CH623377A5 - - Google Patents

Description

L'invention concerne une pompe pour l'injection de coulis dans des trous d'ancrage, comportant au moins un cylindre renfermant un piston mobile et ime commande pour actionner le piston dans le cylindre.

Une telle pompe pour remplir des trous d'ancrage (par exemple dans l'industrie minière ou pour les travaux de constructions souterrains) par du mortier, coulis hydrauliques ou autres, est décrite, par exemple, dans le brevet français N° 74.25223. La pompe connue de ce brevet français est difficile à manier parce que l'on a toujours à déplacer la pompe complète pour l'aspiration du mortier dans la pompe, de même pour l'injection du mortier dans le trou d'ancrage.

Le but de la présente invention est de fournir une pompe plus maniable pour l'injection de coulis dans des trous d'ancrage.

Pour atteindre ce but, la pompe selon l'invention est caractérisée en ce qu'une conduite pour l'aspiration du coulis et un flexible pour l'injection du coulis dans un trou d'ancrage sont reliés à l'extrémité libre du cylindre.

Une pompe ayant ces caractéristiques est très simple en fonctionnement; elle est stationnaire et n'a pas besoin d'être déplacée pour l'injection du mortier. Il suffit que le flexible d'injection soit introduit successivement dans les trous d'ancrage à remplir.

Pour raccorder la conduite d'aspiration et le flexible d'injection au cylindre de la pompe, on peut prévoir un raccord en Y ou en T à l'extrémité du cylindre, le flexible d'injection pouvant être relié à l'une des branches de ce raccord et la conduite d'aspiration à l'autre branche du raccord. Pour avoir la certitude d'aspirer le mortier exclusivement de la cuve à mortier ou d'injecter, lors de la course d'injection, le mortier exclusivement dans le trou d'ancrage, il peut être convenable de munir le raccord en Y ou en T d'une vanne d'aspiration coordonnée à la branche à laquelle la conduite d'aspiration est reliée, et d'une vanne d'injection coordonnée à la branche à laquelle le flexible d'injection est relié.

Pour perfectionner davantage la pompe selon ce dernier mode de réalisation, les deux vannes peuvent porter chacune un segment denté, ces deux segments étant en engagement l'un avec l'autre, et un levier peut être prévu pour la commande simultanée des deux vannes. De cette façon, on a à actionner un seul levier par lequel on peut simultanément fermer l'une des vannes et ouvrir l'autre. Il est aussi possible de prévoir une commande automatique des deux vannes par un servomoteur à piston-cylindre relié au levier de commande commun et contrôlé par un vacuostat en fonction de la pression dans le cylindre coordonnée de la pompe. La conduite d'aspiration peut être formée tout simplement par un flexible d'aspiration qui est à introduire dans une cuve à mortier. Cependant, il est préférable de former la conduite d'aspiration par un coude relié d'un côté rigidement au raccord en Y ou en T et relié de l'autre côté rigidement à une cuve à mortier ou à un malaxeur.

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Dans ce cas, on n'a pas besoin du flexible d'aspiration. Par le raccordement direct de la cuve à mortier ou du malaxeur à la pompe, on peut accroître la vitesse de travail.

Selon un mode de réalisation particulier et plus simple, on peut relier la conduite d'aspiration à une cuve à mortier ou à un malaxeur et une vanne d'arrêt peut être prévue à l'extrémité de sortie de la cuve à mortier ou du malaxeur. Selon ce mode de réalisation, on n'a pas besoin de deux vannes; mais, bien entendu, la force de succion se produit aussi dans le flexible d'aspiration lors de l'aspiration d'une charge de mortier.

La pompe est normalement commandée de façon pneumatique, par exemple par de l'air comprimé. Dans ce cas, deux cylindres sont attachés aux extrémités opposées d'un bloc de distribution, chaque cylindre renfermant un piston monté sur une tige de piston commune. Avec une telle pompe, on peut travailler éventuellement avec les deux cylindres simultanément. Il est aussi possible de prévoir une commande hydraulique ou électrique. La commande hydraulique ou électrique permet d'augmenter la pression d'injection. Ainsi, dans le cas d'une commande hydraulique, on peut travailler seulement avec un seul cylindre pour l'injection du mortier, l'autre cylindre servant dans ce cas comme cylindre de commande. Dans le cas d'une commande électrique, le deuxième cylindre est remplacé par une vis sans fin mue par moteur électrique. Si l'on peut travailler dans les deux cylindres, on doit prévoir à l'extrémité de chaque cylindre une conduite d'aspiration et un flexible d'injection. Pour la commande pneumatique, un boisseau à quatre effets est fixé au bloc de distribution. Il est cependant plus favorable de prévoir un boisseau de commande à distance que l'on peut fixer au flexible d'injection ou à une lance d'injection. Dans ce cas, la pompe peut être actionnée très facilement par un seul homme.

Si la pression du fluide n'est pas suffisante pour l'injection du mortier dans le trou d'ancrage, ce qui peut être le cas pour les trous d'ancrage ascendants, on a la possibilité de relier la source de fluide sous pression simultanément aux deux cylindres par le raccordement d'une conduite de liaison entre une conduite d'alimentation de fluide sous pression (compression) et l'extrémité libre du cylindre opposé au cylindre renfermant la charge de mortier à injecter. Il est évident que, dans ce cas, on peut travailler avec un seul cylindre.

Le boisseau de commande comporte de préférence un boîtier avec un raccord pour le fluide sous pression et avec deux ouvertures diamétralement opposées. Dans le boîtier, un corps de soupape conique avec deux passages est monté de façon rotative. Les deux passages s'étendent depuis la grande extrémité respectivement de la petite du corps de soupape vers des endroits diamétralement opposés de la surface conique du corps de soupape, l'un de ces passages étant constamment relié à la source de fluide sous pression et l'autre passage à la pression atmosphérique.

La pompe d'injection de mortier peut être équipée d'une pompe séparée pour l'injection simultanée d'un accélérateur.

L'invention sera maintenant expliquée plus en détail en référence aux dessins annexés représentant plusieurs modes de réalisation de l'invention. Sur les dessins :

la fig. 1 est une représentation schématique de la pompe selon l'invention, équipée par une commande pneumatique;

la fig. 2 est une représentation d'un autre mode de réalisation de l'invention selon lequel la cuve à mortier, ou un malaxeur, est reliée directement à la pompe;

la fig. 3 représente aussi un mode de réalisation où la cuve à mortier est reliée directement à la pompe; mais, selon ce mode de réalisation, l'aspiration et l'injection du mortier sont simplifiées; la fig. 4 représente le boisseau à quatre effets;

la fig. 5 représente la pompe selon l'invention équipée par une commande hydraulique;

la fig. 6 représente la pompe selon l'invention, équipée par un actionnement électrique.

La pompe représentée sur la fig. 1 comporte un bloc de distribution 1 avec une paroi de séparation la. Deux cylindres 2a et 2b sont fixés au bloc de distribution 1 et s'étendent coaxialement en directions opposées de celui-ci. A l'extrémité de chaque cylindre, un chapeau 6 muni d'une ouverture est fixé. Pour empêcher l'accumulation de résidus, par exemple de sable, dans le cylindre 2a, le chapeau de cylindre 6 est muni de préférence d'une paroi terminale conique. Aussi l'autre chapeau de cylindre peut-il avoir une telle configuration. Entre les chapeaux de cylindre et les cylindres, et aussi entre les cylindres et le bloc de distribution, des bagues d'étanchéité 15 sont prévues. Dans chaque cylindre 2a et 2b, un piston 3a et 3b respectivement est coulissable. Ces pistons 3a, 3b sont fixés à une tige de piston commune 4. La tige de piston 4 est guidée de façon étanche dans le bloc de distribution 1.

Pour alimenter du fluide sous pression en provenance d'une source de fluide 0 alternativement dans la chambre de cylindre prévue derrière le piston 3b sur le côté du bloc de distribution 1, un boisseau de commande 7 à quatre voies est prévu. Ce boisseau de commande 7 peut être fixé au bloc de distribution 1 ou, comme cela sera encore décrit ci-après, à un flexible d'injection ou à une lance d'injection prévue au flexible d'injection. Le boisseau sera décrit ci-après plus en détail en référence à la fig. 4. L'entrée du boisseau 7 est reliée à une source d'air comprimé par une conduite d'alimentation 16. Le boisseau a aussi une ouverture de sortie 20 et il est relié par une conduite 13 (fig. 1) à la chambre de cylindre formée entre le piston 3b et le bloc de distribution 1, et par une conduite 17 à la chambre de cylindre prévue entre le piston 3a et le bloc de distribution 1. Ce boisseau permet donc d'alimenter du fluide sous pression dans l'une des chambres de cylindres et d'évacuer simultanément l'autre chambre de cylindres. Lorsque la pression du fluide sous pression n'est pas suffisante pour l'injection du mortier dans le trou d'ancrage, on peut former une conduite de liaison (représentée par le trait interrompu) entre la conduite d'alimentation 17 et l'extrémité libre du cylindre qui ne sert pas à l'injection du mortier. Cette possibilité permet l'application de la pression du fluide sur les deux pistons pour l'injection du mortier dans le trou d'ancrage. Bien entendu, dans ce cas, on perd la possibilité de l'injection par les deux cylindres.

A l'extrémité de l'un ou des deux cylindres 2a et 2b, une pièce 8 en Y ou en T est fixée. A l'une des branches de la pièce 8, une conduite d'aspiration, tel un flexible d'aspiration 12, est fixée et, à l'autre branche de la pièce 8, un flexible d'injection 11 est fixé. Le flexible d'aspiration 12 s'étend dans une cuve à mortier M et le flexible d'injection 11 peut être introduit dans des trous d'ancrage A à remplir par du mortier. La pièce 8 en Y ou en T est munie d'une vanne d'aspiration 9 et d'une vanne d'injection 10. Pour simplifier la construction, la pièce 8 et les vannes 9 et 10 peuvent être formées par une seule vanne à deux voies, par exemple une vanne à billes à deux voies fixées sur le chapeau de cylindre 6. Selon ce mode de réalisation, pour le remplissage du cylindre 2a de la pompe, la vanne d'aspiration 9 est ouverte et la vanne d'injection 10 est fermée. Ensuite, du fluide sous pression est dirigé derrière le piston 3b pour aspirer une charge de mortier dans le cylindre 2a. Après le remplissage de ce cylindre, les positions des deux vannes sont inversées et le fluide sous pression est dirigé derrière le piston 3a pour remplir le trou d'ancrage A par la ' charge de mortier renfermée dans le cylindre 2a. Evidemment, on peut munir les deux cylindres de la pompe d'un tel mécanisme pour le fonctionnement continu.

La pompe décrite ci-avant peut aussi être employée pour fonctionnement par intermittence. Dans ce cas, la vanne d'injection reste constamment fermée et la vanne d'aspiration est toujours ouverte. L'aspiration et l'injection se font alors par le flexible d'aspiration que l'on introduit pour l'injection dans le trou d'ancrage à remplir.

La vanne d'aspiration et la vanne d'injection 9 et 10 peuvent être munies chacune d'un segment denté 9a et 10a, et un levier 41

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peut être prévu pour actionner ces segments dentés. De cette manière, lorsqu'une des vannes est fermée, l'autre est automatiquement ouverte. L'on peut aussi prévoir un servomoteur 42 pour la commande automatique du levier 41. Ce servomoteur 42 comporte un piston dont la tige de piston 43 est reliée à pivotement au levier 41 et le cylindre 44 du servomoteur est relié à pivotement à l'un des supports 45 de la pompe. Le servomoteur est contrôlé par un vacuostat en fonction de la pression dans la chambre de cylindre derrière les pistons 3a ou 3b. Une lance (non représentée) peut être fixée au flexible d'injection 11. A cette lance, on peut fixer le boisseau de commande 7. Dans ce cas, la pompe peut être commandée à distance.

L'expérience a montré que l'adjonction d'un accélérateur rapide au mortier injecté par la pompe est souhaitable, mais le mélange mortier/accélérateur bouche la pompe et ses canalisations lors de l'injection. Les méthodes actuelles d'utilisation d'accélérateur solide ou liquide consistent à mettre des cartouches ou des sachets d'accélérateur dans les trous à sceller au mortier ou au ciment; on remplit ensuite le trou d'ancrage de mortier ou ciment et le malaxage ou mélange mortier/accélérateur se produit dans le trou au moment de l'introduction par rotation de la barre de scellement; la cartouche (ou sachet d'accélérateur) est détruite au contact de la barre en rotation et le malaxage mortier/accélérateur se fait jusqu'au fond du trou d'ancrage.

Ainsi que représenté sur la fig. 1, une petite pompe 50 pour l'injection de l'accélérateur peut être fixée à la pompe pour l'injection du mortier. La pompe 50 pour l'injection de l'accélérateur comporte un cylindre 51 et deux pistons 52 et 52b assemblés par une tige d'accouplement 52c. A l'une des extrémités du cylindre 51, un flexible 53 est raccordé et est à introduire avec le flexible d'injection 11 dans le trou d'ancrage A. Le flexible 53 a un diamètre plus faible que le flexible 11, et il peut être disposé à l'extérieur du flexible 11 ou peut être incorporé dans celui-ci. L'autre extrémité de la pompe 50 est raccordée par un conduit 54 au raccord en T 54b fixé sur le boisseau de commande 7 de la pompe d'injection de mortier; la conduite 16 d'alimentation de l'air comprimé sert d'alimentation pour les deux pompes. La commande de la pompe 50 pour l'injection de l'accélérateur se fait par une petite vanne ou valve 55 placée dans la conduite 54a. La commande de la pompe d'injection de mortier et celle de la pompe d'adjonction d'accélérateur, alimentées par la même conduite d'air comprimé, sont ainsi à portée de main et facilitent la commande simultanée ou non de l'une ou de l'autre pompe. L'utilisateur peut commander convenablement les deux pompes, c'est-à-dire la pompe d'injection de mortier et la pompe d'injection de l'accélérateur, et, au gré de l'utilisateur, l'adjonction d'accélérateur se fera où bon lui semble: au fond du trou, sur toute sa longueur ou encore seulement à la fin du trou.

La pompe décrite ci-dessus a été conçue pour fonctionnement pneumatique, c'est-à-dire à l'air comprimé. Evidemment, les deux pompes peuvent aussi, comme déjà signalé aux pages précédentes, être équipées pour fonctionner hydrauliquement ou électriquement. Pour le mode de fonctionnement pneumatique, la pression de travail est environ 4 à 6 bars. En revanche, pour le fonctionnement hydraulique ou électrique, on peut accroître la pression jusqu'à 15 à 20 bars et même davantage. Dans ce cas, comme déjà dit précédemment, la pompe à injection de mortier perd l'avan-gage d'être utilisée par ses deux cylindres; mais elle offrira par contre la possibilité d'avoir une pression plus élevée pour l'injection. Entraînées hydrauliquement et électriquement, les deux pompes peuvent aussi être employées pour des travaux de ciments projetés avec accélérateur. Dans ce cas, les deux flexibles d'injection de ciment et d'accélérateur sont chacun munis à leur extrémité d'une crépine de pulvérisation ou de succion.

Tel que représenté sur la fig. 5, pour le fonctionnement hydraulique de la pompe, l'un des cylindres, dans ce cas le cylindre 2a, sert de cylindre de commande et l'autre cylindre 2b sert de cylindre de travail pour injecter des charges de mortier dans des trous d'ancrage à remplir. Sur la fig. 5, le mécanisme des deux vannes et les flexibles d'injection et d'aspiration ne sont pas représentés: mais ces éléments sont évidemment aussi prévus sur la pompe, selon le mode de réalisation de la fig. 5, à l'extrémité du cylindre 2b. L'extrémité du cylindre 2a est fermée par un bouchon 60. Par le boisseau de commande 7a, du fluide hydraulique en provenance d'une conduite 16a peut être alimenté alternativement par des conduites 61 et 62 vers l'un ou l'autre côté du piston 3a.

Pour le mode de fonctionnement à actionnement électrique (fig. 6), la pompe comporte un seul cylindre de travail 2b renfermant un piston 3b fixé sur une tige de piston filetée 4a. Un écrou rotatif (ou une vis sans fin) 65 est en engagement avec la tige filetée 4a. L'écrou 65 (ou la vis sans fin) est actionné par un moteur électrique réversible 66. L'extrémité libre du cylindre 2b porte un mécanisme pour l'aspiration et l'injection du mortier, tel que représenté sur les fig. 1,2 ou 3.

Un autre mode de réalisation est représenté sur la fig. 2. Ce mode de réalisation permet aussi le fonctionnement en continu de la pompe d'injection de mortier. Le mécanisme prévu à l'extrémité libre du cylindre 2a correspond à celui du mode de réalisation selon la fig. 1, sauf un tuyau d'aspiration 12a formé par un coude qui sert à relier le bac à mortier Ma ou un malaxeur directement à l'une des branches de la pièce en Y ou en T, ou encore d'une vanne à deux voies. Dans ce cas, on n'a pas besoin du flexible d'aspiration et le bac à mortier Ma est rigidement relié à la pompe. A l'extrémité libre de l'autre cylindre 2b, le même mécanisme est représenté. Sur la fig. 2 on n'a pas représenté la pompe pour l'injection d'accélérateur, mais il est évident qu'une telle pompe peut aussi être utilisée en combinaison avec le mode de réalisation de la fig. 2.

Un mode de réalisation plus simple pour le fonctionnement continu de la pompe est représenté sur la fig. 3. Selon ce mode de réalisation, à l'extrémité du cylindre 2a un flexible d'injection 1 la et une cuve à mortier ou malaxeur sont reliés au chapeau 6. Le raccordement du flexible et de la cuve à mortier ou malaxeur au cylindre peut se faire par une pièce de raccord en T. De préférence, une vanne de fermeture 22 est prévue à la sortie de la cuve à mortier ou du malaxeur. Cette vanne est ouverte pour remplir le cylindre 2a et elle est fermée lorsque le mortier est injecté pour empêcher le refoulement du mortier dans la cuve ou malaxeur. De même, lors de la succion du mortier dans le cylindre, il suffit de plier le flexible d'injection de 180° sur lui-même pour empêcher la formation de bulles d'air dans le cylindre et dans le flexible lors de la succion. Ce mode de réalisation élimine la deuxième vanne. Le boisseau à quatre voies 7 est représenté plus en détail sur la fig. 4. Selon la fig. 4, ce boisseau 7 comporte un boîtier 25 avec un alésage interne conique 26. Dans cet alésage, un corps de soupape 27 à forme conique est prévu, dont une extrémité 28 s'étend du boîtier 25. A cette extrémité 28 du corps de soupape 27, un levier de commande 29 est prévu pour tourner le corps de soupape 27 entre ses positions de fonctionnement. Le boîtier 25 est fermé par un bouchon 30 à son extrémité opposée au levier de commande 29. Le bouchon 30 a un alésage longitudinal pour le raccordement de la conduite 16 pour l'alimentation du fluide sous pression. Entre le bouchon 30 et le corps de soupape 27, un ressort de compression 31 est prévu. Le boîtier 25 a deux alésages pour le raccordement des conduites 13 et 17 aux chambres des cylindres. Le corps de soupape 27 a deux passages 32 et 33. Les deux passages s'étendent à partir de la petite extrémité et, respectivement, de la grande extrémité du corps de soupape 27 vers des endroits diamétralement opposés de la surface conique du corps de soupape 27. En conséquence, le boisseau peut être inversé par

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un mouvement de rotation de 180° du corps de soupape 27. Une rotation de seulement 90° du corps de soupape 27 permet de fermer la source d'alimentation d'air comprimé. Le boisseau est d'une construction robuste, sûre et très simple. L'on peut

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employer un boisseau avec corps conique disponible dans le commerce, et l'on n'a qu'à remplacer le corps de soupape par un autre corps de soupape, tel que décrit ci-dessus, et prévoir la possibilité pour le raccordement de la source d'air comprimé.

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4 feuilles dessins

Claims (17)

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1. Pompe pour l'injection de coulis dans des trous d'ancrage, comportant au moins un cylindre renfermant un piston mobile et une commande pour actionner le piston dans le cylindre, caractérisée en ce qu'une conduite pour l'aspiration du coulis et un flexible pour l'injection du coulis dans un trou d'ancrage sont reliés à l'extrémité libre du cylindre.

2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un raccord en Y ou en T est prévu à l'extrémité du cylindre, le flexible d'injection étant relié à l'une des branches de ce raccord et la conduite d'aspiration étant reliée à l'autre branche du raccord.

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REVENDICATIONS

3. Pompe selon la revendication 2, caractérisée en ce que le raccord en Y ou en T est muni d'une vanne d'aspiration prévue dans la branche à laquelle la conduite d'aspiration est reliée, et d'une vanne d'injection prévue dans la branche à laquelle le flexible d'injection est relié.

4. Pompe selon la revendication 3, caractérisée en ce que les deux vannes portent chacune un segment denté, ces deux segments étant en engagement l'un avec l'autre, et en ce qu'un levier commun est prévu pour la commande simultanée des deux vannes.

5. Pompe selon la revendication 4, caractérisée en ce que,

pour l'actionnement automatique des deux vannes, un servomoteur à piston-cylindre est relié au levier de commande commun et est commandé par un vacuostat en fonction de la pression dans le cylindre de la pompe.

6. Pompe selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la conduite d'aspiration est un flexible d'aspiration destiné à être introduit dans une cuve à mortier.

7. Pompe selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la tige de piston est filetée et en ce qu'une vis sans fin (ou un écrou) commandée par un moteur électrique réversible est prévue pour actionner le piston dans le cylindre.

8. Pompe selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que deux cylindres sont attachés aux extrémités opposées d'un bloc de distribution, chaque cylindre renfermant un piston monté sur une tige de piston commune, et en ce que la commande actionne les pistons par l'alimentation en fluide sous pression d'au moins un des pistons.

9. Pompe selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'un des cylindres est un cylindre de commande hydraulique et en ce que la commande est un boisseau qui alimente en fluide hydraulique alternativement l'un puis l'autre côté du piston mobile dans le cylindre de commande.

10. Pomp>e selon la revendication 8, caractérisée .en ce que la commande est un boisseau à quatre voies qui alimente en fluide sous pression alternativement une chambre de commande de l'un puis de l'autre cylindre, et qui évacue simultanément la chambre de commande du cylindre opposé.

11. Pompe selon la revendication 10, caractérisée en ce que le boisseau est fixé au bloc de distribution.

12. Pompe selon la revendication 10, caractérisée en ce que le boisseau est fixé au flexible d'injection ou à une lance attachée au flexible d'injection.

13. Pompe selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'il est prévu une conduite de liaison entre la conduite d'alimentation de fluide sous pression et l'extrémité libre du cylindre opposé au cylindre renfermant la charge de coulis à injecter permettant d'alimenter le fluide sous pression simultanément vers les deux pistons.

14. Pompe selon la revendication 10, caractérisée en ce que le boisseau comporte un boîtier avec un raccord pour la source de fluide sous pression et avec deux ouvertures diamétralement opposées, le boîtier renfermant un corps de soupape conique et rotatif ayant deux passages s'étendant à partir de la petite extrémité et de la grande extrémité du corps de soupape vers des endroits diamétralement opposés de la surface conique du corps de soupape, l'un de ces passages étant en communication avec la source de fluide sous pression et l'autre étant en communication avec la pression atmosphérique.

15. Pompe selon l'une des revendications 8 et 10 à 14, caractérisée en ce qu'une conduite pour l'aspiration du coulis et un flexible d'injection sont reliés à l'extrémité libre de chaque cylindre.

16. Pompe selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par un dispositif de pompage séparé pour l'injection d'un accélérateur ayant un flexible et une lance pour l'injection qui est à introduire dans le trou d'ancrage.

17. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la conduite d'aspiration et le flexible d'injection sont reliés au cylindre par une seule vanne à deux voies, par exemple une vanne à billes à deux voies.