Brevet FR2976328A1 — publié le 20121214

La présente invention concerne un dispositif de régulation en temps réel d'un flux de fluide sous pression, utilisé notamment pour la lutte anti incendie, transformant une pression de fluide amont en une pression de fluide aval la plus proche possible d'une pression de consigne. Actuellement, lorsque des pompiers doivent s'approvisionner en eau dans un local industriel, tel qu'une usine, un entrepôt, un centre commercial, un parking, des dispositifs d'alimentation en eau, par forcément prévus à cet effet, sont disponibles. Cependant, la pression de sortie du fluide est très variable d'un site à un autre. Elle peut être très élevée ou très basse. Or, les systèmes de lutte anti incendie des pompiers doivent répondre à des normes précises pour pouvoir être efficaces, en particulier en ce qui concerne la pression minimale de sortie et/ou le débit de fluide. Si la pression est trop forte, il existe un risque de casse du matériel, notamment lors du branchement des tuyaux d'alimentation pour propulser directement le fluide ou pour remplir des réservoirs d'un camion. En cas de pression trop basse, la propulsion ou le remplissage ne se fait pas, ou pas assez rapidement, ce qui peut être dangereux lorsqu'un feu doit être éteint rapidement. Les solutions actuelles permettant de réduire la pression d'entrée à une pression de sortie souhaitée ne donnent pas entièrement satisfaction car elles ne permettent pas de gérer des plages de pression et de débit très larges, ne sont pas assez réactives et ne peuvent être longues à s'adapter en cas de changement de pression soudaine dans le réseau ou bien sont trop volumineuses et donc difficilement transportables. Un but de la présente invention est donc de résoudre les problèmes cités précédemment, à l'aide d'une solution fiable, simple à fabriquer, peu coûteuse, facile à utiliser et optimisée en termes d'efficacité. Ainsi, la présente invention a pour objet un dispositif de 35 régulation en temps réel d'un flux de fluide sous pression, utilisé notamment pour la lutte anti incendie, transformant une pression de fluide amont en une pression de fluide aval, ledit dispositif comportant au moins : - un corps principal creux traversé par le flux de fluide sous pression et muni d'un orifice d'entrée, d'un orifice de sortie et d'un obturateur interne définissant une chambre amont et une chambre aval de part et d'autre de ce dernier, ledit obturateur étant mobile longitudinalement selon un mouvement alternatif de translation à l'intérieur du corps creux pour réguler la pression afin de fournir le fluide sous une pression aval déterminée, et - une unité externe de commande fixée au corps creux et reliée de manière fluidique à la chambre aval à la chambre amont de ce dernier par au moins deux circuits indépendants, l'unité externe pilotant l'obturateur en translation en fonction d'une pression de consigne pour que la pression aval soit la plus proche possible de celle-ci, caractérisé en ce que l'unité externe de commande comporte au moins . - un boitier, - un piston déplaçable en translation de manière alternative à l'intérieur du boitier d'une position extrême avancée à une position extrême reculée sous l'effet de la pression aval, et dans le sens inverse sous l'action d'un moyen de rappel élastique, ledit piston présentant une piste extérieure de contact au moins localement inclinée, - un capteur de déplacement du piston logé dans un bloc et monté sécant, par exemple perpendiculairement, à ce dernier et reposant en permanence sur la piste de contact inclinée (de préférence ponctuellement), ledit capteur étant mobile en translation entre une position extrême sortie et une position extrême rentrée, en fonction du déplacement longitudinale du piston dans le boitier, - un clapet d'obturation fermant/ouvrant un canal à l'intérieur duquel circule le fluide sous la pression amont, l'ouverture du clapet étant directement dépendante de la position du capteur, et - un organe de réglage lié au piston et permettant de déterminer une pression de consigne à atteindre. Selon des modes de réalisation préférés, le dispositif conforme à la présente invention comprend l'une au moins des caractéristiques suivantes : - le piston prend appui contre un ressort de compression monté dans une douille de contrainte relié à l'organe de réglage de la pression de consigne par action sur la force de compression exercée par ledit ressort ; - la piste de contact inclinée du piston est constituée par une surface externe conique orientée de sorte que, lorsque le piston est dans sa position extrême avancée, le capteur est en position rentrée et lorsque le piston est dans sa position extrême reculée, le capteur est dans sa position extrême sortie ; - l'unité de commande comporte un premier circuit de fluide relié à la chambre aval et envoyant le fluide à la pression aval sur le piston pour le déplacement de ce dernier de sa position extrême avancée à sa position extrême reculée ; - l'unité externe de commande comporte également un second circuit de fluide relié à la chambre amont et envoyant le fluide à la pression amont au niveau du clapet ; - l'unité externe de commande comporte un canal secondaire en communication de fluide avec un échappement de ladite unité en position extrême sortie du capteur, soit avec le second circuit dans toutes les autres positions dudit capteur, de manière à réguler la pression aval en agissant sur le déplacement de l'obturateur par l'intermédiaire d'une chambre de pilotage à volume variable ; - le piston est mobile et peut prendre toute position d'équilibre entre : * une position reculée dans laquelle la pression aval est supérieure à la pression de consigne de sorte que le capteur est en position sortie, le clapet vient en contact étanche contre un épaulement du bloc, le fluide sous pression amont du second circuit exerçant une force de pression sur ledit clapet pour maintenir ce contact, et le canal secondaire est mis à l'échappement libre via des passage pour faire diminuer la pression aval dans le corps principal jusqu'à la pression de consigne, et * une position avancée dans laquelle la pression aval est inférieure à la pression de consigne de sorte que le capteur est en position au moins partiellement rentrée dans le bloc, le clapet est soulevé de manière à isoler l'échappement et libérer la circulation de fluide entre second circuit et le canal secondaire par l'intermédiaire d'un passage pour que le fluide sortant du dispositif soit inférieure ou égale à la pression de consigne, au plus près de cette dernière ; - le dispositif comporte des pieds rétractables liés au corps principal ; - le corps principal est muni de manomètres de pression amont et aval ; et - le dispositif est portatif et comporte une poignée de préhension. L'invention va maintenant être décrite plus en détail en référence à des modes de réalisation particuliers donnés à titre d'illustration uniquement et représentés sur les figures annexées dans lesquelles : - La figure 1 est une vue en perspective du dispositif de régulation de pression de fluide selon la présente invention ; - La figure 2 est une vue de face du dispositif représenté sur la figure 1 ; - La figure 3 est une vue de dessus de la figure 2 ; - Les figure 4 et 5 sont des vues de droite et de gauche de la figure 2 ; - La figure 6 est une vue en coupe longitudinale selon la ligne CC de la figure 4 ; - La figure 7 est une vue en coupe transversale selon la ligne BB de la figure 2 montrant un organe de commande du dispositif dans une première position ; - La figure 8 est une vue de détail en coupe selon la ligne AA de l'organe de commande dans la première position ; - La figure 9 est une vue en coupe transversale selon la ligne BB de la figure 2 montrant l'organe de commande du dispositif dans une seconde position ; et - La figure 10 est une vue de détail en coupe selon la ligne AA de l'organe de commande dans la seconde position. Les figures 1 à 6 représentent de manière générale un dispositif 1 de régulation de la pression d'un fluide conforme à la présente invention, destiné à transformer une pression de fluide amont en une pression de fluide aval la plus proche possible d'une pression de consigne. Ce dispositif, utilisable en particulier par les équipes de lutte contre les incendies, notamment en milieu industriel, est de type portable et comporte à cet effet un corps principal allongé creux 10 muni de pieds inférieurs 3 dépliables par rotation pour le poser au sol de manière stable et d'une poignée supérieure de préhension 5 pour faciliter son transport. Le corps principal 10 comporte une entrée de fluide 11, destinée à être reliée à une source de fluide sous pression présente sur le lieu où est installée le dispositif, par exemple un circuit d'alimentation en eau d'une usine, et une sortie de fluide 12, destinée à être reliée par exemple à des conduites souples utilisés par les pompiers soit pour propulser l'eau sous pression, soit pour alimenter les réservoirs d'un camion prévu à cet effet. L'entrée 11 et la sortie 12 de fluide sont normalisées, notamment en ce qui concerne leurs diamètres et moyens de liaison/blocage respectifs. Le corps creux 10 comporte également un obturateur interne 20 définissant, de part et d'autre de ce dernier et selon le sens de circulation du fluide (référencé par la flèche FF), une chambre aval 21 et une chambre amont 22. L'obturateur 20 est mobile en translation à l'intérieur du corps creux 10 selon un mouvement alternatif de va et vient provoquer par un changement de volume d'une chambre de pilotage 15 à volume variable pour réguler la pression du fluide afin de fournir une pression aval déterminée la plus proche possible d'une pression de consigne. L'obturateur 20 comporte à cet effet une tête 23 légèrement flexible (montée par exemple sur liaison rotule) adapté pour prendre appui, dans un état totalement fermé dudit obturateur 20, c'est-à- dire avec la chambre de pilotage 15 occupant un volume minimal, contre un siège d'étanchéité 24, et pour s'éloigner plus ou moins dudit siège 24 à l'encontre de ressorts de compression 28 et 29 jusqu'à une position extrême en butée contre une surface d'appui 16 dans laquelle la chambre de pilotage 15 occupe son volume maximal afin de permettre l'écoulement du fluide sous pression. Les mouvements alternatifs de l'obturateur 20 sont pilotés par une unité de commande 30 reliée de manière fluidique à la chambre de pilotage à volume variable 15. Cette unité de commande 30 est placée à l'extérieur du corps creux 10 et va être décrite plus en détail ci-après, notamment en relation avec les figures 7 à 10 décrivant son mode de fonctionnement. L'unité externe de commande 30 est fixée au corps creux 10, proche de la poignée 5, et est reliée de manière fluidique à la chambre aval 21 par un premier circuit 31, et à la chambre amont 22 par un second circuit 32 indépendant du premier circuit. Cette unité de commande 30 permet de fixer une pression de consigne à l'aide d'une molette 33 montée à une extrémité d'un boitier 34, et agit afin de faire correspondre le plus possible la pression de sortie avec ladite pression de consigne, comme cela sera expliqué ultérieurement. Le boitier 34 renferme un piston 35 pouvant être déplacé alternativement en translation d'une première position extrême avancée (figures 7 et 8) à une position extrême reculée (figures 9 et 10) sous l'effet de la pression aval, et dans le sens inverse sous l'action d'un moyen de rappel élastique 36 tel qu'un ressort de compression logé dans une douille de contrainte 37 dont le fond repose contre une tige 39 de la molette de réglage 33. Le boitier 34 comporte par ailleurs une purge 27 du piston 35 disposée à proximité du premier circuit 31. Le piston 35 est de forme conique et présente à cet effet une piste extérieure inclinée 38 sur lequel repose en permanence une extrémité de contact ponctuel 41 d'un capteur de déplacement 40 monté mobile en translation dans un bloc 42 de l'unité de commande 30 entre une position extrême sortie et une position extrême rentrée en fonction du déplacement longitudinale du piston 35 dans le boitier 34. Plus précisément, comme cela est visible sur les figures 7 à 10, la surface externe conique 38 du piston 35 est orientée de sorte que, lorsque le piston 35 est dans sa position extrême avancé (figures 7 et 8), le capteur 40 est en position extrême rentrée (ou haute) et, lorsque le piston 35 est dans sa position extrême reculée (figures 9 et 10), le capteur 40 est dans sa position extrême sortie (ou basse). Le capteur 40 est adapté pour pouvoir déplacer en translation un clapet d'obturation 43 afin de permettre le passage de fluide dans différents passages 45 et 47 selon sa position, l'ouverture du clapet 43 étant directement dépendante de la position du capteur 40. A cet effet, le capteur 40 présente, à son extrémité opposée à l'extrémité de contact ponctuel 41, d'une surface d'appui annulaire étanche 48. Comme il a été dit précédemment le mouvement du piston 35 pour passer de la position avancée (figure 7) à la position reculée (figure 9) est déterminé par la pression aval régnant dans la chambre aval 21 du corps principal creux 10, derrière l'obturateur 20. Plus précisément, en fonctionnement, le premier circuit de fluide 31 (circuit dit de « repiquage ») relié à la chambre aval 21 envoie du fluide à la pression aval sur le piston 35, à l'encontre de la force de rappel élastique du ressort 36, lequel détermine, par sa raideur et sa longueur, la pression de consigne à atteindre. En fonctionnement, la pression aval est sensiblement égale à la pression de consigne fixée lorsqu'il y a un équilibre des forces exercées sur ledit piston 35, c'est-à-dire lorsque celui-ci ne se déplace plus ou reste sensiblement statique. Dans cette position, dite de stabilité, la position du piston 35 est le reflet de la pression aval. Parallèlement, le second circuit de fluide 32 relié à la chambre amont 22 envoie le fluide à la pression amont au niveau du clapet 43. L'unité de commande 30 comporte en outre un canal secondaire 25 pouvant soit être relié à un échappement 26 de ladite unité en position extrême sortie du capteur, soit au second circuit de fluide sous pression 32 dans toutes les autres positions dudit capteur 40, lorsque le clapet 43 est plus ou moins relevé, comme cela va être expliqué. Ainsi, le piston 35 est mobile en translation et peut prendre 5 toute position d'équilibre entre : - une position avancée (pouvant aller en butée jusqu'à une position extrême) représentée sur les figures 7 et 8 et dans laquelle la pression aval est inférieure à la pression de consigne de sorte que le capteur 40 est en position au moins partiellement 10 rentrée dans le bloc 42. Dans cet état, le clapet 43 est soulevé par la surface annulaire 48 du capteur 40, créant une étanchéité avec ce dernier, de manière à isoler l'échappement 26 par obturation du passage 47 et libérer la circulation de fluide (flèches El) entre le second circuit 32 et le canal secondaire 25, puis la chambre de 15 pilotage 15, ceci par l'intermédiaire du passage 45 pour que le fluide sortant du dispositif 1 soit inférieure ou égale à la pression de consigne, au plus près de cette dernière, et - une position reculée (pouvant aller en butée jusqu'à une position extrême) illustrée par les figures figure 9 et 10 et dans 20 laquelle la pression aval est supérieure à la pression de consigne de sorte que le capteur 40 est en position sortie. Dans cet état, le clapet 43 vient en contact étanche contre un épaulement 46 du bloc 42, le fluide sous pression amont du second circuit 32 exerçant une force de pression sur ledit clapet 43 pour maintenir ce contact, et 25 le canal secondaire 25 est mis à l'échappement libre 26 (flèches E2) via les passage 45 et 47 pour faire diminuer la pression aval dans le corps principal 10 jusqu'à la pression de consigne. Le fonctionnement résumé ci-dessus du dispositif 1 conforme à la présente invention repose essentiellement sur celui de l'unité de 30 commande 30. Ainsi, après avoir fixé une pression aval de consigne à l'aide de la molette de réglage rotative 33, laquelle agit donc par écrasement/relâchement sur la longueur du ressort 36, le dispositif 1 est mis sous pression. Le fluide entre alors par l'entrée 11 et pénètre dans la chambre amont 22. En fonction de cette pression 35 amont et de la pression de consigne, l'organe de commande 30 lit en permanence la pression aval et fonctionne ainsi par asservissement de la manière suivante. Soit la pression amont est supérieure à la pression de consigne. Dans ce cas, l'objectif de l'unité de commande 30 est de maintenir la pression aval en sortie à la pression de consigne quelles que soient les variations de la pression amont et du débit. Une partie de l'eau de la chambre de pilotage 15 est donc évacuée par la purge 26 pour réduire la pression dans la chambre aval 21. La chambre de pilotage 15 diminue de volume ce qui a pour effet de déplacer la tête 23 de l'obturateur 20 vers le siège d'étanchéité 24. Lorsque la pression amont change, tout en restant supérieure à la pression de consigne, le piston 35 se déplace (flèches F1 et F2) alternativement (selon que la pression augmente ou diminue) et une quantité plus ou moins importante de fluide est évacuée par la purge 26. Comme la pression amont peut varier en permanence (en considérant que la pression de consigne est fixée), le piston 35 oscille également en permanence selon les flèches F1 et F2 afin de trouver une position d'équilibre, provoquant la montée et descente du capteur 40 selon les flèches T1 et T2 afin de créer une étanchéité entre le clapet 43 et soit l'épaulement 46 du bloc 42, soit la surface annulaire d'appui 48 du capteur 40, modifiant de ce fait le volume de la chambre de pilotage 15 agissant sur le déplacement alternatif de l'obturateur 20. Soit la pression amont est inférieure à la pression de consigne. Dans ce second cas, l'objectif est de créer un minimum de perte de charge pour que la pression aval soit la plus proche possible de la pression de consigne. Le fluide sous pression amont est alors introduit dans le canal secondaire 25 et permet le déplacement de l'obturateur 20 en butée arrière pour ouvrir au maximum l'ouverture de passage du fluide 24 et chercher à atteindre la pression de consigne. Dans ce cas, la chambre de pilotage 15 occupe son volume maximum. Pour permettre de vérifier en temps réel les différentes 35 pressions en jeu, le dispositif comporte des manomètres de pression amont 71 et aval 72 visibles de l'extérieur du corps principal. Il va de soi que la description détaillée de l'objet de l'Invention, donnée uniquement à titre d'illustration, ne constitue en aucune manière une limitation, les équivalents techniques étant également compris dans le champ de la présente invention. Ainsi, le fluide peut également être une eau chargée par de la mousse ou de la boue. La piste peut prendre d'autres formes qu'une ligne droite d'un profil conique, par exemple hyperbolique, dès lors qu'il y a un gradient ou une différence de niveau permettant de déplacer le capteur quand le piston se déplace. Le capteur est de préférence orthogonal à la piste du piston au niveau point de contact, mais peut être incliné. Le contact entre le capteur et la piste du piston est de préférence ponctuel mais il peut être formé par plusieurs points de 15 contacts, voire par une surface. REVENDICATIONS1. Dispositif de régulation (1) en temps réel d'un flux de fluide sous pression, utilisé notamment pour la lutte anti incendie, transformant une pression de fluide amont en une pression de fluide aval, ledit dispositif comportant au moins : - un corps principal creux (10) traversé par le flux de fluide sous pression et muni d'un orifice d'entrée (11), d'un orifice de sortie (12) et d'un obturateur interne (20) définissant une chambre amont (22) et une chambre aval (21) de part et d'autre de ce dernier, ledit obturateur (20) étant mobile longitudinalement selon un mouvement alternatif de translation à l'intérieur du corps creux (10) pour réguler la pression afin de fournir le fluide sous une pression aval déterminée, et - une unité externe de commande (30) fixée au corps creux (10) et reliée de manière fluidique à la chambre aval (21) et à la chambre amont (22) de ce dernier par au moins deux circuits indépendants (31 ; 32), l'unité externe (30) pilotant l'obturateur (20) en translation en fonction d'une pression de consigne pour que la pression aval soit la plus proche possible de celle-ci, caractérisé en ce que l'unité externe de commande (30) comporte au moins . - un boitier (34), - un piston (35) déplaçable en translation de manière alternative à l'intérieur du boitier (34) d'une position extrême avancée à une position extrême reculée sous l'effet de la pression aval, et dans le sens inverse sous l'action d'un moyen de rappel élastique (36), ledit piston (35) présentant une piste extérieure de contact (38) au moins localement inclinée, - un capteur (40) de déplacement du piston (35) logé dans un bloc (42) et monté sécant, par exemple perpendiculairement, à ce dernier et reposant en permanence sur la piste de contact inclinée (38), ledit capteur (40) étant mobile en translation entre une position extrême sortie et une position extrême rentrée, en fonction du déplacement longitudinale du piston (35) dans le boitier (34),- un clapet d'obturation (43) fermant/ouvrant un canal (45) à l'intérieur duquel circule le fluide sous la pression amont, l'ouverture du clapet (43) étant directement dépendante de la position du capteur (40), et - un organe de réglage (33) lié au piston (35) et permettant de déterminer une pression de consigne à atteindre. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston (35) prend appui contre un ressort de compression (36) monté dans une douille de contrainte (37) relié à l'organe de réglage (33) de la pression de consigne par action sur la force de compression exercée par ledit ressort. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la piste de contact inclinée (38) du piston est constituée par une surface externe conique orientée de sorte que, lorsque le piston (35) est dans sa position extrême avancée, le capteur (40) est en position rentrée et, lorsque le piston (35) est dans sa position extrême reculée, le capteur (40) est dans sa position extrême sortie. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité externe de commande (30) comporte un premier circuit de fluide (31) relié à la chambre aval (21) et envoyant le fluide à la pression aval sur le piston (35) pour le déplacement de ce dernier de sa position extrême avancée à sa position extrême reculée. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité externe de commande (30) comporte également un second circuit de fluide (32) relié à la chambre amont (22) et envoyant le fluide à la pression amont au niveau du clapet (43). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'unité externe de commande (30) comporte un canal secondaire (25) en communication de fluide soit avec un échappement (26) de ladite unité en position extrême sortie du capteur (40), soit avec le second circuit (32) dans toutes les autres positions dudit capteur (40), de manière à réguler la pression aval en agissant sur ledéplacement de l'obturateur par l'intermédiaire d'une chambre de pilotage (15) à volume variable. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce le piston (35) est mobile et peut prendre toute position d'équilibre 5 entre : - une position reculée dans laquelle la pression aval est supérieure à la pression de consigne de sorte que le capteur (40) est en position sortie, le clapet (43) vient en contact étanche contre un épaulement (46) du bloc (42), le fluide sous pression 10 amont du second circuit (32) exerçant une force de pression sur ledit clapet (43) pour maintenir ce contact, et le canal secondaire (25) est mis à l'échappement libre (26) via des passage (45, 47) pour faire diminuer la pression aval dans le corps principal (10) jusqu'à la pression de consigne, et 15 - une position avancée dans laquelle la pression aval est inférieure à la pression de consigne de sorte que le capteur (40) est en position au moins partiellement rentrée dans le bloc (42), le clapet (43) est soulevé de manière à isoler l'échappement (26) et libérer la circulation de fluide entre second circuit (32) et le 20 canal secondaire (25) par l'intermédiaire d'un passage (47) pour que dispositif (1) soit inférieure ou égale à la selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en 25 (3) liés au corps principal. 9. Dispositif selon précédentes, caractérisé en manomètres de pression amont 10. Dispositif selon 30 précédentes, caractérisé en poignée de préhension (5). le fluide sortant du pression de consigne, au plus près de cette dernière. 8. Dispositif ce qu'il comporte des pieds rétractables l'une quelconque des revendications ce que le corps principal est muni de (71) et aval (72). l'une quelconque des revendications ce qu'il est portatif et comporte une