|
(11) | EP 0 084 754 A1 |
| (12) | DEMANDE DE BREVET EUROPEEN |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
| (54) | Disconnecteur pour des canalisations hydrauliques |
| (57) Commandé par la membrane (3), le clapet (18) ouvre la vidange de chambre (6) si l'aval
reflue par (35). Le ressort (26) ouvre cette vidange, même si la membrane (3) est
crevée. |
[0001] La présente invention concerne un appareil disconnecteur, destiné à équiper des canalisations hydrauliques, dont on veut éviter la pollution. Le liquide circulant dans ces canalisations peut être de toutes sortes. Il peut s'agir d'eau, et notamment d'eau potable ou de divers liquides utilisés dans l'industrie chimique.
[0002] Le principe des appareils disconnecteurs est le suivant :
lorsque le liquide circule dans la direction considérée comme normale, le disconnecteur laisse librement communiquer les circuits situés en amont et en aval ; si par contre le sens de circulation des liquides vient à s'inverser, le disconnecteur se ferme automatiquement et empêche le liquide du circuit aval considéré comme pollué, de remonter dans le circuit amont.
[0003] On connaît des disconnecteurs fonctionnant selon ce principe. En cas d'inversion du flux, le disconnecteur protège le circuit amont et décharge à l'extérieur le liquide provenant du circuit aval. Cela est utilisé par exemple dans l'industrie chimique pour des eaux de haute pollution : on interdit à l'eau polluée de remonter vers la source d'eau propre, même si un clapet ordinaire, devenu défectueux, cesse d'être étanche. Par ailleurs, si l'espace intérieur du disconnecteur définit une zone morte, on doit garantir que l'eau considérée comme polluée contenue dans cette zone morte ne risque pas d'être réaspirée vers le circuit amont, c'est-à-dire vers le circuit propre:
[0004] On connaît des appareils disconnecteurs permettant -d'obtenir certains résultats, mais ils présentent des inconvénients.
[0005] Certains sont d'une réalisation très compliquée. La plupart présentent un risque car, s'ils assurent bien leur fonction en temps normal, leur conception ne leur permet pas d'assurer une sécurité absolue dans certains cas de figure. Il peut en résulter des incidents graves.
[0006] La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en réalisant un appareil disconnecteur dans lequel tout incident de fonctionnement donne lieu à une fuite visible de l'extérieur sans pour autant permettre une quelconque réaspiration du liquide aval pollué.
[0007] Par ailleurs, l'invention vise à réaliser un disconnecteur de construction simple, utilisant uniquement des clapets et membranes de type. courant.
[0008] Un disconnecteur hydraulique suivant l'invention comprendcun corps creux muni d'un embout de raccordement amont et d'un embout de raccordement aval équipés respectivement d'un clapet automatique à ressort amont et d'un clapet automatique à ressort aval, tandis qu'entre les sièges de ces deux clapets se trouve définie une chambre intermédiaire à la partie basse de laquelle se trouve un siège fixe pour uneoou- verture de décharge qui s'ouvre vers l'extérieur, ce siège coopérant avec un clapet de décharge situé à la partie inférieure d'une tige mobile verticale dont la partie supérieure est reliée à une membrane surmontée d'une chambre à pression qui communique directement avec l'embout de raccordement amont.
[0009] Suivant une autre caractéristique de l'invention, la tige verticale du clapet de décharge est creuse, son extrémité inférieure étant en permanence ouverte sur l'extérieur, tandis que son extrémité supérieure est susceptible de venir s'obturer sur un siège intermédiaire solidaire du corps.
[0010] Suivant une autre caractéristique de l'invention, un ressort prenant appui sur ce siège intermédiaire et sous une coupelle inférieure fixée à la membrane tend à éloigner simultanément le clapet de décharge et l'extrémité supérieure de la tige creuse de leurs sièges respectifs.
[0011] Suivant une autre caractéristique de l'invention, la partie inférieure de la cavité intermédiaire est formée d'aubages inclinés de façon à faire apparaître au sein du liquide un vortex qui augmente la vitesse de vidange de cette zone intermédiaire lorsque le clapet de décharge s'ouvre. Cette dernière disposition jointe à l'effet de l'entrée d'air qui se produit à travers la tige creuse provoque en cas d'urgence une vidange extrêmement rapide des liquides pollués éventuellement contenus dans la cavité intermédiaire.
[0012] Suivant une autre caractéristique de l'invention, une coupelle supérieure solidaire de la membrane et de la coupelle inférieure est susceptible de coopérer avec un siège fixe dans la partie supérieure du corps, la partie centrale de ce siège communiquant avec la chambre de pression amont.
[0013] Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention.
Figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un disconnecteur selon l'invention en position de repos.
Figure 2 est une coupe analogue lorsque le disconnecteur est en position de fonctionnement normal.
Figure 3 illustre le fonctionnement lors d'un incident possible, à savoir lorsque la membrane est crevée.
Figure 4 est une coupe suivant IV-TV (figure 3%.
[0014] Le disconnecteur illustré sur les dessins comprend un corps creux 1 coiffé d'un couvercle 2, qui le referme de façon étanche. Entre le corps creux 1 et le couvercle 2 sont serrés les bords d'une membrane étanche souple 3 dont la partie centrale reste mobile.
[0015] Le corps creux 1 est muni d'un embout de raccordement amont 4 et d'un embout de raccrdement aval 5.
[0016] Au centre du corps creux 1 est définie une chambre intermédiaire 6. Cell-ci est séparée :
- de l'embout de raccordement 4 par un clapet automatique amont 7 formé d'un siège fixe 8 devant lequel un organe obturateur 9 peut coulisser sous l'action d'un ressort de rappel 10 ;
- de l'embout de raccordement aval 5, par un clapet automatique aval 11 comprenant un siège annulaire fixe 12 devant lequel un organe obturateur 13 peut se déplacer sous la poussée d'un ressort de rappel 14.
[0017] Comme cela apparaît sur les dessins, ces deux clapets amont 7 et aval 11 sont orientés dans le même sens, c'est-à-dire qu'ils ont tous deux tendance à s'ouvrir sous la poussée d'une pression fluide lorsque le liquide circule normalement de l'embout amont 4 à l'embout aval 5, comme schématisé sur la figure 2 par les flèches 15 et 16.
[0018] La chambre intermédiaire 6 définie entre les sièges 8 et 12 des deux clapets précités s'ouvre par ailleurs vers l'extérieur grâce a un siège fixe 17 situé à sa partie basse.
[0019] Ce siège fixe de décharge 17 coopère avec un obturateur de décharge 18 susceptible de venir l'obturer de façon étanche. L'obturateur 18 est situé à la partie inférieure d'une tige mobile verticale 19 dont la partie supérieure est reliée à la partie centrale de la membrane 3, par des moyens qui vont maintenant être décrits.
[0020] La tige verticale 19 de l'obturateur de décharge est creuse : un perçage axial 20 la traverse sur toute sa longueur pour être en permanence en communication avec l'atmosphère extérieure, par son extrémité inférieure traversant le centre du siège 17. L'extrémité supérieure de cette tige formant obturateur 21 est susceptible de venir coopérer avec un siège 22 dans la partie inférieure d'une chambre en communication avec le perçage axial 20.
[0021] La tige creuse est munie de bras radiaux 23 traversant le siège intermédiaire pour aller se fixer sur la coupelle inférieure 24 de façon à solidariser l'action de la membrane avec le clapet de décharge 18 et l'obturateur 21 d'entrée d'air.
[0022] La partie inférieure de la cavité intermédiaire est formée d'aubage 25 inclinés de façon à faire apparaître au s-ein du liquide un vortex ou tourbillon augmentant la vitesse de vidange du liquide dans cette zone lorsque le clapet de décharge 17-18 est ouvert.
[0023] Sur la face supérieure du siège intermédiaire prend appui un ressort de compression 26 dont le sommet porte sous la coupelle inférieure 24. L'action de ce ressort a tendance à soulever d'une part le clapet de décharge 18 au-dessus de son siège, d'autre part à soulever l'obturateur 21 au-dessus de son siège 22.
[0024] Au-dessus de la membrane une coupelle supérieure vient se fixer par un trou central à la membrane sur la coupelle inférieure. La membrane 3 se trouve ainsi serrée et épaulée entre les coupelles 24 et 27. La coupelle supérieure est munie d'un joint annulaire 28 susceptible de coopérer avec un siège 29 situé sur la partie centrale du couvercle 2. Une chambre de pression 30 se trouve ainsi définie à l'intérieur du couvercle au-dessus de la coupelle supérieure 27 sur son siège 28 . Cette chambre de pression communique directement avec l'embout de raccordement amont 4 par un canal 31 qui s'ouvre en amont du clapet 7.
[0025] La pression amont régnant dans l'embout de raccordement 4 s'applique en permanence dans la chambre 30 que le clapet amont 7 soit ouvert ou fermé . Une seconde chambre 32 se trouve également définie, toujours à l'intérieur du couvercle 2 , entre l'obturateur 28 et la membrane 3.
[0027] Lorsque le disconnecteur selon l'invention n'est pas branché , c'est-à-dire lorsqu'il se trouve au repos , ses organes occupent les positions illustrées sur la figure 1
[0028] Autrement dit
- le clapet amont 7 est fermé ainsi que le olapet aval 11 ;
- le clapet de décharge 17 , 18 , 21 , est ouvert ;
- l'action du ressort 26 maintient le joint 28 de la coupelle 27 appliqué de façon détanche sur le siège 29 .
[0029] Lorsque le disconnecteur est branché entre un circuit amont relié à l'ambout 4 et un circuit aval relié à l'embout 5, il cnnserve la position de repos illustrée sur la figure 1 si la pression amont dans l'embout 4 et dans la chambre 30 est insuffisante pour provoquer la fermeture d' l'obturateur des clapets de décharge 17 , 18 , 21 , 22 .
[0030] Si par contre , la pression du fluide amont augmente jusqu'à provoquer la circulation du liquide de façon normale dans le sens indiqué par les flèches 15 et 16 , sur la figure 2 , on observe successivement les opérations suivantes :
- dans un premier temps , les clapets 7 et 11 restant tous deux fermés , l'augmentation de pression dans la chambre 30 commence par abaisser la partie centrale de la membrane 3 , c'est à-dire le joint 28 décolle de son siège 29 ;
- aussitôt , la pression amont se met à intéresser la totalité de la surface de la face supérieure de la membrane 3 dont la partie centrale s'abaisse alors rapidement en comprimant le reasort 26 , jusqu'à ce que l'obturateur 18 vienne s'appliquer de façon étanche sur son siège 17 , ainsi que le clapet 21 sur son siège 22 ; désormais , la chambre intermédiaire 6 ne com- minique plus avec l'extérieur ;
- à ce moment , du fait du jeu des tarages des divers ressorts et du dimensionnement des surfaces intéressées par la pression, le clapet amont 7 s'ouvre et une pression inférieure à la pression amont 15 s'établit dans cla chambre intermédiaire 6 ;
- une fois cette pression établie dans la chambre intermédiaire 6 , elle provoque l'ouverture du clapet aval 11 et le fluide peut désormais s'écouler par l'embout 5 , comme indiqué par la flèche 16.
[0031] Si le courant s'arrête , les clapets 7 et 11 se referment . Du fait des différents tarages des ressorts , la pression dans la cavité intermédiaire reste inférieure à celle dans l'embout 4 . Les clapets de décharge 18 et 21 restent sur le siège 17 et 22.
[0032] Si par contre , le courant du liquide a tendance à s' inverser , c'est-à-dire si le liquide aval a tendance à refouler dans l'embout 5 , comme indiqué sur la figure 1 par la flèche 35 , ce qui peut être dû soit à une augmentation de la pression aval , soit à une chute de pression amont , on observe les opérations suivantes :
1°) dans le cas d'une surpression aval , on observe la fermeture des clapets 7 et 11 . Le clapet 11 interdit tout etour du fluide aval dans la cavité intermédiaire . Si par contre , le clapet 11 devient défectueux , la pression aval s' installe dans la cavité intermédiaire jusqu'à ce qu'elle devienne suffisante pour ouvrir les clapets de décharge 17 , 18 et 21 , 22 . Le liquide pollué provenant de l'aval peut alors s'écouler par les clapets de décharge 17 , 18 , et 21 , 22 ;
2°) dans le cas d'une chute de pression amont , on observe la fermeture des clapets 7 et 11 ', La pression amont devient insuffisante par rapport à la pression régnant dans la la cavité intermédiaire , si bien que le ressort 26 soulève la membrane 3 . Ouverture des clapeta 21 , 22 , et 17, 18.Le liquide contenu alors à l'intérieur de la cavité intermédiaire et considéré comme pollué s'écoule alors à l'extérieur par le siège 17 et cet écoulement est d'autant plus rapide que de l'air extérieur est admis par le perçage axial 20 de la tige 19 pour pénétrer dans la chambre 6 au-dessus du niveau du liquide en cours de vidange,lequel liquide est entral- né en tourbillon par le vortex dû aux aubages 25 ;
3°) incident possible : la membrane 3 peut se cre- ver en 36 (figure 3) . Dans ce cas , la même pression règne sur les deux faces de la membrane 3 , si bien que le ressort 26 peut agir librement et ouvrir à la fois le clapet de décharge 17 et 18 , et la mise à l'air libre 21 , 22 , comme indiqué sur les figures 1 et 3.
[0033] Dans ce cas , bient que la membrane 3 soit crevée, la circulation de liquide s'effectue normalement dans le sens indiqué par les flèches 15 et 16 ; le circuit amont ne court donc aucun risque de contamination de la part du circuit aval pollué 5 . La fuite à la membrane se manifeste à l'extérieur par un écoulement sous le siège ouvert 17 . Les utilisateurs ont donc leur attention attirée sur l'incident et ils peuvent effectuer la réparation sans avoir couru aucun risque de contamination pour le circuit amont 4.
[0034] Dans le cas de la figure 1, au contraire , le circuit aval a tendance à refouler (flèche 35) tandis que la membrane 3 est crevée . Du fluide amont a donc tendance à pénétrer à travers la membrane 3 dans la cchambre 6 pour stécou- ler vers l'extrrieur à travers le siège 17 et attirer l'attention des utilisatteurs . Si le clapet aval 11 est étanche, rien d'autre ne se produit .Si au contraire , le clapet 11 est lui aussi détérioré , le liquide aval refoulant dans la chambre 6 s'écoule lui aussi par le siège du clapet de décharge 17 18 , le joint 28 étant sur son siège 29 , augmentant le débit de la fuite visible de l'extérieur , mais sans risquer pour autant de contaminer le liquide propre du circuit amont 4.
[0035] On voit que le disconnecteur selon l'invention présente de nombreux avantages .En particulier
- la membrane 3 étant située à la partie haute , l'appareil ne court aucun risque d'ensahlage ou de colmatage par des impuretés véhiculées par un fluide ;
- l'entrée d'air 20 réalisée par le sommet de la tige crase 19 permet d'accélérer la vidange de la chambre intermédiaire 6 ;
- en cas de rupture de la membrane 3 , on a une sécurité positive, c'est-à-dire que le ressort ouvre les clapets verticaux 17 , 18 , 21 , 22 , et ferme le 28 , 29 ;
- il n'existe donc aucun risque de réaspiration vers l'amont même à travers la membrane dana le cas où celle-ci est crevée ;
― le vortex créé par les bras inclinés des profilés 25 permet d'accélérer la vidange de la zone morte constituée par la chambre intermédiaire 6 ;
- le clapet de décharge étant placé plus bas que le clapet amont , il ne peut y avoir aucun risque de réaspiration du liquide stagnant éventuellement dans la cavité intermédiaire lorsque le clapet de décharge 17 , 18 , est ouvert,
a) - simultanément , l'obturateur (21) et le clapet de décharge (18) viennent obturer leurs sièges de façon étanche ;
b) - le clapet amont (7) s'ouvre ;
c) - le clapet aval (11) s'ouvre.
a) - en cas de dépression amont , l'obturateur (21) et la soupape de décharge (18) s'éloignent de leurs sièges (22) et (17) , l'entrée d'air par le siège (22) permet un vidage accéléré de la cavité intermédiaire ;
b) - en cas de surpression amont et une fuite au clapet aval 11 , l'obturateur (21) et la soupape de décharge (18) s'éloignent de leurs sièges (22) et (17) , le liquide pollué s'écoulant par le siège (17) , cet écoulement étant facil té lorsqu'il y a surpression aval importante , car le liquide pollué s'écoule également par le siège (22).