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APPAREILLAGE POUR INTRODUIRE DANS UN PREMIER FLUIDE EN CIRCULATION, UN ' DEUXIEME FLUIDE EN PROPORTION PREDETERMINEE.
La présente invention est relative à un appareillage pour in- troduire dans un premier fluide sous pression et en circulation, un deu- xième fluide en proportion prédéterminée, la pression du mélange, en aval;, restant sensiblement égale à celle du premier fluide, en amont, cet appa- reillage comprenant, entre un point d'amont et un point d'aval d'une ca- nalisation parcourue par le premier fluide, une conduite de dérivation dans laquelle est intercalé un réservoir pour le deuxième fluide.
On connaît des appareillages de ce type, dans lesquels on fait passer une partie du premier fluide dans la conduite de dérivation, comportant le réservoir contenant le deuxième fluide. En passant dans ce réservoir, le premier fluide se charge de proportions variables du deuxième fluide, les proportions en question variant selon le débit du premier fluide, la quantité de deuxième fluide présente dans le réservoir, etc... En pratique, on a constaté qu'il n'est pas possible d'assurer l'introduction de quantités uniformes du deuxième fluide dans le premier.
La présente invention a pour objet un appareillage, grâce auquel il devient possible d'assurer un mélange de deux fluides dans des proportions prédéterminées, quel que soit le débit du deuxième fluide dans la conduite de dérivation,le rapport pouvant atteindre- le millième, quel que soit la quantité du deuxième fluide contenu dans le réservoir que com- porte cette- conduite de dérivation, et quelle que soit la variation dans le temps du débit du mélange final.
Cet appareillage permet d'interrompre la circulation du mé- lange ou d'en faire varier le débit, sans modification de la proportion de mélange prédéterminée.
Suivant l'invention, la conduite de dérivation comporte des moyens transmettant l'état de pression du premier fluide au deuxième mais s'opposant à l'entrée en contact des deux fluides dans la conduite de déri-
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vallon, les moyens susdits consistant avantageusement en une enceinte dans laquelle le premier fluide transmet sa pression au deuxième fluide contenu dans le réservoir par l'intermédiaire d'un milieu non miscible avec les deux fluides, tel que l'air, pour des fluides liquides, ou un liquide pour des fluides gazenxo
Suivant une particularité complémentaire de l'invention, la conduite de dérivation comporte, en aval du réservoir contenant le deu- xième fluide,
un organe de retenue tel qu'une soupape lestée par un poids permettant l'écoulement du deuxième fluide vers le système de mélange, mais s'opposant à l'entrée du premier fluide dans le réservoir, par exem- ple lors de l'arrêt voulu de la circulation du mélange.
De plus, suivant une autre particularité de l'invention, un dispositif de réglage du débit du deuxième fluide sortant du réservoir est prévu, en aval de celui-ci, dans la conduite de dérivation.
D'autres particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire, qui re- présentent, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'invention, appli- quée à un appareillage pour mélanger de l'eau et un détergent dans des pro- portions prédéterminées,cet appareillage convenant particulièrement pour être utilisé dans des installations de lavage de véhicules, par projection d'un mélange d'eau et de détergento
Dans les dessins ci-annexés : - la figure 1 est une vue schématique d'un appareillage pour introduire dans de l'eau sous pression en circulation (premier fluide) une proportion prédéterminée d'un détergent (deuxième fluide);
- la figure 2 est, à plus grande échelle, une coupe transver- sale de l'organe de retenue prévu en aval du réservoir pour le deuxième fluide dans la conduite de dérivation; - la figure 3 est, également à plus grande échelle, une coupe transversale du dispositif de réglage du débit du détergent sortant du ré- servoir à détergent; - la figure 4 montre la jonction entre la canalisation à cir- culation d'eau et la conduite de dérivation, à l'endroit où se fait l'in- troduction de détergent dans ladite canalisation, et - la figure 5 montre, en coupe, un type de robinet à trois voies utilisé pour distribuer le mélange d'eau et de détergent ou de l'eau pure, ou pour arrêter tout débit.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
L'appareillage représenté à la figure 1 comporte une conduite 1 reliée à une source (non représentée) d'eau sous pression. Dans la con- duite 1 est intercalé un filtre à purgeur 2, destiné à débarrasser l'eau des impuretés pouvant l'accompagner. La conduite 1 porte également un ma- nomètre 3 et une dérivation 4 avec un robinet 5, pour permettre-de faire des prises d'eauo La conduite 1 est en communication avec une tuyauterie, comportant une canalisation 6, dans laquelle sont intercalés un robinet 7 et une tuyère 8 du type Venturi (voir en particulier la figure 4). La ca- nalisation 6, qui porte un manomètre 9 en aval de la tuyère' 9, aboutit à un robinet 10 D'autre part, la tuyauterie précitée comporte une branche inférieure 11 aboutissant à un robinet 12.
Entre un point d'amont 13 et un point d'aval 14 de la canalisa-
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tion 6 est branchée une dérivation comportant un tuyau 15 aboutissant au voisinage du fond d'une enceinte 16, dont la partie supérieure communique par l'intermédiaire d'un tuyau 17 avec un réservoir 18, destiné à contenir le détergent à mélanger à l'eau. Dans la dérivation précitée, on a prévu, en outre, en aval du réservoir 18, sur un tuyau 28, un dispositif 19 de ré- glage du débit de détergent sortant du réservoir 18 et un organe de retenue 20, interdisant à l'eau de la canalisation 6, d'accéder au réservoir 18, lors de l'interruption du débit du mélange,
commandée par la manoeuvre "Arrêt" des robinets couplés 10-120
Le trajet suivi dans l'appareillage par l'eau et par le mé- lange d'eau et de détergent est indiqué par des flècheso
A la jonction des canalisations 6 et 11 de la tuyauterie bran- chée sur la conduite 1 et entre les robinets 10 et 12 se trouve un ajutage 21 raccordé à un distributeur (non représenté) d'eau pure ou de mélange d'eau et de détergent.
Le réservoir 18 est équipé d'un indicateur de niveau 22 et d'un col 23 servant à son remplissage et muni d'un bouchon étanche. Dans la dérivation comportant l'enceinte 16, le réservoir 18, le dispositif 19 et l'organe de retenue 20, sont, en outre, intercalés un purgeur 24 et des robinets 25,26 et 27.
L'enceinte 16, dans laquelle l'eau est admise par le tuyau 15, sert à transmettre la pression de l'eau au détergent contenu dans le réser- voir 18 par l'entremise d'un milieu intermédiaire, tel que l'air, confiné entre la surface libre de l'eau dans l'enceinte 16 et la surface libre du détergent dans le réservoir 18, de façon à empêcher que l'eau ne vienne en contact avec le détergent dans le réservoir 180 Le volume de l'enceinte 16 est fonction du volume du réservoir 18 et de la pression absolue du fluide primaire
Comme le montre la figure 2, l'organe de retenue 20, qui s'op- pose à l'entrée d'eau dans le réservoir 18 par le tuyau 28, est constitué par une soupape 29 lestée par un poids 30.
Quant au dispositif 19 de ré- glage du débit de détergent sortant du réservoir 18 et prévu en aval de celui-ci, il se présente, comme le montre la figure 3, sous forme d'un dia- phragme interchangeable 31 muni, du côté amont, d'un filtre.
Les robinets 10 et 12 représentés à la figure 1 peuvent être remplacés par un seul robinet à trois voies représenté à la figure 5 Ce robinet à trois voies présente une carotte 32 solidaire d'une poignée 33 et comportant un passage 34 mettant soit la canalisation 6, soit la canali- sation 11 en communication avec le tuyau 21 La position intermédiaire, re- présentée sur le dessin, supprime tout débit.
L'appareillage décrit ci-dessus fonctionne comme suit
Lorsqu'on désire distribuer un mélange d'eau et de détergent, on ouvre.le robinet 10, de façon à créer dans la canalisation 6 une circula- tion d'eau, dans laquelle est introduit au point d'aval 14 un courant con- tinu de détergent venant du réservoir 18, qui se mélange intimement à l'eau par le fait de la disposition spéciale de l'orifice 28 dans la tuyère 8 (voir figure 4) Grâce à la communication existant par le tuyau 15 entre la canalisation 6 et l'enceinte 16, il s'établit dans cette dernière, au dessus de la surface libre de l'eau et dans le tuyau 17 aboutissant au réservoir 18, une pression égale à celle régnant en 3, suffisante pour chasser le dé- tergent du réservoir 18 et l'amener par le tuyau 28 dans la tuyère 8,
où ce détergent se mélange à l'eau en circulation dans la canalisation 6 Dans le circuit 6, parcouru par l'eau, une chute de pression est produite par l'étranglement calibré de la tuyère 8; c'est par le choix conjugué des chutes
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de pression en 8 et en 31 et dans tout le circuit 28, que l'on prédétermi- ne la proportion de mélange désirée.
Si on désire ne distribuer que de l'eau pure, il suffit de fermer le robinet 10 et d'ouvrir le robinet 12, de telle façon que l'eau arrivant par la conduite 1 est véhiculée par la canalisation 11 dans l'aju- tage 21 communiquant avec le distributeur (non représenté).
Lorsqu'il s'agit de remplir le réservoir 18 de détergent, il suffit de fermer le robinet 7, de vidanger l'enceinte 16 par le purgeur 24, puis d'introduire le détergent dans le réservoir 18 par le col 23.
Les robinets 25 et 26 prévus en amont et en aval du réservoir 18 permettent d'isoler ce réservoir, lorsqu'une réparation est, par exemple, nécessaire. D'autre part les robinets 26 et 27 servent à isoler le dispo- sitif 19, lorsque il doit être pourvu, par exemple, au remplacement de la pastille ou étranglement 31, en vue de modifier la proportion de détergent à introduire dans l'eau ou simplement en vue du nettoyage de ce diaphragmeo
Le fonctionnement de l'appareillage décrit ci-dessus se tra- duit par les équations ci-après.
Si l'on appelle Se 1 la section rétrécie de la veine d'eau dans la tuyère 8 et U1 la vitesse d'écoulement de l'eau dans cette section lorsque l'appareillage est en marche de régime, le débit correspondant Q1 s'exprime par la relation suivante :
Q1 = S'1 U1
Si l'on appelle Se 2 la section rétrécie de la veine de dé- tergent dans l'étranglement 31 du dispositif 19 de réglage du débit du dé- tergent sortant du réservoir 18, et U1 LA vitesse d'écoulement du déter- gent dans ladite section, lorsque l'appareillage marche en régime, le dé- bit correspondant Q1 s'exprime par la relation suivante :
Q1=S'2 U2
Le rapport des débits s'écrit donc
Q1 S'1 U1
Q2 S'2U2 En désignant par w1 et w1 les poids spécifiques de l'eau et du déter- , gent respectivement, les vitesses d'écoulement U1 et U2 s'expriment par les relations suivantes : et
EMI4.1
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Dans ces relations, ¯ h1 et ,0 h2 sont les chutes de pres- sion dans la tuyère 8 et le dispositif 19 respectivement, c'est-à-dire la différence des pressions avant le rétrécissement de la veine liquide et au droit de ce rétrécissement, tandis que k1 et k2 sont des constantes dépen- dant des caractéristiques des appareils.
En introduisant les valeurs des vitesses d'écoulement U1 et U2 dans l'expression du rapport de débit, on a :
EMI5.1
K' étant une constante globale tenant compte de l'invariabilité des poids spécifiques de l'eau et du détergent, ainsi que de la constance des autres caractéristiques,de l'appareillageo
En fait, les chutes de pression ¯ h1 et ¯ h2 sont égales.
Il en résulte que le rapport des débits Q1 est égal au rapport des sections Q2 rétrécies S'1 des veines d'eau et de détergento Gomme ces dernières sec-
S' 2 tions rétrécies sont elles-mêmes fonction des sections non rétrécies qui les précèdent, à savoir de la section S1 de l'étranglement de la tuyère 8 et la section S2 du passage libre du diaphragme 31, prévu dans le dispositif 19, on a Q1=K S1 K étant une nouvelle constante globale.
Q2 S2
En réalité, le terme ¯ h2 est égal à la somme de deux termes ¯ h'2 et ¯ h2 ¯ h2 étant égal à la perte de pression totale exis- tant entre les points d'amont 13 et d'aval 14 et fonction du carré du débit dans la conduite de dérivation comportant le réservoir 18, et ¯ h2 étant la dénivellation H mesurée entre l'axe de la tuyère 8 et le niveau de déter- gent dans le réservoir 18, laquelle dénivellation croît de manière continue, au fur et à mesure de la vidange du réservoir 18 Les caractéristiques constructives de l'appareillage suivant l'invention, notamment la valeur moyenne du rapport de la dénivellation H à la hauteur h de détergent dans le réservoir 18,
ont été choisies de façon que les variations de dénivel- lation en question soient assez faibles pour n'avoir pas d'influence sen- sible sur le rapport des débits Q1 Le réservoir 18 peut présenter une
Q2 section et se trouver à 'une distance de la tuyère 8 telles que le rapport H/h ne présente qu'une faible variation, de l'ordre de 10 à 20 %
Le terme ¯ h2 est faible par rapport à ¯ h2 (inférieur à 10%) d'où la variation totale de ¯ h2 reste de l'ordre de 1 à 2 % La variation de la proportion du mélange, Q1 est fonction de la racine carrée
Q2
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de la variation de ¯ h2 c'est-à-dire de l'ordre de 2 ou 1 à 1,4 %; on peut donc considérer le rapport Q1 comme pratiquement constant.
Q2
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée au mode d'exécution décrit ci-dessus à titre d'exemple et que diverses mo- difications peuvent être apportées à la forme, à la disposition et à la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation, à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'ob- jet de chacune des revendications suivantes.
Ainsi, le dispositif 19 peut comporter, au lieu d'une pastille interchangeable 31, un pointeau ajustable. De même la tuyère 8 peut être simplement remplacée par un diaphragme dont l'orifice est de section varia- ble
Bien que l'invention ait été décrite dans son application- au mélange de deux liquides dans des proportions prédéterminées, il va de soi qu'elle peut être également appliquée à un appareillage consistant à introdui- re dans un gaz en circulation, un deuxième gaz en proportion prédéterminée.
Dans ce dernier cas, des précautions spéciales devront évidemment être pri- ses pour éviter tout contact entre les deux gaz dans la conduite de dériva- tion s'étendant du point d'amont 13 au point d'aval 14 de- la canalisation 6, en particulier par l'introduction dans-le, circuit 15-17, d'un tampon liqui- de de nature appropriée aux gaz traités, contenu dans une enceinte 16' dé- doublant l'enceinte 16
On notera enfin que l'invention est particulièrement applicable aux installations de lavage d'automobiles, dans lesquelles installations on fait usage d'un mélange d'eau et d'un détergent, tel qu'un alcool gras sul- foné, la proportion de ce détergent étant très faible.
REVENDICATIONS.