mais étanche; ce montage permet de régler aisément la sensibilité des dépressions, en enfilant plus ou moins profondément les deux tubes de liaison l'un dans l'autre. De bons résultats sont obtenus avec le pressostat 6 à une trentaine de centimètres au-dessus du régulateur de pression 3 modifié, et une quantité d'huile d'environ deux cents millilitres. Ainsi, dans le cadre du fonctionnement qui a déjà été décrit plus haut, la variation du débit ou de la pression de fluide dans la chambre 31 du régulateur de pression 3 qui comporte un clapet 34, provoque une variation de pression sur la membrane 33 du régulateur, laquelle est transmise par l'intermédiaire de l'huile et de l'air du système 5 de conduits 51, 52, à la membrane du pressostat transducteur 6, la suite du processus se déroulant comme déjà mentionné. REVENDICATIONS 1. Appareillage de signalisation de débit dans un circuit de fluide, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur de débit (3) adapté pour traduire la présence d'un débit par une variation de pression qui est fonction de l'intensité du débit, un transducteur (6) auquel l'éventuelle variation de pression émise par le détecteur est transmise par des moyens (5) de transmission de variation de pression et qui délivre un signal électrique de débit en fonction de la variation de pression qui lui est transmise, une unité centrale de commande (70) reliée électriquement au transducteur (6) pour en recevoir le signal électrique de débit et élaborer au moins un signal électrique de commande en fonction du signal électrique de débit, et au moins un dispositif de signalisation (71, 72, 81) relié électriquement à l'unité centrale de commande (70) pour en recevoir le signal électrique de commande et émettre en réponse un signal d'avertissement lumineux et/ou sonore lors de la détection d'un débit. 2. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une électrovanne (4) reliée électriquement à l'unité centrale de commande (70) pour en recevoir également un signal électrique de commande, et insérée dans le circuit de fluide en amont du détecteur (3) pour autoriser et interrompre le transfert de fluide vers l'aval en fonction au moins de ce signal électrique de commande. 3. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un régulateur de pression (3) à membrane, dont la membrane (33) constitue la séparation entre une première et une deuxième chambres (31, 32), la première chambre (31) étant insérée dans le circuit de fluide. 4. Appareillage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le détecteur de débit (3) est constitué par le régulateur de pression, la paroi de la deuxième chambre (32) du régulateur étant percée d'un trou (37) pour que cette chambre soit mise en communication, par les moyens (5) de transmission de variation de pression, avec le transducteur (6). 5. Appareillage selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens (5) de transmission de variation de pression, pour relier le régulateur de pression (3) au transducteur (6), comportent au moins un tube (51, 52), et l'ensemble constitué par la deuxième chambre (32) du régulateur (3) et le tube (51, 52) contient une huile et au moins une poche d'air qui s'étend dans au moins une partie du tube (52), du côté du transducteur. 6. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un interrupteur (701) à commande manuelle inséré dans un circuit de liaison électrique de l'unité centrale de commande (70) et de l'électrovanne (4) adapté pour transmettre à l'électrovanne un signal électrique de commande. 7. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un manomètre (30) en aval du détecteur de débit (3). 8. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité centrale de commande (70) est dans un boîtier (7) muni d'au moins un dispositif de signalisation de débit (71, 72). 9. Appareillage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'unité centrale de commande (70) est dans un boîtier (7), et un autre boîtier (8) situé à distance de celui de l'unité centrale de commande est muni d'au moins un dispositif de signalisation de débit (81). 10. Appareillage selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un circuit de temporisation (703), pour décaler le signal de commande de l'électrovanne (4) par rapport au signal de commande du dispositif de signalisation (71, 72, 81), d'un temps de retard prédéterminé.