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" Robinet"
Dans les types connus de robinets ou de vannés, l'orifice d'obturation peut être ouvert ou fermé par,un clapet ou une soupape, placé à l'extrémité, d'une tige de manoeuvre. Pour des raisons de facilité de fabrication, ces deux pièces sont généralement distinctes et assemblées .entre elles par un système permettant, au clapet ou à la soupape, une oscillation d'une certaine amplitude par rapport à l'axe principal de la tige de manoeuvre. Ces procédés de fixation et la nécessité d'être étanche,imposer
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une tige de manoeuvre pleine, ou tout au moins qui se trouve parfaitement obturée par le montage même du clapet ou de la soupape.
Ce matériel présente de ce fait les inconvénients suivants :
En position de fermeture, le volume de canalisa- tion compris entre deux clapets ou deux soupapes de deux robinets consécutifs se trouve parfaitement déterminé et sans autre possibilité d'expansion que celle qui est des permise par l'allongement des parois/diverses tuyauteries intéressées. Si le fluide canalisé est constitué par un liquide dont le maximum de volume obtenu à une température voisine de son point de congélation ( cas de l'eau), les liquides étant pratiquement incompressibles, cet accrois- sement de volume, au moment du gel, doit être entièrement absorbé par les parois des canalisations, Or, dans certains cas, la tension produite, pourra prendre une telle valeur qu'elle entraînera la rupture des conduites en cause.
En position d'ouverture, les fluides ou gaz cana- lisés, sous l'effet de leur pression statique, prennent d'eux-mêmes un mouvement d'équilibre, et une vitesse d'écoulement (V). Par contre à la fermeture, ces fluides ou gaz en mouvement se trouvent plus ou moins brutalement en contact avec la paroi du système d'obturation. Ils doivent passer, dans le temps de fermeture, de la vitesse d'écoulement (V) à l'immobilité totale. Il y a choc, et son importance est fonction de la masse du fluide ou du gaz en mouvement, de sa vitesse prinitive d'écoulement (V) et la rapidité de fermeture du robinet.
Ce choc entraîne une surpression appelée "coup de bélier" qui ne peut être absorbée, elle aussi, que par la tuyauterie et les divers appareils de.l'installation, Le coup de bélier se transmet de proche en proche comme un phénomène ondulatoire. Il
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prend quelquefois une telle importance qu'il entraîne la rupture de la conduite et qu'il contribue, dans tous les cas, d'une manière appréciable à la détérioration rapide de la totalité de l'installation, tuyauterie, joints, raccords, manomètres, appareils divers.
La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients. Elle concerne un robinet caractérisé par une tige de manoeuvre à espace libre intérieur, contenant une masse gazeuse et débouchant dans le conduit d'amenée de liquide, de sorte que, lors de la fermeture du clapet ménagé à l'extrémité de la tige de manoeuvre, ce fluide arrêté puisse librement comprimer la masse gazeuse, qui forme ainsi une masse élastique, amortissant les chocs et vibrations, cet espace libre intérieur assurant aussi l'allégement de la tige de manoeuvre,.
L'invention concerne aussi d'autres caractéris- tiques ci-après décrites et leurs diverses combinaisons..
Des robinets conformes à l'invention sont re- présentés à titre d'exemple sur les dessins ci-joints dans lesquels :
La fig, 1 est la coupe axiale et schématique, d'une tige de manoeuvre du clapet d'un robinet conforme à l'invention.
La fig. 2 est la,.coupe axiale et schématique de la même tige de manoeuvre montée, et en position fermée.
La fig. 3 est la coupe axiale et schématique de la même tige de manoeuvre, en'positionouverture, La.fig. 4 est la coupe axiale et schématique de la même tige de manoeuvre en position fermée, et à l'instant précis de la fermeture.
La fig. 5 est la coupe axiale et schématique de la même tige de manoeuvre en position ouverte, l'espace
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libre intérieur de cette dernière étant mis en communi- cation avec un appareil de contrôle.. '
La fig. 6 est une demi-coupe et demi-élévation de l'ensemble d'un robinet comportant une tige conformé- ment à l'invention.
La fige 7 est la coupe axiale et schématique d'une tige de manoeuvre conforme à l'invention, l'espace libre intérieur étant obturé par une membrane élastique fixée du côté du clapet et de la soupape.
La fig. 8 est une coupe partielle et schématique d'une tige de manoeuvre conforme à l'invention, l'espace libre intérieur étant enclos dans une membrane élastique, fixée du côté opposé.au clapet ou à la soupape.
La fig. 9 est une coupe'partielle et schéma- tique d'une tige de manoeuvre conforme à l'invention et . munie d'un dispositif amortisseur.
La fig, 10 est une vue de face en coupe partiel- le d'une autre tige de manoeuvre conforme à l'invention.'
La fig, 11.est une coupe.avec vue de dessus (sens f), suivant la ligné XI-XI de la fig, 10.
Dans l'ensemble d'exécution représenté aux fig.
1 à 4 inclus, la tige de manoeuvre comporte une envelop- pe intérieure¯1; portant à sa base une collerette 2 jouant le rôle de porte-clapet. Sur celle-ci vient se placer un clapet de forme annulaire 3, laissant découvert l'orifice 4 de l'espace libre intérieur 5. Cet espace libre intérieur est-hermétiquement clos à la partie supé-- rieure par.le fond 6 de la tige de manoeuvre. Cette dernière peut être animée suivant son axe.7 d'un mouve- ment de translation dont l'amplitude est fonction du diamètre de l'orifice d'obturation 8.
A l'ouverture, le 'clapet 3 est éloigné de la surface d'obturation 9, du siège 10 du robinet ou de.la vanne, le fluide canalisé' , II peut donc s'écouler librement dans l'intervalle 12
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ainsi créé, A la fermeture, le clapet 3 est appliqué vi-. goureusement contre la surface d'obturation 9 du siège 10, , de manière à obturer toutes les issues possibles au . fluide canalisé II.
Dans cette réalisation (fig, de 1 à 4) la tige de manoeuvre est spécialement destinée à des robinets ou à des vannes prévus pour'des fluides à l'état liquide.
,
Elle doit être montée verticalement ou à'peu près, le clapet 3 en bas de manière à ce que la réserve élastique du gaz contenue dans l'espaoe libre intérieur 5 ne soit pas purement et simplement remplacée par le liquide cana- lisé, pratiquement incompressible.
, Le robinet étant fermé (fig. 2) le liquide cana- lisé, sous l'effet de la pression statique, monte à l'intérieur de la tige de manoeuvre. Son niveau s'établit de manière à ce que l'équilibre des pressions : liquide et réserve intérieure de gaz 5 soit réalisé. Le volume de cet espace libre intérieur est donc directement lié à la pression du liquide, et la pression du gaz contenu est elle-même fonction du volume qui lui est laissé (Loi de Mariotte, la température étant sensiblement constante)'. Il apparait donc clairement qu'à chaque va- riation de volume et de pression du fluide canalisé correspond une variation de volume et de pression du gaz' contenu dans la tige de manoeuvre.
Celui-ci agissant en fait comme le ferait un véritable matelas élastique, l'un à toute variation brusque de/quelconque, de ces éléments, C'est le cas du coup de bélier produit par la fermeture brutale d'un robinet (fig. 4).
Il est à noter, que toutes les tiges de manoeu vre des robinets ou des vannes, montées sur la même installation, jouent en même temps le rôle de tampons élastiques, ce qui contribue efficacement à diminuer les
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taux de fatigue de l'installation et, à augmenter gran- dement sa durée. '
On peut apporter de nombreuses modifications aux robinets représentés à titre d'exemple sur les figures de 1 à 4, notamment :
Dans l'exemple d'exécution représenté à la fig.
5, la tige de manoeuvre est conforme à celle des fig, de 1 à 4 à la seule différence que l'espace libre intérieur 5 est accru par sa mise en communication avec le mécanisme d'un appareil de contrôle 13 (manomètre, par exemple) au moyen d'un tube 14.
Le robinet étant ouvert (fig. 5) le liquide prend sous l'effet de la pression, une certaine vitesse d'écoulement. L'espace libre intérieur 5 étant placé per- pendiculairement au mouvement, supporte en entier et en plus de la pression statique la pression dynamique du fluide canalisé. La pression des gaz contenus dans la tige de manoeuvre, équilibre cette pression totale. La pression statique étant constante, la variation de pres- sion totale, sera donc uniquement fonction de la pression dynamique, c'est-à-dire de la vitesse et par conséquent, du débit de la vanne ou du robinet intéressé. La seule indication d'un manomètre permet donc, avec un étalonnage préalable, de contrôler visuellement ou graphiquement, et de régler manuellement ou automatiquement le débit à une valeur fixée à l'avance.
La fig. 6 représente l'ensemble d'un robinet de lavabo comportant une tige creuse conformément à l'invention.
La tige de manoeuvre peut être animée d'un mouvè- ment de translation suivant son axe 7 grâce au volant de manoeuvre 50 dont le taraudage est monté sur un filetage correspondant de la pièce 51, elle-même rapportée par file- tage sur le corps de robinet 52. L'étanchéité entre ces
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deux pièces est réalisée par serrage d'un joint 53, Le volant tourne librement sur la tige de manoeuvre et transmet à celle-ci son mouvement vers le bas (obtura- tion) en appuyant par l'intermédiaire d'un disque 54 sur un épaulement de la tige de manoeuvre,
Une vis 55, placée en bout de celle-ci, transmet le mouvement ascendant du volant de manoeuvre (ouverture).
L'étanchéité autour de la tige 1 est assurée par de l'étoupe 56 serrée par une vis presse étoupe 57 placée dans un évidement de la pièce 51.
Dans l'exemple d'exécution représenté à la fig.
7, la tige de manoeuvre est conforme à celle (lui a été décrite et a fait l'objet des fig, de 1 à 4, à la seule différence qu'une membrane élastique 15 placée entre la collerette 2 et le clapet annulaire 3 obture hermétique- ment l'espace libre intérieur de la tige de manoeuvre.
De ce fait, le fluide canalisé 11 n'est plus en contact direct avec la réserve de gaz contenue en 5.
Cette dernière par la membrane élastique 15 reste soumise aux variations de pression et de volume du fluide canalisé et ne peut s'échapper, quelle que soit la position finale de la tige.de manoeuvre montée, Cela permet d'utiliser ces tiges de manoeuvre dans n'importe quelle position, et-pour des fluides aussi bien à l'état liquide qu'à l'état gazeux,
Dans l'exemple d'éxécution représenté à la fig. 8, la tige de manoeuvre est conforme à la description de la fig, 7, à la seule différence que la membrane élastique 16 a une forme telle qu'elle englobe toute ou partie de l'espace libre intérieur 5 pour venir se fixer hermétique- ment à la partie supérieure sous une pièce rapportée 17 qui constitue le fond de la tige de manoeuvre.
Dans l'exemple d'exécution représenté à la fig. 9, la tige de manoeuvre est identique à celle qui fait
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l'objet des.fig. de 1 à 4, mais elle comporte en plus, un dispositif amortisseur place sous le porte-clapet 2 et à l'entrée de l'espace libre intérieur 5. Ce disposi- tif a pour but de créer une perte de charge supplémen- taire à la sortie du fluide canalisé de l'espace libre intérieur 5 sous l'effet de la pression de la réserve degaz qui s'y trouve enfermé. Il appartient à l'un quelconque-des systèmes connus et employés dans les'amor- tisseurs hydrauliques et hydro-pneumatiques.
A titre indicatif il se compose d'une soupape 18 qui vient s'ap- pliquer sur une face supérieure du clapet 19, percé lui- même de plusieurs trous 20, Un mince orifice 21 de la soupape débouche dans l'un des trous du clapet. L'axe de la soupape 18 est matérialisé par une.tige à section carrée 22,coulissant dans deux alésages, l'un dans le clapet, l'autre.dans la lame 23 découpée et pliée d'une rondelle de guidage 24 cèntrée dans la tige de manoeuvre et fixée sous le clapet. Un ressort 25 appuie continuel- lement la soupape 18 contre la face supérieure du clapet.
La levée de la soupape 18 et son diamètre sont tels, que la section de passage laissée entre elle et le diamètre de l'espace libre intérieur de la tige de manoeuvre est égale à la section totale' des orifices du clapet.
Le mécanisme amortisseur représenté à la fig. 9 peut être monté sur une tige de manoeuvre conforme à l'in- vention, avec ou sans membrane élastique. Son rôle est de freiner l'effet de restitution dû à l'élasticité de la réserve de gaz contenue dans l'espace libre intérieur 5. Il limita ainsi l'amplitude et l'importance de tous les phénomènes ondulatoires qui peuvent prendre naissance à la suite d'un choc,, dû, à une variation brutale de pression. Le dispositif représenté est connu, Son fonction- nement est donné à titre indicatif.
En cas de suppression le fluide canalisé passant par les orifices 20 du clapet 19
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va soulever la soupape 18 et comprimer la réserve de gaz contenue dans l'espace libre intérieur 5, jusqu'à ce que l'équilibre des pressions soit établi. Au moment de la restitution, c'est-à-dire de la détente de cette réserve de gaz, le ressort 25'appliquant la soupape 18 sur son siège, ne laissera plus au fluide cherchant à s'échapper de la tige que l'orifice 21 qui, par son petit diamètre, causera une perte de charge extrêmement importante dans ce seul sens de passage. Le mouvement ondulatoire'vigoureusement freiné, sera de cette façon rapidement amorti.
Comme précédemment, la totalité des tiges de manoeuvre de l'installation contribuent à jouer .en même temps, ce rôle d'amortisseur de vibrations.
La mesure et le règlage du débit par le contrôle de la pression des gaz contenus dans l'espace libre in- térieur de'la tige de manoeuvre reste parfaitement possi- ble malgré l'adjonction de ce dispositif';
Enfin, il est aisé de comprendre que la mise en communication de l'espace libre intérieur 5 de l'une quelconque des tiges de manoeuvre, avec une capacité supplémentaire telle que capacité manomètrique, permet, en augmentant lé volume élastique des gaz contenus, d'amé- liorer leur effet de régularisation, et d'absorber des variations plus importantes de volume du fluide canalisé (Loi de Mariotte).
Dans l'exemple d'éxécution représenté sur les fig. 10 et 11 la.. ige de manoeuvre comporte une enveloppe extérieure 1 terminée à sa base par une collerette 2 ser- vant de porte-clapet. Le clapet 3 est monté à force sur la partie cylindrique 30 prévue à cet effet. La tige et ,le porte-clapet sont renforcés par trois nervures 34 ex- térieures, à 120 (Fig. 11).
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Il est aisé de comprendre que l'évidement in- térieur 5 en plus des avantages précédemment donnés permet d'alléger notablement la tige de manoeuvre sans diminuer le coefficient de sécurité pris comme base des calculs. Les nervures 34 peuvent même dans certains cas l'améliorer, en conservant un gain de poids appréciable.
Un minimum de poids pour un maximum de sécurité, donnent un grand intérêt à ces robinets dans l'industrie aéronautique, en particulier, et dans toutes celles où l'on cherche à concilier la légèreté et la résistance.
Les tiges de manoeuvre conformes à l'invention peuvent être constituées en toute matière appropriée, métal, céramique, verre, matière plastique, bois.
REVENDICATIONS le) - Robinet caractérisé par une tige de ma- noeuvre 1, à espace libre intérieur 5, contenant une masse gazeuse et débouchant dans le conduit 8 d'amenée de li- quide, de sorte que, lors de la fermeture du clapet 3 ménagé à l'extrémité de la tige de manoeuvre 1, le fluide arrêté puisse librement comprimer la masse gazeuse, qui forme ainsi une mosse Mastique amortissant les chocs et vibrations, cet espace libre intérieur assurant ainsi l'allègement de la tige de manoeuvre.