CA1210665A

CA1210665A - Disjoncteur a vidage automatique pour de canalisations hydrauliques

Info

Publication number: CA1210665A
Application number: CA000398392A
Authority: CA
Inventors: Bernard Neuzeret; Jean Richard; Jean-Francois Comeau
Original assignee: Socla SAS
Current assignee: Socla SAS
Priority date: 1982-01-26
Filing date: 1982-03-15
Publication date: 1986-09-02
Also published as: US4478236A; DE3266453D1; EP0084754B1; ATE15822T1; EP0084754A1; EP0084754B2

Abstract

D'UN BREVET D'INVENTION L'invention concerne un Appareil disconnecteur hydraulique destiné à être intercalé entre un circuit amont et un circuit aval, comprenant un 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, une chambre intermédiaire definie entre les sièges de ces deux clapets, et un siège fixe à la partie basse de ladite chambre pour une ouverture de décharge que s'ouvre vers l'extérieur, ce siège coopérant avec un obturateur 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.

Description

6~5 ` 1 La prcsente invention concerne un apparcil dis-. connecteur, dastiné à équiper des canalisations hydrauli-ques, dont on veut éviter la pcllution. Le liquide circulant dans ces canalisations paut etre de toutes sort0s, Il peut s'agir d'eau, et notamment d'eau potable ou de divers liquides utilisés dans l'lndustrie chimique.
La principe des appareils disconnacteurs ast le suivant :
lorsque lq liquide circule dans la direction considérée comme normale, le disconnecteur laisse librement col~muniquer las circuits situés en amont et en a~al ; si par contre la sans de circulation des liquides vient à
s'inverser, le disconnecteur s~ ferme automatiquement et empêche le liquide du circuit aval considéré comme pollué, de remonter dans lq circuit amont.
On conna't des disconnectaurs fonction~ant selon ce principe. En cas d'inversion du flux, le disconnecteur prot~ge le circuit amont et décharge à l'extérieur la

2~ liquide provenant du circuit aval. Cela est utilisé par ~xen~ple dans l'industri~ chil~ique pour des eaux de haute pollution : on interdit à l'~au polluée de remonter v~rs la source d'eau propre, même si un clapet ordinaire, devenu défe~tuqux, cesse d'etre étanche. Par ailleurs, si l~espace intérieur du disconnecteur définit une zone morte, on doit garantir que l'eau considéréa comme polluee con-tenue dans cette zone morte ne risque pas d?~tre réaspirée vers le circuit amont, c'est-à-dire vers le circuit propre:
On connait des appareils disconnecteurs permettant 30 ~d'obtenir certains résultats, mais ils présentent des inconvénients.
Certains sont d'une réalisation très con1pliquée.
La plupart présentent un risque car, s'ils assurent bien leur fonction en tenlps normal, leur conception ne leur 35 pern~et pas d'assurer une sécurité absolue dans certains cas de figure. Il peut en résulter des incidents ~ra~es.
La présente invention a pour but d'~itqr ces inconv~nients en réalisant un appareil disconnecteur dans lequel tout incident de fonctionnement donne lieu à une ~O fllite visible de l'extérieur sans pour autant perl1ettre ~21~3~i6~

une quelconque réaspiration du liquida aval pollue.
Par ailleurs, l'invention vise a réaliser un dis-connecteur de construction simple, utilisant uniquement des 5 clapets et membranes de type courant.
Un disco3lnecteur hydr~ulique suivant l'in~ention comprendeun corps creux muni d'un embout de raccordement a-mont et d'un embout de raccordem~nt aval~quipés rcspective-ment dlun clapet automatique à reSsort~ Ont et d'un clapet 10 automatique à ressort aval, tandis qu'entre les si~ges de cus deux clapets se trouve définie une chatllbre intermediaira à la partiq basse de laquelle se trouve un sie~e fixe pour unaoou-verture de décharge qui s'ouvrs vers l'extérieur9 ce siège coopérant avec un clapet de décharge situé à la partie in-15 férieure d'une tige mobile verticale dont la partie supé-rieure est reliée à une merlbrane surmont~e d'uns chambre à
pression qui communique directement avec l'embout de raccor-dement ar~ont.
Suivant une autra caractéristique de l'invention, 20 la tige vsrticale du clapet de d~charge est creuse~ son eY-trémité inférieure étant ~n permanence ouverte sur l'exté-rieur, tandis que son extrémité supérieure est susceptible de ~enir s'obturer sur un $iège inter~édiaire solidaire du c orps .
2~ . Suivant une autre caractéristique de l'invention, tm ressort ~renant appui sur ce siège intermédiaire et SOtlS
une coupelle inférieure fi~ée à la membrane tend à éloigner simultané~ent le clapet de décharge et l'extrélilité supérieure de la tige creuse de leurs sièges respectifs~
Suivant une autre caractéristique de l'invention, la partie inférieure de la cavit~ internlédiaire est formée d'aubages inclinés d~3 ~açon à faire apparaitre au sein du li-quide un vortex qui augr.lente la vitesse de vidange de cette zone interl~édiaire lorsque le clapet de d~charge s'~uvre.
35 Cette dernière disposition jointe à l'effet de l'entrce d'air qui se ~roduit à travers la tige creuse pr~voque en cas d'ur-gence une vidange extrêr.~e!~e3lt rapide des li~uides pollués éventuel.lement contenus dans la cavite interr.l~diaire.
Suivant une ~utre caractéristique de l'invention, ~0 une coupelle superieure.solidaire de la membrane et de la 6~5 coupclle inf~rieure est susceptible de coopérer avcc un si~-ge fi~e dans la partie sup~rieure du corps, la partie cen-trale de ce siège co~muniquunt avec la chambre de pression 5 amont.
Le dessin annex~, donné à titre d'exemple non li-mitatif, parmettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'in~ention.
Figure 1 est une vue en coupe longituciinale d'un 10 disconnecteur selon l'invention en position de repos.
Figure 2 ~st une coupe analogue lorsque l.e discon-necteur est en position de fonctionnement norrlal.
Figure 3 illustre le fonctlonnement lors d'un in-cidant possible~ à savoir lorsque la membrane e.st crevée.
Figure 4 est une coupe sui~ant l~ ~(figure 3~.
Le disconnecteur illustré sur les dessins comprendun corps creu~ 1 coiffé d'un cou~ercle 2, qui le referme de façon étanche. Entre le cor~s creux 1 et le couvercle 2 sont serrés les bords d'une membrane étanche souple 3 dont la par-20 tie centrale reste mobile.
Le eOrps creux 1 est muni d'un embout de raccor dement amont 4 et d'un embout de raccrdement aval 5.
Au centre du corps creux 1 est définie une cham-bre interm~diaire 6. Cel~.-ci est sépar~e :
- de l'embout de raccordement 4 par un clapet au-to;:;atique amont 7 formc d'un siège fi~e ~ 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 cla-30~pet automatique aval 11 comprenant un siège annulaire fi~e 12 devant lequel un organe obturateur 13 peut se déplacer sous la poussée d'un ressort de rappel 14.
Comme cela apparaît sur les dessi~s, ces deu~ cla-pets amont 7 et a~l 11 sont orientcs dans le mêl:~e sens, 35 c'est-a-dire qu'ils ont tous deu~ tendance à s'ouvrir sous la pouss~e d'une pression fluide lorsque le Iiquide circule norrl;llement de l'embout ar.lont ~ a l'embout aval 5, co~ e schol.latis~ sur la figure 2 par les floclles l5 et 16.
La chambre inter:lcdiaire 6 d~finie entre les 5io~
~0 ges ~ et 12 des deu~ cla~l~ets ~r~cit~s s'ou~-re ~ar aillc~lrs ~2~6~

vers l'ext~rieur ~,rcîce ~ un sie~c fi~c 17 situ~ ~ sa partic basse.
Ce siè~e fixe de d~charge 17 cool~ore avcc un ob-turateur de décharge 18 susceptible de venir l'obturer d0 façon étanche. Llobturateur 18 est situe a la part:le infe-rieure d'una tige mobile ~erticale 19 dont la p~rtie .supé~- ' rieure est reliée à la partie centrale de 1~ mer.lbrane 3, par des moyens qui vont maintenant être decrits.
La tige verticale 19 de l'obturateur de d~charge est creuse : un perça~a axial 20 la traverse sur toute sa longueur pour eAtre en perr.lanence en communication avec l'at-mosphère extérieure, par son e~tr~mité inférieure traversant ie centre du siege 17. L'e~trémité supérieure de cette ti~e 15 formant obturateur 21 est susceptible de venir coopérex avec un siège 22 dans la partie inferieurq d'une cha~bre en com-munication avec le pcra~e axial 20.
La tige creuse est r.lunie de bras radiau~ Z3 tra-versant le siège interr.lé~iaire pour aller se fixer sur la c ~-Lt ~0 6)/~
20 ~ inferieure 24 de fa~con a solidariser l'action de la ~.embrane avec le clapet de déchar~e lS et l'obturateur 21 d'entrée d'air.
La partie inférieure de la cavité interm~diaire est for~e d'aubage 25 inclinés de façon a faire apparaltre 2~ au s-ein du liquide un vorte~ ou tou.billon aug~entant la vitesse de vidange du liquide dans cette zone lorsque le clapet de d~charge 17-18 est ouvert.
Sur la face supérieure du sièce interrlédiaire prend appui un ressort de compression 26 dont le som:.:et por-c o ~, ,o P /e~
30 te sous la ~-~ inferieure 24. L'action de ce ressort a tendance à soule~er d'une part le clapet de d~charge 1~
au-dessus de son siège~ d'autre part à soulever l'obturateur 21 au-dessus de son siège 22.
Au-dessus de la mcmbrane une coupelle superieure

3~ vient se fixer par un trou central à la membrane sur la cou-pelle inf~rieure. La melllbranc 3 se tro~ve ainsi serrée et co~ r c O ~ J J~épa.lée entre les ~up~le~ 24 et 270 La ~ff~e superieure est munle d'un joint annulaire 2~ susccptible de coopérer a~ec un siège 29 situé sur la partie centrale du oouvercle 40 2 ~ne c~.ambre de pression 30 se trouvc ainsi definie a l'in-6~S

térieur du cou~ercle au-dess7ls de la coupelle 3upérieure 27 sur son siege 28 . Cette chambre de pres~ion communique di-rectement avec l'embout de raccordement amont 4 , par un aanal 31 qui ~'ouvre en a~ont du clapet 7u ka prea~ion amont régnant dans l'embout de raccorde~
ment 4 ~'~pplique en permanence dan~ la chambre 30 que le clapet amont 7 soit ouveTt ou fermé . ~ne seconde chaMbre 32 \ ~e trouve également définie , toujours à l'intér~ur du couvercle 2 ~ entre l'obturateur 28 et 18 membrane 3.
Le fonctionnement est le suivant s Lorsque le disconnecteur selon l'invention n'est pas branché ~ c'est-a-dire lorsqu'il ~3 trouve au repos ~ ce~ or~a-nes occupent le~ position~ illustrées sur la figus~ 1 O
~utrement dit :
- le clapet amont 7 est ferme ainsi que le-o~apet aval 11 ;
- le clapet de décharge 17 , 18 ~ 21 , est o~vert ;
- l'action du re6~0rt 26 main-tient le joint 28 de la cou~
pelle 27 applique~ de façon détanche sur le ~iège 29 ~0 Lor~que le disconnscteur eat branché entre u~ circuit amont relié à l'Qmbout 4 et lun circuit sval relié à l'embout 5, il cnnserYe la position de repos illustrée sur la figure 1 si la pres~ion a~ont da~s l-~mbout 4 et dans la cha~bre 30 est i~u~fi-6ante pour provoquer 18 fermeture d' l'obturateur des clapets de décharge 17 , 18 , 21 ~ 22 .
Si par c~ntre 9 la pression du fluide amont augmen-te jusqu'à provoquer la circulation du liquide de faQon normale dans le sens indiqué par les flèches 15 et 16 9 sur la figure 2 , on observe ~u~csssivement le~ opérations suivante~ :
30 ~ - dans un premier temp3 , les clapets 7 et 11 restant tous deux fermés , l'augmentatiou de pression dans la chambre 30 commence par abaisser la partie centTale de la membrane 3 9 c'est ~-dire le joint 28 décdl0 de son siège 29 ;
~ aus~itot g la pression amont se met à intéresser la totalité de la surface de la face ~upérieure de la membrane 3 dont la partie centrale s'abaisse alors rapidement en comprimant le ressort 26 ~ jusqu'à Ge que llobturateur 1~ ~ienne s'appliquer de façon ~tanche sur son siè~e 17 9 ain~i que le clapet ~1 ~lr son ~iège 22 ; désormais , la chambre in-termédialre 6 ne com-minique plus avec l'extérieur ;

- à ce moment ~ du fait du jeu des tara~es des divels r0ssDrts et du dlm0n5io~nement des sur~aces intéress~s par la pressionjl0 clap~t amont 7 ~9Duvro et une prossion infé~
rieure à la pression amDnt 15 s~eta~lit dans,cla charnbro in termédiaire 6 ;
_ une fois cette pr0ssion ~tablie dans la chambre in-termédiair0 6 ~ elle p~ovoque l'ouvurture du clapet aval 11 ~t le fluide peut désormais stécDuler p~r l'embout 5 9comme in-10 ~iqué par la ~lèche 16.
S1 le oourant s'arr8te ~ les clapets 7 et 11 se re-ferment 0 Du falt des d.ifféren~s tarages des ressorts ~ la pression dans la cavité intermédiaire reste inférieure à celle dans llembout 4 . Les ~lapets de décharge 18 et 21 reste~t 15 sur ~e siège 17 et 22~
Si par contre , le c~urant du liquide a terldance à ~?
inverser ~ c7est~à-dire si le liquide a~al a tendance à re-fouler dans llembout 5 ~ cDmme indiqué sur la fi~ure ~ par la flèche 35 ~ ce qui peut être d~ soit à une augmentation de 20 la pression aval , svit à un~ chute de pression amont , on ~b~erYe les cperations SuiVantee ~
1) dans ~ cas dtune surpression aval , on observe la fermeture des clapets 7 et 11 ~ Le clapet 11 interdit tout n~ur du fluide aval dans la cavité intermédiaire . Si par con-~5 tre , le clapet 11 devient défectueu.Y ~ la pression aval s' installe dans la cavité intermédiaire jusqu'à ce quSelle da-vienne suffisante pour ouvrir les clapets de décharge 17 , 18 et 21 ,-~- 22 . Ls l~quide pollué prDvenant de llaval peut alo~
slécouler par les clapets de décharge 17 ~ 18 , et 21 9 22 3 2~ dans le cas d'une chute de pressio~ amont 9 on obs0rve la fermeture des clapets 7 et 11 'a La pr0ssiDn a~ont de~ient insuffisante par rapport a la pression régnant dans la la cavite intermédiaire ~ si bien que le r~ssort 26 sDulève la membrana 3 ~' 0uverture des clapeta 21 1 22 ..~et 17~18.Le 35 liqu~de contenu alors a, l'intérieur d~ la cavité intermédiai-re et c~nsidéré comme pollué s9~écoulo alors à l'extérieur par le siège 17 e~ cet ~coulement est d~autant plu9 rapid~
que do l'air extérieur est admis par le per~age axial 20 de la tige 19 p~ur pénétrer da~s la chambre 6 au-dessus du ni-40 ~eau du liquide en cours de vidangejleqllel l~quide est entra~-né en tourbillDn par le vDrtex d~ aux aubages 25 ;
3) incident possible S la membrane 3 peu-t se cre~
Yer en 36 (figure 3) . Dans ce cas ~ la mBmo pr0ssiDn rogno sur les deux faces de la me~brane 3 ~ 5i bien que le ress~rt 26 peut agir librement et ouvrir à la fDis le clapet de de-Chargo 17 et 18 ~ et la mise à l'air libro 21 , 22 , ccmmo inAiqu~ sur les fi~hres 1 et 3.
Dans ce cas ~ bien~ que la membrane 3 scit cre~ée~
10 la circulatlon de liquide s'e~fectue nDrmalement dans le sens indiqué par le~ flèches 15 et 16 ~ 1 circuit amont ne court dcnc aucun risque de cDntaminatiDn de la part du circult aval pollué 5 . la fui~e à la membrans se mnnifeste à l'extérieur par ~n écoulement SDUS le siège ou~ert 17 . Les utilisateurs 1~ cnt donc leur attention attirée sur l'incident et ils peu_ ~ent effectuer la répa~ tion sans a~oir ccuru aucun risque de cDntamin~tion pour le circuit amDnt 4.
Dans le cas de la ~igure 19 au C Dntra~re , le circuit aval a tendance à refouler (flèche 35) tandis que ~a-20 membrane 3 est crevée O Du fluide amDnt 2 donc ~ ndance à pe~netrer ~ travers la membrane 3 dans la cchambre 6 pD~r s~c~u-ler ~ers llextrrieur a tra~ers le siège 17 et attirer l'atten-tion des utilisatenrs 6 Si le clapet a~a~ 1l ss$ $~anoh~
rien dlautre ne ~e prDduit oSi au cDntraire ~ le clapet 11 25 est lui .aussi détéricr~ ~ le liquide aval refDulant dans la cham~re 6 sté¢oulo lui aussi par le siège du clapet de déchar-ge 17 ~ ~8 9 le j~int 28 étant sur son siège 29 5 augment~nt le débit de la fuite vislble de l'extérieur ~ mais sans ris-quer pDur autant de cDntaminer le liquide propre du circuit 3 -am~ont 40 On ~it que le ~lscDnnecteur selon llinventi~n préscnte de nombreu~ a~antages ~En particulier ~
- la membrane 3 étant situéa à la partie ha~te ~ l'appareil ne c~urt aucun risque d'ensa~lage ou de colmatage par des impuretés vé~iculées par un fluide ;
ltentrée d'air 20 réalis~a par le s~mmet de la tige cro~e 1~ permet d'accélérer la vidange de la chambre intermédiai-re 6 ;
- en cas de rupture de la membrane 3 , cn a une sécurité p~si_ ti~e~ c'est-~-dire qua le resscrt ouvre les clapets vorti~

~2~ 66S

. 8 caux 17 , 18 ~ 21 , 22 ~ et ferme le 28 ~ 29 ;
- il n~existe donc aucun risque de reaspiration vers l~amont m~me à travers la membr~ne d~na .10 cas ~u celle-ci ~st orevée ;
le vorte~ créé par les bras incl.inés des proriles ~5 per-met d~accélérer la vidange de la zone mDrtO constituée r~ar la chambre lntermédiaire 6 ;
_ le clapet de d~charge ~tant placé plus bas que le clapet amont ~ il ne peut y avoir aucun risque de réaspiration du liquide stagnant éventuellement dans la caVité intermCdiaire lcrsque le clapet de décharge 17 D 18 9 est ~uvert.

Claims

LES REALISATIONS DE L'INVENTION, AU SUJET DESQUELLES UN DROIT
EXCLUSIF DE PROPRIETE OU DE PRIVILEGE EST REVENDIQUE, SONT DEFINES
COMME IL SUIT:

1. Appareil disconnecteur hydraulique destiné à être intercalé entre un circuit amont et un circuit aval, comprenant un corps creux muni d'un embout de raccordement amont de d'un embout de raccordement aval équipés respectivement d'un clapet auto-matique à ressort amont et d'un clapet automatique à ressort aval, une chambre intermédiaire definie entre les sièges de ces deux clapets, et un siège fixe à la partie basse de ladite chambre pour une ouverture 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 ledit siège fixe à
la partie basse de ladite chambre et ledit clapet de décharge constituant une soupape de décharge, et la tige verticale de l'obturateur de décharge étant creuse, et son extrémité inférieure étant en permanence ouverte sur l'extérieur, tandis que son extrémité supérieure est susceptible de venir s'obturer sur un siège solidaire du corps.

2. Appareil disconnecteur hydraulique suivant la revendication 1, comprenant un ressort loge entre la partie fixe solidaire du corps et une coupole inférieure reliée à ladite membrane, ce ressort tendant à rappeler l'obturateur de décharge en position d'ouverture.

3. Appareil disconnecteur hydraulique suivant la revendication 2, dans lequel ce mème ressort tend à éloigner l'obturateur de son siège solidaire du corps.

4. Appareil disconnecteur hydraulique suivant la revendication 1, dans lequel la partie inférieure du corps au niveau de la soupape de décharge possède des bras radiaux inclinés de façon à definir chacune un aubage fixe entourant la partie mobile de clapet de déchargè à l'intérieur de la cavité inter-médiare du corps, de façon à faire apparaître au sein du liquide un vortex qui augmente la vitesse de vidange de cette zone inter-mediaire lorsque le clapet de décharge s'ouvre.

5. Appareil disconnecteur hydraulique suivant la revendication 4, dans lequel sur la face supérieure de la membrane est fixée une coupole dont le joint annulaire est susceptible de coopérer avec un siège fixe communiquant avec la chambre de pressions amont.

6. Appareil disconnecteur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le choix des dimensions respectives exposées aux diverses pressions amont et aval, ainsi que le choix du tarage du ressort de décharge lorsqu'apparaît entre l'amont et l'aval une différence de pression condsuisant à un fonctionement normal est tel que:
a) - simultanément, l'extremité supérieure de la tige verticale et le clapet de décharge viennent obturer leurs sièges de façon étanche;
b) - le clapet amont s'ouvre;
c) - le clapet aval s'ouvre.

7. Appareil disconnecteur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le choix des dimensions respectives exposées aux diverses pressions amont et aval, ainsi que le choix du tarage du ressort de décharge, lorsqu'apparaîsent les cas suivants, est tel que:
a) - en cas de dépression amont, l'obturateur et le clapet de décharge s'éloignent de leurs sièges, et l'entrée d'air par le siège permet un vidage accéléré de la cavité intermédiaire;
b) - en cas de surpression amont et une fuite au clapet aval, l'extremité supérieure de la tige verticale et le clapet de décharge s'éloignent de leurs sièges, le liquide pollué s' écoulant par le siège, cet écoulement étant facilité lorsqu'il y a surpression aval importante, car le liquide pollué s'écoule également par le siège.

8. Appareil disconnecteur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant une membrane horizontale située à un niveau supérieur à l'embout, ce qui évite un dépôt de particules par gravité provenant essentielle-ment de l'amont par l'embout.

9. Appareil disconnecteur hydraulique suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel suivant la posi-tion horizontale du siège du clapet de décharge placé à un niveau inférieur à ce clapet amont et au niveau le plus bas de la cavité intermédiaire, il ne peut y avoir de liquide pollué stag-nant dans la cavité intermédiaire et par conséquent une quel-conque réaspriation de ce liquide pollué à l'amont par l'embout.