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PERFECTIONNEMENTS .AUX .BRANCHEMENTS .DE .DERIVATION DE CONDUITE.
La présente invention a pour objet une forme de construction par- ticulière des branchements pour canalisations.
Elle se rapporte particulièrement aux conduites forcées de gran- des dimensions et sur lesquelles on effectue des dérivations successives di- tes "piquages".
Ces dérivations sont ordinairement effectuées par des branchements dissymétriques appelés "culottes", dans lesquelles le problème hydraulique est souvent mal résolu tout en conduisant à des dimensions importantes et à une construction onéreuse.
Les figures schématiques 1 et 2 montrent à titre d'exemple des types classiques de tuyaux-culotteso
Dans ces deux figures on voit la conduite forcée 1 à l'amont du piquage, le piquage dissymétrique 2 et la conduite aval 3, à laquelle on don- ne une section inférieure à 1, compte tenu du débit dérivé.
Pour parvenir de la section 1 à la section 3 on exécute générale- ment un convergent conique tel que 4. On voit que, suivant les casle piqua- ge 2 peut se faire soit avant (fig.1), soit mieux sur le convergent même (fige 2).
La disposition la plus favorable, c'est-à-dire avec piquage sur le convergent;, n'est pas très propice à un bon écoulement du fluide,même si on prend soin d'arrondir l'arête constituée par l'intersection du branchement et d3 la conduite principale,de manière à obtenir une surface de raccord ar- rondie, au voisinage des points 5 et 6 (cette surface étant généralement très plate vers le point T).
En effet, pour caractériser l'ouverture offerte au débit dérivée on peut considérer les portions 5 et 6 du raccord arrondi situées dans le plan de la figure, ou plus précisément les points de jonction AA' de ces arrondis avec le cône 4; dans les dispositions classiques comme celles de la figure 2, ces deux points de jonction font partie du contour apparent primitif du cône qui est sensiblement parallèle 1 l'écoulement amont; tout cela revient à dire
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que la projection de la partie utile de l'ouverture sur un plan perpendiculai- re à l'axe de l'écoulement amont est très réduite.
Cette forme ne donne donc pas à l'écoulement de tendance naturel- le à emprunter la dérivation., et l'arête arrondie 5 produit mal la séparation des filets liquides. On s'en aperçoit bien en observant l'écoulement schémati- sé par les lignes de courant approximatives CC', etc.; la surface de séparati- on des courants vient généralement s'appuyer sur la conduite suivant une lig- ne d'arrêt placée notablement à l'aval du piquage (point' 7 de la figure 2).
Il s'ensuit un risque de décollement de l'écoulement dérivé dans la région 5.
Un décollement peut également apparaître en 6 sur la partie inter- ne du coude.
On a parfois cherché à améliorer le fonctionnement hydraulique en agrandissant la section offerte au débit dérivé; l'amorce du piquage est alors convergente. C'est précisément la disposition de la figure 2.. Malheureusement les dimensions générales de la culotte se trouvent accrues, sans que les per- tes de charge soient beaucoup diminuées.
Par ailleurs, dans tous les cas il est difficile de donner aux culottes une résistance mécanique suffisante. Le raidissement de l'ensemble nécessite parfois l'emploi de lourdes nervures extérieures (par exemple cein- turant le congé de raccordement 5-6) ou de tirants traversant la conduite, ce dernier procédé ayant l'inconvénient de créer un sillage dans le courant.
La présente invention a pour but d'éviter ces divers inconvénients et de concilier la nécessité d'un bon tracé hydraulique et d'une bonne résis- tance mécanique avec un poids et des dimensions d'ouvrages aussi réduits que possible.
L'invention concerne plus spécialement les piquages dans lesquels une fraction du débit est dérivée dans une direction plus ou moins oblique, ou même à 90 , et le débit restant poursuit sensiblement la même direction.
L'invention consiste essentiellement en un branchement monobloc se raccordant à la conduite amont et à la conduite aval par des brides de rac- cordement adaptées à la forme de ces conduites. La disposition la plus fré- quente s'applique à des conduites circulaires; cependant l'invention peut éga- lement s'appliquer à des conduites de section non circulaire, par exemple car- rée.
Suivant l'invention, l'axe de la conduite à l'aval du piquage, au lieu d'être aligné avec l'axe de la conduite amont comme sur les culottes or- dinaires, est décalé du côté opposé à celui où est faite la dérivation du dé- bit.
Ceci permet d'orienter l'orifice offert au courant dérivé, non plus parallèlement à l'axe général de la conduite, mais dans une position in- clinée par rapport à celui-ci,, et de disposer en plein courant l'arête de raccord des deux branches aval., tout en lui donnant un profil arrondi sur le- quel vient s'appuyer la surface de séparation des courants.
L'invention a l'avantage d'assurer un bon fonctionnement hydrauli- que; les décollements et les pertes de charge sont notablement diminués.
Par ailleursl'invention permet de réduire les dimensions géné- rales de l'ouvrage et, de rapprocher les brides des parties de l'ouvrage où se trouvent les fatigues les plus dangereuses,, ce qui permet de faire parti- ciper ces brides au raidissement de l'ensemble. De plus, l'invention permet d'employer des formes résistant par elles-mêmes aux tensions imposées par la pression intérieure..
Afin de mieux faire comprendre l'invention, la description qui suit et les dessins ci-annexés sont donnés à titre d'exemples non limitatifs de réalisation.
La figure 3 est une vue en coupe et la figure 4 une vue extérieu- re d'un exemple de forme normale. ¯
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La figure 5 est une vue en coupe et la figure 6 est une vue ex- térieure de deux modes de réalisation particuliers dans le cas oÙ: la conduite aval et la conduite amont forment entre elles un certain angle.
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Sur la figure 3 on voit l'axe Li de la conduite amont 1 la bride correspondante 8 de la culotte, l'axe INIe de la dérivation 2, avec la bride 9 de la culotte, l'axe NN' de la conduite aval 3a parallèle â 11' mais décalé par rapport à l'axe LL' d'une distance D et la bride 10 de la culotter les lignes C19 C29 c9 C4s C59 sont des coupes équidistantes de la culotte par des plans paralleles au plan de symétrie.
Comme on la fait pour la figure 2 on peut définir en gros,l'ou- verture pratiquée dans le flanc du tuyau culotte par une ligne telle.que AA'.
On voit que cette ligne est beaucoup plus inclinée sur l'axe de la conduite amont l,Si bien que sa projection sur un plan perpendiculaire est beaucoup plus grande que dans le cas de la figure 2.
La surface de raccord comporte une arête arrondie 5 qui au lieu de tendre vers une surface plate en T. forme une saillie interne notable et se poursuit presque jusqu'à la bride 8 comme on le voit diaprés les coupes
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telles que C19Cz C3 04 et la ligne pointillée Z qui indique la ligne de crête.
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Grâce au décalage des axes LL' et NN' cette arête se trouve dispo- sée en plein courant et contrairement à celle de la figure 2s elle peut div- ser convenablement l'écoulement suivant une ligne de partage des eaux 5 - 5' un peu différente de l'effet de l'arête se faisant sentir presque jusqu'à 8.
Dans ces conditions on observe une localisation favorable de la ligne d'arrêt sur la portion 5 de l'arête de raccord elle-même et ceci, même
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pour des rapports de débits dérivés9 différents du rapport optimum pour le- quel la culotte est dessinée. On observe également une zone de surpression dy- namique sur cette ligne et à son voisinage, surpression qui fournit l'impul- sion nécessaire à la déviation du courant. Cet effet joint à la possibilité d'accroître le rayon intérieur du coude de dérivation, diminue les risques de décollement notamment sur la paroi interne 6 du coudePour toutes ces rai- sons le fonctionnement hydraulique de la culotte est bien meilleur; en parti- culier les pertes de charge sont notablement réduites.
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Par ailleurs, l'arête arrondie Z correspond â un creux vu de l'exm térieur de la culotte. Ce creux constitue une sorte de "thalweg" allant de 5 presque jusqu'à la bride 8; comme on l'a vu par comparaison avec les solu- tions classiques, il se substitue à une portion très plate de la culotte 'et par conséquent de faible résistance proprecar elle est soumise à des contrain- tes de flexion élevées;
suivant 11 invention le creux Z augmente la résistance à la flexion autour d'axes tels que XXet en outres le thalweg revêt la forme générale d'un arc qui permet une bonne transmission des efforts entre la bri-
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de 8 et le reste de la culotte en ceinturant en quelque sorte celle=ci9 ce qui permet dans la plupart des cas de se passer des nervures très importantes indispensables dans les culottes classiques.
On voit que malgré la réduction des dimensions en générale la ray-
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on intérieur du coude de dérivation est assez grand et leorifice offert au dé- bit dévié a une projection de surface notable perpendiculairement à la condui- te amont. La section elle-même de cet orifice est importante.\) non pas telle- ment du fait de la longueur de l'axe AA' mais surtout à cause de la longueur
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de l'axe perpendiculaire à AA' (trace T sur le plan de la figure 3); car cet axe se trouve rapproché de celui de la conduite amontet par conséquent dans une région où la corde découpée TT' est plus grande qu'au voisinage de
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la périphérie. L'axe T'' est donc plus grand que AAe ce qui donne â l'entrée de la dérivation une forme aplatie.
Si l'on considère le rapport TTY ( ,'T étant limité à la paroi) TT' on a donc TT'/AA' 1 et.\) de plus ce rapport est beaucoup plus grand que les rap- ports correspondants de la figure 20
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La section de l'ouverture de dérivation a donc une forme ovale; ce qui est favorable au point de vue de la résistance car sous l'effet de la pression l'ovale tend à raccourcir son grand axe en s'opposant à l'écartement des bords de l'ouverture latérale qui a le plus tendance à se produire,, préci- sément dans la direction du grand axe de l'ovale.
On remarque en outre sur la figure 3 que la culotte prolonge la conduite amont 1 jusqu'à la conduite aval 3 au moyen d'un convergent gauche dont le contour apparent primitif comporte les lignes 11-12 et AA'.
On pourrait croire à l'existence d'une zone divergente importante entre 11 et 12; en réalité comme on peut le voir en faisant des coupes perpen- diculaires à l'axer cette zone divergente est très réduite; de plus la bonne distribution des surpressions en 5 se fait sentir jusque là et évite les ris- ques de décollement.
Dans le cas où l'effet de raidissement dû au "thalweg" (ligne Z, figure 3) ne suffit pas., par exemple dans le cas de pressions très élevées on peut,, suivant l'invention disposer une nervure auxiliaire 13, représentée sur la figure 4.
Cette nervure peut, comme dans le cas de la figure 4 venir se raccorder à la bride 8, mais., dans la plupart des cas elle peut venir mourir avant., sans inconvénientDe toutes façons elle est beaucoup moins importante que dans les culottes classiques.
La présente invention ne se limite pas au cas où la conduite amont 1 et la conduite aval 3 ont leurs axes LL' et NN' respectivement parallèles,, mais peut encore s'appliquer dans le cas où ces axes font entre eux un cer- tain angleo
On peut distinguer plusieurs cas : - Les trois axes restent dans le même plan; - l'axe de la conduite aval fait un angle avec le plan formé par les deux autres axes; - aucun des trois axes n'est concourant avec un autre... etc.
Le premier cas est représenté sur la figure 5: on voit en poin- tillé la solution classique adoptée pour ce genre de réalisation et en trait plein la solution de l'invention dans le même cas; on peut alors appeler-.
JJ' l'axe de la conduite de dérivation du débit
LL' l'axe de la conduite amont
MM' l'axe de la conduite aval qui rencontre l'axe LL' au point D et l'axe JJ' au point E.
Dans ce cas, suivant l'inventions le décalage de l'axe NN' qui cou- pe l'axe LL' en C et l'axe JJ' en F se compte par rapport à MM' par exemple suivant la longueur des segments EF ou CD.
Dans ce cas particulier, l'invention a également l'avantage de permettre une construction beaucoup plus ramassée avec un résultat hydrauli- que marne éventuellement meilleure
Sur la figure 6 on a représenté en perspective le deuxième cas dans lequel l'axe NN' fait un angle avec le plan défini.par LL' et JJ'. Dans la figure, NN' ne rencontre ni LL' ni JJ', mais se trouve situé dans un plan horizontal comme LL' (plans perpendiculaires au plan LL' JJ'); on peut alors définir le décalage des axes NN' et LL' par la longueur de leur perpendicu- laire commune ho
Dans d'autres cas on pourrait avoir une combinaison des figures 5 et 6, l'axe NN' n'étant plus dans un plan horizontal mais incliné, et la perpendiculaire commune n'étant plus verticale.
Enfin l'axe JJ' du branchement pourrait lui aussi faire un angle avec le plan LL' NN' ou même les trois axes pourraient ne pas se rencontrer
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et par conséquent ne pas former de plan deux à deuxo
L'invention est encore applicable dans le cas où les sections des conduites de raccordement 1,2 ou 3 ne sont pas circulaires, mais par exemple carrées,
On donne alors aux parois de la culotte des formes telles que cel- les représentées sur les figure 3 et figure 4,où les lignes en traits pleins représentent alors les projections des parois verticales au lieu des contours apparents des surfaces gauches,
On obtient donc toujours un décalage des axes LL' et NN' et la position en plein courant de l'arête de raccord 5 des deux branches avale
Les avantages hydrauliques restent alors sensiblement les mêmes que ceux décrits précédemment.
L'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation dé- crits; elle en embrasse au contraire toutes les variantes, notamment suivant son genre d'utilisation, suivant les proportions de débit à réaliser, sui- vant les angles des brides d'entrée et de sorties etc...
REVENDICATIONS
1 - Perfectionnements aux branchements de dérivation de condui- tes, caractérisés en ce que le branchement comporte,, de part et d'autre d'un piquage,, des parties amont et aval de conduites dont les axes sont décalés.
2 - Perfectionnements suivant 1, caractérisés en ce que le pi- quage comporte à son extrémité interne une ouverture disposée transversale- ment dans le courant issu de la partie amont de conduite,,
3 - Perfectionnements suivant 2, caractérisés en ce que le piqua- ge et la partie principale du branchement sont raccordés par une paroi dont une zone sensiblement longitudinale par rapport au branchement et en forme de V renversée va du côté inférieur de l'ouverture du piquage à l'extrémité de la partie amont de conduite, cette zone provoquant une dérivation de l'écoule- ment vers le piquageo
4 - Perfectionnements suivant 1, caractérisés en ce que la paroi du branchement opposée au piquage est incurvée extérieurement de l'amont à 1' aval,,
ce qui augmente le décalage des parties amont et aval de conduiteso
5 - Perfectionnements suivant 4, caractérisés en ce que le déca- lage des parties amont et aval de conduite et le rapport des sections du pi- quage et de la partie aval sont tels que l'ouverture du piquage est un ovale situé dans le plan de son intersection avec les parois du branchement, le grand axe de l'ovale étant perpendiculaire à un plan parallèle aux axes du piquage et de la partie aval de conduite.,
6 - Perfectionnements suivant 1, caractérisés en ce que les axes du piquage et de la partie aval de conduite sont dans un même plan.
7 - Perfectionnements suivant 6, caractérisés en ce que l'axe de la partie aval de conduite est situé dans un même plan que les axes de la par- tie amont de conduite et du piquage.
8 - Perfectionnements suivant 1, caractérisés en ce que l'axe de la partie aval de conduite fait un angle avec un plan formé par les axes de la partie amont de conduite et du piquage..
9 - Perfectionnements suivant 1, caractérisés en ce qu'aucun des axes du piquage et des parties amont et aval de conduite n'est concourant avec un autre.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.