Brevet FR2908855A1 — publié le 20080523

La présente invention a pour objet un composant pneumatique destiné à être installé dans un circuit de fluide gazeux et permettant l'ouverture de ce circuit à une pression aval donnée inférieure à la valeur de consigne de fermeture pour cette même pression aval; on appellera dans la présente description sous la seule dénomination gaz toute composition, mélange ou gaz mono composant. Le domaine technique de l'invention est celui de 10 la distribution et des mélanges de gaz. Dans ce domaine les installations comportent souvent des appareils ou dispositifs propres à fournir, à partir de plusieurs constituants, un mélange de constitution pré-définie, qu'on appellera dans la 15 présente description sous la seule dénomination mélangeur de gaz . De façon classique, un mélangeur de gaz est généralement muni d'un réservoir tampon en sortie. Et entre le réservoir tampon placé en sortie et l'ensemble 20 mélangeur on trouve souvent un dispositif comportant un détecteur de pression aval à deux seuils et une électrovanne. Ce dispositif permet d'arrêter le mélangeur lorsque la pression aval atteint un seuil trop élevé pour garantir la précision du mélange et de le mettre en 25 marche lorsque la pression aval a chuté à un niveau inférieur au seuil de fermeture. Ce dispositif connu présente l'inconvénient d'être constitué de pièces disparates et raccordées entre elles par des canalisations rigides ou souples, sources de 30 fuites et plus complexes à mettre en œuvre et de nécessiter souvent une alimentation électrique. 2908855 2 De nombreux dispositifs ont été inventés pour réaliser des mélangeurs de gaz intégrant ce type de dispositif. On peut citer par exemple la demande de brevet FR 5 2019284 de la société DR2GER qui décrit des dispositifs de mélange qui utilisent des clapets mobiles poussés par l'armature attirée par la force magnétique d'un aimant. De même on connaît la demande FR 2138742 de la société AIRCO qui décrit un dispositif, utilisant une armature agissant sur une membrane ; laquelle armature subit alternativement l'influence de deux aimants, qui déterminent chacun deux positions extrêmes. On pourrait citer de nombreux autres dispositifs de même type, mais soit ils ne répondent pas pour certains, comme ci-dessus, à la problématique de pouvoir ouvrir/fermer le circuit de sortie entre deux pressions, soit sont tous assez complexes de réalisation. Le but de l'invention est de trouver une solution alternative plus simple et ne présentant pas les mêmes 20 inconvénients. Le problème posé est donc de pouvoir réaliser, en sortie d'un mélangeur existant, un dispositif permettant l'ouverture de ce circuit à une pression aval donnée inférieure à la valeur de consigne de fermeture pour 25 cette même pression, de préférence entièrement pneumatique, le dispositif devant être le plus simple possible à réaliser, nécessitant moins de pièces que les dispositifs connus et facile à mettre en place. Une solution au problème posé est un composant 30 pneumatique destiné à être installé dans un circuit de gaz, dans ou en sortie d'un mélangeur de gaz et permettant l'ouverture de ce circuit à une pression aval 2908855 3 inférieure à la valeur de consigne de fermeture pour cette même pression aval, qui comprend : - un corps creux dont la partie intérieure comporte au moins une chambre, 5 - au moins un orifice d'entrée percé dans le corps, et apte à assurer le passage du gaz vers la chambre, - au moins un orifice de sortie percé dans le corps, et apte à assurer le passade du gaz de la chambre vers l'extérieur du composant, 10 - un obturateur mobile et étanche sur un siège situé en entrée de ladite chambre, ledit obturateur formant moyen d'arrêt, sensible à la différence de pression régnant entre chaque face de l'obturateur, - un moyen de sollicitation dudit obturateur pour lui 15 appliquer une force de maintien déterminée et différente en fonction de ses positions d'ouverture et de fermeture, et apte à assurer un décalage entre la pression d'ouverture et de fermeture. Ce moyen est assuré par l'attraction magnétique induite par au moins un aimant permanent qui maintient ledit obturateur en position fermée sur son siège. L'invention permet ainsi de disposer d'un nouveau composant entièrement pneumatique, simple à réaliser et qui réalise la fonction d'ouverture et de fermeture du circuit avec une hystérésis grâce à la force magnétique d'un aimant. En effet une force magnétique est induite dans le clapet d'une vanne d'obturation par un aimant permanent. Ce clapet est soumis à la résultante entre la force d'attraction magnétique et une force due à la différence de pression entre chaque côté du clapet. La force d'attraction est fortement dépendante de la distance entre l'aimant et le clapet. Lorsque la 2908855 4 différence de pression est suffisante pour vaincre cette force d'aimantation (qui est à son maximum), le clapet s'ouvre et laisse passer le gaz. La force d'attraction diminue alors fortement au fur et à mesure de 5 l'éloignement du clapet. Ce clapet ne se fermera alors que lorsque la différence de pression va diminuer à un niveau inférieur à la force magnétique (qui est à son minimum). Il s'ensuit que, la pression amont étant maintenue constante, la pression aval doit remonter à un 10 niveau supérieur à celui de l'ouverture pour pouvoir refermer le clapet. Dès que celle-ci redescend à son seuil bas, un nouveau cycle d'ouverture/fermeture redémarre. Le résultat est un nouveau dispositif 15 d'ouverture/fermeture, très simple et agencé pour être monté directement en sortie d'un ensemble de mélange de gaz; ce nouveau dispositif est très simple à réaliser et à fabriquer en grande série permettant de réduire les coûts de fabrication par rapport aux systèmes actuels qui 20 font appel a différents composants spécifiques interdisant des solutions économiques; la présente invention permet de se positionner sur les marchés existants avec un avantage concurrentiel, en proposant un composant se présentant sous une forme unitaire, compacte 25 et ergonomique et ne nécessitant la mise en œuvre que d'un minimum de pièces. Un tel composant pneumatique permet d'assurer le fonctionnement automatique d'un mélangeur de gaz préexistant dans une plage de pression contrôlée, et cela 30 de façon entièrement pneumatique. On pourrait citer d'autres avantages de la présente invention mais ceux cités ci-dessus en montrent 2908855 5 déjà suffisamment pour en prouver la nouveauté et l'intérêt. La description ci-après et le dessin joint unique représentent un exemple de la réalisation de l'invention, 5 mais n'ont aucun caractère limitatif : d'autres réalisations sont possibles dans le cadre de la portée et de l'étendue de cette invention. La figure 1 est une vue en coupe axiale et latérale d'un composant pneumatique suivant un exemple de 10 réalisation de l'invention et prêt à être installé en série avec un mélangeur de gaz existant et connu. Le composant pneumatique suivant l'invention comprend un corps 100 creux sensiblement tubulaire et réalisé en matériau compatible et étanche aux gaz 15 utilisés : sa partie intérieure comporte au moins une chambre 101 fermée par un obturateur 110, étanche sur le siège 111 formant l'entrée de la chambre. Un moyen adéquat 131 tel qu'un joint torique souple assure l'étanchéité du clapet. Un orifice d'entrée 102 et un 20 orifice de sortie 103 permettent de raccorder ce composant au circuit de gaz concerné. Suivant le mode de réalisation représenté sur la figure jointe, l'obturateur 110 est un clapet mobile coulissant librement le long d'un axe longitudinal dans la chambre 25 101. Ce clapet en se déplaçant longitudinalement vient fermer ou ouvrir l'orifice situé à l'entrée de la chambre 101. Ce clapet 110 est soumis d'une part à une force due à la différence de pression entre la pression P1 régnant en 30 amont du clapet et la pression P2 régnant en aval dans la chambre 101. Cette force de pression, variable et qui dépend essentiellement de la pression aval P2 lorsque la 2908855 6 pression amont P1 est maintenue constante, tend à ouvrir le clapet 110. Un aiment permanent 113 est placé à l'entrée de la chambre 101 de façon telle à soumettre le clapet mobile 5 110 muni d'une pièce métallique 112 à une force magnétique qui tend à le plaquer en position fermée sur son siège 111. Dans le mode de réalisation représenté, un ressort 120 vient lui aussi appuyer longitudinalement sur le clapet 10 110 de façon à le maintenir en position fermée sur son siège 111. Ce ressort comprend tout moyen de réglage 121 permettant de le déplacer longitudinalement tel qu'un pas de vis et de le maintenir dans sa position de réglage. Grâce à l'aimant 113 on dispose d'un moyen simple de 15 définir un décalage de pression entre la pression P2 min nécessaire pour ouvrir le clapet 110 et la pression P2 max nécessaire pour refermer ce clapet. Au repos, lorsque les pressions P1 et P2 sont quasi identiques, le clapet mobile ferme le siège 111 ; il n'y 20 a pas de débit de gaz. Lorsque la pression aval P2 chute (suite à une utilisation du gaz en aval) la force due à la différence de pression Pl-P2 qui s'applique sur la section du clapet devient supérieure aux forces d'attraction magnétique de l'aimant et de rappel du 25 ressort qui maintiennent ce clapet en position fermée. De ce fait le clapet 110 se déplace et commande l'ouverture et le passage de gaz au travers du composant jusqu'en sortie. L'attraction magnétique étant fortement dépendante de 30 l'éloignement du clapet, elle s'amenuise fortement en position ouverte. Il s'ensuit que pour refermer le clapet sur son siège 111 il est nécessaire que la différence de 2908855 7 pression Pl-P2 diminue plus que sa valeur initiale et donc que la pression P2 remonte à un seuil supérieur au seuil d'ouverture pour refermer ce clapet. Le clapet se referme alors et est de nouveau soumis à 5 l'attraction magnétique maximum de l'aimant 113 qui le maintient fermé. Lorsque la pression P2 chute de nouveau suite à la consommation de gaz en aval, le cycle d'ouverture/fermeture se produit de nouveau. Connaissant les caractéristiques de débit/pression 10 nécessaires, l'homme du métier peut ainsi définir les caractéristiques de réalisation du composant pneumatique suivant l'invention, telles que l'implantation de l'aimant, la force du ressort et les dimensions du clapet, afin d'obtenir les seuils d'ouverture/fermeture 15 désirés. On obtient ainsi un composant pneumatique permettant d'ouvrir le circuit de sortie à une pression aval P2 min et à le refermer à une pression P2 max d'un niveau supérieur, très simple à réaliser, ne comportant en fait 20 qu'une seule pièce mobile, l'obturateur soumis à l'attraction magnétique d'un aiment permanent, et ne nécessitant pas d'alimentation électrique pour fonctionner. Bien que l'invention ait été décrite en liaison 25 avec un exemple particulier de réalisation, il est évident qu'elle n'y est nullement limitée mais au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art et qu'elle comprend tous les éléments techniques des moyens décrits ainsi que 30 leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Composant pneumatique destiné à être installé dans un circuit de gaz, dans ou en sortie d'un mélangeur de gaz et permettant l'ouverture de ce circuit à une pression aval P2 min inférieure à la valeur de consigne de fermeture P2 max pour cette même pression aval, caractérisé en ce qu'il comprend : un corps (100) creux dont la partie intérieure comporte au moins une chambre (101), au moins un orifice d'entrée (102) percé dans le corps (100), et apte à assurer le passage du gaz vers la chambre, au moins un orifice de sortie (103) percé dans le corps (100), et apte à assurer le passage du gaz de la chambre (101) vers l'extérieur du composant, - un obturateur (110) mobile et étanche sur un siège (111) situé en entrée de ladite chambre (101), ledit obturateur formant moyen d'arrêt, sensible à la différence de pression Pl-P2 régnant entre chaque face de l'obturateur, - un moyen de sollicitation dudit obturateur pour lui appliquer une force de maintien déterminée et différente en fonction de ses positions d'ouverture et de fermeture, et apte à assurer un décalage entre la pression d'ouverture et de fermeture. 2. Composant pneumatique suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de sollicitation de l'obturateur (110) comprend au moins un aimant permanent (113) qui maintient ledit obturateur en position fermée sur son siège (111). 2908855 9 3. Composant pneumatique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'obturateur (110) est muni d'une pièce métallique (112) soumise à l'attraction d'au moins un aimant permanent(113) placé à l'entrée de la chambre (101). 4. Composant pneumatique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'obturateur (110) est muni d'un aimant permanent qui est attiré par au moins une pièce métallique placée à l'entrée de la chambre (101). 5. Composant pneumatique suivant la revendication 2, caractérisé en ce que l'obturateur (110) est muni d'un aimant permanent soumis à l'attraction magnétique d'un autre aimant permanent (113) fixé à l'entrée de la chambre (101). 6. Composant pneumatique suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre (101) comprend un moyen élastique appuyant sur l'obturateur mobile (110) pour le maintenir en position fermée. 7. Composant pneumatique suivant la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen élastique est constitué d'au moins un ressort (120) situé le long de l'axe central de la chambre et appuyant sur l'obturateur mobile (110). 8. Composant pneumatique selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de réglage (121) de la force dudit ressort. 9. Mélangeur de gaz à plusieurs constituants, caractérisé en ce qu'il dispose en sortie d'un composant pneumatique d'ouverture/fermeture conforme à l'une quelconque des revendications précédentes.