Brevet FR2890166A1 — publié le 20070302

La présente invention concerne une vanne qui définit un volume de fluide liquide (eau, gaz liquide, gasoil, etc.... ).. Elle peut être connectée à un réseau, ou être immergée dans le fluide. Elle est autonome et ne nécessite aucun fluide, moteur de mesure, de référence. Cette vanne volumétrique est compacte. Elle peut être de très petite taille (apport d'encre d'un stylo) ou de très grande taille (vanne de décharge de bassin). Sur le marché, nous trouvons des systèmes plus ou moins complexes pour réguler un volume défini. Ces systèmes sont composés d'une vanne actionnée par un régulateur de niveau, ou de pression, des capteurs nécessaires à la mesure et d'une référence, d'une source d'énergie moteur (air, huile, électricité, ou autres). Cette vanne se compose d'un corps égal au volume défini, de deux sphères plus légères que le fluide dans lequel elles évoluent. Le corps est dimensionné pour contenir le volume défini, de quelques millilitres à plusieurs mètres cube. Les deux sphères servent de clapets pour isoler ce volume, une à l'arrivée du fluide et l'autre à la sortie de la vanne. Ces deux sphères ont une masse volumique inférieure à celle du fluide dans lequel elles évoluent. Un piston avec amortisseur retardateur, mécanique, pneumatique ou hydraulique, transmet l'énergie, due à la différence de masse volumique entre la sphère inférieure et le fluide, à la sphère supérieure pour la maintenir fermée lors de la vidange de la vanne par l'ouverture de la sphère inférieure. Un matelas gazeux est aménagé dans le haut de la vanne, entre le bas de la buse supérieure et le haut du corps de la vanne. La compression de ce matelas gazeux, lors du remplissage de la vanne par le fluide, se transformera en piston (effet piston) lors de l'ouverture de la sortie par le soulèvement de la sphère inférieure par le bras de levier. Une seule impulsion suffit. Lorsque la vanne est vide, la sphère inférieure vient se reposer sur son siège après avoir libéré de sa poussée (retardateur) la vanne supérieure. Cette dernière s'ouvre et laisse pénétrer le fluide. Le piston amortisseur retardateur a permis de limiter la perte de fluide. La sphère d'entrée ne s'ouvre que lorsque la sphère de sortie est fermée. Si l'on incorpore à l'amortisseur du piston une chambre hydropneumatique avec un matelas gazeux qui se détend par un orifice calibré, le temps du retardateur peut être défini. Dans ce cas, les deux sphères peuvent être en contact permanent avec l'amortisseur. L'intérêt majeur de cette invention est que cette vanne est autonome. Le schéma de principe 1 illustre la vanne. Le schéma 2 illustre le fonctionnement de la vanne. Le schéma 3 illustre une variante possible de la vanne. En référence au schéma de principe 1, cette vanne se compose d'un corps de vanne (1) qui définit le volume à délivrer de quelques cm3 à plusieurs m3, de deux sphères (2 et 3) plus légères que le fluide à mesurer. Ces deux sphères sont situées l'une au dessus de l'autre. La sphère inférieure (3) a un diamètre supérieur à la sphère supérieure (2). L'arrivée du fluide s'effectue au travers d'une buse (4) par le haut de la vanne. L'échappement se fait par le bas de la vanne, au travers de la buse de sortie (5). Un amortisseur retardateur (10) transmet les forces de flottabilité de la sphère inférieure (3) à la sphère supérieure (2) pour la maintenir fermée durant la vidange. Fonctionnement de la vanne: En référence au schéma 2, au repos, la sphère supérieure (2) repose sur le plateau supérieur (6) du piston (7).et laisse entrer le fluide dans le corps de la vanne, par la buse (4). La sphère inférieure (3) repose sur la buse de sortie (5) et isole la vanne (1) de l'extérieur. Par la résultante des forces, la sphère inférieure (3) reste sur le siège de la buse (5) malgré la montée du fluide dans le corps de la vanne. La vanne (1) se remplit et le fluide vient appliquer la sphère supérieure sur la buse d'entrée (4). A ce moment, les pressions de chaque côté de la sphère supérieure (2) sont égales et la flottabilité de la sphère (2) suffit à isoler le corps de la vanne (1) de l'arrivée du fluide. Une impulsion sur le levier (8) d'ouverture soulève la sphère inférieure. Cette dernière est libérée des forces qui la maintenaient sur le siège de la buse (5). Sa flottabilité due à sa masse volumique, la pousse vers le haut de la vanne. Le siège (9) du piston (7) vient amortir sa course. Le piston (7) poussé par la sphère inférieure (3) vient par le plateau (6) maintenir la sphère supérieure (2) sur sa buse (4). Cette action réduit les entrées de fluide durant la vidange de la vanne. L'amortisseur (10) intégré au piston (7) peut être articulé par des bras de levier permettant des poussées supérieures ou inférieures à celle engendrée par la flottabilité de la sphère inférieure. Les deux sphères peuvent ne pas être sur le même axe. Le piston qui les relie est articulé par des bras de levier (schéma 3). La liaison entre les bras peut être mécanique (ressort), pneumatique (gaz), ou hydraulique. Lorsque le corps de la vanne (1) est vide, la sphère inférieure (3) après avoir libéré sa poussée sur la sphère supérieure (2), vient se reposer sur le siège de la buse (5). Les deux sphères peuvent ne pas être alignées. Un piston articulé avec différents types d'amortisseurs retardateurs (11-12-13) peuvent être incorporés (le schéma 3 n'est qu'un exemple). Les bras de levier (14-15) peuvent être variables en longueur, ce qui modifie la réponse des amortisseurs et des retardateurs. Le clapet d'ouverture peut avoir différentes formes pour répondre au problème posé (proportionnel, dérivée. ..). L'homogénéité, sa forme compacte, sa simplicité, font que cette vanne volumétrique peut être de très petite taille, quelques millimètres, ou de très grande taille, plusieurs mètres. Elle peut donc être implantée dans un stylo, une seringue, doser une alimentation liquide pour malade, faire un appoint d'eau dans un aquarium, doser des engrais, insecticides, pesticides liquides, faire des appoints chimiques dans l'industrie (antimousse, phosphate, hydrazine,...). Cette vanne peut servir de chasse d'eau et être incorporée à cette chasse d'eau pour délivrer des doses d'anticalcaire, de bactéricide, de parfum. Elle peut être incorporée dans les machines à laver le linge ou la vaisselle, évitant ainsi la manipulation quotidienne des produits de lavage, de rinçage et autres. Dans une région de parfumeur, elle peut servir comme doseur à parfum, individuel ou collectif ou de maison, ou même entrer dans la chaîne de fabrication. Cette vanne peut être déclenchée par un automate qui envoie l'impulsion d'ouverture. Elle délivre des doses. Cette vanne peut être fabriquée dans des matières très diverses, verre, matière plastique, acier, etc..., même très coûteux vu sa petite taille. Son coût peut être très faible, vu sa simplicité. Cette vanne peut être fabriquée avec des matériels industriels courants, par une main d'oeuvre sans formation particulière. REVENDICATIONS 1) Vanne volumétrique autonome définissant un volume de fluide liquide, connectée à un réseau ou immergée dans le fluide, caractérisée en ce qu'elle se compose d'un corps de vanne (1), de deux sphères (2, 3) plus légères que le fluide situé à l'intérieur du corps de vanne (1), l'une des sphères dite sphère inférieure (3) a un diamètre supérieur à l'autre sphère dite sphère supérieure (2), de deux buses (4, 5) de fluide, l'une des buses dite buse d'arrivée (4) est située sur la partie haute du corps de vanne (1) et l'autre buse dite buse de sortie (5) est située sur la partie basse du corps de vanne (1), les deux sphères (2, 3) servant de clapets pour isoler ce volume, une à l'arrivée du fluide et l'autre à la sortie du fluide, d'un piston (7) comprenant à son extrémité supérieure un plateau supérieur (6) sur lequel peut reposer la sphère supérieure (2) et à son extrémité inférieure un siège (9), d'au moins un amortisseur retardateur (10) intégré au piston (7) qui transmet les forces de flottabilité de la sphère inférieure (3) à la sphère supérieure (2) et d'un levier (8) d'ouverture qui libère sous une impulsion la sphère inférieure (3) des forces qui la maintenaient sur le siège de la buse de sortie (5). 2) Vanne selon la revendication 1 caractérisée en ce que les sphères (2, 3) sont situées l'une ou dessus de l'autre. 3) Vanne selon la revendication 1 caractérisée en ce que l'amortisseur retardateur (10) intégré au piston (7) est articulé par des bras de levier permettant des poussées supérieures ou inférieures à celles engendrées par la flottabilité de la sphère inférieure (3). 4) Vanne selon la revendication 1 caractérisée en ce que le piston (7) qui relie les deux sphères (2, 3) est articulé par des bras de levier (14, 15) dans le cas où les deux sphères ne sont pas alignées. 5) Vanne selon la revendication 3 ou 4 caractérisée en ce que la liaison entre 30 les bras de levier (14, 15) est mécanique (ressort), pneumatique (gaz) ou hydraulique. 6) Vanne selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que la matière de la vanne est du verre, du plastique ou de l'acier.