Brevet FR2935037A1 — publié le 20100219

i Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de palette de survitesse destiné à équiper une conduite de fluide, notamment une conduite d'eau pour détecter une veine de liquide en survitesse, dispositif monté dans un perçage réalisé dans la paroi de la conduite, comprenant un balancier monté articulé par un palier et dont un bras porte une palette destinée à pénétrer dans la conduite et plonger dans la veine de liquide pour être soumise à l'action du liquide en mouvement et l'autre bras, extérieur à la conduite, porte une masse d'équilibrage pour équilibrer la position du balancier dans une veine de fluide à une vitesse normale alors que le balancier est déséquilibré par une veine en survitesse, pour déclencher une alarme. Etat de la technique On connaît déjà un tel dispositif de palette de survitesse, 15 encore appelé plus simplement palette de survitesse. Ce dispositif est destiné à détecter la survitesse d'un liquide dans une conduite. En général, il s'agit d'une conduite d'eau, par exemple d'un réseau de distribution d'eau ou d'alimentation d'un équipement industriel. Lorsque la consommation est normale, le liquide circule à 20 une certaine vitesse dans le tuyau mais cette vitesse reste inférieure à une vitesse limite. En cas de rupture du tuyau, la vitesse du liquide augmente et passe à l'état de survitesse. Cette survitesse est évaluée en fonction des tuyaux du réseau de distribution et elle correspond par exemple au débit en cas de rupture du tuyau. 25 Pour détecter une telle survitesse, synonyme de rupture ou de fuite importante, et pouvoir commander la fermeture de vannes, on utilise des détecteurs mécaniques de survitesse tel que celui définit ci-dessus. Ce détecteur de survitesse est installé dans un embout tubulaire soudé dans une ouverture découpée dans le tuyau. Cette ouverture et son 30 embout sont, en général, verticaux, tournés vers le haut ce qui offre les meilleures possibilités d'installation et de fonctionnement. La palette immergée dans la veine de liquide est soumise à une force résultant de l'action du liquide sur la surface de la palette. Cette force génère un couple tendant à faire pivoter la palette. Mais l'autre bras 35 du levier portant la palette est chargé par une masse à la manière d'une masse de balance réglable sur la tige par rapport à l'axe de pivotement du levier pour créer le couple antagoniste qui s'oppose à celui appliqué au bras portant la palette. Cela permet de maintenir le dispositif à l'équilibre, 2 par un réglage manuel fait directement sur place, lorsque la vitesse de circulation du liquide dans le tuyau est une vitesse normale, c'est-à-dire inférieure à la survitesse. Dans cette position normale d'équilibre autour de laquelle la palette peut osciller plus ou moins en fonction de la variation de débit de liquide dans la conduite, c'est-à-dire une vitesse toujours inférieure à la survitesse, et donc sans déclencher de signal. Mais si le liquide accélère brusquement et passe en survitesse, le couple exercé sur la palette dépasse très largement le couple antagoniste engendré par la masse de sorte que le levier effectue un mouvement de pivotement de forte amplitude. Ce mouvement est détecté par un détecteur qui signale cette survitesse et, par suite, l'éventualité d'une fuite. Des actions sont effectuées pour remédier à cette situation par la fermeture de vannes. 15 Mais ce dispositif de palette de survitesse doit être vérifié régulièrement et entretenu. Pour cela, il faut le démonter après avoir fermé la vanne de la section de conduite en amont (et éventuellement en aval) du dispositif, pour vider la conduite, démonter le dispositif, le contrôler, le réparer, le 20 réinstaller et enfin remettre en fonctionnement la conduite. Dans la me-sure où les conduites d'eau sont très longues, elles représentent un volume important d'eau qu'il faut rejeter à chaque vérification du dispositif de palette de survitesse. Outre le gâchis d'eau, cette opération n'est pas simple à ré-25 aliser, nécessite du temps et du personnel. De plus, elle doit être programmée car elle ne peut se faire à n'importe quel moment. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un dispositif de palette de survitesse économique qui soit d'une installation et d'un en- 30 tretien simples, ne nécessitant pas l'évacuation de la conduite qu'il équipe. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention concerne un dispositif de palette de survitesse du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu'il comprend un robinet à guillotine installé sur la conduite et surmonté d'un cylindre ou- 35 vert, recevant - un équipage mobile formé d'un piston logé de manière étanche dans le cylindre pour séparer l'intérieur du cylindre en communication avec la veine de fluide de la conduite et l'extérieur, et portant l'axe du balan- 3 cier dont un bras descend à travers le cylindre et l'ouverture du robinet, cet axe débouche du piston et porte à l'extérieur du piston à la fois l'autre bras du balancier muni de la masse d'équilibrage et une came de déclenchement, - un capteur pour détecter le déplacement de la came en position de sur-vitesse, - un moyen de commande pour déplacer l'équipage mobile par rapport au cylindre entre, d'une part, une position active pour laquelle le piston est proche du robinet à guillotine et le bras muni de la palette pénètre dans la veine de liquide de la conduite et, d'autre part, une position ré-tractée dans laquelle la palette est sortie de la veine au-delà du caisson du robinet à guillotine, permettant la fermeture du robinet à guillotine pour isoler l'équipage mobile par rapport à la conduite.. Ce dispositif peut se contrôler très simplement sans avoir à vider la conduite ou arrêter le fonctionnement de la conduite puisque l'équipage mobile qui est la partie la plus sujette à détérioration et dont il faut vérifier le bon fonctionnement, peut être extrait de la conduite puis séparé de celle-ci après fermeture du robinet à guillotine. Ainsi, ce n'est qu'à la première installation du dispositif de palette de survitesse qu'il faut que la conduite soit évacuée. Lorsque cela est fait au moment de l'installation du réseau de conduite, la mise en place du dispositif de palette de survitesse se fait donc sans aucune difficulté particulière. La facilité d'accès au dispositif de palette de survitesse et les possibilités d'entretien peuvent ainsi se faire de manière indépendante de la gestion du réseau de conduite puisqu'il n'y a pas à intervenir sur le réseau. L'intervention sur le dispositif de palette de survitesse ne nécessite pas non plus de personnel nombreux puisqu'un seul intervenant suffit pour dégager l'équipage mobile de la conduite puis fermer la liaison à l'aide du robinet à guillotine. Il en est de même pour l'opération inverse de remise en place du dispositif. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le piston est un piston à chapeau dépassant du côté extérieur non en contact avec la veine de fluide, de la partie en anneau du piston, muni des joints et des bagues de guidage pour former les paliers de l'axe débouchant, portant le balancier et la came de déclenchement. 4 Cette réalisation du piston est particulièrement intéressante car le piston en une seule pièce constitue à la fois le piston proprement dit et le palier pour l'axe du balancier. Suivant une autre caractéristique avantageuse, l'équipage mobile est formé du piston ainsi que d'un plateau coulissant engagé sur des colonnes de guidage portées par le cylindre pour définir un chemin de translation parallèle à l'axe du cylindre et ce plateau est relié au piston par une tige de liaison. Cet équipage mobile peut s'extraire du cylindre par le simple dévissage de la plaque supérieure reliant les colonnes de guidage. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le moyen de commande est une crémaillère ou une vis portée par le plateau coulissant dans l'axe de guidage et reliée à une transmission à vis installée sur le dessus des colonnes de guidage et muni d'une commande manuelle pour 15 actionner la crémaillère (vis) et déplacer par commande manuelle, l'équipage mobile entre la position abaissée et la position relevée, cette transmission à crémaillère (vis) étant unidirectionnelle. Suivant une autre caractéristique avantageuse, le robinet à guillotine est formé d'un boîtier avec des deux côtés, une bride, l'une pour 20 être fixée à l'ouverture du tuyau et l'autre pour recevoir le cylindre lui-même muni d'une bride au moins du côté tourné vers le robinet à guillotine. Cette réalisation du robinet à guillotine séparable du cylindre permet d'enlever même le cylindre pour le remplacer ou intervenir sur 25 celui-ci sans avoir à couper la conduite puisque le robinet à guillotine as-sure la fermeture étanche. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un mode de réalisation représenté dans les dessins an-30 nexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de palette de sur-vitesse selon l'invention, - la figure 2 montre l'installation du dispositif de palette de survitesse sur une conduite, 35 - la figure 3A est une vue de côté d'un dispositif de palette en position active, - la figure 3B est une vue tournée à 90° et coupée, du dispositif, le bras de la palette étant en position active, - les figures 4A, 4B sont des vues analogues à celles des figures 3A, 3B mais avec la palette en position rétractée., - la figure 5 est une vue isométrique de détails du dessus de la traverse coulissante, 5 - la figure 6 est une vue en coupe à échelle agrandie du piston et de l'axe qu'il porte. Description d'un mode de réalisation Selon les figures 1 et 2, l'invention concerne un dispositif de palette de survitesse DPS destiné à équiper une conduite de fluide CF, no- tamment une conduite d'eau pour détecter une veine de fluide en survitesse, par exemple à cause d'une rupture de conduite. Ce dispositif de palette DPS se compose d'un robinet à guillotine 1 installé sur une ouverture OUV réalisée dans la conduite CF. Le caisson 11 du robinet 1 est surmonté d'un cylindre 2 débouchant dans le caisson 11 et recevant un équipage mobile 3 muni du balancier 4 dont le bras intérieur 41 portant une palette 43 plonge dans la veine de liquide de la conduite CF et le bras extérieur 42 porte la masse 44 d'équilibrage pour maintenir le balancier 4 dans la position neutre de non déclenchement. Cet équipage mobile 3 est commandé par un moyen de commande mécanique 5 pour se déplacer entre, d'une part, une position active (figures 3A, B) dans laquelle l'équipage mobile 3 est descendu et le bras 41 du balancier 4 portant la palette 43 pénètre dans la veine de fluide et, d'autre part, une position rétractée ou remontée (figures 4A, B), dans laquelle le balancier 4, y compris le bras 41 portant la palette 43 est extrait de la veine de liquide et se trouve au-dessus du caisson 11 du robinet à guillotine 1 de manière à permettre de fermer le robinet et d'isoler l'intérieur de la conduite CF par rapport à l'extérieur, au niveau du robinet à guillotine 1. Dans cette position rétractée, on peut accéder au balan-30 Gier 4, en démontant par exemple l'équipage mobile 3 pour effectuer des travaux d'entretien si cela est nécessaire. La figure 2 montre schématiquement la mise en place du dispositif à palette de survitesse DPS sur une conduite CF. Ce dispositif est de préférence monté sur le perçage radial OUV de la conduite CF, no- 35 tamment orienté verticalement et muni d'une bride de fixation BF à la-quelle se fixe la bride 12 du caisson 11 du robinet à guillotine 1 ; le cylindre 2 lui-même est fixé par sa bride 21 sur la bride supérieure 13 du caisson du robinet 1. 6 Le dispositif à palette du survitesse DPS est relié à un capteur 6 qui transmet le signal de survitesse détecté par le balancier 4 ou actionne une vanne VA comme celle représentée à droite, de manière à la fermer. D'autres stratégies de commande et de gestion de la conduite peu- vent être envisagées. Les figures 3A, 3B (et 4A, 4B) montrent de manière plus dé-taillée la structure du dispositif de palette de survitesse DPS présenté de manière générale ci-dessus. Le robinet à guillotine 1 se compose d'un caisson 11 logeant la guillotine 14 commandée par un volant 15 et servant à l'obturation de l'orifice de passage 16 du robinet. Ce robinet à guillotine 1 permet, lors-qu'il est fermé, d'isoler le côté CI tourné vers la conduite, du côté tourné vers l'extérieur, occupé par le cylindre 2. Le robinet à guillotine 1 est surmonté du cylindre 2 ouvert, recevant un piston 31 en forme de chapeau faisant partie de l'équipage mobile 3. Le piston proprement dit à une forme d'anneau muni de bagues et joints d'étanchéité pour le cylindre 2. Ce piston 21 sépare l'extérieur E de l'intérieur CI, c'est-à-dire le volume tourné vers la conduite et communiquant avec l'intérieur de la conduite CF. Le piston en forme de chapeau 31 (figure 6) constitue un palier 32 pour un axe 33 portant, du côté intérieur, le premier bras 41 du balancier 4 dont l'extrémité est munie de la palette 43. L'axe 33 débouche à l'extérieur du palier et porte, d'un côté, le second bras 42 du balancier 4. Ce second bras 42, extérieur, est replié de façon à recevoir une masse d'équilibrage 44 ajustée suivant la longueur du bras extérieur en fonction de la charge appliquée à la palette pour créer le couple d'équilibrage comme cela sera vue ensuite. L'autre extrémité de l'axe 33 porte une came 35 destinée à coopérer avec le capteur 6 pour générer un signal du survitesse lorsque le bras intérieur 41 portant la palette 43 est déplacée par la force hydrodynamique engendrée par l'écoulement de la veine fluide dans la conduite et s'exerçant sur la palette, d'une amplitude dépassant la plage de bascule-ment normal du balancier 4. Au niveau du chapeau du piston 31, l'axe 33 du balancier 4 35 est monté dans les deux paliers 22 à roulement, séparés de l'intérieur du piston par deux joints. 7 Le bras extérieur 42 du balancier 4 est monté sur le carré à l'extrémité de l'axe 33. Il en est de même à l'autre extrémité, pour la came 35. Comme le montre la figure 3B, le bras extérieur 42 est ra- mené dans le plan médian de façon que la masse 44 du balancier 4 n'exerce sur l'axe 33 qu'un couple et que le pivotement du balancier soit aussi léger que possible. Le capteur 6 porté par la tige 36 reliant le piston 31 à la plaque coulissante 37 est relié à l'extérieur par des câbles non représen-10 tés. Le piston 31 est relié par une tige 36 à un plateau coulissant 37 guidé par des colonnes de guidage 23 fixées à la partie supérieure 22 du cylindre 2. Ce plateau coulissant 37 est relié à une tige de 15 commande 51 passant dans un boîtier mécanique de transmission 52 porté par une plaque 53 fixée à l'extrémité supérieure des colonnes de guidage 23. La plaque coulissante 37 est représentée de manière plus particulière à la figure 5 montrant également l'assemblage de la tige 36, de 20 la tige de commande 51 et de la plaque coulissante par une liaison vissée, démontable. Le boîtier de transmission 53 est équipé d'un volant 54. La tige de commande 52 est, de préférence, une crémaillère et le volant 54 est solidaire d'un axe portant un engrenage coopérant avec la crémaillère, 25 l'ensemble constituant une transmission unidirectionnelle qui bloque le piston 31 et donc l'équipage mobile 3 formé du piston 31, de l'axe 33, du balancier 4n du plateau coulissant 37. En agissant sur le moyen de commande constitué par le volant 54, le boîtier de transmission 52, la tige de commande 51 et le pla- 30 teau coulissant 37, on peut relever ou abaisser le piston 31 et, plus généralement, l'équipage mobile 3 solidaire du piston. Le mouvement de translation est limité par des butées de fin de course pour que le piston 3 ne se déplace qu'à l'intérieur du cylindre 2. La hauteur du cylindre 2 et, par suite, la course de transla- 35 tion du piston 31 sont choisies pour que dans la position abaissée du pis- ton (figures 3A, B), le bras intérieur 41 du balancier 4 et son extrémité munie de la palette 43, pénètrent suffisamment dans la veine de fluide pour recueillir un signal significatif du mouvement de la veine de fluide. 8 La hauteur du cylindre 2 est telle que, tenant compte de la longueur du bras intérieur 41 du balancier, lorsque le piston 31 est en position haute (figures 4A, B), au niveau de l'extrémité supérieure du cylindre 2, le bras intérieur 41 soit complètement remonté à l'intérieur du cylindre au- dessus, du robinet à guillotine 1 de manière à permettre l'actionnement du robinet et la fermeture de celui-ci. Pour abaisser le bras intérieur 41 du balancier dans la veine de fluide, il faut que le robinet à guillotine soit ouvert, le bras intérieur passant alors par l'ouverture 16 du robinet 1. lo L'équipage mobile 3 est représenté en position basse ou position active aux figures 3A, 3B et en position dégagée ou relevée aux figures 4A, 4B. Dans la position active, le dispositif permet de contrôler la veine de fluide. Dans la position rétractée ou position de repos, le disposi- 15 tif peut être démonté pour des travaux de contrôle et d'entretien. Dans la description ci-dessus, le dispositif de palette de survitesse DPS a été présenté comme orienté avec son axe, et notamment son axe de translation de l'équipage mobile 3, suivant la direction verticale. Cette direction est la plus pratique tant pour la mise en place du 20 dispositif DPS sur la conduite CF du fait de l'encombrement réduit qu'il présente alors, que pour le fonctionnement proprement dit du balancier à palette. En effet, dans cette position, le réglage se fait de la manière la plus simple grâce au bras extérieur 42, coudé qui permet, par la masse d'équilibrage 44 en position réglée, de fixer exactement la position neutre 25 du balancier 4, c'est-à-dire la position de celui-ci lorsque la palette 44 est soumise à une veine de fluide circulant à une vitesse normale. En position de repos, lorsque la veine de fluide est immobile, le balancier 4 bascule puisque la palette non soumise à une force hydrodynamique, le poids de la masse du bras extérieur exerçant un couple 30 non compensé, qui fait venir le balancier en butée. REVENDICATIONS1 °) Dispositif de palette de survitesse destiné à équiper une conduite de fluide, notamment une conduite d'eau pour détecter une veine de liquide en survitesse, dispositif monté dans un perçage réalisé dans la paroi de la conduite, comprenant un balancier (4) monté articulé par un palier et dont un bras (41) porte une palette (43) destinée à pénétrer dans la conduite (CF) et plonger dans la veine de liquide pour être soumise à l'action du liquide en mouvement et l'autre bras (42), extérieur à la conduite, porte une masse d'équilibrage (44) pour équilibrer la position du balancier (4) dans une veine de fluide à une vitesse normale alors que le balancier (4) est déséquilibré par une veine en survitesse, pour déclencher une alarme, caractérisé en ce qu' il comprend un robinet à guillotine (1) installé sur la conduite (CF) et surmonté d'un cylindre (2) ouvert, recevant - un équipage mobile (3) formé d'un piston (31) logé de manière étanche dans le cylindre (2) pour séparer l'intérieur (CI) du cylindre (2) en communication avec la veine de fluide de la conduite et l'extérieur, et por- tant l'axe (33) du balancier (4) dont un bras (41) descend à travers le cylindre (2) et l'ouverture (16) du robinet (1), cet axe (33) débouche du piston (31) et porte à l'extérieur du piston à la fois l'autre bras (41) du balancier muni de la masse d'équilibrage (44) et une came de déclenchement (35), - un capteur (6) pour détecter le déplacement de la came (35) en position de survitesse, - un moyen de commande (5) pour déplacer l'équipage mobile (3) par rapport au cylindre (2) entre, d'une part, une position active pour la-quelle le piston (31) est proche du robinet à guillotine (1) et le bras (41) muni de la palette (43) pénètre dans la veine de liquide de la conduite et, d'autre part, une position rétractée dans laquelle la palette (43) est sortie de la veine au-delà du caisson du robinet à guillotine (1) , per-mettant la fermeture du robinet à guillotine pour isoler l'équipage mobile (3) par rapport à la conduite (CF). 2°) Dispositif de palette de survitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que 10 le piston (31) est un piston à chapeau dépassant du côté extérieur non en contact avec la veine de fluide, de la partie en anneau du piston, muni des joints et des bagues de guidage pour former les paliers (22) de l'axe (33) débouchant, portant le balancier (4) et la came de déclenchement (35). 3°) Dispositif de palette de survitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipage mobile (3) est formé du piston (31) ainsi que d'un plateau cou-lissant (37) engagé sur des colonnes de guidage (23) portées par le cylin- dre (2) pour définir un chemin de translation parallèle à l'axe du cylindre (2) et ce plateau est relié au piston (31) par une tige de liai-son (36). 4°) Dispositif de palette de survitesse selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de commande (5) est une crémaillère ou une vis (51) portée par le plateau coulissant (37) dans l'axe de guidage et reliée à une transmission à vis (52) installée sur le dessus des colonnes de guidage (23) et muni d'une commande manuelle (54) pour actionner la crémaillère (vis) et dé- placer par commande manuelle, l'équipage mobile (3) entre la position abaissée et la position relevée, cette transmission à crémaillère (vis) étant unidirectionnelle. 5°) Dispositif de palette à survitesse selon les revendications 1 et 2, 25 caractérisé en ce que le robinet à guillotine est formé d'un boîtier (11) avec des deux côtés, une bride, l'une (12) pour être fixée à l'ouverture (OUV) du tuyau (CF) et l'autre (13) pour recevoir le cylindre (2) lui-même muni d'une bride (21) au moins du côté tourné vers le robinet à guillotine (1). 30