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"Dispositif à soupape pour éviter la rupture des conduites et de réservoirs à cause, de la congélation des liquides y contenus'%
La présente invention a pour object un dispositif de soupape pour éviter la rupture des conduites et de réservoirs a cause de la congélation des liquides.
Suivant une première forme de réalisation, l'invention est constituée par une soupape à membrane élastique destinée à maintenir fermé l'orifice de décharge du liquide lorsque sa température est supérieure à 0 et à l'ouvrir, pour permettre l'évacuation de l'excès de liquide dû à l'augmentation de volume, lorsque.l'abaissement de température provoque sa congélation ; la membrane élastique étant pressé contre le siège de l'orifice de décharge par
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un ressort réglable dont la. charge est à peine supérieure à la pression possédée par le liquide.
Suivant une autre forme de réalisation, plus particulièrement appropriée aux installations hydrauliques existantes dans les bâtiments civils, le dispositif à soupape au lieu d'être appliqué le long des conduites hydrauliques,peut être monté à la place d'un robinet ordinaire déjà existant et alors il peut fonctionner comme un robinet d'érogation du liquide lorsqu'on désire éviter la rupture des conduites par congélation du liquide.
Le dessin ci-annexé montre, à titre d'exemple, quelques formes de construction du dispositif à soupape suivant l'invention.
La. fig. 1 est une section axiale du dispositif à soupape du type applicable le long des conduites hydrauliques.
La fig. 2 représente en section analogue le dispositif fonctionnant aussi comme robinet.
La fige 3 est une variante de la fig. 2.
Selon la. fig. 1 , le dispositif est constitué par un raccord à T 1, dont les deux branches coaxiales l'et 1" sont vissées aux troncons de tuyau l'et 1" contenant le liquide sous pression. Le raccord 1 est pourvu au centre d'un prolongement 3 s'élevant perpendiculairement aux branches l'et 1", lequel présente un orifice 4 débouchant dans l'atmosphère et entouré d'une chambre 5 pour consentir le libre passage du liquide.
Ce prolongement présente à une extrémité un siège circulaire 6 sur lequel repose une membrane de caoutchouc 7 maintenue périphériquement contre le bord 8 d'une bague filetée 9 se vissant sur une saillie centrale 10 du raccord
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1. La bague 9 est creuse et présente un filetage intérieur dans lequel se visse un'bouohon 11 pourvu d'une cavité 12 dans laquelle prend place et contraste l'un des bouts d'un ressort hélicoidal 13, tandis que le bout opposépresse la membrane 7. Entre le ressort 13 et la membrane de caoutchouc est interposé un disque métallique 14 pour éviter que le ressort endommage la membrane.
.Si, par exemple, le liquide contenu dans la conduite 2, 2' a une pression déterminée, l'étalonnage du dispositif se fera en vissant le bouchon 11 au moyen de la tête carrée 15 jusqu'à ce que le liquide ne sorte plus de l'orifice 4.
Ce but est atteint aussitôt la charge du ressort 13 surpasse à, peine la pression existant dans la conduite de manière que la membrane 7 ferme le siège 6 de l'orifice 4.
Quand, par l'abaissement de'température, le liquide se transforme en glace, son volume augmente et la membrane 7, s'éloignant de son siège 6, comprimera le,ressort 13 laissant passer l'excès de liquide dû à la différence de volume existant entre le liquide et la glace.
, Tout en conseillant d'installer le dispositif le long de la conduite et préférablement dans un endroit ne pas exposé à la gelée,'il est évident qu'étant les liquides incompressibles, l'augmentation de volume et, par conséquent, de pression du liquide se transformant en corps solide, sera ressentie par la soupape'dans n'importe quel endroit elle se trouve installée.
Il faut remarquer que le ressort, ne venant pas en contact avec le liquide, garde toujours ses caractéristiques même durant sa congélation, tandis qu'il sera opportun que la membrane élastique soit constituée de caoutchouc vulcanisé, puisqu'il est connu que le caoutchouc vulcanisé
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n'endurcit plus par refroidissement mêmeà plusieurs dégrés au-dessous de zéro et il conserve son élasticité.
Mais comme les dispositifs de ce type s'ils peuvent être appliqués avantageusement aux conduites souterraines ou aux tuyautages d'installations spéciales ou bien encore à des récipients de grandes dimensions, ils ne sont pas d'un montage facile quand on veut les appliquer aux installations hydrauliques existant dans les bâtiments .urbains surtout s'il s'agit de logis avec, par exemple, des installations de chauffage indépendantes, puisqu'il est toujours nécessaire d'avoir recours à l'oeuvre d'un ferblantier pour le démontage d'un tronçon de conduite ou pour l'application du dispositif à soupape dans un endroit approprié, ce qui exige en tout cas des manipulations à l'installation hydraulique.
Le dispositif à soupape, selon une autre forme de réalisation illustrée dans la fig. 2, peut être appliqué en substitution d'un robinet ordinaire existant à n'importe quel point de la, conduitepour le remplacer dans ces fonctions et fonctiona.nnant lui-même comme soupape de sûreté.
Le dispositif de la fig. 2 est constitué par un corps 16 à visser en 17 en substitution d'un robinet existant. Le corps 16, qui s'étend horizontalement, présente un appendice vertical 18 pourvu d'un trou de distribution 19 du liquide ainsi que d'un élargissement cylindrique 20 dont la sommité est pourvue de filetage 21. Dans l'intérieur de l'élargissement cylindrique 20, dont la sommité est pourvue de filetage 21, s'élève verticalement un appendice 22 avec un trou central formant un prolongement du trou de distribution 19, de manière que entre cet appendice 22 et l'élargissement cylindrique 20 résulte une chambre annulaire
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23 communiquant avec la conduite d'arrivée du liquide au moyen du corps 16 et avec l'orifice de distribution 19.
Une membrane de caoutchouc 24 ferme l'orifice supérieur de l'appendice 22 de manière à intercepter la distribution du liquide, et s'appuie périphériquement sur son siège constitué par une saillie 25 de l'élargissement cylindrique 20 en proximité du filetage 21.
Dans la partie supérieure de l'élargissement cylindrique 20 est vissé un manchon 26 qui bloque la membrane élastique 24 contre la saillie 25 et évite des fuites de liquide. Le manchon 26 a la forme d'un cylindre creux et est fileté pour pouvoir recevoir une bague 27 avec contre-bague de'blocage 28 pourvue d'un trou fileté destiné à recevoir la tige 29 de commande présentant inférieurement le plateau 30 s'appuyant sur le disque métallique 31, placé entre le plateau 30 et la membrane 24, tandis qu'il se termine supérieurement par une tête carrée dans laquelle s'engage doucement le volant de commande 32. Un ressort 33 est disposé entre le disque 31 et la bague 27.
Pour faire fonctionner le dispositif comme un robinet on annule la charge du ressort 33, portant sur la membrane 24, en dévissant la bague 27 après démontage du volant 32, jusqu'à la rendre entièrement libre, et on laissera, entre l'extrémité supérieure du ressort 33 et l'extrémité inférieure de contraste de la bague 27, un jeu oorrspondant à la levée de la membrane et ceci pour éviter que, lorsqu'on ouvre le robinet, la pression de l'eau existante dans la conduite puisse vaincre la charge du ressort 33.
Pour faire fonctionner le dispositif comme soupape de sûreté, on dévissera'la tige 29 de manière qu'elle ne
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s'appuie pas sur la soupape à membrane 24 et on vissera la bague 27 en chargeant le ressort 33 jusqu'à ce que.le liquide ne sorte plus de l'orifice 19. Ainsi, les pressions se seront équilibrées et le dispositif sera prêt à entrer en action dès que le liquide augmentera de volume à cause de sa congélation.
Dans la variante de la fig. 3 ont été éliminés les organes de commande pour faire fonctionner le dispositif comme robinet ou comme soupape de sûreté, rendant ainsi l'opération automatique. En effet, ce dispositif est pareil à un robinet ordinaire et il consiste en un corps 34 avec des chambres 35, 36, respectivement d'arrivée et de distribution du liquide, communiquant entr'elles moyennant un orifice 37 qui peut être fermé par une soupape 38 en cuir, caoutchouc ou fibre.
La soupape 38 est fixée à la base d'une tige cylindrique creuse 37 dans laquelle peut glisser une tige pleine 38 pourvue d'une gorge annulaire 39 d'assez grande hauteur et dans laquelle s'engage un arrêt 40 solidaire avec la. tige creuse 37, de manière que l'ensemble réalise une union mécanique avec jeu axial limité et indépendant de la manoeuvre de la tige principale de commande 41.
La. tige pleine 38 est solidaire avec un plateau 42 et, entre ce plateau et l'élargissement cylindrique 43 de la tige creuse 37, dans laquelle siège la soupape 38, est inséré un fort ressort de compression 44. Le plateau 42 est à son tour rendu solidaire avec la tige de commande 41 par une partie filetée 45, et il se visse dans le couvercle 46 du dispositif. Au-dessous de la partie 45 la tige 41 est creuse et présente'un filetage intérieur dans lequel se visse une tige 47 portée par le plateau 42 et assurant
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l'union de ce plateau avec la tige 41.
Pour faire fonctionner le dispositif comme robinet ordinaire, il est suffisant de manoeuvrer la tige 41 au moyen du volant 48 et dans ce cas la soupape 38 subira seulement un mouvement de translation, mais non pas de rotation. Si l'on veut par contre faire fonctionner le dispositif comme soupape de sûreté, on dévissera la tige 41 jusqu'à ce qu'il ne sorte plus de liquide de l'orifice distributeur 36 de manière à équilibrer la pression de l'eau avec celle du ressert. Au cas d'une augmentation de pression due à la dilatation du liquide lorsqu'il se transforme en glace, le ressort 44 se comprimera et la soupape 38 sera soulevée, laissant passer, à travers l'orifice 37, l'excès de liquide.
Le dispositif décrit selon cette variante offre donc l'avantage d'être automatique, et les organes disposés entre la soupape et la tige de commande peuvent, par de petites manipulations, être insérés dans les robinets déjà existants en substitution des soupapes existantes.
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"Valve device to prevent rupture of pipes and tanks due to freezing of the liquids contained therein '
The object of the present invention is a valve device for preventing the rupture of pipes and reservoirs due to the freezing of liquids.
According to a first embodiment, the invention consists of an elastic membrane valve intended to keep the liquid discharge orifice closed when its temperature is greater than 0 and to open it, to allow the discharge of the liquid. excess liquid due to the increase in volume, when the drop in temperature causes its freezing; the elastic membrane being pressed against the seat of the discharge port by
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an adjustable spring whose. charge is hardly greater than the pressure possessed by the liquid.
According to another embodiment, more particularly suitable for existing hydraulic installations in civil buildings, the valve device, instead of being applied along the hydraulic pipes, can be mounted in place of an already existing ordinary valve and then it can function as a liquid bypass valve when it is desired to avoid the rupture of the pipes by freezing of the liquid.
The accompanying drawing shows, by way of example, some forms of construction of the valve device according to the invention.
Fig. 1 is an axial section of the valve device of the type applicable along hydraulic lines.
Fig. 2 shows in a similar section the device also functioning as a valve.
Fig 3 is a variant of FIG. 2.
According to. fig. 1, the device is constituted by a connection to T 1, of which the two coaxial branches 1 and 1 "are screwed to the pipe sections 1 and 1" containing the pressurized liquid. The connector 1 is provided in the center with an extension 3 rising perpendicularly to the branches 1 and 1 ", which has an orifice 4 opening into the atmosphere and surrounded by a chamber 5 to allow the free passage of the liquid.
This extension has at one end a circular seat 6 on which rests a rubber membrane 7 held peripherally against the edge 8 of a threaded ring 9 screwed onto a central projection 10 of the connector.
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1. The ring 9 is hollow and has an internal thread into which un'bouohon 11 is screwed, provided with a cavity 12 in which takes place and contrasts one of the ends of a coil spring 13, while the opposite end presses it. membrane 7. Between the spring 13 and the rubber membrane is interposed a metal disc 14 to prevent the spring from damaging the membrane.
.If, for example, the liquid contained in the pipe 2, 2 'has a determined pressure, the calibration of the device will be done by screwing the cap 11 by means of the square head 15 until the liquid no longer comes out port 4.
This goal is achieved as soon as the load of the spring 13 hardly exceeds the pressure existing in the pipe so that the membrane 7 closes the seat 6 of the orifice 4.
When, by lowering the temperature, the liquid turns into ice, its volume increases and the membrane 7, moving away from its seat 6, will compress the spring 13 allowing the excess liquid to pass through due to the difference in volume between the liquid and the ice.
, While advising to install the device along the pipe and preferably in a place not exposed to frost, 'it is obvious that, being the incompressible liquids, the increase in volume and, consequently, of pressure of the liquid transforming into a solid body, will be felt by the valve in any place it is installed.
It should be noted that the spring, not coming into contact with the liquid, always keeps its characteristics even during its freezing, while it will be advisable that the elastic membrane is made of vulcanized rubber, since it is known that vulcanized rubber
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no longer hardens by cooling even to several degrees below zero and it retains its elasticity.
But like devices of this type if they can be applied advantageously to underground conduits or piping of special installations or even to large-sized containers, they are not easy to assemble when it is desired to apply them to installations. hydraulic systems existing in urban buildings especially if they are dwellings with, for example, independent heating installations, since it is always necessary to have recourse to the work of a tinsmith for the dismantling of a pipe section or for the application of the valve device in a suitable place, which in any case requires manipulations at the hydraulic system.
The valve device, according to another embodiment illustrated in FIG. 2, can be applied as a substitute for an existing ordinary valve at any point in the pipe, to replace it in these functions and itself functioning as a safety valve.
The device of FIG. 2 consists of a body 16 to be screwed at 17 replacing an existing valve. The body 16, which extends horizontally, has a vertical appendage 18 provided with a distribution hole 19 for the liquid as well as a cylindrical enlargement 20, the apex of which is provided with a thread 21. In the interior of the enlargement cylindrical 20, the apex of which is provided with thread 21, vertically rises an appendix 22 with a central hole forming an extension of the distribution hole 19, so that between this appendix 22 and the cylindrical enlargement 20 results an annular chamber
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23 communicating with the liquid inlet pipe by means of the body 16 and with the distribution orifice 19.
A rubber membrane 24 closes the upper orifice of the appendix 22 so as to intercept the distribution of the liquid, and rests peripherally on its seat formed by a projection 25 of the cylindrical enlargement 20 in the vicinity of the thread 21.
In the upper part of the cylindrical enlargement 20 is screwed a sleeve 26 which blocks the elastic membrane 24 against the protrusion 25 and prevents liquid leakage. The sleeve 26 has the shape of a hollow cylinder and is threaded to be able to receive a ring 27 with de'blocking counter-ring 28 provided with a threaded hole intended to receive the control rod 29 having the lower plate 30 resting on it. on the metal disc 31, placed between the plate 30 and the membrane 24, while it ends at the top with a square head in which the control wheel 32 gently engages. A spring 33 is arranged between the disc 31 and the ring 27.
To operate the device as a valve, the load of the spring 33, bearing on the membrane 24, is canceled by unscrewing the ring 27 after removal of the flywheel 32, until it is completely free, and we leave between the upper end of the spring 33 and the lower contrast end of the ring 27, a play oorrspondant to the lifting of the membrane and this to prevent, when opening the tap, the pressure of the existing water in the pipe can overcome the spring load 33.
To operate the device as a safety valve, the rod 29 will be unscrewed so that it does not
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lean on the diaphragm valve 24 and the ring 27 will be screwed by loading the spring 33 until the liquid no longer comes out of the orifice 19. Thus, the pressures will have been balanced and the device will be ready. to come into action as soon as the liquid increases in volume due to its freezing.
In the variant of FIG. 3 have been eliminated the control elements to operate the device as a tap or as a safety valve, thus making the operation automatic. Indeed, this device is similar to an ordinary valve and it consists of a body 34 with chambers 35, 36, respectively for the arrival and distribution of the liquid, communicating with each other by means of an orifice 37 which can be closed by a valve. 38 in leather, rubber or fiber.
The valve 38 is fixed to the base of a hollow cylindrical rod 37 in which can slide a solid rod 38 provided with an annular groove 39 of relatively great height and in which engages a stop 40 integral with the. hollow rod 37, so that the assembly achieves a mechanical union with limited axial play independent of the operation of the main control rod 41.
The solid rod 38 is integral with a plate 42 and, between this plate and the cylindrical enlargement 43 of the hollow rod 37, in which the valve 38 sits, is inserted a strong compression spring 44. The plate 42 is at its base. tower made integral with the control rod 41 by a threaded portion 45, and it screws into the cover 46 of the device. Below part 45, the rod 41 is hollow and has an internal thread into which a rod 47 is screwed, carried by the plate 42 and ensuring
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the union of this plate with the rod 41.
To operate the device as an ordinary valve, it is sufficient to operate the rod 41 by means of the handwheel 48 and in this case the valve 38 will only undergo a translational movement, but not a rotational movement. If, on the other hand, the device is to be operated as a safety valve, the rod 41 will be unscrewed until no more liquid comes out of the dispensing orifice 36 so as to balance the water pressure with that of the spring. In the event of an increase in pressure due to the expansion of the liquid as it turns to ice, the spring 44 will compress and the valve 38 will be lifted, allowing excess liquid to pass through the port 37.
The device described according to this variant therefore offers the advantage of being automatic, and the members arranged between the valve and the control rod can, by small manipulations, be inserted into the already existing taps to replace the existing valves.