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Robinet pour conduites de fluides sous pression.
La présente invention concerne un robinet destiné à obturer des conduites véhiculant un fluide sous pression (liquide, vapeur ou gaz) et à température quel- conque. Les robinets connus jusqu'ici présentent l'in- oonvénient que leur fermeture commandée impérativement peut entraîner des coups de bélier dans les conduites ou des vibrations nuisibles. Ils nécessitent un ou plusieurs presse-étoupe ou joints d'étanohéité soumis en fonction- nement clos efforts fréquents et dont la détérioration
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est très rapide surtout si la température des fluides véhiculés est élevée.
Dans le robinet qui fait l'objet de l'invention la commande du robinet n'agit pas directement et impé- rativement sur le corps obturateur, mais met en jeu une sorte de servo-moteur dont l'action dépend du débit et de la pression du fluide et qui assure une fermeture progressive de l'obturateur, évitant les coups de bélier et les vibrations ainsi que l'emploi de presse-étoupe ou de joints non métalliques intervenant dans le fonc- tionnement du robinet.
Selon une forme de réalisation ae l'invention particulièrement simple et avantageuse, le corps obtu- rateur constitue une sorte de piston différentiel dont la face de petite section reçoit directement la pression de la tuyauterie, tandis que la face de section plus grande est soumise à la pression opposée d'une chambre qui communique, d'une part avec la partie amont de la tuyauterie par un orifice calibré étroit, et d'autre part avec la partie aval ou partie d'évacuation avec un orifice de section relativement grande que l'on peut obturer ou ouvrir, selon qu'on veut fermer ou ouvrir le robinet, à l'aide d'un pointeau ou organe semblable manoeuvrable de l'extérieur.
Au repos, la pression dans ladite chambre est égale à la pression dans la partie amont de la tuyauterie et l'obturateur est alors appuyé avec force sur son siège, mais dès qu'on ouvre le pointeau, la chambre se décharge brusquement et la pression y devient sensiblement nulle. La pression régnant dans la partie amont de la tuyauterie agit alors pour ouvrir automati- quement l'obturateur principal.
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Quand on ferme le pointeau, la chambre se remplit progressivement et la pression augmente, ten- à dant ainsi/fermer l'obturateur principal au fur et à mesure de cette augmentation, toute position intermé- diaire de cet obturateur correspondant alors à un équilibre entre l'effort de la pression dans la chambre et celui de la pression de l'eau en écoulement entre l'obturateur et son siège. La fermeture est donc très progressive et en outre se ralentit vers la fin.
En soumettant le pointeau à l'action d'une force de rappel de manière qu'il revienne automatique- ment en position de fermeture à l'intérieur de l'obtu- rateur et en agençant la commande pour qu'elle soit réversible c'est-à-dire qu'elle puisse revenir à sa position de repos, quand on l'abandonne, sans gêner la fermeture du pointeau et de l'obturateur, on peut obte- nir une fermeture automatique du robinet au bout d'un certain temps qui dépend de la grandeur de l'orifice calibré.
Le robinet peut alors fonctionner comme doseur laissant passer une quantité déterminée de fluide entre le moment de son ouverture commandée et celui de sa fermeture automatique.
Il est possible de 'prévoir plusieurs orifices calibrés de sections différentes dont certains sont découverts dans le mouvement de fermeture de l'obtura- teur en vue d'accélérer, selon une loi connue, la fin du mouvement de fermeture.
La force de rappel du pointeau peut résulter de la différence des pressions que le fluide exerce sur le pointeau aux deux extrémités de celui-ci.
Si nécessaire, on ajoutera un ressort de rappel.
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La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du dessin que du texte faisant bien entendu partie de celle-ci.
La fig. 1 est une coupe axiale d'un robinet conforme à l'invention.
. La fig. 2 en est une coupe transversale selon la ligne II-II de la fig. 1; sur cette figure, la ligne I-I brisée à angle droit représente la trace des deux demi-plans qui donnent la coupe représentée sur la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe partielle montrant le détail de l'orifice calibré qui alimente la chambre de l'obturateur.
La fig. 4 est une coupe partielle de la fig. 1 selon la ligne IV-IV.
La fig. 5 est une vue en projection de l'orifice de l'obturateur contrôlé par le pointeau.
La fig. 6 est une vue explicative.
La fig. 7 est une coupe partielle analogue à la fig. 1 représentant une variante du mécanisme de commande.
La fig. 8 montre en coupe une variante de réalisation d'un orifice calibré.
On voit en 1 la tubulure d'arrivée du fluide qui termine la tuyauterie (partie amont) que l'on veut obturer à l'aine du robinet et en 2, la tubulure d'évacuation (partie aval) dans laquelle règne une pression plus faible que dans la partie 1, par exemple la pression atmosphérique quand le robinet est fermé.
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Les deux tubulures 1 et 2 se raccordent par un
3 boîtier/dont la face interne conique forme en 4 le siège annulaire d'un obturateur mobile tronconique 5 ; cet obtu- rateur peut coulisser verticalement à l'intérieur d'un cylindre 6 porté par un bouchon 7 vissé sur le corps 3 du robinet:
Comme on le voit sur la fig. 2, l'obturateur est muni de deux bras verticaux 8 qui servent à le guider à l'intérieur du cylindre 6 et qui comportent, à cet effet, des rainures 9 dans lesquelles s'engagent des saillies la @ du cylindre 6, on voit que l'ensemble de l'obturateur 5 et du
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<i cylindre 6 forme une chambre fermée 6a; cette chambre communique toutefois avec la partie amont 1 de la tuyaute- rie par un orifice calibré étroit 11 formé par exemple dans 'une vis que l'on fixe dans la paroi du cylindre 6, et elle peut également communiquer avec la partie aval 2 par un orifice 12 de section relativement grande pouvant être fermé au moyen d'un pointeau 13,.
Ce pointeau est solidaire d'une tige coulis- sante 14 qui est guidée à sa partie supérieure dans un trou 15 du bouchon 7 et à sa partie inférieure dans l'ori- fice 12 de l'obturateur 5 qui comporte à cet effet, comme on le voit sur la fig.5, deux portées cylindriques 12a correspondant au diamètre de la tige et deux lumières 12b pour l'écoulement du fluide.
A sa partie inférieure, la tige 14 s'appuie sur un bras du levier 16 pouvant pivoter autour d'un axe 17.
Dans l'exemple de réalisation représenté aux fig. 1 à 6, le bras opposé du levier 16 coopère avec une came 18 solidarisée par un axe 19 d'un levier de manoeuvre 20 Ce levier de manoeuvre permet donc de donner au levier
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16 soit la position représentée en traits pleins sur la fig. 1, soit la position représentée en pointillés pour laquelle ledit levier 16 soulève la tige 14 et le pointeau 13.
Le fonctionnement est le suivant;
Sur la fig. 1, le pointeau 13 est fermé.
Par l'orifice calibré 11, la chambre 6aest remplie de fluide à la même pression que dans la partie amont 1 de la tuyauterie. La pression de ce fluide s'exerce à l'intérieur de l'obturateur 5 sur une surface cir- culaire S (fig.6) qui est plus grande que la surface annulaire a sur laquelle s'exerce directement, à l'extérieur du robinet, la pression régnant dans la tuyauterie 1. La différence des efforts tend donc à maintenir l'obturateur 5 sur son siège 4, le robi- net étant ainsi fermé.
Si, à l'aide du levier 20, on fait tourner la came 18 de manière à placer le levier 16 dans la position représentée en pointillé, ce levier soulève la tige 14 et le pointeau 13 qui découvre les lumières 12b de l'orifice 12. comme la section de ces lumières est plus grande que l'orifice calibré 11, la chambre 6a se décharge très rapidement et la pression y atteint une valeur p' plus petite que la valeur dans la partie amont de la tuyauterie.
Quand p' est suffisamment petit, l'effort de la pression Z soulève l'obturateur 5 en le décol- lant de son siège et le robinet est ouvert.
Quand on veut fermer le robinet, on tourne le levier 20 en sens inverse de manière à replacer le levier 16 dana la position représentée en traits
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pleins. Le pointeau 13 se ferme, la chambre 6a se remplit par l'orifice calibre 11 et là pression y augmente. Au fur et à mesure de cette augmentation, l'obturateur 5 est repoussé vers son siège en étranglant de plus en plus le passage du liquide, mais chaque position de l'obturateur correspond à un équilibre des efforts des pressions interne et externe, et la fermeture de l'obturateur a lieu suivant un mouvement progressif continu, en fonction de la pres- sion du fluide qui s'écoule.
Comme cette dernière augmente au fur et à mesure de la diminution du débit, la fermeture se ralentit automatiquement vers la fin. la
Le temps de/fermeture dépend entièrement pour une pression donnée dans la tubulure d'admission 1 du calibre de l'orifice 11. La fermeture peut être instantanée si l'orifice 11 (ou les orifices quand on en prévoit plu- sieurs) est suffisamment grand, retardée quand cet orifice est petit.
On évite ainsi les coups de bélier. En outre du fait de la forme profilée suivant les lignes de cou- rant que l'on peut donner aussi bien à l'obturateur 5 qu'à toutes les autres parties en contact avec la veine fluide en écoulement, on évite les phénomènes de vibration si nuisibles, qu'engendrent les robinets connus.
Un joint d'étanchéité spécial entre l'obtura- ' teur 5 et le cylindre 6 est inutile, car on peut prévoir entre cet obturateur et ce cylindre des surfaces ajustées.
D'autre part, on sait que la pression statique d'un fluide en écoulement est d'autant plus petite que la vitesse du fluide est.plus grande, c'est-à-dire que la section de passage est plus petite; il est donc possible de placer l'extrémité du cylindre 6 en un endroit où la
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section de passage du fluide entre ce cylindre et le corps du robinet 3 correspond à une pression du fluide sensiblement égale à la pression à l'intérieur de la chambre 6a, il ne peut alors exister de fuite entre l'obturateur 5 et le cylindre 6.
On peut faire agir sur le pointeau 13 un ressort tendant à rappeler ce pointeau contre son siège sur l'obturateur 5. Ce ressort sera par exemple interposé entre la face supérieure 13a du pointeau et le fond du bouchon 7.
Mais il faut remarquer que le pointeau est rappelé automatiquement sur son siège par le jeu des pressions du fluide. Quand le pointeau est fermé, la pression statique du fluide s'exerçant sur son extrémité supérieure 13a le maintient en position de fermeture ; quand il est ouvert, comme la section d'écoulement de la veine fluide entre ce pointeau et l'obturateur 5 est plus petite que la section d'é- coulement vers l'extrémité supérieure du pointeau, il s'ensuit que la pression statique est plus grande à l'extrémité supérieure qu'à l'extrémité inférieure d'où un effort rappelant le pointeau en position de fermeture. On ajoutera un ressort si cette force de rappel est ou non insuffisante.
Il est possible de donner au pointeau 13 toute position désirée en agissant sur lui au moyen du levier 20 et de la came 18, et à toute position du pointeau correspond une position déterminée de l'obturateur 5 c'est-à-dire un débit également déter- miné.
Dans le mode de réalisation qui a été représenté dans les fige 1 à 6, il est nécessaire
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pour fermer le robinet de ramener le levier-20 dans sa position de repos.
Mais on peut concevoir d'autres formes de . réalisation dans lesquelles on peut abandonner le levier 20 après avoir ouvert le robinet, la fermeture se produisant automatiquement.
Dans ce cas (fig.7) la came 18 est supprimée et le levier de manoeuvre 20 est directement solidaire du levier 16. Quand ce levier 16 est soulevé le robi- net s'ouvre de la façon décrits ci-dessus; le pointeau 13 est ensuite rappelé sur san siège en ramenant le levier 20 dans sa position de repos. L'obturateur 5 tend alors à se fermer et la rapidité de cette fermeture dépend de la grandeur de l'orifice calibré 11.
Le robinet peut constituer ainsi un doseur laissant passer une quantité déterminée de fluide à partir du moment où il est ouvert,
Il est possible de prévoir plusieurs orifices calibrés 11.disposés à des niveaux différents sur le cylindre 6, de manière qu'ils soient tous découverts lorsque l'obturateur 5 est fermé, mais que seul l'orifice supérieur soit dégagé quand l'obturateur se trouve en position d'ouverture.
Le début du mouvement de descente de l'obtu- rateur pour la fermeture dépend alors seulement de la section de l'orifice supérieur, mais ce mouvement varie et se trouve accéléré au fur et à mesure que les orifi- ces du dessous sont dégagés.
Il va d'ailleurs de soi que les modes de réalisation qui viennent d'être décrits ne sont pas les seuls possibles et qu'on pourrait les modifier sans sortir pour cela du cadre de l'invention.
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Si l'on craint que les dépôts auxquels peut donner lieu le fluide véhiculé obturent à la longue l'orifice calibré, on peut réaliser celui-ci à l'aide d'un diaphragme mince 21 (fig.8) fixé devant un trou de grand diamètre 22 de la paroi 6 par une bague 23 ayant aussi un orifice de grand diamètre. De la sorte les minces dépôts qui pourront se former dans le petit trou du diaphragme 21 seront facilement chassés par la pression du fluide. D'autres dispositions peuvent être adoptées.
REVENDICATIONS
1 ,- Un robinet à fermeture progressive dans lequel la fermeture de l'obturateur est obtenue au moyen d'une sorte de servo-moteur, sur lequel agit automatique- ment la pression du fluide de la tuyauterie à obturer des qu'on a actionné le mécanisme de commande du robinet.
2 - Robinet comme spécifié en 1 dans lequel l'obturateur forme une sorte de piston différentiel dont la petite section est soumise à la pression régnant dans la partie amont de la tuyauterie à obturer, tandis que sur la grande section s'exerce la pression d'une chambre communiquant, d'une part avec la partie amont de la tuyauterie par un orifice calibré étroit,, et d'autre part avec la partie aval par un orifice de plus grande section pouvant être ouvert ou obturé à volonté par un pointeau mobile, la section libre de l'orifice calibré déterminant automatiquement le temps de fermeture du robinet.
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