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Régulateur de débit de fluides pour toutes applications .
La présente invention a pour objet un régulateur de débit de fluides pour toutes applications . Cet appareil, qui agit à la façon d'une balance dans laquelle la poussée d'un fluide sur un plateau ou son équivalent équilibre des masses ou tares de réglage, a pour but :
1 - de doser automatiquement, d'une façon précise, le fluide passant dans une canalisation ;
2 - de faire varier volontairement le débit du fluide au moyen de poids connus sur un plateau ou en déplaçant un curseur sur une tige graduée, exactement comme s'il s'agissait d'une balance ;
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3 - quelles que soient les variations de pression à l'amont et de résistance à l'aval ( dans le cadre des puissances ) de rendre le débit invariable, celui-ci étant contrôlé par le poids ou le curseur ;
4 - de permettre l'agencement, dans une tuyère d'arrivée de fluide ( par exemple, dans une tuyère d'introduction d'air dans un cubilot ), de volets mobiles et réglables permettant d'augmenter la vitesse d'introduction du fluide dans l'appareil d'utilisation et de le diriger dans cet appareil .
L'appareil se caractérise au point de vue fonctionnel en ce que le débit du fluide dans une canalisation est contrôlé par la position angulaire d'un volet sur lequel est appliqué directement ou indirectement un couple résistant ou de réglage déterminé par des masses de tarage .
Ainsi défini dans ses principes le régulateur de débit se prête à des réalisations diverses et notamment à celle décrite ci-après, qui parait pour l'instant la plus avantageuse par sa simplicité organique et sa sûreté de fonctionnement .
Le dessin annexé représente ces modes de réalisation la fig. 1 est une coupe longitudinale d'ensemble, la fig. 2 est une coupe longitudinale vue par dessus, la fig. 3 est une demi-vue de face par l'avant , la fig. 4 montre le doseur régulateur, à plus grande échelle , les fig. 5 et 6 enfin, montrent, l'une en coupe verticale et l'autre en coupe horizontale partielles, un cubilot auquel est appliqué le dispositif qui fait l'objet de l'invention .
L'appareil qui fait l'objet de l'invention comporte une partie de conduite spéciale A placée dans le circuit de la canalisation A1 dont il s'agit de régler le débit .Dans cette partie
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de conduite A est disposé un volet B, en métal généralement léger, qui est mobile grâce à des axes ou tourillons B1 et B2 susceptibles de tourner dans des paliers ou bagues C1 et 02,prévus à la partie inférieure de la conduite A .
Sur l'un des tourillons, par exemple sur le tourillon B2 est montée une tige D, sur laquelle peut se déplacer un contrepoids E, qui sert, comme on l'indiquera plus loin, de doseur régulateur .
La tige D est disposée dans une direction perpendiculaire au volet .
L'autre tourillon, par exemple le tourillon B1 du volet mobile comporte une tige disposée dans le prolongement du volet et sur laquelle est placé un contrepoids F de freinage, ou mieux d'équilibrage .
La tige de dosage D peut porter des repères en mètres cubes ( indication de débit ) .
Le contrepoids de freinage ou d'équilibrage F est disposé sur sa tige et est calculé de telle façon qu'il donne un couple légèrement supérieur au départ au couple résistant provenant du poids du volet B ; de cette façon, ledit volet B dépasse légèrement au-dessus de sa position d'effacement, ainsi qu'on l'a représenté sur la figure 1, ce qui permet au fluide passant dans la conduite A1 - A - A1 de pouvoir agir sur la face inférieure du volet et de prendre ainsi avance du couple moteur sur le couple résistant .
Le fonctionnement du dispositif décrit et représenté sur les figures 1 à 4 est le suivant, le fluide étant supposé venir dans le sens de la flèche G : dès que le ventilateur, le surpesseur ou la pompe se mettront en ma rche, l'équilibre sera rompu et le volet se déplacera
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dans le sens de la flèche H ; au bout d'un instant, il s'établira un état d'équilibre entre
1 - le couple moteur comprenant la poussée du fluide sur le volet B et le contrepbids frein F dont le poids en c.g.m diminuera au fur et à mesure de la montée du volet et
2 - le couple résistant comprenant le contrepoids doseur E, sa tige D et le poids du volet B .
Chaque fois que la résistance à l'aval augmentera ou que la pression en amont diminuera, la poussée sera moindre sur le volet B et le contrepoids E ramènera le volet dans une position plus ouverte .
Au contraire, chaque f ois que la résistance à l'aval diminuera ou que la pression en amont augmentera, la poussée de réaction sera plus intense sur le volet B et le fermera davantage .
En fait, on peut dire-que si le couple résistant ( contrepoids E et poids du volet B ) est au départ inférieur au couple moteur ( poussée du fluide sur le volet B et contrepoids d'équilibrage F ) il intervient avec un ratard par rapport à ce dernier l'égalité des couples en état d'équilibre aura lieu d'autant plus loin de la position de départ que le couple résistant sera plus faible . Si l'on suppose, pour simplifier, que le poids du volet B est équilibré par le contrepoids F, on peut dire que les deux forces susceptibles de déplacer le volet sont la pression exercée par le fluide sur le volet B et l'action du contrepdds E .
L'égalité des couples en état d'équilibre aura donc lieu d'autant plus près de la position de départ que le couple résistant ( couple du contrepoids E ) sera plus grand, c'est-à-dire plus ledit contrepoids E sera éloigné de l'axe de pivotement du volet B ,tout ceci aux résistances passives près, que l'on peut considérer comme négligeables .
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Il en résulte que le débit sera invariable pour un même bras de levier du contrepoids doseur régulateur E .Si l'on fait remonter volontairement ledit contrepoids E dans le sens de la flèche J le couple résistant sera diminué, le débit et la pression seront également diminués, l'équilibre ayant lieu pour une plus grande fermeture de volet .
Au contraire, si on fait descendre le contrepoids sur sa tige D dans le sens de la flèche K ,le débit et la pression augmenteront . Comme on l'a dit précédemment, le débit en mètres cubes ou en litres peuvent être indiqués sur une échelle convenablement établie ( voir figure 4 )
L'appareil n'aura pas d'inertie au départ ( sauf une 'légère résistance passive ) puisqu'il est en équilibre .
Il y a lieu d'indiquer que le dispositif qui a été décrit peut être placé dans une autre position que la position horizontale représentée sur le dessin à titre d'exemple, le contrepoids de freinage ou d'équilibrage et le contrepoids E devant être disposés en conséquence .
Aux grands débits, c'est-à-dire ceux qui correspondent à une ouverture maximum du volet B ( position de la figure 1 ) les pertes de charge sont extrêmement faibles, sinon pratiquement nulles, puisque la section L1 à l'endroit du passage devant l'extrémité du volet B sera supérieure à la section L2 de la conduite A1 puisque cette section L1 , si elle paraît avoir une hauteur légèrement moindre que la section L2 a ,par contre, dans sa partie inférieure une plus grande étendue latéralement ( dans un sens perpendiculaire à la figure 1 ) étant donné que le passage à cette section L a une forme rectangulaire plus grande que la forme circulaire de la section B ( voir fig. 3 ) .
L'appareil peut être établi en métal ; pour des gaz ou liquides corrosifs, il peut être en verre ou en matière appropriée
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au moins en ce qui concerne les parties A et B .
Sur les figures 5 et 6 on a représenté l'application de l'invention à un dispositif d'introduction d'air dans un appa- reil à soufflage d'air tel qu'un cubilot . L'appareil qui a été décrit sur les figures 1 à 4 est placé en A sur le trajet de chaque collecteur M branché sur la couronne à vent M1, la présence sur ce collecteur de l'appareil A, permettant de régler le débit quelles que soient les variations de pression à l'amont et de résistance à l'aval, permet de placer à l'entrée du collecteur M dans le cubilot N des volets réglables 0 et O1 mobiles autour d'axes P ,P1. A ces axes peuvent être fixés, à l'extérieur du collecteur M, des manivelles de manoeuvre Q qui permettent de régler à volonté la position des volets 0 et O1 à l'endroit où l'air est introduit dans le cubilot .
De cette façon, on peut, en rapprochant l'un de l'autre les volets 0 et O1,diminuer le passage d'air et, par conséquent, augmenter la vitesse d'introduction de l'air dans le cubilot puisque, grâce au dispositif A, le débit est maintenu constant par le réglage qui a été donné au contrepoids doseur E .
Il y a lieu de remarquer, en outre, que si un des volets 0 ou O1 est déplacé plus que l'autre, l'introduction de l'air ne se fait plus suivant l'axe du collecteur M, mais peut se faire suivant toute direction voulue, et même tangentiellement à la surface intérieure du cubilot . On peut ainsi régler très exactement la vitesse et la direction de l'entrée d'air dans le cubilot par simple manoeuvre des manivelles Q ce qui permet de régler dans les meilleures conditions possibles la marche du cubilot .
Bien entendu, le dispositif qui vient d'être décrit à propos des figures 5 et 6 pourrait être appliqué non seulement à un cubilot , comme on l'a indiqué précédemment, mais à tout autre appareil muni d'un dispositif d'alimentation en fluide .