FR2563313A1 - Regulateur statique de debit et son procede de fabrication - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN REGULATEUR DE DEBIT DE TYPE STATIQUE. ELLE SE RAPPORTE A UN REGULATEUR DE DEBIT DE TYPE STATIQUE QUI COMPREND UN CORPS 5 FORME PAR EXEMPLE D'UN CAOUTCHOUC DE SILICONE, DELIMITANT UN ORIFICE CENTRAL 6. SELON L'INVENTION, CET ORIFICE EST DELIMITE PAR DES AILETTES 7 QUI SONT SEPAREES PAR DES FENTES 8 DE LARGEUR CONSTANTE. POUR LES FAIBLES DEBITS, LES FENTES PERMETTENT LE PASSAGE DU LIQUIDE. POUR LES DEBITS ELEVES, LES AILETTES SONT DEFORMEES ET BOUCHENT LES FENTES. LE DEBIT EST DONC TRES CONSTANT SUR UNE TRES LARGE PLAGE. APPLICATION A L'ALIMENTATION EN EAU DES MACHINES A LAVER.

Description

La présente invention concerne un régulateur sta-

tique de débit, sous forme d'une plaque annulaire.

On utilise habituellement des régulateurs statiques de débit sous forme de plaques annulaires dans les conduits d'évacuation d'eau afin de régler le débit qui y circule et de rendre plus uniforme le débit volumique dans diverses conditions de pression de la source ou dans de telles conditions variables. Ces régulateurs sont souvent utilisés dans ces conditions variables en combinaison avec des minuteries afin qu'une quantité prédéterminée d'eau soit distribuée, lorsque cela est souhaitable, par exemple dans les machines à laver. Comme la pression de l'eau de ville varie entre 1 et 8 bars, le débit volumique circulant dans une soupape donnée varie beaucoup, en

l'absence d'un tel régulateur de débit.

Les régulateurs de débit sous forme de plaques annulaires actuellement couramment utilisés sont en général des disques formés d'un matériau élastique et flexible, ayant un orifice central qui le traverse, le disque ou régulateur se déformant de manière plus ou moins importante en fonction des conditions de pression, si bien que la dimension de l'orifice diminue lorsque la pression de la source est élevée. En conséquence, un certain réglage est réalisé aux pressions élevées, mais, dans les plages des basses pressions, de tels régulateurs ne conviennent pas car ils n'assurent pas facilement le passage d'un débit convenable. Ainsi, dans de tels régulateurs de débit, dans les plages de pressions relativement faibles de la source, le débit volumique est nettement inférieur à celui qui pourrait passer à des pressions plus élevées et, en conséquence, il est impossible de synchroniser convenablement une telle machine afin que le débit voulu

soit obtenu à la fois aux faibles pressions et aux pres-

sions élevées de la source. L'invention concerne la résolu-

tion de ce problème, d'une manière simple et relativement

peu coûteuse.

Plus précisément, l'invention concerne la transmis-

sion d'un débJ_ pratiquement uniforme sur une gamme de

pressions de iaz source qui est très large et importante.

En conséquence, le régulateur de débit selon l'invention, lorsqu'il est utilisé en combinaison avec une minuterie, transmet pratiquement un volume uniforme dans toute la

gamme normale des pressions de la source. Cette caractéris-

tique est obtenue par réalisation du régulateur d'une manière différente afin que la quantité d'eau qui peut passer, pour les faibles valeurs de la pression, soit

accrue automatiquement à cause de la structure du régula-

teur. En d'autres termes, le régulateur de débit a des caractéristiques de structure différentes si bien que

le débit qui circule aux basses pressions est accru.

Cette caractéristique est obtenue par délimitation de l'orifice du régulateur par plusieurs ailettes très proches mais distantes, disposées axialement et radialement et supportées par une paroi annulaire externe. Aux faibles pressions, l'eau s'écoule facilement par lesfentes étroites

qui séparent les ailettes, ainsi que par l'orifice central.

Aux pressions plus élevées cependant, les minces ailettes se déforment et ferment progressivement les fentes qui les séparent et par lesquelles l'eau circule aux plus faibles pressions. En conséquence, le débit est notablement accru aux faibles pressions, par augmentation de la section efficace de l'orifice, puisque le liquide peut s'écouler par les fentes ainsi que par l'orifice avec augmentation

du débit volumique à la valeur qui est obtenue aux pres-

sions plus élevées. A ces pressions élevées, les ailettes

se déforment et ferment les fentes et le disque est com-

primé de manière générale si bien que l'orifice principal diminue de section et la dimension du trajet par lequel le liquide peut s'écouler est réduit, avec ainsi réglage

du débit à une valeur uniforme.

L'invention concerne donc un régulateur de débit de forme annulaire qui permet la circulation de débit volumiques pratiquement constants aux faibles pressions

et aux pressions élevées de la source.

D'autres caractéristiques et avantages de l'inven-

tion seront mieux compris à la lecture de la description

qui va suivre d'exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan d'un régulateur de débit sous forme d'une plaque annulaire, vu- depuis l'extrémitéde sortie; la figure 2 est une coupe par un plan axial d'un régulateur de débit monté en position de fonctionnement dans un conduit et assurant une régulation efficace du débit volumique; la figure 3 est un graphique représentant les différents débits volumiques pour des pressions variables de la source, dans les régulateurs de débit connus; et

la figure 4 est un graphique représentant la varia-

tion de débit volumique pour des pressions variables de la source lors de l'utilisation du régulateur de débit

selon l'invention.

Les figures 1 et 2 représentent un mode de réalisa-

tion préféré de l'invention. Comme représenté, il comporte un organe de réglage de débit sous forme d'un disque ayant un orifice axial 6 délimité par plusieurs ailettes radiales 7. Ces ailettes 7 sont séparées par des fentes 8

qui ont de préférence une largeur uniforme. Comme repré-

senté, les ailettes 7 sont supportées par une paroi annu-

laire externe 9 dont les dimensions radiales sont approxi-

mativement celles des ailettes 7 et qui supporte celles-ci

à leurs surfaces diamétrales internes. Les extrémités in-

ternes libres des ailettes 7 sont légèrement arrondies près du côté 10 d'entrée du disque comme l'indique la

référence 11 afin que l'écoulement soit plus uniforme.

La figure 2 représente un conduit 12 ayant une gorge 13 formée pour le logement et la retenue d'un tel organe de régulation de débit, les flèches indiquant le sens de circulation. Comme représenté, le conduit est chanfreiné à 45 degrés comme l'indiquent les références 14 et 15, de part et d'autre du disque, et il comprend des tronçons 16, 17 qui sont fixés l'un à l'autre de

toute manière classique et simple (non représentée).

De tels raccords sont utilisés de façon classique dans les conduits qui nécessitent une telle régulation du débit, par exemple dans les machines à laver, les pommes de douche, etc. En outre, comme l'indique la figure 2, les parties du disque 5 qui délimitent l'orifice, pres du côté 18 de sortie, ont un rayon qui augmente légèrement, avec une inclinaison à 45 degrés comme l'indique la référence 19, et sont ensuite parallèles à l'axe de l'orifice comme l'indique la référence 20. Cette augmentation de rayon est utilisée afin que toute matière restant à la ligne de séparation se trouve en dehors du courant de liquide

qui circule et ne perturbe pas ce courant.

Le disque 5 est de préférence formé d'un matériau plastique ou élastomère, élastique, flexible et pouvant fluer sous pression. Parmi ces matériaux, on peut citer un copolymère d'éthylène-propylène-diène monomère, une silicone ou un caoutchouc nitrile. Le matériau doit avoir une dureté comprise entre 30 et 95, mesurée au duromètre Shore A et de préférence de 50 à 70. Le matériau est très résistant aux détériorations qui peuvent être dues

à un séjour prolongé dans l'eau.

La demande concerne principalement des régulateurs de débit dont le diamètre externe est de 17,3 mm, cette dimension étant considérée comme normalisée étant donné que 85 à 90 % des régulateurs de débit actuellement vendus

ont cette dimension.

Il existe une demande limitée pour des régulateurs de débit dont le diamètre externe peut être aussi faible que 7,6 mm, et certains peuvent avoir une dimension aussi - faible que 5,1 mm. Cependant, l'essentiel des régulateurs

a un diamètre externe d'environ 17,3 mm, qui est la dimen-

sion du disque 5 représenté sur les figures. Les dimensions axiales du disque 5 sont de préférence comprises entre 2,4

et 3,8 mm.

Le rayon de l'orifice 6 peut varier et doit obliga-

toirement varier avec le débit volumique voulu. Cependant, il est préférable que la longueur des ailettes 7 soit de 2,5 mm environ et que les dimensions radiales de la paroi annulaire de support 9 aient la même dimension. Ainsi, un disque ayant un orifice de 2,5 mm de rayon a un rayon global de 7,6 mm, un disque ayant un orifice de 3,8 mm de rayon a un rayon global de 8,9 mm, et un disque ayant un

orifice de 5,1 mm de rayon a un rayon global de 10,2 mm.

Comme représenté, les fentes 8 qui sont découpées dans le disque 5 ont une largeur de 0,30 mm. Elles ont de préférence une largeur uniforme comprise entre 0,25 et

0,5 mm, et elles sont disposées radialement comme repré-

senté. La plage préférée de largeurs est comprise entre 0,32 et 0,42 mm. Les fentes délimitent les ailettes 7 entre elles, ces dernières ayant une dimension de 0,05 à 0,18 mm à leurs extrémités libres internes et des dimensions

plus grandes à leur base, comme représenté.

Il faut noter que la longueur radiale des ailettes 7 est à peu près égale aux dimensions radiales de la paroi externe 9 ainsi qu'au rayon de l'orifice 6. La paroi 9 de support peut avoir une plus grande épaisseur

mais elle ne doit pas avoir une dimension radiale infé-

rieure à celle des ailettes. Les longueurs des ailettes

7 sont de préférence comprises entre 1,8 et 3,3 mm.

Les fentes 8 peuvent être découpées dans un disque

moulé 5 constituant une ébauche, formé de l'un des maté-

riaux indiqués précédemment. Les ailettes 7 et les fentes 8

doivent être étroites comme indiqué afin que leur fonction-

nement soit satisfaisant. Il est cependant impossible de découper ces fentes par des moyens mécaniques étant donné que la matière dont le disque est formé peut alors

se déformer radialement. Cependant, on constate que l'uti-

lisation d'un faisceau laser permet la découpe de fentes

aussi étroites et la délimitation des ailettes étroites.

Il est impossible de mouler ces ailettes car les parties de moule qui les délimitent se déforment aux pressions

normales de moulage.

On note ainsi facilement que, aux faibles pressions, les fentes 8 restent bien délimitées si bien qu'un plus grand volume de liquide peut s'écouler par l'orifice et les fentes 8 du disque que par rapport à la circulation par le seul orifice. Lorsque les pressions augmentent cependant, les ailettes 7 se déforment et bouchent les fentes 8 si bien que tout le liquide doit passer par l'orifice du disque. Lorsque la pression augmente, le disque continue -à se déformer et provoque une réduction de l'orifice lui-même, de la même manière que dans les régulateurs classiques de débit. En conséquence, un tel régulateur de débit donne un débit volumique uniforme sur une très grande plage de pressions comme l'indiquent les figures 3 et 4. Ceci apparaît en particulier pour les plages des pressions inférieures, dans lesquelles

il est actuellement très souhaitable que les caractéris-

tiques soient améliorées.

La figure 3 représente le débit volumique, exprimé en litres/minute, lors de l'utilisation d'un régulateur de débit couramment utilisé et de type connu. On note que, à des pressions de 3 bars et plus, le débit est bien uniforme à 22,7 1/min. Au-dessous de 3 bars cependant, le débit volumique diminue de façon très nette si bien que, à 1,33 bar, le débit n'est que de 18,9 I/min et,

à 1 bar, il n'est que de 17,0 1/min.

La figure 4 représente la variation du débit volu-

mique dans le régulateur de débit selon l'invention, pour des basses pressions, ce débit étant ainsi nettement accru. Ainsi, à 1,33 bar, le débit est de 26,5 1/min et, à 1-bar, il est de 25,4 1/min. A 1,33 bar et pour toutes

les pressions supérieures, le débit est uniforme et approxi-

mativement égal à 26,5 1/min.

La description qui précède montre que l'invention

concerne un régulateur de débit sous forme d'une plaque annulaire dont le matériau et la réalisation permettent une augmentation très nette du débit de liquide qui peut circuler pour les pressions inférieures de la plage des

pressions des alimentations classiques en eau de ville.

Ceci est particulièrement important lorsque des soupapes sont coordonnées à des minuteries qui règlent la durée d'ouverture d'une soupape, par exemple dans les machines à laver, lorsqu'un volume prédéterminé d'eau est néces- saire. Ceci est aussi très précieux dans l'irrigation car on tente actuellement de réduire beaucoup les pressions nécessaires, a 2 bars par exemple, afin d'économiser

de l'énergie.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (22)

REVENDICATIONS

1. Régulateur de débit à plaque annulaire, caracté-

risé en ce qu'il comprend: a) un organe (5) de régulation de débit, construit et disposé de manière qu'il soit placé dans un conduit d'eau et règle le débit d'eau qui circule à un volume sensiblement constant dans toute la plage des pressions d'alimentation normale en eau raccordée au conduit, b) ledit organe (5) de régulation étant réalisé en un matériau élastique, flexible et qui peut fluer, résistant à un séjour prolongé dans de l'eau et ayant des dimensions axiales sensiblement uniformes dans toute son étendue, cet organe de régulation ayant un orifice (6) qui lè traverse axialement et en son centre, c) ledit organe de régulation de débit ayant une paroi annulaire externe (9), et d) plusieurs ailettes très proches mais distantes (7) disposées radialement vers l'intérieur à partir de ladite paroi (9), les ailettes ayant des extrémités libres délimitant l'orifice (6) entre elles et étant disposées

entièrement dans le plan général de ladite paroi.

2.Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe (5) de régulation a un côté d'entrée et un côté de sortie, et les ailettes (7) ont des parties terminales (11) qui sont légèrement arrondies près du

côté d'entrée.

3. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailettes (7) sont séparées les unes des autres par des fentes (8) ayant des largeurs comprises

entre 0,32 et 0,42 mm. -

4. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailettes (7) sont séparées les unes des autres par des fentes (8) dont les largeurs sont comprises

entre 0,25 et 0,5 mm.

5. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailettes (7) sont séparées les unes des autres par des fentes (8) qui ont une largeur sensiblement

uniforme sur toute leur longueur.

6. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé

en ce que les dimensions axiales de l'organe (5) de régula-

tion sont comprises entre 2,4 et 3,8 mm.

7. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailettes (7) ont une dimension radiale

d'environ 2,5 mm.

8. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailettes (7) ont chacune une dimension radiale de 2,5 mm environ et la paroi (9) a des dimensions

radiales qui ne sont pas inférieures à 2,5 mm.

9. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les ailettes (7). ont une dimension radiale d'environ 2,5 mm et sont séparées les unes des autres par des fentes (8) qui ont des largeurs comprises entre 0,32 et

0,42 mm.

10. Régulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités libres des ailettes (7) ont

une épaisseur comprise entre environ 0,05 et 0,18 mm.

11. Régulateur de débit à plaque annulaire, caracté-

risé en ce qu'il comprend: -

a) un disque (5) formé d'une matière élastique, flexible et qui peut fluer, résistant à un séjour prolongé dans l'eau et ayant un orifice central (6) qui débouche axialement et une paroi annulaire externe (9) disposée autour de l'orifice, b) le disque (5) ayant plusieurs fentes étroites allongées et très rapprochées (8) disposées radialement

vers l'intérieur à partir de ladite paroi (9) et traver-

sant axialement le disque (5), en communication avec l'orifice (6), et

c) plusieurs ailettes très rapprochées (7), déli-

mitées par les paires de fentes adjacentes et disposées radialement vers l'intérieur à partir de ladite paroi (9) jusqu' l'orifice (6) et en totalité dans le plan général

du disque.

12. Régulateur de débit à plaque annulaire, carac-

térisé en ce qu'il comprend: a) un disque (5) formé d'une matière élastique, flexible et s-l oeut fluer, résistant à un séjour prolongé dans l'eau et ayant un orifice central (6) qui débouche axialement et une paroi annulaire externe (9) ayant une surface diamétrale interne disposée autour de l'orifice (6), b) plusieurs minces ailettes allongées (7), très rapprochées, portées par la paroi annulaire (9) et disposées radialement vers l'intérieur à partir de points séparés

mais très rapprochés disposés sur toute la surface périphé-

rique interne de ladite paroi, les ailettes (7) étant disposées entièrement dans le plan général du disque,

c) les ailettes (7) étant distantes circonférentiel-

lement et étant disposées axialement par rapport au disque, leursextrémités internes aboutissant à distance au niveau de l'orifice.

13. Régulateur selon la revendication 12, caracté-

risé en ce que le disque (5) a un côté d'entrée et un

côté de sortie, et les extrémités internes (11) des ai-

lettes (7) sont légèrement arrondies du côté d'entrée.

14. Régulateur selon la revendication 12, caracté-

risé en ce que les ailettes (7) sont séparées les unes des autres par des fentes ayant une largeur comprise

entre 0,32 et 0,42 mm.

15. Régulateur selon la revendication 12, caracté-

risé en ce que les ailettes (7) sont séparées les unes des autres par des fentes (8) ayant une largeur comprise

entre 0,25 et 0,50 mm.

16. Régulateur selon la revendication 12, caracté-

risé en ce que les ailettes (7) sont séparées les unes

des autres par des fentes (8) qui ont une largeur sensi-

blement uniforme sur toute leur longueur.

17. Régulateur selon la revendication 12, caracté-

risé en ce que les dimensions axiales du disque (5) sont

comprises entre 2,4 et 3,8 mm.

18. Régulateur selon la revendication 12, caracté-

risé en ce que les ailettes (7) ont des dimensions radiales

comprises entre environ 1,8 et 3,3 mm.

1 1

19. Régulateur selon la revendication 12, caracté-

risé en ce que ladite paroi (9) et les ailettes (7) ont des dimensions radiales comprises entre environ 1,8 et

3,3 mm.

20. Régulateur selon la revendication 12, caracté- risé en ce que les ailettes (7) ont des dimensions radiales comprises entre environ 1,8 et 3, 3 mm, et sont séparées les unes des autres par des fentes (8) ayant une largeur

comprise entre 0,25 et 0,50 mm.

21. Régulateur selon la revendication 12, caracté-

risé en ce que les ailettes (7) ont des extrémités libres qui ont une épaisseur comprise entre 0,05 et 0,18 mm

en direction circonférentielle.

22. Procédé de fabrication d'un régulateur de débit à plaque annulaire, caractérisé en ce qu'il comprend: a) le moulage d'un corps de disque en un matériau élastique, flexible et qui peut fluer, ayant une résistance élevée à la détérioration par l'eau, le corps du disque

étant moulé afin qu'il ait des dimensions axiales sensi-

blement uniformes et un orifice central (6) qui le traverse axialement, et

b) la découpe, dans les parties du corps qui déli-

mitent l'orifice et à l'aide d'un faisceau laser, de plusieurs fentes très rapprochées, étroites et disposées radialement et axialement (8), communiquant avec l'orifice

(6) et traversant axialement le corps du disque et s'éten-

dant radialement vers l'extérieur depuis l'orifice sur la plus grande partie de la distance allant de l'orifice

à la périphérie externe du corps.