EP3362716A1 - Vanne fluidique a hysteresis - Google Patents

Vanne fluidique a hysteresis

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Publication number
EP3362716A1
EP3362716A1 EP16793964.4A EP16793964A EP3362716A1 EP 3362716 A1 EP3362716 A1 EP 3362716A1 EP 16793964 A EP16793964 A EP 16793964A EP 3362716 A1 EP3362716 A1 EP 3362716A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
hysteresis
fluid
fluidic
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16793964.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Bernard Balet
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aqualone
Original Assignee
Aqualone
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aqualone filed Critical Aqualone
Publication of EP3362716A1 publication Critical patent/EP3362716A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G25/00—Watering gardens, fields, sports grounds or the like
    • A01G25/02—Watering arrangements located above the soil which make use of perforated pipe-lines or pipe-lines with dispensing fittings, e.g. for drip irrigation
    • A01G25/023—Dispensing fittings for drip irrigation, e.g. drippers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
    • F16K15/02—Check valves with guided rigid valve members
    • F16K15/06—Check valves with guided rigid valve members with guided stems
    • F16K15/063—Check valves with guided rigid valve members with guided stems the valve being loaded by a spring
    • F16K15/066—Check valves with guided rigid valve members with guided stems the valve being loaded by a spring with a plurality of valve members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/025—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side and remaining open after return of the normal pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K17/00—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves
    • F16K17/02—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side
    • F16K17/04—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded
    • F16K17/048—Safety valves; Equalising valves, e.g. pressure relief valves opening on surplus pressure on one side; closing on insufficient pressure on one side spring-loaded combined with other safety valves, or with pressure control devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/12—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid
    • F16K31/36—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor
    • F16K31/38—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor in which the fluid works directly on both sides of the fluid motor, one side being connected by means of a restricted passage and the motor being actuated by operating a discharge from that side
    • F16K31/385—Actuating devices; Operating means; Releasing devices actuated by fluid in which fluid from the circuit is constantly supplied to the fluid motor in which the fluid works directly on both sides of the fluid motor, one side being connected by means of a restricted passage and the motor being actuated by operating a discharge from that side the fluid acting on a diaphragm

Definitions

  • the invention relates to valves for the passage of a fluid.
  • the invention also relates to soil irrigation.
  • the electric programmer is able to move the electrically controlled valves from a closed position to an open position and vice versa.
  • the programmer can therefore direct the flow of fluid into the system.
  • the programmer opens a solenoid valve, while keeping the other solenoid valve closed. So, we periodically water plots of agricultural soil.
  • the electrical connection between the electric programmer and the solenoid valve is most often done by means of at least one electrical wire.
  • An object of the invention is therefore to provide a valve that can be controlled without using electrical energy.
  • a fluidic hysteresis valve comprising: - A valve adapted to take at least one closed position and an open position,
  • a piston responsive to the flow of fluid able to take at least one low flow position and one high flow position
  • valve and the piston are arranged such that as long as the piston is in the high flow position, the valve is prevented from occupying the closed position.
  • the flow responsive piston includes a bearing surface for the valve to maintain the valve in the open position.
  • the size of the valve is reduced.
  • the valve comprises means adapted for the valve to move from the closed position to the open position when the fluid pressure exceeds a predetermined threshold.
  • the means adapted for the valve to move from the closed position to the open position when the fluid pressure exceeds a predetermined threshold comprise at least one piston, a seal and preferably a spring and a button. screwed.
  • the means adapted for the valve to move from the closed position to the open position when the fluid pressure exceeds a predetermined threshold comprise at least one membrane.
  • the valve comprises means adapted so that the flow sensitive piston is in the high flow position when the fluid pressure exceeds the predetermined threshold and an outlet of the valve is in a fluid flow position.
  • the valve comprises means adapted so that the flow-sensitive piston remains in the high flow position when the fluid pressure has dropped below the predetermined threshold as long as the outlet of the valve remains in the fluid passage position.
  • the valve comprises a spring for keeping the piston responsive to the flow in low flow position.
  • the invention also provides a hysteresis fluidic control valve comprising:
  • a fluidic control valve having a main duct and a control output
  • a hysteresis fluidic valve as previously described, connected to the control output of the fluidic control valve.
  • the opening and closing of the fluidic control valve can be controlled by means of the hysteresis valve.
  • a hysteresis fluidic control comprising:
  • a fluidic control connected to the output of the hysteresis fluidic valve.
  • the hysteresis fluidic valve is therefore controlled by the fluid demands of the zone to be fed with fluid.
  • a fluid supply system comprising:
  • At least one hysteresis fluidic control as previously described, characterized in that the hysteresis fluidic control valve and the hysteresis fluidic control comprise a common hysteresis fluidic valve.
  • FIG. 1 is an exploded sectional view of a hysteresis fluidic valve according to one embodiment of the invention
  • FIGS. 2 to 5 are sectional views of this valve in different open and closed positions
  • FIG. 6 is a sectional view of a valve according to a second embodiment of the invention.
  • FIG. 7 is a sectional view of a fluidic control valve with hysteresis
  • FIG. 8 is a sectional view of a hysteresis fluidic control according to the invention.
  • FIGS. 1 and 2 show a hysteresis fluidic valve 10 according to the invention.
  • the hysteresis fluidic valve 10 comprises a body 11, formed of a stack 11a, which is here generally cylindrical, provided at its base with a fluid inlet channel 12 and a fluid outlet channel 14.
  • the inlet channel 12 and the fluid outlet channel 14 are in the same axis, perpendicular to that of the stack 11a.
  • the hysteresis fluidic valve 10 is therefore a straight body valve.
  • the hysteresis fluidic valve 10 comprises a corner body.
  • the hysteresis fluidic valve 10 also comprises, housed in the chimney 11a, a first piston 16, a seal member 18, a first spring 20 and a knob 22, screwed on the chimney 11a around the first spring 22 , which extend along the axis of the chimney 11a, that is to say here perpendicular to a direction of fluid flow between the inlet 12 and the fluid outlet 14.
  • the body 11 comprises a fluid circulation chamber 24, one end of which forms the seat of the seal 18, as can be seen in particular in FIG. 2, in order to prevent the fluid coming from the fluid inlet 12d. reaching the fluid outlet 14 when said seal 18 rests on its seat.
  • the first piston 16, the seal 18, the first spring 20 and the button 22 form, with the fluid circulation chamber 24 of the body 11, a valve 26 adapted to take at least one closed position, visible at 2, and an open position, visible in particular in Figure 3.
  • a valve 26 adapted to take at least one closed position, visible at 2, and an open position, visible in particular in Figure 3.
  • the first spring 20 bears on the first piston 16 and applies the seal 18 against the end of the fluid circulation chamber 24 of the body 11, so as to maintain the valve 26 in the closed position, as seen in Figure 2.
  • the hysteresis fluidic valve 10 comprises means adapted for the valve 26 to move from the closed position to the open position when the fluid pressure exceeds a predetermined threshold.
  • these means comprise the first piston 16, the seal 18, the first spring 20 and the button 22.
  • the first piston 16 comprises a pin 16a which performs two functions: on the one hand, it holds the seal 18 in an annular groove 16b located at its base, on the other hand, it occupies a volume in the fluid circulation chamber. This latter function will be explained in relation to a second piston 30 of the hysteresis fluidic valve 10.
  • the hysteresis fluidic valve 10 comprises a second spring 28 and a second piston 30, housed in the inlet channel 12.
  • the inlet channel 12 comprises two sections: an upstream section 12a and a further downstream section 12b small diameter than the upstream section 12a, separated by a shoulder 12c.
  • the second piston 30 is a hollow cylindrical body, that is to say a longitudinal inner channel, having a bottom 34 at one of its ends and an outer flange 32 at its opposite end.
  • the bottom 34 is placed downstream in the fluid flow direction, while the collar 32, around the open end, is placed upstream.
  • the second spring 28 is engaged around the second piston 30 and the outer collar 32 serves as a seat for the second spring 28.
  • the second piston 30 comprises a plurality of orifices 36 whose role will be described later.
  • the hysteresis fluidic valve 10 comprises a tip 38 which serves two functions: externally, it serves as a connection for a pipe (not shown) connected to the hysteresis fluidic valve, internally it serves as a stop on the outer flange 12 of the second piston to maintain the latter in the body.
  • the tip 38 is hollowed out of a longitudinal channel which extends the longitudinal inner channel of the second piston.
  • the second piston 30 is movable by axial translation in the body 11, between two end positions, according as its outer flange 12 is supported on the end piece 38 or the second spring 28 compressed against the shoulder 12c.
  • the second piston 30 Because the outer diameter of the second piston 30 is slightly less than the inner diameter of the conduit which surrounds it, the second piston 30 leaves around it a clearance which allows the fluid to pass through it whatever its position. The second piston therefore never prevents the passage of the fluid entering the valve through the fluid inlet 12.
  • the second piston 30 transmits to the first piston 16 the pressure of the fluid present in the inlet channel 12.
  • the second piston 30 is sensitive to the flow rate of the fluid passing through the inlet channel 12.
  • the second piston is in a detent position that can be seen in particular in Figures 2 and 3.
  • the second piston 30 is driven downstream and compresses the second spring 28, as shown in Figure 4.
  • the fluid from the fluid inlet 12 s' flows directly into the fluid circulation chamber 24 through the orifices 36.
  • the pressure losses are thus reduced and the passage of the fluid is thus further facilitated, which tends to maintain or increase its flow.
  • the second piston 30 is sensitive to the fluid flow and is capable of taking at least one low flow position and one high flow position.
  • the hysteresis fluidic valve 10 comprises suitable means, here the second spring 28, for the piston 30 sensitive to the flow is in the high flow position when the fluid flow exceeds the predetermined threshold.
  • the hysteresis fluidic valve 10 is intended to receive all types of fluid, namely a gas or a liquid.
  • the hysteresis fluidic valve 10 is for receiving a liquid such as water.
  • the hysteresis fluidic valve 10 When the fluid pressure is below a predetermined threshold, the hysteresis fluidic valve 10 is in its position shown in FIG. 2. The valve 26 is in the closed position, which has the consequence that the fluid flow rate is zero and that the second piston 30 is in the low flow position.
  • the fluid pressure at the inlet of the hysteresis fluidic valve 10 is less than the predetermined threshold, the fluid can not reach the fluid outlet 14 of the hysteresis fluidic valve 10.
  • the hysteresis fluidic valve 10 takes the position shown in FIG. Figure 3.
  • the valve 26 is in the open position, but the piston 30 is still in the position low flow since the fluid does not circulate.
  • the fluid occupies the fluid circulation chamber 24 but can not leave the hysteresis fluidic valve 10.
  • the hysteresis fluid valve 10 assumes the position shown in FIG. 4.
  • the valve 26 is in the open position and the second piston 30 is in the position high flow rate.
  • the hysteresis fluidic valve 10 takes the position shown in FIG. 5.
  • the second piston 30 is always in the high flow position because the fluid outlet 14 is open.
  • the second piston 30 responsive to the fluid flow occupies part of the fluid circulation chamber 24, it gene the descent of the piston 30, the pin 16a can not enter sufficiently into said chamber 24.
  • the second piston comprises a surface which forms a support for one end of the first piston 16, namely here the stud 16a, and the first piston 16 can not apply the seal 18 on the complementary end of the chamber. fluid circulation 24.
  • the valve 26 is held in the open position.
  • valve 26 and the piston 30 are thus arranged so that the piston
  • valve 26 is prevented from occupying the closed position.
  • the fluidic valve 10 is open as long as the fluid outlet 14 is not closed. This is why it can be qualified as a hysteresis 10 fluidic valve.
  • An advantageous use of the valve according to the invention consists in placing at least two hysteresis fluidic valves on two parallel ducts fed by a main duct. Thanks to the two fluidic hysteresis valves, it is possible to prioritize the supply of one of the ducts. Indeed, by more or less tightening the knob 22, a higher or lower pressure threshold is defined and it is determined which of the two valves will open first.
  • the piston 30 sensitive to the flow of the latter moves to the high flow position and thus prevents the valve 26 from occupying the closed position.
  • the open hysteresis fluidic valve 10 will keep the pressure in the main duct at a low level. Therefore, the other hysteresis fluidic valve 10 can have its fluid outlet 14 which passes to the open position only when the first hysteresis fluidic valve 10 has closed its fluid outlet 14.
  • FIG. 6 shows a hysteresis fluidic valve 100 according to a second embodiment. Only differences with the first mode will be described. Unchanged elements retain the same numeric references.
  • the seal 18 has been replaced by a reinforced waterproof membrane 118.
  • the piston 116 has a shape slightly different from that of the piston 16 but has the same functional parts. The same applies to the button 122.
  • the means adapted for the valve to move from the closed position to the open position when the fluid pressure exceeds a predetermined threshold comprise the membrane 118, the piston 116 , the spring 20 and the button 122.
  • the second piston 130 comprises a downstream section 134 whose diameter is greater than that of an upstream portion of the piston body 130.
  • the clearance between the downstream portion 134 of the piston and the downstream section 12b of the inlet channel 112 is minimal.
  • the clearance between the upstream portion of the piston 130 and the downstream section 12b of the inlet channel 12 is larger, which allows higher fluid flow rates.
  • the piston 130 does not include orifices 36 for fluid circulation.
  • the screwed button 122 and the chimney 111a comprise complementary stops respectively 122a and 111b so as to define a maximum pressure threshold, for example to preserve the integrity of the hysteresis fluidic valve 100. Indeed, when the complementary abutments 122a and 111b come into contact with each other, it is no longer possible to tighten the screwed knob 122 around the first spring 20.
  • a connecting end 114a is arranged in the fluid outlet channel 114 of the body 111 in order, for example, to connect the hysteresis fluidic valve 100 to a suitable fluidic device (not shown).
  • FIG. 7 shows a hysteresis fluidic control valve 200.
  • the hysteresis fluidic control valve 200 comprises a fluidic control valve 202.
  • This fluidic control valve 202 comprises a body 204 which here forms a main fluid conduit .
  • the main fluid duct comprises an upstream duct 206 and a downstream duct 208.
  • a tight membrane 210 is disposed between the duct upstream 206 and the downstream conduit 208.
  • a spring 212 pushes the waterproof membrane resting on its seat.
  • the fluidic control valve 202 comprises, disposed in parallel with the upstream duct 206, a duct 214 which leads to a chamber 216 defined by the leaktight membrane 210 and in which the spring 212 is disposed.
  • the duct 214 is connected to a control output 218 of the fluidic control valve 202.
  • the hysteresis fluidic valve 10 is connected to the control output 218 of the fluidic control valve 202.
  • the hysteresis fluidic valve is subjected to the pressure of the fluid present in the upstream conduit 206, at least as long as the output of the hysteresis fluidic valve is closed.
  • the adjustment of the cap of the fluidic valve with hysteresis must be such that the pressure of the fluid in the upstream conduit 206 is sufficient to open the valve of the latter.
  • the drop in fluid pressure propagates to the chamber 216.
  • the fluid coming from the upstream duct 206 can therefore join the downstream duct 208.
  • the circulation of fluid in the fluidic control valve 202 depends on the fluid flow in the hysteresis fluidic valve 10.
  • FIG. 8 schematically shows a hysteresis fluidic control 300.
  • the hysteresis fluidic control 300 comprises the hysteresis fluidic valve 10 as previously described and a fluidic control 302 connected to the fluid outlet 14 of the Hysteresis fluidic valve 10.
  • the fluidic control 302 is a valve.
  • the fluidic control 302 is an autonomous watering control device that is able to open and close when the device calculates that it is necessary to proceed with a watering.
  • a hysteresis fluidic valve 10 is used which is part of both a hysteresis fluidic control 300 as previously described and a hysteresis fluidic control valve 200 also such that previously described.
  • a hysteresis fluidic valve 10 is used which is part of both a hysteresis fluidic control 300 as previously described and a hysteresis fluidic control valve 200 also such that previously described.
  • buttons For example, it is possible to use all types of buttons to define the predetermined pressure threshold of the valve 26.

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  • Environmental Sciences (AREA)
  • Fluid-Driven Valves (AREA)

Abstract

La vanne fluidique à hystérésis (10), comprend: un clapet (26) apte à prendre au moins une position fermée et une position ouverte, un piston (30) sensible au flux de fluide apte à prendre au moins une position débit faible et une position débit élevé. Le clapet (26) et le piston (30) sont agencés de manière à ce que tant que le piston (30) est en position débit élevé, le clapet (26) est empêché d'occuper la position fermée.

Description

Vanne fluidique à hystérésis
L'invention concerne les vannes permettant le passage d'un fluide. L'invention concerne également l'irrigation des sols.
Afin de diriger l'écoulement d'un fluide dans un système comprenant plusieurs conduits, il est connu d'utiliser une vanne commandée électriquement par conduit et un programmateur électrique.
Ainsi, le programmateur électrique est apte à faire passer les vannes commandées électriquement d'une position fermée à une position ouverte et inversement. Le programmateur peut donc diriger l'écoulement de fluide dans le système.
Par exemple, dans le cas d'un sol agricole que l'on veut arroser, on divise habituellement un tel sol en au moins deux zones distinctes successives relativement au débit d'eau disponible. On installe donc deux conduits, alimentés en eau, en dérivation depuis un conduit principal. On installe également une vanne commandée électriquement, ou électrovanne, entre le conduit principal et chaque sortie des conduits en dérivation. On installe ensuite un programmateur électrique capable de fermer et d'ouvrir les électrovannes.
Pour arroser séquentiellement chaque zone, le programmateur ouvre une électrovanne, tout en maintenant l'autre électrovanne fermée. Ainsi, on arrose périodiquement des parcelles du sol agricole. La liaison électrique entre le programmateur électrique et l'électrovanne se fait le plus souvent au moyen d'au moins un fil électrique.
Cependant, les conditions de fonctionnement d'une exploitation agricole ou horticole, et plus généralement le milieu humide dans lequel fonctionne un tel système, peuvent endommager les fils électriques et détériorer la qualité de la liaison électrique entre chaque programmateur électrique et son électrovanne. De plus, il est nécessaire d'alimenter en énergie électrique le programmateur et l'électrovanne. Enfin, l'utilisation de fils électriques empêche de positionner le programmateur et l'électrovanne à une distance de plus de quelques dizaines de mètres, sauf à prévoir des liaisons électriques de grande longueur qui réduiraient encore davantage la fiabilité du système.
En outre, de façon générale, l'usage de fils électriques et plus généralement de courant électrique s'accommode mal de la présence de fluide, notamment liquide.
Un but de l'invention est donc de fournir une vanne que l'on peut commander sans utiliser d'énergie électrique.
Pour ce faire, on prévoit, selon l'invention, une vanne fluidique à hystérésis, comprenant : - un clapet apte à prendre au moins une position fermée et une position ouverte,
- un piston sensible au flux de fluide apte à prendre au moins une position débit faible et une position débit élevé,
caractérisée en ce que le clapet et le piston sont agencés de manière à ce que tant que le piston est en position débit élevé, le clapet est empêché d'occuper la position fermée.
Ainsi, en commandant fluidiquement le piston sensible au flux de fluide, on peut contrôler la position du clapet et donc l'ouverture ou la fermeture de la vanne fluidique à hystérésis. De plus, comme le piston sensible au flux de fluide est apte à maintenir le clapet en position ouverte, il est possible d'instaurer une condition d'ouverture du clapet différente de la condition de fermeture. Cela confère le caractère hystérétique à la vanne et permet, dans le cas de plusieurs vannes installées sur un même réseau, de prioriser l'ouverture d'une vanne au détriment des autres.
De préférence, le piston sensible au flux comprend une surface formant appui pour le clapet afin de maintenir le clapet en position ouverte.
L'encombrement de la vanne est donc réduit.
Avantageusement, la vanne comprend des moyens adaptés pour que le clapet passe de la position fermée à la position ouverte lorsque la pression en fluide dépasse un seuil prédéterminé.
Selon un mode de réalisation, les moyens adaptés pour que le clapet passe de la position fermée à la position ouverte lorsque la pression en fluide dépasse un seuil prédéterminé comprennent au moins un piston, un joint d'étanchéité et de préférence un ressort et un bouton vissé.
De préférence, les moyens adaptés pour que le clapet passe de la position fermée à la position ouverte lorsque la pression en fluide dépasse un seuil prédéterminé comprennent au moins une membrane.
Il s'agit de moyens simples pour configurer le seuil de pression.
Avantageusement, la vanne comprend des moyens adaptés pour que le piston sensible au flux soit en position débit élevé lorsque la pression en fluide dépasse le seuil prédéterminé et qu'une sortie de la vanne est dans une position de passage du fluide.
De préférence, la vanne comprend des moyens adaptés pour que le piston sensible au flux reste en position débit élevé lorsque la pression en fluide est descendue en dessous du seuil prédéterminé tant que la sortie de la vanne reste dans la position de passage du fluide.
II s'agit d'un moyen simple pour mettre en place l'hystérésis de la vanne.
Selon un mode de réalisation, la vanne comprend un ressort permettant de maintenir le piston sensible au flux en position débit faible. On prévoit également selon l'invention une vanne à commande fluidique à hystérésis comprenant :
- une vanne à commande fluidique ayant un conduit principal et une sortie de commande, et
- une vanne fluidique à hystérésis telle que précédemment décrite, reliée à la sortie de commande de la vanne à commande fluidique.
Ainsi, on peut commander l'ouverture et la fermeture de la vanne à commande fluidique au moyen de la vanne à hystérésis.
On prévoit, toujours selon l'invention, une commande fluidique à hystérésis comprenant :
- une vanne fluidique à hystérésis telle que précédemment décrite, et
- une commande fluidique reliée à la sortie de la vanne fluidique à hystérésis.
Ainsi, il est possible de commander la vanne fluidique à hystérésis au moyen d'une commande fluidique. La vanne fluidique à hystérésis est donc commandée par les demandes en fluide de la zone à nourrir en fluide.
On prévoit enfin, selon l'invention, un système d'alimentation en fluide comprenant :
- au moins une vanne à commande fluidique à hystérésis telle que précédemment décrite,
- au moins une commande fluidique à hystérésis telle que précédemment décrite, caractérisé en ce que la vanne à commande fluidique à hystérésis et la commande fluidique à hystérésis comprennent une vanne fluidique à hystérésis commune.
On va maintenant décrire, de manière non limitative, deux modes de réalisation de l'invention à l'aide des figures suivantes :
- la figure 1 est une vue en coupe éclatée d'une vanne fluidique à hystérésis selon un mode de réalisation de l'invention,
- les figures 2 à 5 sont des vues en coupe de cette vanne dans différentes positions d'ouverture et de fermeture,
- la figure 6 est une vue en coupe d'une vanne selon un second mode de réalisation de l'invention,
- la figure 7 est une vue en coupe d'une vanne à commande fluidique à hystérésis, et
- la figure 8 est une vue en coupe d'une commande fluidique à hystérésis selon l'invention.
On a représenté, aux figures 1 et 2, une vanne fluidique à hystérésis 10 selon l'invention.
Dans toute la description, on utilise indifféremment les termes « flux » et « débit », qui sont considérés comme synonymes dans le contexte de l'invention. La vanne fluidique à hystérésis 10 comprend un corps 11 , formé d'une cheminée 11 a, qui est ici globalement cylindrique, munie à sa base d'un canal d'entrée de fluide 12 et d'un canal de sortie de fluide 14. Ici, le canal d'entrée 12 et le canal de sortie 14 de fluide sont dans le même axe, perpendiculaire à celui de la cheminée 11 a. La vanne fluidique à hystérésis 10 est donc une vanne à corps droit. Selon une variante de ce mode de réalisation, la vanne fluidique à hystérésis 10 comprend un corps d'angle.
La vanne fluidique à hystérésis 10 comprend également, logés dans la cheminée 11 a, un premier piston 16, un organe formant joint d'étanchéité 18, un premier ressort 20 et un bouton 22, vissé sur la cheminée 11 a autour du premier ressort 22, qui s'étendent selon l'axe de la cheminée 11 a, c'est-à-dire ici perpendiculairement à une direction de circulation de fluide entre l'entrée 12 et la sortie 14 de fluide. Le corps 11 comprend une chambre de circulation de fluide 24, dont une extrémité forme le siège du joint d'étanchéité 18, comme on le voit notamment sur la figure 2, afin d'empêcher le fluide provenant de l'entrée de fluide 12 d'atteindre la sortie de fluide 14 lorsque ledit joint d'étanchéité 18 repose sur son siège.
Ici, le premier piston 16, le joint d'étanchéité 18, le premier ressort 20 et le bouton 22 forment, avec la chambre de circulation de fluide 24 du corps 11 , un clapet 26 apte à prendre au moins une position fermée, visible à la figure 2, et une position ouverte, visible notamment à la figure 3. En serrant plus ou moins le bouton 22 sur la cheminée 11 a autour du premier ressort 20 qui appuie sur le premier piston 16, on définit la tension du ressort et donc un seuil de pression en fluide plus ou moins élevé à partir duquel le fluide traverse la vanne.
Lorsque la pression du fluide à l'entrée 12 est inférieure à ce seuil, le premier ressort 20 appuie sur le premier piston 16 et applique le joint d'étanchéité 18 contre l'extrémité de la chambre de circulation de fluide 24 du corps 11 , de manière à maintenir le clapet 26 en position fermée, comme on le voit sur la figure 2.
A l'inverse, lorsque la pression en fluide à l'entrée 12 dépasse ce seuil prédéterminé, le premier ressort 20 est comprimé par le fluide. Le joint d'étanchéité 18 ne repose alors plus contre l'extrémité de la chambre de circulation de fluide 24 du corps 11 . Le fluide peut donc s'écouler depuis l'entrée de fluide 12 jusqu'à la sortie de fluide 14, comme illustré à la figure 3. Le clapet 26 est alors en position ouverte.
Ainsi, la vanne fluidique à hystérésis 10 comprend des moyens adaptés pour que le clapet 26 passe de la position fermée à la position ouverte lorsque la pression en fluide dépasse un seuil prédéterminé. Ici, ces moyens comprennent le premier piston 16, le joint d'étanchéité 18, le premier ressort 20 et le bouton 22.
On remarque que le premier piston 16 comprend un téton 16a qui remplit deux fonctions : d'une part, il retient le joint d'étanchéité 18 dans une gorge annulaire 16b située à sa base, d'autre part, il occupe un volume dans la chambre de circulation de fluide. Cette dernière fonction sera expliquée en relation avec un second piston 30 de la vanne fluidique à hystérésis 10.
En effet, la vanne fluidique à hystérésis 10 comporte un second ressort 28 et un second piston 30, logés dans le canal d'entrée 12. Le canal d'entrée 12 comprend deux tronçons : un tronçon amont 12a et un tronçon aval 12b de plus petit diamètre que le tronçon amont 12a, séparés par un épaulement 12c.
Le second piston 30 est un corps cylindrique creux, c'est-à-dire à canal intérieur longitudinal, comportant un fond 34 à une de ses extrémités et une collerette externe 32 à son extrémité opposée. Le fond 34 est placé en aval dans le sens de circulation du fluide, tandis que la collerette 32, autour de l'extrémité ouverte, est placée en amont.
Comme on le voit notamment sur la figure 2, le second ressort 28 est engagé autour du second piston 30 et la collerette externe 32 sert de siège au second ressort 28.
L'extrémité opposée du second ressort 28 s'appuie sur l'épaulement 12c du canal d'entrée 12.
À proximité du fond 34, le second piston 30 comprend une pluralité d'orifices 36 dont le rôle sera décrit plus loin.
La vanne fluidique à hystérésis 10 comprend un embout 38 qui remplit deux fonctions : extérieurement, il sert de raccord pour une canalisation (non représentée) raccordée à la vanne fluidique à hystérésis, intérieurement, il sert de butée à la collerette externe 12 du second piston, pour maintenir ce dernier dans le corps. L'embout 38 est évidé d'un canal longitudinal qui prolonge le canal intérieur longitudinal du second piston.
Le second piston 30 est mobile par translation axiale dans le corps 11 , entre deux positions d'extrémité, suivant que sa collerette externe 12 s'appuie sur l'embout 38 ou sur le second ressort 28 comprimé contre l'épaulement 12c.
Du fait que le diamètre externe du second piston 30 est légèrement inférieur au diamètre interne du conduit qui l'entoure, le second piston 30 laisse autour de lui un jeu qui permet au fluide de le traverser quelle que soit sa position. Le second piston n'empêche donc jamais le passage du fluide entrant dans la vanne par l'entrée de fluide 12.
Ainsi, le second piston 30 transmet au premier piston 16 la pression du fluide présent dans le canal d'entrée 12.
De par sa configuration, le second piston 30 est sensible au débit du fluide traversant le canal d'entrée 12.
En effet, tant que le débit de fluide est inférieur à un seuil défini par le tarage du second ressort 28, le second piston est dans une position de détente que l'on peut notamment voir en figures 2 et 3. Lorsque le débit en fluide dépasse le seuil prédéterminé, le second piston 30 est entraîné vers l'aval et comprime le second ressort 28, comme représenté à la figure 4. Dans ce cas, le fluide provenant de l'entrée de fluide 12 s'écoule directement dans la chambre de circulation de fluide 24 à travers les orifices 36. Les pertes de charge sont ainsi réduites et le passage du fluide est donc encore davantage facilité, ce qui tend à maintenir, voire accroître son débit.
Lorsque le second piston 30 est dans sa position débit élevé, il occupe une partie du volume intérieur de la chambre de circulation de fluide 24, chambre dans laquelle se loge aussi le téton 16a du premier piston 16.
Ainsi, le second piston 30 est sensible au débit de fluide et est apte à prendre au moins une position débit faible et une position débit élevé. De plus, la vanne fluidique à hystérésis 10 comprend des moyens adaptés, ici le second ressort 28, pour que le piston 30 sensible au débit soit en position débit élevé lorsque le débit du fluide dépasse le seuil prédéterminé.
En outre, même si la pression en fluide redescend en dessous du seuil de pression prédéterminé, tant que la sortie de fluide 14 de la vanne fluidique à hystérésis 10 est ouverte et que le débit est suffisant, le piston 30 est maintenu dans la position débit élevé. Ceci est dû au fait que lorsque le fluide s'écoule avec un débit élevé, il maintient le second ressort 28 compressé.
Pour que le second ressort 28 revienne dans la position de détente, il est nécessaire que le débit du fluide redescende, et ce indépendamment de la pression du fluide.
On va maintenant décrire, en référence aux figures 2 à 5 le fonctionnement de la vanne fluidique à hystérésis 10.
La vanne fluidique à hystérésis 10 est destinée à recevoir tous types de fluide, à savoir un gaz ou un liquide. Dans ce mode de réalisation, la vanne fluidique à hystérésis 10 est destinée à recevoir un liquide tel que de l'eau.
Lorsque la pression en fluide est inférieure à un seuil prédéterminé, la vanne fluidique à hystérésis 10 est dans sa position représentée à la figure 2. Le clapet 26 est en position fermée, ce qui a pour conséquence que le débit de fluide est nul et que le second piston 30 se trouve dans la position débit faible.
Ainsi, tant que la pression en fluide à l'entrée de la vanne fluidique à hystérésis 10 est inférieure au seuil prédéterminé, le fluide ne peut atteindre la sortie de fluide 14 de la vanne fluidique à hystérésis 10.
Lorsque la pression en fluide dépasse le seuil prédéterminé mais que la sortie de fluide 14 est fermée, par exemple parce qu'une autre vanne (non représentée), située en aval, est fermée, la vanne fluidique à hystérésis 10 prend la position représentée à la figure 3. Le clapet 26 est en position ouverte, mais le piston 30 est encore dans la position débit faible puisque le fluide ne circule pas. Le fluide occupe la chambre de circulation de fluide 24 mais ne peut quitter la vanne fluidique à hystérésis 10.
Lorsque la pression en fluide dépasse le seuil prédéterminé et que la sortie de fluide 14 est ouverte, la vanne fluidique à hystérésis 10 prend la position représentée à la figure 4. Le clapet 26 est en position ouverte et le second piston 30 est dans la position débit élevé.
Lorsque, du fait par exemple de l'ouverture de la sortie de fluide 14, la pression du fluide redescend sous le seuil de pression prédéterminé, la vanne fluidique à hystérésis 10 prend la position représentée à la figure 5. Le second piston 30 est toujours dans la position débit élevé car la sortie de fluide 14 est ouverte. Ainsi, comme le second piston 30 sensible au débit de fluide occupe une partie de la chambre de circulation de fluide 24, il gène la redescente du piston 30, dont le téton 16a ne peut pas entrer suffisamment dans ladite chambre 24. En d'autres termes, le second piston comprend une surface qui forme un appui pour une extrémité du premier piston 16, à savoir ici le téton 16a, et le premier piston 16 ne peut appliquer le joint d'étanchéité 18 sur l'extrémité complémentaire de la chambre de circulation de fluide 24. Ainsi, le clapet 26 est maintenu en position ouverte.
Le clapet 26 et le piston 30 sont donc agencés de manière à ce que tant que le piston
30 est en position débit élevé, le clapet 26 est empêché d'occuper la position fermée.
Pour que la vanne fluidique à hystérésis 10 revienne dans la position représentée à la figure 2, il faut que la sortie de fluide 14 soit fermée.
Ainsi, même lorsque la pression en fluide est redescendue sous le seuil, la vanne fluidique 10 est ouverte tant que la sortie de fluide 14 n'est pas fermée. C'est pourquoi, elle peut être qualifiée de vanne fluidique à hystérésis 10.
De plus, comme c'est la fermeture de la sortie de fluide 14 qui détermine la fin de l'écoulement de fluide dans la vanne fluidique à hystérésis 10, l'écoulement se termine lorsque le dispositif situé en aval de la vanne fluidique à hystérésis 10 ne requiert plus de fluide.
Une utilisation avantageuse de la vanne selon l'invention consiste à placer au moins deux vannes fluidiques à hystérésis 10 sur deux conduits parallèles alimentés par un conduit principal. Grâce aux deux vannes fluidiques à hystérésis, il est possible de prioriser l'alimentation de l'un des conduits. En effet, en serrant plus ou moins le bouton 22, on définit un seuil de pression plus ou moins élevé et on détermine laquelle des deux vannes s'ouvrira la première.
Lorsque la pression dépasse le seuil prédéterminé dans les deux vannes mais que seule la sortie de fluide 14 de l'une des vanne fluidique à hystérésis 10 est ouverte, le piston 30 sensible au flux de cette dernière passe en position débit élevé et ainsi empêche le clapet 26 d'occuper la position fermée. Ainsi, même si la pression chute dans le conduit principal du fait de l'écoulement à débit élevé dans l'une des vannes fluidiques à hystérésis 10, celle-ci restera en position débit élevé tout en empêchant l'ouverture de la sortie de fluide 14 de l'autre vanne fluidique à hystérésis 10. En effet, en faisant s'écouler le fluide, la vanne fluidique à hystérésis 10 ouverte maintiendra la pression dans le conduit principal à un niveau faible. C'est pourquoi, l'autre vanne fluidique à hystérésis 10 ne pourra avoir sa sortie de fluide 14 qui passe en position ouverte que lorsque la première vanne fluidique à hystérésis 10 aura fermé sa sortie de fluide 14.
On a représenté à la figure 6, une vanne fluidique à hystérésis 100 selon un second mode de réalisation. Seules les différences avec le premier mode vont être décrites. Les éléments inchangés conservent les mêmes références numériques.
Ici, le joint 18 a été remplacé par une membrane 118 étanche renforcée. Le piston 116 a une forme légèrement différente de celle du piston 16 mais présente les mêmes parties fonctionnelles. Il en va de même du bouton 122. Ainsi, dans ce mode de réalisation, les moyens adaptés pour que le clapet passe de la position fermée à la position ouverte lorsque la pression en fluide dépasse un seuil prédéterminé comprennent la membrane 118, le piston 116, le ressort 20 et le bouton 122.
Ici, le second piston 130 comprend un tronçon aval 134 dont le diamètre est supérieur à celui d'un tronçon amont corps du piston 130. Ainsi, lorsque ce dernier est en position débit faible, le jeu entre le tronçon aval 134 du piston et le tronçon aval 12b du canal d'entrée 112 est minime. A l'inverse, lorsque le piston 130 est en position débit élevé, le jeu entre le tronçon amont du piston 130 et le tronçon aval 12b du canal d'entrée 12 est plus important, ce qui autorise des débits de fluide plus élevés. Ici, le piston 130 ne comprend pas d'orifices 36 de circulation de fluide.
En outre, le bouton vissé 122 et la cheminée 111 a comprennent des butées complémentaires respectivement 122a et 111 b de façon à définir un seuil de pression maximal, par exemple pour préserver l'intégrité de la vanne fluidique à hystérésis 100. En effet, lorsque les butées complémentaires 122a et 111 b arrivent au contact l'un contre l'autre, il n'est plus possible de serrer le bouton vissé 122 autour du premier ressort 20. De plus, dans ce mode de réalisation, un embout de raccordement 114a est disposé dans le canal de sortie de fluide 114 du corps 111 afin par exemple de relier la vanne fluidique à hystérésis 100 à un dispositif fluidique adapté (non représenté).
On a représenté à la figure 7 une vanne à commande fluidique à hystérésis 200. La vanne à commande fluidique à hystérésis 200 comprend une vanne à commande fluidique 202. Cette vanne à commande fluidique 202 comprend un corps 204 qui forme ici un conduit principal de fluide. Le conduit principal de fluide comprend un conduit amont 206 et un conduit aval 208. Une membrane étanche 210 est disposée entre le conduit amont 206 et le conduit aval 208. Un ressort 212 repousse la membrane étanche en appui sur son siège. En outre, la vanne à commande fluidique 202 comprend, disposée en dérivation depuis le conduit amont 206, un conduit 214 qui mène à une chambre 216 délimitée par la membrane étanche 210 et dans laquelle est disposé le ressort 212. En outre, le conduit 214 est relié à une sortie de commande 218 de la vanne à commande fluidique 202.
La vanne fluidique à hystérésis 10 est reliée à la sortie de commande 218 de la vanne à commande fluidique 202. De ce fait, la vanne fluidique à hystérésis est soumise à la pression du fluide présent dans le conduit amont 206, au moins tant que la sortie de la vanne fluidique à hystérésis est fermée. Le réglage du bouchon de la vanne fluidique à hystérésis doit être tel que la pression du fluide dans le conduit amont 206 suffit à ouvrir le clapet de cette dernière.
Tant que la sortie de fluide 14 de la vanne fluidique à hystérésis 10 est fermée, le fluide provenant du conduit amont 206 passe par le conduit 214 et rejoint la chambre 216, où sa pression sur la membrane étanche assure le maintien de cette dernière sur son siège et, par conséquent, la fermeture de la vanne à commande fluidique 202.
Lorsque la sortie de fluide 14 de la vanne fluidique à hystérésis 10 s'ouvre, la pression du fluide dans ladite vanne fluidique à hystérésis chute, mais comme le piston sensible au flux s'est déplacé vers l'aval pour accompagner l'augmentation de débit du fluide, la vanne fluidique à hystérésis demeure ouverte.
La chute de la pression du fluide se propage à la chambre 216. La pression du fluide sur la membrane, du côté du canal d'entrée 206, devient alors supérieure et la membrane se décolle de son siège. Le fluide provenant du conduit amont 206 peut donc rejoindre le conduit aval 208.
Ainsi, la circulation de fluide dans la vanne à commande fluidique 202 dépend de la circulation de fluide dans la vanne fluidique à hystérésis 10.
On a représenté à la figure 8, de façon schématique, une commande fluidique à hystérésis 300. La commande fluidique à hystérésis 300 comprend la vanne fluidique à hystérésis 10 telle que précédemment décrite et une commande fluidique 302 reliée à la sortie de fluide 14 de la vanne fluidique à hystérésis 10. Dans ce mode de réalisation, la commande fluidique 302 est un robinet. Selon des variantes, la commande fluidique 302 est un dispositif autonome de contrôle d'arrosage qui est apte à s'ouvrir et à se fermer lorsque le dispositif calcule qu'il est nécessaire de procéder à un arrosage.
Pour former un système d'alimentation en fluide, on utilise une vanne fluidique à hystérésis 10 qui fait partie à la fois d'une commande fluidique à hystérésis 300 telle que précédemment décrite et d'une vanne à commande fluidique à hystérésis 200 également telle que précédemment décrite. Bien entendu, on pourra apporter à l'invention de nombreuses variantes sans sortir du cadre de celle-ci.
On pourra par exemple utiliser tous types de boutons pour définir le seuil de pression prédéterminé du clapet 26.
On pourra également associer la vanne fluidique à hystérésis 10 à tous types de dispositif fluidique.

Claims

REVENDICATIONS
1. Vanne fluidique à hystérésis (10), comprenant :
- un clapet (26) apte à prendre au moins une position fermée et une position ouverte, - un piston (30) sensible au flux de fluide apte à prendre au moins une position débit faible et une position débit élevé,
caractérisée en ce que le clapet (26) et le piston (30) sont agencés de manière à ce que tant que le piston (30) est en position débit élevé, le clapet (26) est empêché d'occuper la position fermée, le clapet (26) et le piston (30) étant deux pièces distinctes.
2. Vanne (10) selon la revendication précédente, dans laquelle le piston (30) sensible au flux comprend une surface formant appui pour le clapet (26) afin de maintenir le clapet (26) en position ouverte.
3. Vanne (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des moyens adaptés (16, 18, 20, 22, 116) pour que le clapet (26) passe de la position fermée à la position ouverte lorsque la pression en fluide dépasse un seuil prédéterminé.
4. Vanne (10) selon la revendication précédente, dans laquelle les moyens adaptés pour que le clapet (26) passe de la position fermée à la position ouverte lorsque la pression en fluide dépasse un seuil prédéterminé comprennent au moins un piston (16), un joint d'étanchéité (18) et de préférence un ressort (20) et un bouton vissé (22).
5. Vanne (10) selon les revendications 3 ou 4, dans laquelle les moyens adaptés pour que le clapet (26) passe de la position fermée à la position ouverte lorsque la pression en fluide dépasse un seuil prédéterminé comprennent au moins une membrane (116).
6. Vanne (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant des moyens adaptés pour que le piston (30) sensible au flux soit en position débit élevé lorsque la pression en fluide dépasse le seuil prédéterminé et qu'une sortie (14) de la vanne (10) est dans une position de passage du fluide.
7. Vanne (10) selon la revendication précédente, comprenant des moyens adaptés pour que le piston (30) sensible au flux reste en position débit élevé lorsque la pression en fluide est descendue en dessous du seuil prédéterminé tant que la sortie (14) de la vanne (10) reste dans la position de passage du fluide.
8. Vanne (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un ressort (28) permettant de maintenir le piston (30) sensible au flux en position débit faible.
9. Vanne à commande fluidique (200) à hystérésis comprenant :
- une vanne à commande fluidique (202) ayant un conduit principal (204) et une sortie de commande (218), et
- une vanne fluidique à hystérésis (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, reliée à la sortie de commande (218) de la vanne à commande fluidique (202).
10. Commande fluidique à hystérésis (300) comprenant :
- une vanne fluidique à hystérésis (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, et
- une commande fluidique (302) reliée à la sortie (14) de la vanne fluidique à hystérésis (10).
11. Système d'alimentation en fluide comprenant :
- au moins une vanne à commande fluidique à hystérésis (200) selon la revendication 9,
- au moins une commande fluidique à hystérésis (300) selon la revendication 10, caractérisé en ce que la vanne à commande fluidique à hystérésis (200) et la commande fluidique à hystérésis (300) comprennent une vanne fluidique à hystérésis (10) commune.
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