Brevet FR3076880A1 — publié le 20190719

Description Titre de l'invention : VANNE DE PURGE EN CERAMIQUE POUR DES FILTRES A LIQUIDES OU A GAZ Domaine technique [0001] La présente invention concerne une vanne de purge pour un filtre à liquides ou à gaz qui doit être purgé de manière périodique dans le but d'éviter une obstruction du filtre. [0002] Plus spécifiquement, l'invention a pour objet la purge d'un préfiltre qui est disposé en amont d'un appareil qui utilise un fluide sous la forme d'un liquide ou d'un gaz et dont le bon fonctionnement en tant que filtre peut être maintenu via la purge périodique du filtre dans le but de nettoyer les pores du filtre ou les mailles du filtre Technique antérieure [0003] Il est bien connu que des filtres de protection qui retiennent des impuretés à partir d'une amenée de fluide tel qu'un liquide ou un gaz doivent être régulièrement nettoyés d'une manière telle que leur fonctionnement en tant que filtre n'est pas entravé par une obstruction du filtre due à la rétention d'impuretés. [0004] De manière traditionnelle, cette façon de procéder se concrétise par l'ouverture manuelle d'une vanne de purge en dessous du filtre de telle façon que le fluide s'écoule désormais en empruntant le passage de purge, si bien que les impuretés peuvent être entraînées à l'écart du filtre. [0005] Par conséquent, la purge n'est mise en oeuvre que lorsque quelqu'un y pense ou lorsque le filtre est bouché et ne fonctionne plus. Si personne n'est sur les lieux pour se rendre compte d'une telle situation et pour ouvrir et fermer la vanne de purge au bon moment, ladite situation est susceptible de compromettre toute l'installation. La chute de pression par-dessus le filtre dans lequel la saleté s'accumule augmente et des appareils mis en circuit à la suite sont susceptibles de recevoir un flux insuffisant. Présentation de l'invention [0006] La présente invention a pour objet d'offrir une solution aux inconvénients sus- mentionnés ainsi qu'à d'autres par le fait qu'elle prévoit une vanne de purge sur un filtre qui fournit un fluide filtré, la vanne de purge étant commandée par une impulsion de pression externe qui est envoyée à travers un conduit séparé pour fluide qui est relié à un adoucisseur d'eau en aval du filtre et ouvre la vanne de purge rendant une durée de purge limitée et referme ensuite la vanne de purge. [0007] Étant donné que l'on place la plupart du temps un préfiltre pour la protection d'un appareil, par exemple un appareil de traitement de l'eau, qui est rincé et régénéré de manière autonome et de manière régulière, on peut faire usage de l'impulsion de pression que l'on obtient lors du démarrage du rinçage ou de la régénération et qui 2 disparaît au terme de ces derniers, pour la commande de la vanne de purge à titre d'impulsion de pression externe. [0008] La vanne de purge comprend une chambre d'aspiration dans laquelle se déplace un piston auquel est fixé un composant de la vanne de purge, qui se déplace à l'intervention du piston entre deux positions fermées extrêmes, dans lesquelles aucune quantité de fluide ne peut passer, et une position intermédiaire et ouverte dans laquelle la vanne de purge autorise pendant un bref laps de temps une circulation de fluide, ledit courant de fluide purgeant le filtre sur lequel est montée la vanne de purge. [0009] Au terme de l'impulsion de pression à travers le conduit séparé pour fluide à partir de l'adoucisseur d'eau, le piston est repoussé à partir de la deuxième position la plus extrême et fermée en direction de la première via au moins un ressort de pression qui, au cours du mouvement précédent depuis la première position la plus extrême et fermée en direction de la deuxième, est comprimé à l'intervention du piston mobile. [0010] La durée de purge est déterminée par le laps de temps au cours duquel le piston se retrouve dans la position intermédiaire et ouverte dans laquelle la vanne de purge laisse passer un fluide de purge. [0011] Le mouvement du piston est plus rapide en présence d'une pression supérieure de l'impulsion de pression et plus lent lorsque la pression de l'impulsion de pression est inférieure. [0012] En présence d'une pression supérieure, la durée de purge est par conséquent plus courte et dans le cas d'une pression inférieure, la durée de purge est plus longue. [0013] Le volume de purge reste pratiquement constant étant donné que la pression de l'impulsion de commande va de pair avec une seule et même pression dans le filtre et dans le cas d'une pression supérieure de l'impulsion de pression de commande la vitesse d'écoulement du volume de purge est supérieure et dans le cas d'une pression inférieure de l'impulsion de pression, la vitesse d'écoulement est inférieure. [0014] Un avantage lié à la vanne de purge réside dans le fait que, grâce au placement d'une obstruction dans le conduit séparé pour fluide de l'impulsion de pression externe, on peut régler le mouvement du piston et par conséquent le volume de purge. [0015] Un autre avantage lié à la vanne de purge réside dans le fait que, grâce à ce type de mouvement du piston, le fluide à filtrer ne peut pas continuer à s'écouler en dehors de la position ouverte de la vanne de purge étant donné que dans le cas d'une pression trop faible, la vanne de purge reste toujours fermée à l'intervention d'un ou de plusieurs ressorts de pression. La valeur de cette pression d'eau trop faible est déterminée par la force que peuvent exercer les ressorts de pression par rapport à la pression de l'eau à la surface du piston. [0016] Un avantage supplémentaire lié à une vanne de purge de ce type réside dans le fait qu'elle est soumise à une commande exclusivement mécanique au moyen d'une 3 impulsion de pression à travers le fluide, et qu'elle ne requiert aucun organe à activation électrique, pas plus qu'une commande électronique. [0017] L'impulsion de pression peut provenir d'un appareil qui utilise le filtre le fluide filtré et qui génère une impulsion de pression à des moments réglementés, comme par exemple l'appareil mentionné ci-dessus pour le traitement de l'eau, mais peut également provenir d'un autre appareil. [0018] La vanne de purge est constituée par un élément mobile en céramique, à savoir une plaque munie d'une perforation qui est soumise à un déplacement via un composant à l'intervention du piston mobile, par rapport à un élément stationnaire en céramique, par exemple un disque possédant une deuxième perforation, la perforation dans l'élément mobile en céramique, dans la position ouverte de la vanne de purge, étant disposée en alignement avec la deuxième perforation dans l'élément stationnaire en céramique, si bien que l'écoulement de purge peut s'écouler à travers les deux perforations. [0019] Un avantage connu que manifestent ces éléments en céramique réside dans le fait qu'ils résistent à l'usure, qu'ils garantissent une longue durée de vie et qu'ils fournissent une bonne étanchéité pour des liquides, mais également pour des gaz. [0020] Un avantage supplémentaire lié à ces éléments en céramique réside dans le fait qu'ils sont durs et résistants par rapport aux saletés qui sont entraînées à l'écart du filtre avec le courant de purge. Brève description des figures [0021] Dans le but de mieux indiquer les caractéristiques de l'invention, on décrit ci-après à titre d'exemple sans aucun caractère limitatif, une forme de réalisation préférée d'une vanne de purge selon l'invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels : [0022] [fig.1] la figure 1 représente de manière schématique une vanne de purge selon l'invention couplée à un filtre à fluide ; [0023] [fig.21 la figure 2 représente dans une vue en coupe et à une échelle supérieure la vanne de purge indiquée par F2 en figure 1, dans une première position fermée ; [0024] [fig.31 la figure 3 représente la figure 2, mais à présent dans une position ouverte ; [0025] [fig.41 la figure 4 représente la figure 2, mais à présent dans une deuxième position fermée ; [0026] [fig.51 la figure 5 représente en perspective une vue en coupe de la vanne de purge selon l'invention parallèlement à l'axe longitudinal du conduit de purge ; [0027] [fig.61 4 la figure 6 représente en perspective une vue en coupe de la vanne de purge selon l'invention perpendiculairement à l'axe longitudinal de la sortie de purge. Description détaillée de l'invention [0028] En figure 1, on représente de manière schématique un conduit d'alimentation 1 d'un fluide 2 muni d'un préfiltre 3 et un appareil 4 qui traite le fluide. Le préfiltre 3 est muni d'un robinet d'arrêt manuel 5 et d'une gaze filtrante 6 placée dans un logement 7 qui peut être dévissé. Le préfiltre 3 est muni dans sa partie inférieure d'une vanne de purge 8 qui est reliée à l'appareil 4 via un deuxième conduit 9 pour fluide. [0029] En figure 2, on représente, à une plus grande échelle, une vue en coupe de la vanne de purge 8 parallèlement à l'axe longitudinal de la vanne de purge 8, la vanne de purge 8 se trouvant dans ce cas-ci dans une première position la plus extrême et fermée. La vanne de purge 8 est constituée par un élément d'accouplement 10 qui peut être fixé en dessous au préfiltre 3 et qui est muni d'une chambre d'aspiration 11 qui donne sur un deuxième élément d'accouplement 12 qui est relié à l'appareil 4 via un deuxième conduit pour fluide 9 et dans laquelle se trouve un piston mobile 13 qui est relié à un composant 13a fixé au piston mobile 13, et dans laquelle une plaque en céramique 14 qui est munie d'une perforation 15 et qui se déplace par rapport à un disque stationnaire en céramique 16 muni d'une deuxième perforation 17. La plaque en céramique 14 est entraînée par le piston 13, d'une manière telle que la vanne de purge 8 se trouve dans ce cas-ci dans une première position fermée dans laquelle la deuxième perforation 17 est obturée par une partie non perforée de la plaque en céramique 14, tandis que le disque perforé en céramique 16 est comprimé au moyen d'un ressort de pression 18 via un manchon de support intermédiaire 18a et un joint d'étanchéité 19 de forme annulaire. [0030] Dans le cas présent, le piston mobile 13 est maintenu dans cette première position fermée par deux ressorts de pression 20, 20' qui exercent une pression par extension à partir d'un logement de ressort 21 sur le piston mobile 13. [0031] En figure 3, on représente la figure 2, mais à présent dans une position ouverte inter- médiaire dans laquelle la deuxième perforation 17 du disque 16 en céramique est alignée avec la première perforation 15 de la plaque 14 en céramique, si bien que du fluide peut s'écouler librement à travers tout l'élément d'accouplement 10 en passant par la sortie de purge 22 afin de purger le préfiltre 3. [0032] En figure 4, on représente la figure 2, mais à présent dans une deuxième position fermée dans laquelle la deuxième perforation 17 est obturée par une autre partie non perforée de la plaque 14 en céramique, tandis que le disque perforé en céramique 16 est comprimé, si bien que le courant de purge à travers la sortie de purge 22 est bloqué. Le piston 13 est pressé contre la paroi 21a du logement de ressort 21 qui est disposé face au deuxième élément d'accouplement 12 qui est relié via un deuxième conduit pour fluide 9 à l'appareil 4 à partir duquel une impulsion de pression peut exercer une pression sur le piston 13. Dans cette deuxième position fermée, lesdits un ou plusieurs ressorts de pression 20, qui exercent une pression antagoniste sur le piston 13, sont presque complètement enfoncés et rentrés dans le logement de ressort 21. La plaque 14 en céramique est déplacée dans cette position jusqu'à sa position la plus extrême dans le logement de ressort 21. [0033] En figure 5, on représente une vue en coupe prise à travers la vanne de purge 8 paral- lèlement à l'axe longitudinal de la sortie de purge 22. La vanne de purge est constituée par deux logements vissés l'un à l'autre : le logement cylindrique 23 pour le piston mobile et une partie de ressort 24 pour les ressorts de pression 20, 20' du piston et le ressort de pression 18 du disque 16 en céramique. Les deux logements 23, 24 vissés l'un à l'autre sont maintenus ensemble par quatre vis 25. [0034] En figure 6, on représente une vue en coupe prise à travers la vanne de purge 8 per- pendiculairement à l'axe longitudinal de sortie de purge 22. On peut voir que les deux ressorts de pression 20, 20' du piston sont presque complètement enfoncés dans le logement de ressort 21 qui fait partie de la portion de ressort 24. Le disque en céramique 16 comprenant la deuxième perforation 17 est bien visible sur cette figure. [0035] Le fonctionnement de la vanne de purge 8 est très simple et tel qu'indiqué ci-après. [0036] Dans une première position la plus extrême, la vanne de purge 8 est fermée et le piston mobile 13 est maintenu dans cette première position fermée par deux ressorts de pression 20, 20' qui, par extension à l'extérieur d'un logement de ressort 21, compriment le piston mobile 13 contre l'extrémité de tête de la chambre cylindrique 11. Le piston mobile détermine la position du composant 13a qui est fixé au piston et dans lequel se trouve la plaque en céramique 14. Dans cette première position fermée, la deuxième perforation 17 du disque stationnaire en céramique 16 est obturée par une partie non perforée de la plaque en céramique 14, si bien qu'aucun courant de purge ne peut s'écouler à travers la sortie de purge 22. [0037] L'appareil 4 qui reçoit le fluide filtré peut, lorsque sa régénération ou son rinçage démarre, envoyer une impulsion de pression positive en direction de la vanne de purge 8 via le deuxième conduit pour fluide 9 qui s'étend depuis l'appareil 4 jusqu'à la vanne de purge 8. [0038] L'impulsion de pression positive aboutit, via le deuxième élément d'accouplement 12, au piston mobile 13 et pousse le piston mobile dans la direction d'une position intermédiaire qui est atteinte lorsque la plaque mobile en céramique 14 prend une position dans laquelle la perforation 15 de la plaque 14 en céramique est alignée avec la deuxième perforation 17 du disque 16 en céramique, si bien que la vanne de purge se trouve dans une position ouverte et que le courant de purge s'écoule à travers la sortie 6 de purge. [0039] L'impulsion de pression positive pousse le piston mobile 13 encore plus loin dans la même direction jusqu'à atteindre une deuxième position la plus extrême dans laquelle la vanne de purge 8 est à nouveau maintenue dans une position fermée via la pression s'exerçant sur le piston mobile 13 et dans laquelle les deux ressorts de pression 20, 20' sont complètement enfoncés dans leur logement de ressort 21. Dans cette deuxième position fermée, la deuxième perforation 17 du disque stationnaire en céramique 16 est obturée par une deuxième partie non perforée de la plaque 14 en céramique, d'une manière telle que le courant de purge ne peut plus s'écouler à travers la sortie de purge 22. [0040] Lorsque l'impulsion de pression diminue ou disparaît, par exemple lorsque l'appareil 4 met fin à sa régénération ou à son rinçage, le piston est soumis à un déplacement dans la direction opposée à l'intervention des ressorts de pression enfoncés 20, 20' qui peuvent à présent se détendre et repousser le piston 13 en direction de la position intermédiaire qui est à nouveau atteinte lorsque la plaque en céramique 14 et la plaque en céramique 16 prennent une position dans laquelle leurs perforations 15, 17 sont alignées et dans laquelle le courant de purge s'écoule à travers la sortie de purge 22 jusqu'à ce que le piston soit soumis à un déplacement supplémentaire au-delà de cette position intermédiaire jusqu'à la première position la plus extrême de la vanne de purge 8 dans laquelle la vanne de purge 8 est fermée et aucun courant de purge ne peut plus s'écouler à travers elle. [0041] La durée de l'impulsion de pression positive de l'appareil 4 que reçoit le fluide filtré peut être relativement longue (10 minutes, 25 minutes) en liaison avec la durée de purge qui peut toujours être limitée à deux brefs moments au cours desquels le courant de purge s'écoule à l'extérieur du filtre 3. [0042] La pression s'exerçant sur le deuxième conduit pour fluide 9 peut varier et fournit, dans le cas d'une pression supérieure, un mouvement plus rapide du piston et dans le cas d'une pression inférieure un mouvement plus lent du piston. [0043] Toutefois, étant donné que la pression d'impulsion va de pair avec une seule et même pression dans le filtre, dans le cas d'une pression supérieure de l'impulsion de pression, la vitesse d'écoulement du volume de purge est supérieure et dans le cas d'une pression inférieure de l'impulsion de commande, la vitesse d'écoulement est inférieure, d'une manière telle que le volume de purge reste pratiquement constant. [0044] Grâce au placement d'une obstruction 9a dans le conduit séparé pour fluide 9 de l'impulsion de pression externe, on peut régler la vitesse de déplacement du piston, et par conséquent le volume de purge. [0045] Dans le cas d'une pression trop basse ou d'une disparition de la pression sur le conduit de fluide, la vanne de purge 8 va retourner vers une position fermée dans 7 laquelle, sous l'influence des ressorts de pression 25, le piston 13 avec son composant 13a et la plaque en céramique 14 sera toujours ramené à sa première position la plus extrême et fermée. [0046] Il va de soi que la purge du filtre peut être commandée d'une manière telle que la durée de purge est brève, dans laquelle un fluide sous la forme d'un jet puissant, liquide ou gazeux, est guidé à l'extérieur du filtre 3, si bien que les impuretés sont entraînées à l'extérieur du filtre et que le filtre 3, après cette durée de purge, peut reprendre sa fonction de filtration et tout ceci sans l'intervention d'un opérateur ou d'une autorisation électrique complexe. [0047] Il va de soi que l'impulsion de pression externe qui est envoyée et évacuée via un conduit séparé pour fluide 9 en direction de la vanne de purge 8 peut être générée par un autre appareil. [0048] La présente invention n'est en aucune manière limitée à la forme de réalisation décrite à titre d'exemple et représentée dans les figures ; une vanne de purge pour des filtres à liquides ou à gaz selon l'invention peut être réalisée dans toutes sortes de formes et de dimensions, sans sortir du cadre de l'invention comme on le décrit dans les revendications suivantes 8 [Revendication 11 [Revendication 21 [Revendication 31