Brevet FR2782770A1 — publié le 20000303

Robinet a soulèvement muni de deux sièges La présente invention concerne un robinet à soulèvement avec un siège de robinet qui coopère avec un élément de fermeture, le siège et l'élément étant agencés entre deux chambres de liaison. Les robinets à soulèvement de ce genre sont connus sous de nombreuses versions, par exemple du document DE 36 15 229 AI. Dans de tels robinets, le siège de robinet annulaire entoure un canal de section annulaire, lequel est complètement recouvert par un élément de fermeture annulaire. Ceci mène à une caractéristique d'écoulement prédéterminée. Ils conviennent pour toutes sortes de fluides, en particulier pour des liquides. L'invention est basée sur l'objectif de proposer un robinet à soulèvement du genre décrit dans l'introduction, dans lequel même de petites levées permettent un écoulement important. En accord avec l'invention, cet objectif est atteint par le fait que sur les deux côtés d'un canal de section étroite connecté à l'une des chambres de connexion, on forme respectivement un premier et un deuxième siège de robinet, que l'élément de fermeture coopère avec les deux sièges de robinet, et que les deux zones situées à proximité du côté des deux sièges de robinet à l'opposé du canal de section étroite sont connectées à l'autre chambre de connexion. On obtient l'écoulement plus important désiré même avec de petites levées, du fait que le fluide peut s'écouler à la fois à travers le premier et le deuxième siège de robinet, ce qui signifie que les deux zones sont disponibles pour l'écoulement. Ceci signifie aussi qu'avec une certaine levée la chute de pression au niveau du robinet à soulèvement sera relativement faible. De plus, comme seule la section de l'élément de fermeture correspondant au canal de section étroite est exposée à cette différence de pression, des forces relativement faibles sont suffisantes pour provoquer un déplacement de levée. L'expression "canal de section étroite" doit être comprise comme représentant une surface telle que la longueur des deux sièges de robinet est un multiple de la distance entre ces deux sièges de robinet. On préfère une relation longueur/distance égale à au moins 5, de préférence 10 à 80, et en particulier 30 à 60. De préférence, la distance est constante sur toute la longueur du siège de robinet; cependant, elle peut changer à l'intérieur des plages mentionnées ci- dessus pour la relation longueur/distance. Il est particulièrement préféré que le canal de section étroite soit annulaire, de sorte que l'on obtient un siège de robinet extérieur annulaire et un siège de robinet intérieur annulaire. Les dimensions extérieures restantes étant égales, ceci a pour résultat un doublement de l'aire d'écoulement. En outre, il est recommandé que le canal de section étroite soit formé par une gorge. A la place d'une gorge, on peut aussi utiliser une tfente traversante. Un mode de réalisation particulièrement simple prévoit que l'élément de fermeture porte un joint qui est commun pour les deux sièges de robinet. Il est particulièrement avantageux que le premier etou le deuxieme siège de robinet coopère avec un joint à lèvres. De tels joints à lèvres sont plus élastiques que les autres joints. Ainsi, ils assurent un étanchement intime avec une force moindre, mais ils s'ouvrent aussi sous de petites différences de pression. Pour ce qui concerne les sièges de robinet annulaires, il est recommandé que l'élément de fermeture comporte un joint annulaire, qui possède un joint à lèvres en projection radiale vers l'extérieur et un joint a lèvres en projection radiale vers l'intérieur, ces joints à lèvres coopérant respectivement avec le siège de robinet extérieur et avec le siège de robinet interieur. De préférence, les extrémités frontales des deux sièges de robinet sont arrondies. Ceci réduit les bruits d'écoulement. Il est aussi avantageux que les deux sièges de robinet soient en gradins, de telle sorte qu'avec une petite charge dans la direction de fermeture les lèvres vont porter sur le premier gradin, et qu'avec une charge plus élevée le joint dans la zone de l'attachement des lèvres vient porter sur le deuxième gradin. Lorsque la charge augmente, le joint passe du premier au deuxième gradin, ce qui a pour effet que la force agissant sur les joints à lèvres est limitée vers le haut. Dans un mode de réalisation préféré, on prévoit que les hauteurs des deux sièges de robinet soient décalées, de sorte que lors du mouvement de fermeture un siège de robinet est fermé en premier lieu, suivi par la fermeture de l'autre siège de robinet. Ainsi, on peut atteindre une caractéristique de robinet avec inflexion, grâce à laquelle une augmentation de la levée provoque une augmentation du débit faible au départ, puis plus rapide ensuite. L'application du robinet à soulèvement à un détecteur de fuite est particulièrement recommandée, l'élément de fermeture étant chargé par un premier ressort de fermeture à l'encontre du sens d'écoulement, et un dispositif de mesure de levée afin de mesurer le débit étant prévu. Le robinet s'ouvre en fonction du débit. Avec une chute de pression relativement faible on peut détecter une plage de débit très importante. Un mode de réalisation préféré prévoit que l'élément de fermeture puisse être chargé par un deuxième ressort de fermeture, lequel est maintenu dans une position inactive par une contre-bride, et que la contre-bride soit mobile au moyen d'un dispositif de réglage jusque dans une position qui libère le deuxième à ressort de fermeture. Au moyen du deuxième ressort de fermeture, le robinet à soulèvement peut être maintenu fermé de façon assurée. Du fait que la pression devant être bloquée agit uniquement sur une surface annulaire de l'élément de fermeture, un deuxième ressort de fermeture avec une force limitée est suffisant, de sorte que le déplacement de la contre-bride est aussi possible avec une force relativement faible. Pour l'utilisation avec un détecteur de fuite, il est également avantageux que l'élément de fermeture porte un rotor de mesure agence dans un trajet d'écoulement auxiliaire qui court-circuite la gorge annulaire, et à ce rotor est associé un dispositif de mesure de vitesse pour mesurer le débit. Etant donné que le robinet à soulèvement permet des débits élevés déjà avec de petites levées, le rotor de mesure sert à atteindre des résultats fiables également avec de petits débits. Dans un mode de réalisation préféré, on prévoit qu'un dispositif de mesure a impulsions, balayant des marques sur le rotor de mesure, détecte la vitesse par évaluation de la fréquence d'impulsions et la levée en évaluant la relation impulsions/pauses. Ainsi, la mesure de vitesse et la mesure de levée peuvent être exécutées d'une manière très simple. Dans ce qui suit, l'invention est décrite en se basant sur des modes de réalisation préférés représentés sur les dessins, lesquels montrent: figure 1, une coupe longitudinale aà travers un robinet à soulèvement en accord avec l'invention figure 2, une coupe longitudinale à travers un détecteur de fuite en accord avec l'invention; et figure 3, une vue agrandie de la zone A du siège de robinet de la figure 2. Le robinet à soulèvement de la figure I comporte un boîtier 1, possédant une chambre de connexion côté entrée 2 et une chambre de connexion côté sortie 3. Un insert 4 est monté entre ces chambres et il porte, à l'extrémité d'une gorge annulaire 5 connectée à la chambre de connexion côté entrée 2, un siège de robinet extérieur 6 et un siège de robinet intérieur 7. L'extrémité ouverte de la gorge annulaire 5 forme un canal de section étroite F, la relation entre la longueur du siège de robinet extérieur 6 et la distance depuis le siège de robinet intérieur 7 s'élevant à approximativement 35. Un élément de fermeture 8, chargé par un ressort de rappel 9 agissant de la direction d'ouverture, est guidé dans un insert additionnel 10, dont la rotation permet d'établir la valeur k,. L'élément de fermeture 8 peut être axialement déplacé par un élément d'ajustement (non représenté) au moyen d'une tige 11, amenée jusqu'à l'extérieur aà travers une boite à joint. L'élément d'ajustement est par exemple un thermostat qui ferme le robinet lorsque la température extérieure augmente. L'élément de fermeture 8 porte un joint annulaire 13 sur lequel sont formées une lèvre d'étanchéité extérieure 14 qui se projette radialement vers l'extérieur et coopère avec le siège de robinet extérieur 6, et une lèvre d'étanchéité intérieure 15 qui se projette radialement vers l'intérieur et coopère avec le siège de robinet intéreneur 7. Les deux sièges de robinet 6 et 7 ont des tfaces terminales arrondies. En outre, il est prévu que la zone 16 à l'extérieur du siège de robinet extérieur 11 et, via des canaux de pénétration 18, la zone 17 à l'intérieur du siège de robinet intérieur soient connectées avec la chambre de connexion de côté sortie J3. Comme indiqué au moyen des flèches 19, le flux de fluide au-dessus de la gorge annulaire 5 se scinde au niveau du robinet ouvert. Une partie s'écoule a travers l'ouverture formée entre le siège de robinet extérieur 6 et la lèvre associée 14, directement jusque dans la zone 16 et ainsi dans la chambre de connexion côté sortie 3. L'autre partie s'écoule via l'ouverture entre le siège de robinet intérieur et la lèvre associée 15 via la zone 17 et les ouvertures 18 jusque dans la chambre de connexion côté sortie 3. Déjà de petites levées sont suffisantes pour laisser passer des débits importants. La pression à l'entrée agit simplement dans la zone de la gorge annulaire 5, c'est-à-dire la surface du canal de section F, sur l'élément de fermeture 8. Les forces exigées par le dispositif d'ajustement pour le déplacement de l'élément de fermeture sont d'autant plus faibles. Comme ceci est normal, le joint annulaire 13 est réalisé en caoutchouc ou en matière plastique élastique. Par conséquent, les lèvres 14 et 15 formées sur ce joint sont souples et flexibles elles se ferment de façon étanche avec une petite force, du fait qu'elles s'adaptent bien aux sièges de robinet 6 et 7. Les parties correspondantes du détecteur de fuites selon les figures 2 et 3 sont dotées de numéros de référence augmentés de la valeur 100. En premier lieu, on constate que la relation longueur/distance du canal de section F est environ égale à 45. Ainsi, de petites levées permettent un débit substantiel. Comme on peut le voir de la figure 3, le siège de robinet intérieur 107 est décalé en hauteur par rapport au siège de robinet extérieur 106, de sorte qu'un mouvement de fermeture va amener le siège de robinet 107 en engagement avec la lèvre d'étanchéité 115 en premier lieu, puis ensuite le siège de robinet 106 en engagement avec la lèvre d'étanchéité 114. Ceci mène à une caractéristique de robinet infléchie, étant donné qu'au début du mouvement de levée une seule aire d'écoulement est disponible, c'est-à-dire entre le siège de robinet 106 et la lèvre 114, tandis que la deuxième aire entre le siège de robinet 107 et la lèvre 115 est ouverte plus tard. Le siège de robinet extérieur 106 et le siège de robinet intérieur 107 sont réalisés en deux gradins. Le premier gradin 120, 121 est forme par une élévation annulaire, et le deuxième gradin 122, 123 par la bordure extérieure de la gorge annulaire 105. Les lèvres 114 et 115 coopèrent avec le premier gradin 120, 121, et la zone d'attachement des lèvres sur le joint 113 coopère avec le deuxième gradin 122, 123. Pendant le fonctionnement normal, l'élément de fermeture 108 est chargé par un ressort de fermeture 124 relativement faible. Par conséquent, l'élément de fermeture 108 subit une levée qui dépend du débit. Ainsi, en combinaison avec un dispositif de mesure de levée, qui sera décrit plus tard, le robinet à soulèvement sert de débitmètre. Un ressort de fermeture 125 plus fort est normalement maintenu hors d'engagement avec l'élément de fermeture 108 au moyen d'une contre-bride 126. La contre-bride est portée par un insert 127, lequel est ajustable via une tige 129 au moyen d'un dispositif d'ajustement. Le dispositif d'ajustement peut par exemple être un moteur électrique, mais il peut être aussi actionné manuellement. Quand la tige 129 et l'insert 127 se déplacent vers le haut, en activant ainsi le ressort de fermeture 125, le robinet à soulèvement se ferme sous l'influence des deux ressorts de fermeture 124 et 125, ce qui provoque une fermeture étanche des deux gradins , 121 et 122, 123. Dans ce cas, le robinet à soulèvement sert de dispositif de blocage. Un rotor de mesure 130 est supporté dans l'élément de fermeture 108, ce rotor étant alimenté avec le fluide provenant de la chambre de connexion côté entrée 102 via un orifice 13 1, et le fluide sortant vers la chambre de connexion côte sortie 103 via un canal 132. L'orifice 131, le rotor de mesure 130. et le canal 132 forment un passage d'écoulement auxiliaire qui court- circuite la gorge annulaire et donc également le robinet à soulèvement. Le rotor de mesure 130 est capable d'enregistrer de petits débits étant donné que la vitesse du rotor de mesure 130 est déterminée. Un dispositif de mesure à impulsions 133 du type électro-optique, au moyen duquel un faisceau lumineux est interrompu par des marques 134 sous la forme de pales du rotor de mesure 130 produit une séquence d'impulsions qui est envoyée à un circuit d'évaluation 136 via l'entrée 135. La fréquence des impulsions 1 5 constitue une mesure pour la vitesse du rotor de mesure. La relation impulsions/pauses constitue une mesure pour la levée de l'élément de fermeture et ainsi du rotor de mesure 130, puisqu'avec une épaisseur de pale constante, la distance entre pales voisines change concurremment avec la levée. Le dispositif de mesure à impulsions 133, en combinaison avec le circuit d'évaluation 136, forme ainsi un dispositif de mesure de levée et un dispositif de mesure de vitesse. Ceci produit le mode de fonctionnement suivant pour le détecteur de fuite. Des petits débits sont déterminés au moyen de la rotation du rotor de mesure tandis que le robinet à soulèvement est fermé. Des débits plus importants sont détectés au moyen de la levée de l'élément de fermeture 108 et ajoutés aux débits traversant le rotor de mesure 130. Quand le circuit d'évaluation établit, au moyen de différents critères, l'existence d'une fuite, qu'il s'agisse d'une petite fuite ou d'une fuite importante, le dispositif d'ajustement 128 est actionne de telle manière que le ressort de fermeture 125 plus puissant devient actif et ferme le robinet à soulèvement. Simultanément, le passage d'écoulement auxiliaire peut être fermé, étant donné que l'orifice 131 est fermé par un couvercle 137 sur l'insert 127. Revendications 1. Robinet à soulèvement comprenant un siège de robinet coopérant avec un élément de fermeture, le siège et l'élément étant agencés entre deux chambres de connexion, caractérisé en ce que des deux côtés d'un canal à section étroite (F) connecté à l'une des chambres de connexion (2; 102) sont formés respectivement un premier et un deuxième siège de robinet (6, 7; 106, 107), en ce que l'élément de fermeture (8; 108) coopère avec les deux sièges de robinet (6, 7 106, 107), et en ce que les deux zones (16, 17; 116, 117) situées à proximité sur le côté des deux sièges de robinet (6, 7 106, 107) à l'opposé du canal à section étroite (F) sont connectées à l'autre chambre de connexion (3 103). 2. Robinet a soulèvement selon la revendication 1, caractérisé en ce que le canal à section étroite (F) est annulaire, de sorte qu'il se présente un siège de robinet annulaire extérieur (6, 7) et un siège de robinet annulaire intérieur (106, 107). 3. Robinet à soulèvement selon l'une ou l'autre des revendications I et 2, caractérisé en ce que le canal à section étroite (F) est formé par une gorge (5 ). 4. Robinet à soulèvement selon l'une des revendications I aà 3, caractérisé en ce que l'élément de fermeture (8; 108) porte un joint (13 À 113) commun aux deux sièges de robinet (6, 7; 106, 107). 5. Robinet à soulèvement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier et/'ou le deuxième siège de robinet (6, 7; 106, 107) coopère avec unjoint à lèvres (14, 15; 114, 115). 6. Robinet à soulèvement selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'élément de fermeture (8; 108) comporte un joint annulaire (13; 113) qui présente une lèvre (14 114) se projetant radialement vers l'extérieur et une lèvre (15; 115) se projetant radialement vers l'intérieur, lesdites lèvres coopérant avec le siège de robinet extérieur et le siège de robinet intérieur (6, 7 106, 107) respectivement. 7. Robinet a soulèvement selon l'une des revendications I à 6. caractérisé en ce que les extrémités frontales des deux sièges de robinet (6, 7: 106. 107) sont arrondies. 8. Robinet à soulèvement selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les deux sièges de robinet (16, 17) sont en gradins de sorte qu'avec une petite charge dans la direction de fermeture, les lèvres (114, 115) vont porter sur le premier gradin (120, 121), et qu'avec une charge plus élevée, le joint (113) dans la zone d'attache des lèvres vient porter sur le deuxième gradin (122. 123). 9. Robinet à soulèvement selon l'une des revendications 1 àa 8, caractérisé en ce que les hauteurs des deux sièges de robinet (106, 107) sont décalées, de sorte que lors du mouvement de fermeture un siège de robinet (107) se ferme en premier, suivi par la fermeture de l'autre siège de robinet ( 106). 10. Robinet à soulèvement selon l'une des revendications I à 9, caractérisé par l'application du robinet à soulèvement à un détecteur de fuite, l'elément de fermeture (108) étant chargé par un premier ressort de fermeture (124) à l'encontre du sens d'écoulement, et en ce qu'il est prévu un dispositif de mesure pour mesurer le débit. I 1. Robinet à soulèvement selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'élément de fermeture (108) est chargé par un deuxieme ressort de fermeture (125), lequel est maintenu dans une position inactive par une contre-bride (126), et en ce que la contre- bride (126) est mobile au moyen d'un dispositif d'ajustement (128) jusque dans une position qui libère le deuxieme ressort de fermeture (125). 12. Robinet à soulèvement selon l'une des revendications I à 11, caractérise en ce que l'élément de fermeture (108) porte un rotor de mesure (130) agencé dans un passage d'écoulement auxiliaire qui by-passe la gorge annulaire (105), un dispositif de mesure de vitesse afin de mesurer le débit étant associé audit rotor. 13. Robinet à soulèvement selon les revendications 10 et 12. caractérisé en ce qu'un dispositif de mesure à impulsions (133), balayant des marques (134) sur le rotor de mesure (130), détecte la vitesse par évaluation de la fréquence des impulsions, et la levée par évaluation de la relation impulsions/pauses.