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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une
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DEMANDE DE BREVET i7' INV.E;TUTTON
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Messieurs Frederick, char.les AU(4,7[1,3T & Franc .
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Dispositif en vue d'ampêcher la rupture par le gel de tuyaux, soupapes, récipients et analogues.
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Demande de brevet déposée en, Aneaterre le 1 août 1940 acc.ordé sous le no 544.48-L.
La présente invention se rapporte à le'emploi de soupapes de soulagement, en vue de protéger contre ces dégâts causés par la gel,
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les tuyaux et, autres réaipients de liquide, plus par't.iculièrement. les réservoirs a'eau, A cause' ub .La formation, ùm oiacà '-tans la tuyau. au. analoguecommençant sur la parai extérieure et avançant, vers l'
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intérieure il n'est pas toujours certain que; 14.s soupape'a de soula- gement, ainsi qu'allas ont été proposé.e.s jusqu'à présent dans ce but, fonctionneront convenablement.., si la prassian intérieure. a augmenté
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par suite de la congéla.tÈon ;
la soupape est- toujours disposée complète- ment à l'extérieur du tube ou du récipient, qu'elle sert à protéger, son orifice de soulagement étant disposé sur la surface intérieure de la paroi à laquelle la soupape est attachée, par conséquent, l' orifice peut être bloqué par la glace et les éléments mobiles de la soupape peuvent coincer.
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Dans le but de supprimer ou de aiinimisar la possibilité d"une telle défectuosité, le siège du corps de' soupape à soulageaient de
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pression est disposé à l'intérieur du tuyau ou analogue, de sorte que la partie dudit corps, comportant le siège, fait saillie sur la sur-
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.Lo;1<';<::1 inu<1 imul.à uei La paroi uu "'llyo.LL ou anaiogùe du 4 d imfuorgecf uans le liquida ub que l'on-LiCQ ud .La ",ou.j,J<...i11d 1 uaLl/;> lat-ii partie du corps faisant saillie à-l'intérieur, est écartée de ladite surface intérieure.
Afin de permettre de bien comprendre l'invention, on se rappor- tera maintenant aux dessins annexés, représentant des dispositifs de soupapes, permettant de réaliser l'invention. Aux dessins : fig.l est une vue en coupe d'une soupape de soulagement dans sa forme la plus simple. fig.2 est une vue identique à la fig.l accusant cependant une légère modification. fig.3 est une vue en coupe, représentant la soupape de soulagement adaptée à une armature pouvant être incorporée dans une conduis te à pas de vis. fig.4 est une vue en coupe., montrant la manière de monter la soupape de soulagement dans une pièce an T ou dans un corps de soupape ou un récipient analogue, par exemple une chaudière pour eau chaude ou une chemise d'eau de machine à. vapeur etc.
fig.5 est une coupe partielle représentant une forme modifiée de la soupape représentée par la fig.3 pour le montage dans une conduite. fig.6 indique la manière, suivant laquelle la soupape de soulagement peut être montée dans un robinet suivant l'invention.
Salon la figure 1, la soupape de soulagement est constituée par un corps creux ou tubulaire 1, possédant une- partie extérieure filetée 2, au moyen de laquelle elle peut être vissée dans un tuyau ou un autre récipient non représenté. Ainsi qu'on le voit, le creux de la
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soupape va en diminuant de l'extrémité 6x..é12'ieure vers l'extrémité intérieure, cette dernière, si la soupape est amenée dans sa position,
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étant écartée de la surface intérieure aa la paroi du 'lu7jau ou ana- '" loge, dans laquai la soupape a ete/vÜiS6.\;j. A l.'J.neriElLlL' ue l'ala5agli au uisposi-uii oesh disposé un uoaciiou an Lormd ua cône urooquc <J) qui h;péura 1>W OE OU la àaz Ré jortir du ioyaoe ou du. récipient" mais
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qui n'offre aucune résistance à une pression prédéterminée agissant sur ce bouchon.
La surface intérieure 3a de la soupape à siège conique 3 se trouve, dans le cas d'un tuyau, sur ou en proximit.é de l'axe 6 du: tuyau-.. A la pression agissant sur la soupape à siège conique 3, s' oppose un élément 4, engagé à friction dans un évidement 5, prévu à l' extrémité extérieure du dispositif cet élément,, constitué par un disque résistera à la pression normale de l'eau traversant, le tuyau ou alterna- tivement à. la pression de l'eau.
dans le réc.ip.ient suivant le cas,, mais cédera à- une, pression prédetermines à l'intérieur du tuyau ou du récipient, dé.s le début de ou pendant la formation de la glace,, Le bouchon, 3 peut être confectionné en una matière convenable quelconque,, de préférence de nature non-absorbants, non hygroscopique ou non corrosive.
Une matière convenable est constituée par exemple,par. des constituants en caoutchouc, amiante graphitée,, des blocs de fibres comprimées, résine artificielle et autres matières comprimables, supposant que le dispositif soit disposé sur un tuyau et que la zone dans laquelle le gel agira en dernier lieu., soit située autour de l'axe 6(qui normalement est. la dernière zône de gel dans un tuyau) alors la pression d'eau au noyau ou à l'axe du tuyau,, grâce à l'expansion de l'eau pendant sa congélation, qui aura lieu d'abord sur la paroi du tuyau et travaillera vers l'intérieur). agira sur la surface 3a du bouchon 3 et poussera ce dernier vers le'extérieur., en chassant éventuellement l'élément 4en dehors de le'évidement 5.
De cette manière, l'eau sous pression à 1' intérieur du tuyau. est, libre de s'échapper et la pression à l'intérieur du tuyau a baissé tellement que le danger d'un éclatement ou d'une au- tre détérioration du- tuyau est, écarté, La résistance à exercer par 1' élément peut être déterminée d'avance. cette résistance peut. être égale à la pression existant à l'intérieur du tuyau, si le gel commence à agir,, ou¯ bien,, si le dispositif est. monté dans un tuyau. ou un récipient. très solide, elle peut être déterminée de telle sorte que l'élément 4 c.ède, après que le gel a atteint un certain degré et pour une pression correspondante plus élevée.
Le dispositif de soupape représenté en fig.2 est identique à celui de la fig,l, à la seule exception cependant que l'élément de fermeture 4 est appliqué contre un épaulement la du corps 1 et contre la surface inférieure 3b du bouchon 3 au moyen d'un ressort cintré a lame 7, dont
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les extremités s'engagent dans des encoches prévues dans l'évidement b du dispositif. Dans ce cas, l'avidement est plus profond, de manière à constituer une douille pour le ressort 7, mais il est à noter que l' elément 4 n'y est pas logé à friction. Le ressort.7 ramènera le bouchon en une position de fermeture, dès que la pression à l'intérieur du tuyau diminue jusqu'à une pression inférieure à celle exercée par le ressort, 7.
La figure 3 est une variante de la soupape représentée aux fig.
1 et 2, incorporée dans une armature pouvant être montée dans une tuyauterie. L'armature comporte une partie de corps tubulaire 8 et une branche latérale 9, contenant un ressort enroulé à compression 10 Dans ce cas, le corps 1 de la soupape constitue une partie intégrante du corps principal 8 et de sa branche 9, tandis que le bouchon 3, dans ce cas,.
est formé avec une partie dépendante 3c, d'un diamètre inférieur à celui de la partie inférieure 3b du bouchon, présentant ainsi un épaula ment 3d, contre lequel la partie supérieure du ressort 10 peut s appliquer, L'extrémité inférieure du ressort 10 repose sur une bride 13, prévue a l'extrémité supérieure d'un élément 14, qui est fixé à la branche 9 à l'aide d'une bague lb. Le fonctionnement de la soupape suivant cette forme d'exécution de l'invention est analogue a celui décrit ci-devant par rapport à la fig.2. Le bouchon sera ramené automatiquement,
dès qu'une quantité suffisante d'eau aura passé à travers la soupape et que la pression à l'intérieur du tuyau sera ramonée à une valeur inférieure à celle exercée par le ressort 10 Le corps 1 peut être séparé et Interchangeable. L'élément 14 est fileté intérieurement dans sa partie inférieure, en vue de pouvoir y visser l'extrémité d'un tuyau ou d'un- autre moyen convenable,à travers lequel l'eau s'échappant à travers le dispositif peut être drainée vers un endroit convenaole.
La figura 4 montra comment la soupape doit être exécutée, afin de pouvoir servir a un emploi universel. Elle peut être montée par exemple dans les corps de soupape et dautres récipients, tels que des chau dières a eau chaude ou la chemise d'eau d'une macnine à vapeur etc.
A titre d'exemple) la fig.4 montre là soupape montée dans une pièce de raccord en forme de 1. A plusieurs points de vue, elle est identique au dispositif représenté en fig.3, à l'exception toutefois que le corps 1
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est plus long et peut. être dévissa La bouchon est identique à celui
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de la figure- 3 et. il est appliqtié- contra- fe-xtrémitè intérieure du corpi 1 au- moyen d' un ressort 1o¯ Le corps de soupape 1 est- fileté extérieurrement comme indiqué en lb de sorte CJ.u" il puisse ê,tre vissé dans' la branche du racceord '1.', tandis qu& s'a partie inférieure est filetée à 1' intérieur en- le" afin da pouvoir recavo1r- une bague le sur laquelle la partie inférieure du ressor, 10 peut. reposer- et.
afin de pouvoir être muni en outre d'un tuyau ou d'autres moyens convenables, en vue de drainer l'eau s'échappant. à travers le dispositif. Le mouvement ascendant de la bague 16 est limité- par un épaulement. 17, obtenu en formant les parties supérieureset inférieures de l'intérieur du corps à diamè- tres différente. une pression trop grande à l'intérieur du raccord T obligera le bouchon 3 à descendre contrairement à l'action du ressort
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10, qui se redressera de nouveau dès que la pression faiblit à 1' intérieur du- tuyau et de cette manière, il ramènera le bouchon.dans une position de fermeture.
La figure 5 représente une armature prévue pour âtre montée entra les extrémités d'une tuyauterie en plomb 18 et.1 en effet-, elle repré-
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sente une modification de learinature représentée en i'ig...3.. suivant la figure ,a cependant, les extrémités opposées du tuyau 1, sont reliées par' des moyens, d'aceloupleaient, désignés spécialement pour- des tuyaux de plomb et indiqués par- 19 et une armature semblable 19 est également prévue à l'extrémité extérieure de la branche 9. puisque le moyen 19
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ne constitue aucune partie de la présente invention, aucun détail n'en sera donné dans cette description ; il suffira ae uire qu'il permet de raccorder un tuyau à. l'armatu-rej sans qu*on. ait besoin'd'enlever les joints..
Là soupape dans ce dispositif comporta une cage 20, qui est suspendue-, coaxiale ment. à ,1;intérieur de la branche latérale 9 et enveloppe un ressort enroulé compresseur 10 qui, comme dans les exemple±- précédents, agit sur le bouchon 3 et pousse celui-ci dans une position de fermeture. si le bouchon 3 est déplacé contrairement à l'action du
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ressor 10) sous l'effet.. de la pression provoquée à l'intérieur du tuyau. 18 par- suite de la formation de glace,, 1-'eati traversera le bouchon 3 et s'echappera à. travers des orifices 21 à l'extrémité supérieure de la cage et également à travers un trou aa à l'extréoité inférieure- de la
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cage.
Enfin, la figure 6 représente le dispositif de soupape de soula- gement suivant la présente invention, tel qu'il est monté sur un ro- binet. La soupape de soulagement est montée entre la soupape du robinet et le tuyau d'arrivée 23 et alla est logée dans un boîtier 24, disposé -.. entre ces parties. L'extrémité intérieure du corps 1 de la soupape est disposée sur 1'axe 6 du boîtier 24 et du tuyau 23 et dans ce cas le bouchon 3 est représenté comme noix d'une soupape de type conique, assurant un flux plus rapide pour une course determines.
La corps 1 est muni d'une bride 1d, intercalée entre une aride 24a du boîtier 24 et la partie intérieure d'un couvercle 5, qui est vissé dans le boîtier 24, ledit couvercle 25 présentant une ouverture 26, qui permet à l'eau de traverser le dispositif, afin de s'écouler dans une baignoire, un lava- bo ou analogue.
Dans tous les exemples précédents, il est à noter que l'extrémité intérieure du corps de soupape, contenant le siège, est toujours dis- posée d'une manière adjacente au noyau ou a l'axe du tuyau.
Dès que l'eau s'écoule du tuyau ou du récipient et que la pression de rupture à l'intérieur est réduite, la possibilité /du- récipient par suite du gel est éliminée, car la dernière phase du.gel dans le tuyau ou le réci- pient ne provoque pas d'expansion, puisque cella-ci n'a lieu que si la glace est. à son état plus ou moins liquide ou plastique et dans cet état elle agira sur le bouchon 3.
Dans le cas où la glace se forme a'une manière inégale ou excen- trique à l'intérieur du tuyau ou du récipient dans sa phase finale, une pellicule ou une coucha de glace égale à la moitié de l'excentrici- té est constituée sur la surface 3a du bouchon, mais la pression résul- que tant de l'expansion est plus/suffisante pour casser celle-ci.
Il est évident que l'emploi des dispositifs décrits ci-dessus n'est nullement limité aux récipients mentionnés spécialement, puisque le nombre de récipients, auxquels ils pourraient être appliqués, est énorme. Ainsi par exemple, ce disposit-if peut être monté dans des con- duites principales d'eau, des cabinets'd'aisance, des séparateurs d'eau. de condensation ( si leur fonctionnement Il$-est pas ininterropu), des installations de pompage d'eau., des installations sanitaires,, des ra-
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diateurs de toutes sortes, des conduites, des chassas de W.C., des chemisas d'eau, des cylindres da machinas: à vapeur, etc.
Si. le siège du corps de soupape est disposé. suivant 1/ invention, à ]-l'intérieur du tuyau- au analogue, il est naturellement désirable da placer l'extrémité intérieure du corps de soupape dans le récipient @ dans la zône, où. la congélation a lieu- en dernier lieu.
Si l'invention est appliquée, à ,das conduites d'eau principales ou à des tuyauteries très, longues). il est désirable de monter les dispositifs en un nombra de places déterminées le mieux par un ingénieur, en tenant toujours compte du. fait que le. dispositif devrait être monté en une position entre deux.. engorgements (de préférence aux. endroits .Bas plus exposés) et/ou entre un point la plus exposé au gel,, et une soupape ou un robinet d'arrêt
La détermination d'une ou de zônes, dans lesquelles la gel à lieu probablement en dernier lieu, n'offre aucune ou. presque pas. de difficul- tés à l'ingénieur ou au plombier.
il est évident que pour des tuyaux et autres récipients exposés seulement à des conditions atmosphériques nor- males, une telle. zône sera constituée par une aire dans le corps creux, placée le plus loin possible de l'atmosphère extérieure. Dans un tuyau, ceci serait évidemment un noyau. au.tour de: 1-taxe central et théorique-ment ce noyau, diminuerait de plus en- pins proportionnellement à la progression du gel jusqu'à devenir nul au moment où. il coincids avec: l'axe . Dans un tuyau en contact avec une surface en bois ou. une autre surface thermo- isolant , ce noyau- serait déplacé legèrement en direction de cette sur- face.
Dans un récipient de forme irrégulière, la au les zônes éloignées de l'atomsphère seraient ou- bien aisément, visibles, ou bien elles pour- raient être déterminées d'une manière thermométrique ou par d'autres essais. Ainsi par exemple dans la chemise- d'eau d'un groupe de machine à cylindres multiples.). il est bien connu, que le gel a lieu- an premier liau vers la couvercle et. par conséquent une zône,dans laqualla le présent dispositif devrait âtre. monté-,, serait située aux environs du fond du bloc entre des cylindres, adjacents de la machina.
De telles considérations sont bien connues aux experts en la matière et la. au les zones peuvent âtre facilement déterminées par ou sans expériences pratiques, conformément aux circonstances de chaque cas ou type de cas particulier.