Brevet FR2800828A1 — publié le 20010511

VANINES 3 ET 4 VOIES A ALrTORITE ADAPTABLE La présente invention permet, par une conception nouvelle et adaptée de la section de passage du fluide, d'améliorer l'utilisation des vannes de régulation. Il existe actuellement dans le commerce des vannes 3 et 4 voies qui s'utilisent dans le domaine de la régulation, que ce soit industriel ou domestique. Le rôle de ces vannes 3 et 4 voies est de peumir réguler, sur un circuit, la température du fluide caloporteur à destination des émetteurs de calories. Ces vannes permettent principalement de faire évoluer, de 0 à 100 % la proportion de fluide directement issu du générateur d'énergie dans le circuit de déperdition de calories (par exemple, radiateurs, plancher chauffant, aérotherme, échangeur pour eau chaude sanitaire). Le fluide cakopoiteur circule dans les conduites grâce à une pompe de circulation. Ces vannes s'utilisent de même dans le domaine de la climatisation, en régulation chaud et froid sur fluide gazeux, liquide ou émulsion. Il s'avère que, pour satisfaire la précision de la régulation en fonction des différentes installations (ces vannes peuvent être motorisées), ces vannes doivent avoir, pour chacun des différents types de circuits, un coefficient de perte de charge en fonction de sa position qui se traduit par la notion d'autorité . Cette notion d'autorité se concrétise par le fait que le réglage de l'angle d'ouverture de la vanne de sa position fermée à ouverture complète induise une variation de débit linéaire du fluide à diluer (ex : sur position l; 10 % du débit, sur VIS 70 % du débit). Cette notion d'autorité est aussi représentée par un coefficient i appelé K-s. La traduction du problème évoqué s'image fort bien dans la réalité par un exemple Une installation de chauffage domestique où le client constate que sur la position minimum de sa vanne, il n'y a pas de chauffage (ce qui est normal) et sur une position proche, il a beaucoup trop chaud (ce qui est anormal), alors que la rotation totale de l'axe permet une variation 10 fois supérieure. Cela vient du fait que la vanne a été mal calibrée ( autorité inadaptée), et que le faible déplacement de l'organe a une trop grande incidence sur la dilution du débit. Ce problème existe sur les vannes de régulation à répartition (palette rotative). On trouve sur le marché domestique plusieurs types de vannes - Des vannes en laiton, fonte ou matériaux composites, --Des vannes avec diamètres de raccordements distincts (1/2, 3/4, 1, 1 '/4 -de pouce), - Des vannes trois voies et quatre voies. Il faut noter que la notion d'autorité est directement issue du profil de la section de passage du fluide, profil qui peut être solidaire du corps de la vanne (vannes traditionnelle pour le marché domestique) ou rapporté (tels que décrit dans les brevets n 95 05 443, A57061865 et DE 43 25 737 A1) avec un profil de passage du fluide qui est indépendant du corps de la vanne. On notera que, dans la description du brevet DE 43 25 737 A1 d'une vanne deux voies, il est indiqué une variation d'ouverture par mouvement d'un piston (3) et d'un couple de pièces avec passages dont l'une est fixe (pièce 6 avec passage 9) et l'autre )pièce 7 mobile en rotation avec un ensemble d'ouvertures 12 qui viennent se placer au droit de l'ouverture 9. Dans le cas de notre invention présentée, nous ne parlons que des vannes trois et quatre voies, avec un profil de passage à section donnée, la variation d'ouverture étant réalisée par une palette rotative. La partie support de section de passage est également non continue sur le pourtour. L'invention décrite dans la présente demande illustre une nouvelle conception de la vanne, commune aux types 3 et 4 voies, permettant une précision accrue de la variation de débit en fonction de la rotation d'une palette. L'invention décrite permet d'adapter l'autorité en fonction de ses besoins, et éventuellement, de pouvoir changer cette autorité selon la réalité et l'évolution de l'installation, après constatation du fonctionnement, sans avoir à changer le corps de vanne (temps d'intervention et risques de fuites). Cette vanne peut être moulée ou usinée avec quelque matière que ce soit, pourvu que cette dernière réponde aux exigences techniques requises. L'invention réside dans le fait principal que le profil de passage du fluide est placé sur une excroissance (7) solidaire du couvercle (2@ cette excroissance (7) venant dans le corps de la vanne (1) au droit d'une des conduites (6). - La pièce (1) représente le corps de la vanne. Ce corps peut être obtenu par moulage de quelque matière que ce soit (aluminium, fonte, acier, verre, plastique, etc..), opaque ou transparente, ou obtenu par usinage sur machine, - La plaque (2) de fermeture ou couvercle, opaque ou transparente. Cette plaque (2) assure l'étanchéité sur le corps (1) de vanne par un joint torique placé dans une gorge (5) et comporte une excroissance (7) comprenant une section (4) de passage (variantes 4', 4"ou 4"' par exemple) du fluide conditionnant l'autorité de la vanne. Cette excroissance peut avoir également deux butées ( ) pour limiter la rotation de la palette rotative (3). - La palette rotative (3), mobile autour d'un axe (elle n'est pas obligatoirement symétrique), La planche 1 représente un corps (1) de vanne (fig.l) et coupe (fig.2), La planche 2 représente la plaque (2) de fermeture (fig.3), vue de coupe (fig.4) et vue de coté gauche (fig.5). La planche 3 représente la palette (3) vue face (fig.7) et vue de coté (fig.6). Toutes possibilités de géométrie de section passage (4) sont possibles à mettre en oeuvre. Nous ne décrirons pas la multitude de possibilités, mais savons qu'elles sont possibles. Fonctionnement Lorsque que la palette (3) est en rotation, elle dégage une section de passage (4) par laquelle le fluide peut passer et rejoindre les canalisations de raccordements (6). La section d'écoulement du fluide au début de la rotation de la palette est celle résultante de l'épaisseur de la paroi en excroissance (7) solidaire de la plaque (2) de fermeture qui comprend la section de passage (4) du fluide et de la hauteur d'ouverture. Le fluide passe donc dans la tranche de la paroi (7) au début de la rotation de la palette, jusqu'à ce que la palette arrive au droit de l'ouverture de raccordement (6) des tuyauteries. Cette solution permet un moindre volume de matière lors de la fabrication de la plaque de fermeture (2). Elle est fixée sur le corps (1) par des vis passant au travers des trous (11) s'insérant dans des taraudages (12). Le changement de profil de la section (4) de passage du fluide est réalisée par le changement du couvercle (2) sur lequel est solidaire la section de passage (4). Cette excroissance (7) est positionnée de préférence en face du conduit (6) départ installation. La palette rotative (3) tourne autour d'un axe, centrée dans le corps (1) de la vanne par un ergot prenant place dans le logement (8). L'autre extrémité (9) passe au travers d'un alésage (10) centré dans le couvercle de fermeture (2). Des joints toriques en assurent l'étanchéité. Une motorisation de cette vanne peut être assurée par le positionnement d'un moteur actionnant en rotation la palette rotative. Une autre géométrie (fig.8) possible de l'excroissance (7) est de ménager un espace (14) entre l'excroissance (7) support du profil (4) et l'alésage intérieur du corps (1). De ce fait, ce n'est plus le passage dans la tranche de l'excroissance qui conditionne le débit en début de rotation, mais la somme du profil (4) découvert qui permet au fluide de s'écouler dans l'espace (14) situé entre l'excroissance (7) et le corps (1). Il est également possible .d'avoir un profil (4) spécialement adapté pour un sens de rotation donné (sens aiguille d'une montre ou l'inverse). En effet, les vannes actuelles permettent le changement de sens de rotation selon l'installation en place. Cette faculté limite la précision de la régulation. Dans le cas ou l'on privilégie un sens de rotation (4"'), le profil (4) peut être excentré et utiliser la totalité de la rotation possible de la palette (3) entre les butées (13) pour faire varier le débit. REVENDICATIONS 1 Couvercle destiné à obturer une partie ouverte d'un corps de vanne pour fluide, à trois ou quatre ouvertures de raccordement (6), caractérisé en ce qu'il porte une excroissance (7) propre à être placée dans ledit corps (1) au droit de l'une des ouvertures (6) et comprenant au moins une section de passage de fluide (4) de forme choisie de manière @ conditionner le passage fluide circulant dans le corps (1). Couvercle selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux butées (13) agencés pour limiter la rotation d'une palette rotative logée dans ledit corps de vanne (1). Couvercle selon l'une des revendications 1 et caractérisé en ce qu'il porte ladite excroissance (7) en un lieu choisi de sorte qu'elle soit jointive au corps de vanne (1). 4. Couvercle selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il porte ladite excroissance (7) en un lieu choisi de sorte qu'elle soit placée à une distance choisie d'un alésage intérieur du corps de vanne (1). 5. Vanne pour fluide, comprenant un corps à trois ou quatre ouvertures de raccordement (6), caractérisée en ce qu'elle comporte un couvercle selon l'une des revendications 1 à 4. 6. Vanne pour fluide selon la revendication 5, caractérisée en ce que ledit corps (1) loge une palette rotative (3) agencée pour gérer les variations des sections de passage de fluide au niveau des ouvertures. 7. Vanne pour fluide selon la revendication 6, caractérisée en ce que ladite palette rotative (3) est asymétrique. 8. Vanne selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que ledit couvercle (2) est solidarisé au corps de vanne (1) par des vis.