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"CHAPELLE DE SOUPAPE AVEC TIGE DE SOUPAPE VERTICALE ET A FAIBLE RESISTANCE A L'ECOULEMENT"
On connaît différentes constructions de soupapes à tige de commande verticale, et qui présentent des dimensions prin" cipales normales, soupapes dans lesquelles on s'efforce, à l'aide de dispositions particulières, de réduire au possible la résistance à l'écoulement.
La présente invention se rapporte au même objet et permet d'atteindre, par des moyens nouveaux, des valeurs de résis- tances très réduites (attestées par des essais), tout en réalisant certains avantages, au point de vue de la construc"
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tion, par rapport à l'état actuel de la technique. mans les constructions existantes, il était connu d'obte" nir une faible résistance à l'écoulement en établissant le tronçon médian du trajet d'écoulement sous forme d'un chemin d'écoulement en S à courbure douce.
Dans le cas d'une soupape à tige verticale, ceci a pour effet que le cirant traverse obliquement le siège de soupape, lequel est élargi, dans une certaine mesure, par rapport aux sections libres de raccorde- ment de la chapelle de soupape, dans le but d'éditer des per- tes trop élevées. En outre, la paroi qui détermine la direction du courant au-dessous du siège de soupape doit se raccorder obliquement à ce dernier. Grâce à ces dispositions, on obtient, il est vrai, une valeur d'écoulement supplémentaire relativemeit favorable, mais en revanche, on doit accepter l'inconvénient, à savoir, que l'élargissement du siège de soupape, a pour effet une augmentation du cône de soupape et, par conséquent, 'une augmentation des dimensions et du coût du chapeau de sou- pape.
En outre, les soupapes construites jusqu'à ce jour selon ces principes présentent des défauts au point de vue hydrody- namique, qu'il a été impossible d'écarter jusqu'ici,
La présente invention a pour but de maintenir les pertes à une valeur réduite, en partant d'un principe différent et tout en évitant les inconvénients d'ordre économique qui résultent de l'élargissement du siège de soupape.
Pour réaliser une forme de courant réellement favorable, il importe moins d'assurer une allure uniforme au possible de la vitesse moyenne (quantité d'eau : section) tant sous le rapport de la grandeur que de la direction, mais il y a lieu de veiller en premier lieu à ce que de fortes variations de vitesse locales accentuées et répétées, soient évitées tant au point de vue de la grandeur que de la direction.
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Pour cette raison, l'invention s'écarte sciemment de la règle observée jusqu'à présent dans les soupapes à tige de commande verticale et qui consistait à établir le tronçon médian du trajet du courant sous forme d'un/ chemin d'écoule- ment en S à courbure douce, mais vise à réaliser ce chemin d'écoulement de telle manière que la fonnation de filets détachés et de remous locaux soit évitée au possible déjà en amont du siège de soupape, et que le siège lui-même soit tra- versé par un courant "sain" au possible et uniformément réparti.
La Fig. 1 est une vue en coupe de la soupape suivant l'invention. La déviation du courant,depuis l'axe (16-16) de la soupape) en direction du siège de'soupape (10), , s'amorce immédiatement en aval du plan de section d'entrée 1. Par conséquent, les parois supérieure et inférieure, respective- ment 3 et 2, du canal débouchant dans le siège de soupape, forment,, déjà à partir du plan de section d'entrée, un certain angle avec l'axe longitudinal de la soupape. Dans le trace ultérieur de ces parois, on évite dans toute la mesure possible, la courbure en S que l'on rencontre dans les soupapes connues.
Ces parois 2 et 3 peuvent être représentées par des tangentes aux arcs de raccordement au siège de soupapes, lesquels sont constitués en substance par les arcs de cercles aux rayons de courbure 4 et 5. Ici,. on accepte sciemment la présence du poin formé entre la conduite de raccordement 6 et la paroi 3, étant donné que, comme le montre l'expérience acquise avec des dispositifs de passage analogues, ce coin ne donne pas lieu à des pertes appréciables. De même, le coin formé entre le tuyau de raccordement 6 et la paroi 2 n'a pas pour effet une séparation de filets, étant donné que l'inclinaison de la paroi 3 provoque une chute de pression en direction de la
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flèche 7, ce qui oblige le courant à longer de près la paroi 3.
Le tracé des parois 2 et 3 est ensuite prévu de telle manière qu'en 8, déjà, le courant reprend avec certitude une direction parallèle à celle de l'axe longitudinal (16- 16) de la soupape. Ceci est obtenu, d'abord, en évitant de donner à la paroi 3 une courbure accentuée en S, ensuite, en prévoyant un rayon de courbure 4 aussi grand que possible, et, finalement, en augmentant la section de passage dans le plan de section 9 par rapport à la section libre du siège de soupape 10. Cette'augmentation de la section a pour effet de réduire la vitesse moyenne, dans le plan de section 9, et, comme d'autre part, le rayon de courbure 4 est prévu grand, il se trouve que la vitesse purement locale est également main- tenue à une valeur faible à l'endroit 8.
Or ceci est particu- lièrement important, car, dans les modes de réalisation connus jusqu'ici, la courbure de la paroi en 8 était très accentuée et pro@quait un remous par séparation de filets, remous qui remplissait en outre une grande partie du siège de soupape 10 et qui entre en première ligne de compte pour la détermination de l'importance des pertes pour l'ensemble de la soupape.
Suivant l'invention, cet inconvénient est évité du fait que, d'abord, la vitesse locale en 8 est maintenue à une valeur faible, et qu'ensuite, le courant se voit imprimer à cet endroit une direction qui permet une déviation, avec faibles pertes, de ce courant, vers le siège de soupape.
Les essais ont démontré que dans une soupape avec siège de 100 mn. de diamètre et avec un rayon de courbure 4 de 13 mm., il ne se produit plus de remous par séparation de filets.
Toutefois, la limite inférieure pour le rayon 4 est un peu moins élevée et dépend non seulement de la section libre du siège de soupape, mais aussi de l'inclinaison de la paroi 3
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du canal débouchant dans le siège de soupape. D'une façon empirique, on peut dire qu'avec un, rapport entre le diamètre du siège de soupape et le rayon de courbure 4 approximative. ment égal à 10 : 1, il ne se produit plus de séparation appré- ciable de filets dans le cas de l'eau et de liquides ayant un degré de viscosité similaire, pour autant que l'inclinaison de la paroi 3 ne soit pas sensiblement plus rapide que dans le mode de réalisation montré au dessin.
En outre, le centre de courbure 11 correspondant au rayon de oourbure 5 est situé de telle manière que la paroi 2 vienne se raccorder tangentiellement au siège de soupape 10, c'est-à-dire, que le centre de courbure 11 est situé au- dessous du plan du siège de soupape. Cette disposition permet de réaliser le but qu'elle vise, à savoir, que le courant traverse le siège de soupape avec une vitesse répartie d'une manière uniforme au possible et sans donner lieu à des remous importants dus à la séparation de filets. Par consé- quent, et même sans qu'on augmente la section de passage du siège de soupape, il n'y a pas d'élévation de la vitesse dans ce dernier.
Le tracé de la paroi inférieure 2, à l'endroit où elle/,! vient se raccorder au siège de soupape 10, détermine ici une chute de pression en direction de la flèche 12, ce qui a pour effet d'empêcher la formation de remous par séa- ration de filets du coté de,la courbure 4.
Passé le siège de soupape, le courant peut se diriger, sans grandes pertes, vers le plan de section de sortie (23), étant donné que ce courant traverse le siège de soupape 10 sans remous importants et avec une répartition uniforme. Il va de soi que des courbures de parois en S seront également évitées, dans toute la mesure possible, en aval du siège de soupape.
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La Fige 2 montre la construction, en usage jusqu'à présent, d'une soupape à tige de commande verticale et à lignes hydro- dynamiques. L'invention part du fait, à savoir, que,dans de telles soupapes connues, le courant se divise aux points 13 et 14 et forme des remous importante. Au point 13, et sous l'effet de la paroi 15 courbée en S, le courant prend une direction fortement inclinée par rapport à l'axe longitudinal 16 de la soupape, ce qui a pour résultat d'accroitre le risque, déjà très élevé, en raison du faible rayon de courbure 17, d'une séparation de filets et d'une formation de remous.
Cette sépa- ration de filets, ainsi que le guidage du courant par la paroi
18, ont pour effet, il est vrai, que le courant traverse le siège de soupape d'une manière oblique, ce qui représente d'ailleurs le résultat visé par cette construction, mais par contre, une grande partie du siège de soupape 10 se trouve remplie par le remous 19 provoqué par la séparation des filets.
De ce fait, la vitesse réelle 20 du courant dans le siège de soupape est sensiblement plus élevée que l'on ne le supposerait en tenant compte uniquement des rapports entre les divers diamètres de la soupape. Le phénomène constaté en 13 se repro- duit en 14. Ici également, la vitesse élevée 20 et le faible rayon de courbure 21 ont pour effet une division du courant, et la paroi 22 ne peut aucunement servir au guidage de ce dernier.
Les conditions d'écoulement défavorables représentées graphiquement dana la Fige 2 se trouvent éliminées, pour la plus grande partie, dans la soupape selon la Fig. 1. En outre, la construction suivant l'invention permet de prévoir une section de siège de soupape moins grande que celle nécessaire dans la soupape conforme à la Fig. 2. Les essais ont confirmé l'exactitude du principe de l'invention. Une soupape(suivant
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Fig. 1) construite d'après les caractéristiques de l'inven- tion et dont le siège ne présente pas un diamètre plus grand que celui des brides de raccordement, a permis d'obtenir une résistance à l'écoulement de 10% inférieure à celle de la construction usuelle (suivant Fig. 2), dans laquelle le dia- mètre du siège est de 20% supérieur à celui des orifices de raccordement.
REVENDICATIONS.
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1 - Soupape àvec tige de commandeverticale et à tracé hydrodynamique, caractérisée en ce que les parois supé- rieure et inférieure (2 et 3), servant au guidage du courant, du canal aboutissant au siège de soupape, se dirige en ligne droite depuia le plan (1) de la bride de raccordement ou depuis un point situé immédiatement en aval de ce plan, et sont tangentes aux courbes par lesquelles le dit canal vient se raccorder au siège de soupape.
2 - Soupape avec tige de commande verticale et à tracé hydrodynamique, caractérisée en ce que le rayon de courbure (4) de l'arc de cercle par lequel la paroi supérieure du canal débouchant dans le siège de soupape vient se rac- 'corder à ce dernier, présente une grandeur telle qu'une séparation de filets ne peut pas avoir lieu en amont du siège de soupape.
3 - Soupape avec tige de commande verticale et à tracé hydronynamique, caractérisée en ce que le centre da courbure (11) de la paroi inférieure, servant au guidage du courant, du canal débouchant dans le siège de soupape, est situé au-dessous du plan de ce dernier.