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KRACHT PUMPEN- UND MOTORENFABRIK G.m.b.H., résidant à WERDOHL i. W.
(Allemagne) .
DISPOSITION POUR LE REGLAGE AUTOMATIQUE DE LA QUANTITE D'AIR DANS DES RESERVOIRS
DE PRESSION.
Les installations de distribution d'eau automatiques, par exem- ple dans les immeubles qui ne sont pas raccordés à un réseau de conduites d'eau public, consistent en général en un puits, une pompe et un réservoir à air ou un réservoir de pression dans lequel la pompe débite l'eau aspirée du puits.La pression de l'air renfermé au-dessus du niveau de l'eau, dans la partie supérieure du réservoir à air, est en outre réglée à une valeur déterminée qui se trouve dans une certaine mesure au-dessus de la hauteur d'élévation ou portée verticale à franchir dans le bâtiment d'habitation ou le bâtiment d'usine raccordé; dès que cette pression est atteinte dans le réservoir à air, la pompe est automatiquement déconnectée.
Lors de la prise d'eau à partir du réseau de conduites de maison, raccordé au réservoir de pression, le matelas d'air se trouvant au-dessus du niveau d'eau dans le réservoir de pression, se dilate à nouveau et dès que sa pression est tom- bée à un degré inférieur établi à l'avance, la pompe se remet en liaison de fonctionnement en vue d'une nouvelle opération d'alimentation.
Il s'est dessiné, ces derniers temps, une tendance analogue dans la technique de l'hydraulique à l'huile également, et qui revient à emmaga- siner l'huile de pression d'une manière similaire à celle qui est, depuis longtemps, d'usage courant dans les installations de distribution d'eau.
Un avantage important d'une semblable disposition réside dans le fait qu'on peut produire de plus grandes quantités d'huile de pression avec de petites pompes, en ce sens que la pompe accumule dans le réservoir de pression pen- dant le temps où il n'est pas prélevé d'huile hors du réservoir de pression, ,de sorte que l'on peut, pendant un temps court, retirer de celui-ci consi- dérablement plus d'huile que la pompe n'en fournit dans le même temps. Com- me dans une installation de distribution d'eau, le fonctionnement de la pom-
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pe est commandé par un interrupteur à pression, ce dernier mettant la pom- pe hors circuit pour une pression maximum réglable, et en circuit pour une pression minimum..
Comme de tels réservoirs de pression travaillent en général à des pressions élevées, le réglage du matelas d'air présente une importance particulière, car ce n'est que dans le cas d'un matelas d'air de grandeur convenable qu'il existera la possibilité d'avoir pour le matelas d'air la capacité d'expansion nécessaire pour pouvoir, entre deux cycles de fonction- nement de la pompe, tirer du réservoir de pression la plus grande quantité d'huile possible.
A l'usage, il apparaît à présent, en ce qui concerne les matelas d'air dans de tels réservoirs de pression, certaines influences tendant à diminuer peu à peu la quantité d'air laissée au-dessus du niveau du liquide.
Dans les petites installations de distribution d'eau, par exemple dans les maisons de un ou deux ménages, les prestations de service sont le plus sou- vent modestes, de sorte qu'il est à peine besoin d'assurer une surveillance et un réglage particuliers de la quantité d'air contenue dans le réservoir de pression. Pour les grandes installations, par contre, par exemple les usines isolées ayant de grands besoins en eau de fonctionnement débitée à pression élevée, et dans les installations hydrauliques à l'huile où une telle nécessité est plus impérieuse encore, le matelas d'air, dans le ré- servoir de pression, doit être constamment surveillé et contrôlé, si l'on veut lui conserver sa valeur correcte et si l'on veut que l'installation fonctionne économiquement.
Le procédé de réglage le plus usuel a été, jus- qu'à présent, l'aspiration d'air par la pompe au moyen d'un reniflard (en particulier dans les installations d'eau domestiques) ou le gonflage du matelas d'air à l'aide d'un compresseur (dans les grandes installations d'eau industrielles). La méthode citée en premier lieu a le grand désavan- tage que le rendement, en particulier dans les pompes à écoulement, est influencé négativement par l'air introduit du côté aspiration ; du reste, un réglage convenable devient, de cette manière, difficile à réaliser. La deuxième méthode impose en outre l'usage d'un compresseur ou la présence d'air sous pression.
L'objet de l'invention consiste en une disposition pour le régla- ge automatique de la quantité d'air dans des réservoirs de pression; grâce à cette disposition, on peut obtenir indépendamment de la pompe, un matelas d'air de la grandeur désirée et le maintenir constamment à cette grandeur, de sorte que l'installation ne nécessite pas de surveillance et que même une compression préalable du réservoir de pression lors de la première mise en service n'est plus nécessaire, car le régulateur agrandit le matelas d'air à la valeur désirée et en un temps court.
La disposition selon l'invention est caractérisée par le fait qu'il est monté en parallèle avec le réservoir de pression, dont la quanti- té d'air doit être, de manière désirée, maintenue constante, un régulateur construit également sous la forme d'un réservoir de pression, de telle ma- nière que la chambre de liquide du réservoir de pression communique avec la chambre de liquide du régulateur, tandis que la chambre à air du régulateur se trouve en liaison avec la chambre à air du réservoir de pression à l'in- tervention d'une soupape de retenueDans certaines conditions, le liquide peut, de ce fait, s'écouler du réservoir de pression dans le régulateur et l'air s'écouler du régulateur dans le réservoir de pression, tandis que le trajet inverse est bloqué, toujours pour l'air et dans certains cas pour l'agent liquide.
Dans le cas d'un trop petit matelas d'air et partant, d'un volu- me trop élevé de liquide dans le réservoir de pression, la différence de pression par rapport au régulateur laissera passer temporairement du liqui- de du réservoir de pression dans le régulateur ; ce fait, de l'air sera chassé du régulateur dans le réservoir de pression.
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Pour assurer le remplacement de cette quantité d'air déplacée, il est prévu dans la paroi supérieure du régulateur ou en un autre endroit approprié de sa chambre à air, une soupape s'ouvrant vers l'intérieur, par laquelle de l'air venant de l'extérieur peut pénétrer dans le régulateur, lors de certaines phases ou états du fonctionnement, où la pression dans le régulateur baisse suffisammento
Pour le fonctionnement de l'installation, il est en outre néces- saire de prévoir un dispositif de vidange qui est monté avantageusement à l'endroit le plus bas du régulateur et qui est maintenu fermé par l'extré- mité inférieur d'une tige de flotteur ou d'un pointeau de soupape, jusqu'à ce qu'un flotteur, guidé à coulissement ou pouvant être fixé à hauteur ré- glable sur la tige, soit soulevé de telle façon par le liquide montant dans le régulateur,
que la tige sera soulevée du siège de soupape et libérera le dispositif de vidange. La tige de flotteur est maintenue calée dans cet- te position ouverte, de préférence par un arrêt mécanique, hydraulique ou magnétique, jusqu'à ce que le régulateur ait perdu la plus grande partie de sa quantité d'eu par le dispositif de vidange. La tige de flotteur com- mande, dans le sens contraire à celui du dispositif de vidange, un dispo- - sitif de remplissage pour le régulateur, par lequel le régulateur peut être rempli à partir du réservoir de pression, lorsque le dispositif de vidange est fermé.
Les autres caractéristiques de l'invention, et spécialement ses particularités d'application dans le cas d'installations de distribution d'huile sous pression, apparaîtront dans la description suivante de quelques exemples de réalisation donnés avec référence aux dessins ci-annexés.
La figure 1 est une coupe longitudinale schématique à travers une paroi latérale et le couvercle de fermeture supérieur d'un réservoir de pression d'une installation de distribution d'eau, avec le régulateur monté latéralement, selon l'invention.
La figure 2 montre la disposition générale d'un réservoir de pression pour une installation de distribution d'eau, disposition dans la- quelle on utilise un régulateur d'une construction quelque peu modifiée.
Les figures 3 et 4 sont des coupes longitudinales à travers deux régulateurs de construction différente, tels qu'ils peuvent être utilisés dans une installation de distribution d'eau selon la figure 2.
La figure 5 est une vue en coupe similaire à la figure 1, qui montre les dispositions particulières qui sont requises, de préférence, pour le réglage du matelas d'air, selon l'invention, dans des installations à huile de pression.
Dans la disposition selon la figure 1, l'enveloppe 1 du régula- teur est raccordée latéralement au réservoir de pression 2 en position de- bout, à l'aide de deux systèmes de tubulures et manchons, comme on les em- ploie habituellement pour la fixation des armatures de niveau d'eau. Le rac- cord ou connexion inférieure mène à la chambre d'eau du réservoir de pres- sion, et le raccord ou connexion supérieure mène à sa chambre à air. Dans l'axe médian de l'enveloppe du régulateur, qui est avantageusement de forme cylindrique, est montée une tige de flotteur 4 à guidage axial, qui porte un flotteur 3, réglable en hauteur, et présente dans le bas la forme d'un corps de soupape 7 grâce auquel la soupape de vidange 8 est maintenue fer- mée lorsque la tige de flotteur se trouve dans la position inférieure.
Le flotteur 3 est avantageusement réglé de telle manière sur la tige 4, qu'il se trouve à peu près à la hauteur du niveau d'eau 5 du réservoir de pres- sion dans le cas où le matelas d'air 6 est de dimension correcte. Cette hauteur sera, dans la suite de l'exposé, désignée par "hauteur théorique".
La soupape de décharge ou soupape de remplissage 9, qui peut fermer la conduite de connexion 13 allant du réservoir de pression au ré- gulateur, à l'intérieur de l'enveloppe du régulateur, repose sur le bras ouvert d'un levier coudé 11, qui est monté à rotation sur la paroi du ré-
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gulateur intérieurement par rapport à celle-ci.Le levier coudé se déplace avec son bras long dans une fente longitudinale 10 de la tige de flotteur 4, et repose sur un petit piston de pression 21 maintenu vers le haut à I'in- tervention d'un ressort 20. La tige de flotteur est entaillée à une certai- ne distance de son extrémité inférieure de manière à former une encoche an- nulaire 22 dans laquelle peut venir en prise un cliquet d'arrêt 16 lorsque la tige de flotteur 4 est dans la position soulevée.
Le cliquet d'arrêt est constitué par l'extrémité courte d'un deuxième levier coudé, qui, avec son axe 14, est monté à rotation à l'intérieur du régulateur et porte à son ex- trémité longue un flotteur auxiliaire 15.
Une conduite d'écoulement 12, qui présente, en dessous de la sou- pape de vidange 8, une partie resserrée 23, va avantageusement de la soupa- pe de vidange 8 dans le puits à partir duquel aspire la pompe.
Le régulateur est reliéà son extrémité supérieure, à la cham- bre à air du réservoir de pression par une deuxième conduite de connexion 18; une soupape de retenue 17 permet le passage de l'air du régulateur dans le réservoir de pression, mais en empêche le trajet dans le sens opposé.
La soupape de retenue 17 est utilement réalisée sous la forme d'une soupape de caoutchouc (analogue aux valves de remplissage des boyaux de bicyclette), qui nécessite une certaine pression assez faible pour son ouverture dans le sens de l'échappement, et qui ne permet aucun passage d'air dans le sens de la fermeture. La notation de référence 19 désigne le niveau d'eau du ré- gulateur, qui peut être modifia en hauteur ; désigne un reniflard coupant le passage vers l'extérieur et pouvant s'ouvrir uniquement vers l'intérieur, qui permet à l'air extérieur de pénétrer dans l'intérieur du régulateur lorsquil n'y règne pas de surpression par rapport à l'air extérieur.
Pour comprendre la fqgon dont travaille la disposition, on a dis- tingué utilement les différentes phases de fonctionnement.
1. Première mise en service du réservoir de pression sans précompression.
Le matelas d'air du réservoir de pression mis en service sans précompression est si petit que le niveau d'eau 5 se trouve au-dessus de la hauteur théorique lors de la pression de mise hors service et de la pression de mise en service de la pompe.
Le réservoir de pression 2 est rempli d'eau à l'aide de la pom- pe. La tige de flotteur 4 dans le régulateur 1 maintient la soupape de vi- dange 8 fermée et la soupape de remplissage 9 ouverte.Dès que le niveau d'eau montant 5 atteint la conduite de connexion 13, le régulateur commence également à se remplir d'eau, selon la pression d'air qui s'y trouve déjà et qui règne aussi dans le réservoir de pression lorsque le niveau d'eau 5 a atteint la hauteur de la conduite 13. Le flotteur auxiliaire 15 est tout d'abord mis à flot, de sorte que ce dernier s'élève et que le cliquet d'ar- rêt 16 presse latéralement contre la tige de flotteur 4.
Comme le réservoir de pression et la régulateur, par suite de l'ouverture de la soupape de remplissage 9, forment des vases communicants, le niveau d'eau 19 continuera à monter dans le régulateur 1 avec le niveau d'eau 5 dans le réservoir de pression 2. L'air se trouvant au-dessus du ni- veau d'eau 19 sera, de ce fait, déplacé, par la soupape de retenue 17, dans le matelas dair du réservoir de pression. Le niveau d'eau 19 reste pourtant en arrière du niveau d'eau 5 de la hauteur de la colonne d'eau dont la pres- sion est nécessaire pour ouvrir la soupape de retenue 17.
Avant que la pression de mise hors service de la pompe soit at- teinte, les deux niveaux continuent à monter au point que le flotteur 3 sou- lève la tige de flotteur 4. Ceci provoque l'ouverture de la soupape de vi- dange 8, la soupape de remplissage 9 se ferme et le cliquet d'arrêt 16 s'en- clenche dans l'encoche 22 et maintient ainsi fermement la tige de flotteur dans sa position soulevée. Le rétrécissement 23, prévu en dessous de la sou- pape 8, sert à faciliter le soulèvement de la tige de flotteur; l'eau s'é- coulant se hausse alors tout d'abord en dessous de l'extrémité 7 de la soupape
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de la tige de flotteur, de sorte que celle-ci est dégagée.
Pendant que la tige de flotteur 4 est maintenue dans sa position supérieure par le cliquet d'arrêt 16, l'eau s'écoule hors du régulateur par la soupape 8, rapidement au début, car il règne tout d'abord encore une surpression dans la chambre à air du régulateur, et plus lentement ensuite après détente à la pression atmosphérique, et pendant cette période, de l'air est aspiré dans le régu- lateur par la soupape de retenue (reniflard) 24. Après que la vidange a progressé au point que la poussée verticale du flotteur auxiliaire 15 n'est plus suffisante pour tenir fermé le dispositif d'arrêt 16, 22, la tige de flotteur retombe dans sa position de départ, ferme la soupape de vidange 8 et ouvre la soupape de remplissage 9 (la pompe a, pendant tout ce temps, continue à travailler) .
Sous l'action de la surpression régnant dans le réservoir de pres- sion, l'eau, en vue d'un nouveau cycle de réglage, s'écoule dans le régula- teur dont le niveau d'eau 19 monte et comprime l'air qui vient d'être aspi- ré par la soupape 24, tout d'abord à la pression de service régnant momen- tanément dans le réservoir de pression. Comme, par suite du fait que le ma- telas d'air est encore trop petit , le niveau d'eau 5 oscille encore au-des- sus de la hauteur théorique, le niveau d'eau 19 continue à monter régulière- ment dans le régulateur, de sorte qu'il est fourni au matelas d'air de l'air nouveau jusqu'à ce que le flotteur 3 et avec lui la tige de flotteur soient à nouveau soulevés et qu'un nouveau processus de vidange commence.
Comme le cycle de réglage se répète en une suite ininterrompue, le matelas d'air s'agrandira à chaque cycle, jusqu'à ce que le niveau d'eau 5 n'oscille plus au-dessus de la hauteur théorique mais se trouve, au cours d'un cycle de pompage, momentanément en dessous de la hauteur théorique éga- lement.
2. Superposition du cycle de la pompe au cycle du régulateur.
Si, au cours d'un cycle de réglage nouvellement commencé, le ni- veau d'eau 19 atteint la hauteur où l'air aspiré précédemment est comprimé à la pression de service du réservoir de pression et que le niveau d'eau 5 se trouve momentanément en dessous de la hauteur théorique, la pompe étant déconnectée, le niveau d'eau 19 dans le régulateur ne s'élève pas à une hau- teur suffisante pour que le flotteur soit mis à flot ou le soit suffisam- mento Ce n'est que lorsque le niveau 5 dans le réservoir de pression s'élè- ve à nouveau, après une nouvelle mise en circuit de la pompe, que le niveau 19 s'élèvera davantage jusqu'à mettre à flot le flotteur suffisamment que pour assurer le renversement de marche réalisant la vidange. Ce renverse- ment de marche ne peut ainsi avoir lieu que lorsque le niveau d'eau 5 se trouve au-dessus de la hauteur théorique.
Le matelas d'air, à ce stade du fonctionnement, continu à se remplir, jusqu'à ce que le niveau d'eau 5 ne dépasse plus la hauteur théorique même en cas de pression de mise hors ser- vice de la pompe, c'est-à-dire jusqu'à ce que le matelas d'air ait atteint la grandeur déterminée par la hauteur du système de flotteur, et ait at- teint ainsi l'état normal.
3. Etat normal.
Le régulateur, pour les raisons indiquées, n'assure plus le chan- gement réalisant la vidange.Lors de la prise d'eau et partant de la baisse du niveau d'eau 5, le niveau 19 baisse également dans le régulateur, par le fait que l'eau sortant du régulateur retourne dans le réservoir de pression par la soupape de remplissage 9, de sorte qu'il existe à tout moment équi- libre de pression dans le régulateur et dans le réservoir de pression.
Le régulateur constitue, dans ce cas, un deuxième réservoir de pression monté en parallèleo
Dès que le matelas d'air est devenu un peu plus petit, de sorte que le niveau d'eau 5 dépasse dans une faible mesure la hauteur théorique, jusqu'à la pression de mise hors service de la pompe, le matelas d'air, sous l'action d'un cycle de réglage s'établissant immédiatement, se rempli- ra à nouveau pour atteindre sa dimension prédéterminée.
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Pour, dans le cas de réparations, de travaux de nettoyage, etc.., éventuellement nécessaires pour l'entretien du régulateur, ne pas devoir interrompre le fonctionnement de 1* installation de distribution d'eau, on peut avantageusement prévoir dans chacune des conduites de connexion 13 et 18 une soupape d'arrêt non représentée, grâce à quoi le régulateur 1 peut être momentanément débranché du réservoir de pression 2. On travaille alors, pendant la durée des opérations de nettoyage, momentanément sans réglage du matelas d'air.
A la figure 2, on a représenté un réservoir de pression avec ré- gulateur pour une installation de distribution d'eau, et les figures 3 et 4 montrent deux modes de construction du régulateur associé, dans lesquels on tente d'assurer le maintien de la constance du matelas d'air dans le réservoir de pression à l'aide de moyens quelque peu différents.
Le régulateur 101, comme le montre la figure 2, est monté ici aussi latéralement par rapport au réservoir de pression 102, mais considé- rablement plus bas, à savoir en dessous d'un tube de niveau d'eau 113, dans lequel pénètre une conduite 118 allant du régulateur vers le haut, condui- te dont l'extrémité supérieure 118a se trouve à la hauteur du niveau d'eau 105 ("hauteur théorique") désiré, dans le réservoir de pression, lorsque la pression de déconnexion de la pompe est atteinte.Du fond du régulateur part une conduite d'écoulement 112 qui mène à l'extérieur, c'est-à-dire dans le puits d'où aspire la pompe, ou dans la tuyauterie d'aspiration mê- me.,
Selon la figure 3, le régulateur est constitué d'une chambre principale 101a et d'une préchambre ou antichambre 101b se trouvant sur celle-ci.
Dans le fond de la chambre principale est prévue une soupape de vidange 108 qui est fermée par la pointe inférieure d'un pointeau de sou- pape ou d'une tige de soupape 104 lorsque celle-ci est dans sa position la plus basse. Sur la tige de soupape 104 est monté un flotteur 103. Lorsque le flotteur 103 est soulevé dans sa position la plus élevée par l'eau con- tenue dans le régulateur, une tuyère 109, montée dans la paroi intermédiai- re ou cloison entre la préchambre 101b et la chambre principale 101a, est fermée par la pointe supérieure de la tige de soupape 104. La tuyère 109 présente une section transversale plusieurs fois plus petite que celle de la soupape de vidange 108.
De la paroi de séparation entre la préchambre et la chambre principale, part vers la partie supérieure de la préchambre 101b une conduite 117a; elle est maintenue fermée par une soupape de retenue (en caoutchouc) 117.Au-dessus de cette conduite 117a avec sa soupape de ferme- ture, part vers le haut la conduite 118 précitée. Un tamis protecteur 109a, monté sur la tuyère 109, est'destiné à empêcher l'encrassement et l'obstruc- tion de la tuyère. Une autre soupape de retenue (en caoutchouc) 124, s'ou- vrant vers l'intérieur, est disposée dans la paroi du.régulateur près du couvercle de fermeture supérieur.
Mode de fonctionnement du régulateur selon la figure 3.
Phase de fonctionnement Al
Le réservoir de pression 102 est vide et fermé; il y règne une pression atmosphérique normale (pas de précompression).La pompe (sans re- niflard) se met en marche et tire de l'eau (uniquement). La quantité d'air présente dans le réservoir de pression forme, après la première compres- sion sous l'action du niveau d'eau ascendant, un matelas d'air qui est si petit que le niveau d'eau reste tout d'abord entre la pression de mise hors service et la pression de mise en service, toujours au-dessus de la hauteur théorique (orifice 118a de la conduite 118). Le régulateur se trouve dans l'état représenté à la figure 3.
Comme mentionné, un matelas d'air créé de cette manière est beau- coup trop petit pour faire travailler économiquement une installation. La pression régnant chaque fois dans le réservoir de pression 102 passe par la conduite 118 dans la préchambre 101b et, de là, par la tuyère 109, dans
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la chambre principale lOlaj il règne donc dans le régulateur la même pres- sion que dans le réservoir de pression.
Si le niveau d'eau dépasse l'orifice 118a de la conduite 118, dont le diamètre intérieur est calculé de telle manière que l'eau puisse y pénétrer vers le bas, tandis que les bulles d'air s'y échappent vers le haut, l'eau s'y infiltrera et passera dans la préchambre 101b; l'air qui se trouve dans la préchambre, et qui est déplacé par l'eau qui entre, s'é- chappe par la conduite 118 dans le tube de niveau d'eau 113 et ainsi dans le matelas d'air du réservoir de pression.
Si le niveau d'eau a atteint dans la préchambre la hauteur de la tuyère 109, l'eau poussera plus loin par le tamis protecteur 109a et la tuyère 109 jusque dans la chambre prin- cipale 101a, ce par quoi l'air est à nouveau déplacé hors de la chambre principale, par la conduite 117a et la soupape de retenue 117, pour passer dans la préchambre 101b et ainsi dans le matelas d'air du réservoir de pres- sion. Il est de ce fait important que la différence de hauteur entre la sou- pape de retenue 117 et la tuyère 109 soit grande au point que la pression de la colonne d'eau correspondant à cette différence de hauteur soit plus grande que la pression qui est nécessaire pour ouvrir la soupape de retenue 117.
Tandis que l'eau pénètre de la manière précitée dans la chambre principale 101a, la pression de déconnexion est atteinte entretemps. La pom- pe est ainsi mise hors service. Selon les données ci-dessus, le niveau d'eau
105 reste tout d'abord, même lorsque la pression de mise en service est at- teinte, encore au-dessus de l'orifice 118a de la conduite 118.
Avec le niveau montant dans la chambre principale du régulateur, le flotteur 103 subit une poussée verticale. Le volume du flotteur, le poids propre du flotteur et du pointeau de soupape, et la section transversale de la soupape de vidange 108 sont calculés de telle manière que le flotteur se trouvant entièrement sous l'eau peut soulever le pointeau de soupape, lorsqu'il règne à peu près la pression moyenne entre la pression de mise en service et la pression de mise hors service (désignée par "pression de ser- vice du régulateur" dans la suite de l'exposé) dans le réservoir de pression (et partant aussi dans le régulateur). Dans la gamme de pressions située au- dessus de la pression de service du régulateur, le pointeau de soupape ne se soulève pas.
Le cas échéant, il est nécessaire de couper l'influence qu'e- xerce la pression régnant dans la tuyauterie d'aspiration (lors de l'arrêt de la pompe) sur la soupape 108 à l'intervention de la conduite 112, à l'ai- de d'une autre soupape de retenue (en caoutchouc) prévue dans cette condui- te, de telle manière que seule l'eau du régulateur peut arriver dans la tuyauterie d'aspiration (mais pas inversement).
Si la pression du réservoir de pression, par suite de la prise d'eau, tombe par rapport à la pression de service du régulateur, le flotteur 103 soulève le pointeau de soupape 104, de sorte que la soupape 108 est ou- verte et la tuyère 109 fermée. Après ce renversement de marche du pointeau de soupape, il ne s'échappe tout d'abord pas encore d'eau du régulateur par la conduite 112, car cette conduite s'ouvre dans la tuyauterie d'aspiration de la pompe, dont la soupape de fond ou inférieure est fermée lors de l'ar- rêt de la pompe. Lors d'une prise d'eau plus poussée, la pression du réser- voir de pression tombe par rapport à la pression de mise en service, de sor- te que la pompe entre de nouveau en fonctionnement.
Directement après la mise en service de la pompe, l'eau est as- pirée du régulateur par la soupape ouverte 108 et la conduite 112. La tuyère 109 reste tout d'abord fermée sous l'action de la pointe supérieure du poin- teau de soupape 104, car la poussée verticale du flotteur est plusieurs fois plus grande que la force qui est nécessaire pour fermer la petite section tranversale de la tuyère 109. Dans la chambre principale du régulateur, il se crée ainsi une dépression, de sorte qu'il s'écoule dans le régulateur de l'air venant de l'extérieur par la soupape de retenue 124, et ce jusqu'à ce que le niveau d'eau ait baissé dans le régulateur au point que le flotteur tombe, que la soupape 108 se ferme à nouveau et que la tuyère 109 soit à nouveau libérée.
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Ceci ne se fait pas brusquementoLa tuyère 109 joue plutôt main- tenant son propre rôle;, en ce sens qu'elle a pour effet qu'également sous l'influence de la pression régnant dans le réservoir de pression, il ne peut sécouler dans le régulateur que beaucoup moins d'eau qu'il n'en est aspiré par la soupape 108, ce par quoi le mouvement de descente du flotteur et du pointeau de soupape est assuré. Lorsque la soupape 108 est à nouveau fermée, il demeure dans le régulateur une petite quantité d'eau restante.
Comme, en raison du matelas d'air beaucoup trop petit, le niveau d'eau 105, même lors de la mise en service de la pompe, se trouve encore toujours au-dessus de l'orifice 118a de la conduite 118, la conduite 118 ainsi que la préchambre 101b sont constamment remplies d'eau. Sous l'influ- ence de la surpression régnant dans la préchaumbre par rapport à la pres- sion de la chambre principale, de l'eau s'écoule de la préchambre dans la chambre principale par l'intermédiaire de la tuyère 109 -immédiatement a- près que le pointeau de soupape a commencé à s'abaisser-.
Si les pressions dans la préchambre (réservoir de pression) et dans la chambre principale sont de cette manière équilibrées (l'air dans la chambre principale est de ce fait comprimé à la pression du réservoir de pression), l'eau s'infiltre davantage par la tuyère 109 dans la chambre principale, ce par quoi l'air, qui est aspiré dans le régulateur lors de la mise en circuit de la pompe, est déplacé alors progressivement par la conduite 117a et la soupape de retenue 117 dans le matelas d'air, et, de ce fait, remplit ce dernier. De cette manière, le matelas d'air est agrandi à chaque mise en circuit de la pompe, jusqu'à ce que par sa croissance l'état de service ou phase de fonctionnement B1 soit réalisée.
Phase de fonctionnement B1.
Le matelas d'air est, de la manière décrite ci-dessus, agrandi au point que le niveau d'eau se trouve, lors de la pression de service du régulateur, en dessous et, lors de la pression de mise hors service, au- dessus de l'orifice 118a de la conduite 118. Le matelas d'air est encore toujours trop petit.
Dans la phase de fonctionnement B1, au moment de la commande de retour du pointeau de soupape 104 vers le bas, il n'y a au-dessus de la tuyère 109 que la quantité d'eau qui correspond au volume de la préchambre 101b et de la conduite 118. Ce volume est avantageusement choisi de manière telle que la quantité d'eau suffise pour chasser entièrement l'air hors de la chambre principale.
Après que le régulateur a effectué un nombre déterminé de commu- tations dans cette phase de fonctionnement-le matelas d'air grandit ainsi encore toujours- la hauteur, dont le niveau d'eau 105 dépasse l'orifice 118a de la conduite 118 lors de la pression de mise hors service, devient de plus en plus petite. Il arrive finalement le cas où la préchambre 101b et la con- duite 118 ne sont plus entièrement remplies d'eau. L'installation se trouve alors dans la phase de fonctionnement C1.
Phase de fonctionnement C1.
Le matelas d'air a sa valeur correcte. Le niveau d'eau 105 oscil- le, lors de la pression de mise hors service, autour de l'orifice 118a de la conduite 118 (hauteur théorique).
Le régulateur ne travaille que momentanément, à savoir comme au cours de la phase de fonctionnement B1 lorsque le matelas d'air est devenu plus petit pour les raisons mentionnées au début. Le régulateur ne travaille pas lorsque le niveau d'eau reste en dessous de la conduite 118 (tolérances de commutation de l'interrupteur de pression). Dès lors, le régulateur tra- vaille alternativement entre les phases de fonctionnement B1 et C1.
Le régulateur selon la figure 3 présente encore deux désavantages importants :
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1) La tuyère entraîne, par sa section transversale étroite, une certaine insécurité en le fonctionnement du régulateur,,
2) Le régulateur est relié à la pompe par une conduite et, par conséquent, en dépend dans un certain sens. Ces deux désavantages sont éli- minés dans une grande mesure dans le cas du régulateur selon la figure 4.
La conduite 218 s'ouvre à nouveau dans une préchambre 201b dans laquelle, en dessous d'un couvercle protecteur 209b - dont la paroi cylin- drique est réalisée sous la forme d'un tamis protecteur 209a - ,un flot- teur 203a est monté fixement sur un pointeau de soupape 204a. La pointe in- férieure du pointeau de soupape 204a ferme, dans sa position inférieure (comme montré), la soupape 209 qui est montée dans la cloison disposée en- tre la préchambre 201b et la chambre principale 201a. A la pointe inférieu- re du pointeau de soupape 204a est prévu, sur un prolongement 225,un ren- flement 226de telle manière que le renflement 226 est attiré dans le fora- ge de la soupape 209 et réduit de ce fait considérablement la section trans- versale de la soupape,
lorsque le flotteur 203a avec le pointeau de soupa- pe 204a s'élève jusqu'à venir buter contre la courbure du chapeau protec- teur 209b. Dans le fond de la chambre principale 20la se trouve la soupape de vidange 208 qui est fermée par le pointeau de soupape 204b. Il est monté fermement sur le pointeau de soupape 204b deux flotteurs 203b et 203c, le flotteur 203b étant disposé le plus près possible de l'extrémité inférieure du pointeau de soupape et le flotteur 203c étant disposé le plus près pos- sible de son extrémité supérieure. La conduite 212 s'ouvre à l'extérieur, c'est-à-dire dans le puits de la pompe. De la cloison se trouvant entre la préchambre et la chambre principale, part une conduite 2l7a qui mène à l'es- pace annulaire formé par les parois de la préchambre 201b et du couvercle protecteur 209b.
A l'extrémité supérieure de la conduite 217a se trouve une soupape de retenue 217 (en caoutchouc); une même soupape 224 est montée dans la paroi de la chambre principale 201a.
Mode de fonctionnement du régulateur selon la figure 4.
Phase de fonctionnement A2
Le réservoir de pression 202 est vide et fermé; il y règne une pression atmosphérique normale (pas de précompression). La pompe (sans re- niflard) se met en marche et tire de l'eau (uniquement). La quantité d'air présente dans le réservoir de pression forme, après la première compression sous l'action du niveau d'eau ascendant, un matelas d'air qui est si petit que le niveau d'eau 205 reste tout d'abord entre la pression de mise hors service et la pression de mise en service, toujours au-dessus de la hauteur théorique, c'est-à-dire de l'orifice 218a (figure 2) de la conduite 218.
Le régulateur se trouve dans l'état représenté à la figure 4.
Comme mentionné, un matelas d'air créé de cette manière est beau- coup trop petit pour faire travailler économiquement une installation. A l'intervention de la conduite 218, il s'établit dans la préchambre 201b la même pression que celle qui règne chaque fois dans le réservoir de pression 202. Cette pression n'apparaît pas tout d'abord dans la chambre principale 20la du régulateur car la soupape 209 est fermée par le pointeau de soupa- pe 204ao Le niveau d'eau 205, pour les raisons connues, dépasse l'orifice 218a de la conduite 218 jusqu'à ce que soit atteinte la pression de mise hors serviceo
Dès que le niveau d'eau 205 dépasse l'orifice 218a, l'eau s'in- filtre dans la préchambre 201b par la conduite 218, tandis que l'air qui s'y trouve est déplacé dans le matelas d'air.
Le niveau d'eau montant dans la préchambre, l'eau passe dans l'intérieur du couvercle protecteur 209b par le tamis protecteur 209a, et communique ici une poussée verticale au flotteur 203a., Le flotteur 203a et la section transversale de la soupape 209 sont calculés de telle manière que le flotteur-lorsqu'il est complè- tement débordé- soulève dans chaque cas le pointeau de soupape 204a, et ce également lorsque la pression de mise hors service (pression la plus
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élevée) s'exerce sur la soupape 209.
Comme il a été réalisé ci-dessus, le niveau d'eau 205 oscille en- tre la pression de mise en service et la pression de mise hors service tout d'abord au-dessus de l'orifice 218a de la conduite 218. Après que le flotteur 203 a a ainsi été soulevé pour la première fois, il reste dans sa position supérieure jusqu'à ce que la phase de fonctionnement A2 selon la figure 4 soit terminéeo
Par suite du soulèvement du pointeau de soupape .204a, le renfle- ment 226 arrive dans la section transversale de la soupape 209 et la rétré- cit de telle manière qu'elle correspond à la section transversale de la tuyè- re 109 de la figure 3.
Ce mode de réalisation a, par rapport au mode de réa- lisation de la tuyère dans le régulateur selon la figure 3, l'avantage que ce rétrécissement n'existe pas constamment et est en outre nettoyé automati- quement par les mouvement du flotteur 203a.
Au moment de l'élévation du pointeau de soupape 204a, l'eau pas- se de la préchambre 201b dans la chambre principale 201a, sous l'influence de la surpression, et comprime tout d'abord l'air qui s'y trouve jusqu'à ce qu'il apparaisse dans la chambre principale la même pression que celle qui règne dans la préchambre ou dans le réservoir de pression.
Avec le niveau d'eau montant dans la chambre principale, le flot- teur inférieur 203b est tout d'abord débordé, ce flotteur étant dimensionné de telle manière que sa poussée verticale, lors du débordement complet, cor- respond à peu près au poids propre du floteur 203b et du flotteur 203c ain- si que du pointeau de soupape 204b. Sous l'influence de la pression existant alors dans la chambre principale, le flotteur 203b, en raison de la section transversale de la soupape 208, ne soulève pas tout d'abord le pojnteau de soupape 204bo Au contraire, l'eau pénètre davantage par la soupape rétrécie 209 dans la chambre principale, de sorte que l'air qui y a été comprimé en- tretemps à la pression du réservoir, est déplacé par la conduite 217a et la soupape de retenue 217 dans le matelas d'air du réservoir de pression.
Il s'ensuit que le flotteur 203c se trouve progressivement sous eau de sorte que celui-ci également subit une poussée verticale. Ce flotteur est placé de telle manière que même sa poussée verticale maximum, jointe à celle du flotteur 203b, n'est pas suffisante pour soulever le pointeau de soupape 204b aussi longtemps qu'il règne dans l'installation une pression qui est plus élevée que la pression de service du régulateur mentionnée dans le cas du régulateur selon la figure 3.
Jusqu'à ce que cette pression s'établisse (par suite de la prise d'eau), la chambre principale du régulateur est sans cesse inondée. L'air qui s'y trouvait précédemment est de ce fait chassé dans le matelas d'air du réservoir de pression 202. Au moment de l'établissement de la pression de service du régulateur, les deux flotteurs 203b et 203c soulèvent le poin- teau de soupape 204bo Ceci provoque l'ouverture de la soupape 208, et l'eau de la chambre principale s'échappe par la conduite 212 vers l'extérieur, et ce plus rapidement que l'eau ne peut pénétrer dans la chambre principale par la soupape rétrécie 209.De cette manière, de l'air est aspiré de l'extérieur dans la chambre principale par la soupape de retenue 224.
Ce n'est que lors- que le niveau d'eau a baissé dans cette chambre au point que la poussée ver- ticale du flotteur 203b soit devenue plus petite, que le pointeau de soupa- pe 204b descend et ferme à nouveau la soupape de vidange 208. Il demeure une quantité d'eau restante dans la chambre principale.
Pendant toute la durée de la phase de fonctionnement A2, le régu- lateur travaille dans une gamme de pressions comprise entre la pression de service du régulateur et la pression de mise en circuit, de manière ininter- rompue de la façon décrite précédemment, ce par quoi le matelas d'air est constamment agrandi. Le régulateur ne travaille pas dans les limites de pres- sion comprises entre la pression de service du régulateur et la pression de mise hors circuit. De cette manière, l'installation entre bientôt dans la phase de fonctionnement B2.
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Phase de fonctionnement B2
Le matelas d'air est agrandi au point que le niveau d'eau 205 se trouve, lors de la pression de service du régulateur, en dessous de l'ori- fice 218a de la conduite 218 et au-dessus de celle-ci lors de la pression de mise hors serviceLe matelas d'air est encore toujours trop petito
Il existe vis-à-vis de la phase de fonctionnement A2 une diffé- rence, à savoir qu'on ne dispose au-dessus de la soupape 209 que d'une quan- tité d'eau qui est aussi grande que le volume de la préchambre 201b, la con- duite 208 y compris.
Il s'ensuit que le flotteur 203a se trouve momentané- ment sans poussée verticale et que le pointeau de soupape 204a retourne dans sa position inférieure, ce par quoi la section transversale de la soupape
209 est tout d'abord entièrement libérée et fermée ensuite par la pointe du pointeau de soupape.Pour faire travailler le régulateur, plusieurs com- mutations de la pompe sont alors nécessaires avant que la chambre principa- le soit complètement inondée. De cette manière, l'installation en arrive à la phase de fonctionnement C2.
Phase de fonctionnement C2
Le matelas d'air a sa valeur correcte. Le niveau d'eau oscille, lors de la pression de mise hors service, autour de l'orifice 218a de la conduite 218.
Le régulateur ne travaille encore que momentanément, à savoir comme à la phase B2, lorsque le matelas d'air est devenu plus petit pour les raisons indiquées au début, Le régulateur ne travaille pas lorsque le niveau d'eau demeure en dessous de l'orifice 218a de la conduite 218 (par exemple par suite des tolérances de commutation de l'interrupteur de pres- sion)Dès lors, le régulateur travaille alternativement entre les phases de fonctionnement B2 et C2.
Comparaison des régulateurs selon les figures 1. 3 et 4.
Les caractéristiques importantes des trois régulateurs qui vien- nent d'être décrits, peuvent être distinguées comme suit
1) Les régulateurs font partie intégrante des réservoirsde pres- sion 2, 102, 202, et travaillent de ce fait indépendamment de la pompe. Ceci vaut en particulier pour les régulateurs selon les figures 1 et 4.
2) Les régulateurs influencent de telle façon le matelas d'air que le niveau d'eau 5, 105, 205, dans le réservoir de pression, occupe, lorsque la pression de mise hors service est atteinte, une hauteur qui peut être établie à volonté ("hauteur théorique"), de sorte qu'il est possible, en raison de la différence existant entre la pression de mise en service et la pression de mise hors service, de déterminer pour chaque installation le matelas d'air idéal.
3) Les régulateurs libèrent la pompe de l'obligation de présenter aussi les capacités techniques de fourniture d'air; la pompe peut, de ce fait, être montée pour le simple débit d'eau. Ceci, en particulier pour les pompes d'écoulement, est très avantageux.
4) Une précompression du réservoir de pression n'est plus néces- saire. Le régulateur agrandit le matelas d'air automatiquement à la valeur désirée et le maintient alors constant.
A la figure 5, il est représenté un régulateur qui, en se basant sur le régulateur décrit à la figure 1, convient pour satisfaire aux exi- gences d'un réglage du matelas d'air dans un réservoir d'huile sous pres- sion.
Pour, en raison de la pression de service élevée, maintenir aus- si petites que possible les forces d'ouverture et de fermeture pour les soupapes de vidange et de remplissage, on fait intervenir à la place de ces
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deux soupapes, un tiroir de commande fixé ' l'extrémité inférieure de la tige de flotteur,tiroir qui, dans la position soulevée de la tige de flot- teur (comme représenté), ferme la conduite de connexion allant de la cham- bre à huile du réservoir de pression à la chambre à huile du régulateur, tandis qu'il ouvre la conduite allant de la chambre à huile du régulateur dans le réservoir d'huile sans pression,et inversement.
Pour que le ti- roir de commande ne puisse effectuer aucun mouvement propre sous l'action de la pression s'élevant dans le régulateur, une conduite de compensation 312a part de la chambre à huile du régulateur, sous le tiroir de commande, de sorte que celui-ci est en tout temps équilibré.
Au contraire de la réalisation du régulateur destiné à un réser- voir de pression d'eau, en particulier selon la figure 1, le flotteur est monté à déplacement sur la tige de flotteur, de sorte qu'il peut glisser sur la tige de flotteur entre une butée inférieure et une butée supérieure.
Le cycle de réglage commence ici aussi avec le remplissage du régulateur 301 en ce sens que le tiroir de commande 308, dans la position abaissée, ouvre la conduite de connexion 313 et ferme la conduite de vidan- ge 3l2o Le flotteur 303 monte avec le niveau d'huile s'élevant dans le ré- gulateur, jusqu'à ce qu'il vienne heurter contre la butée supérieure 304a prévue sur la tige de flotteur 304. De l'air est alors déplacé de la maniè- re connue du régulateur dans le matelas d'air du réservoir de pression 302, à l'intervention de la soupape de retenue 317.
Afin que le tiroir de commande 308 soit déplacé rapidement de sa position de travail inférieure dans sa position supérieure, il est né- cessaire que le flotteur 303, après qu'il a touché la butée supérieure 304a, continue d'être débordé dans une certaine proportion sans qu'il ne déplace tout d'abord le tiroir de commande.Ceci est réalisé, par exemple, en dis- posant en dessous du tiroir de commande un aimant permanent 328 qui main- tient le tiroir de commande dans sa position inférieure avec la force qui est requise pour laisser plonger suffisamment le flotteur dans le niveau d'huile Avec la montée progressive du niveau d'huile, le flotteur est a- lors, en raison de sa poussée verticale, à même de soustraire le tiroir de commande à la force d'adhérence de l'aimant et de l'envoyer dans sa po- sition de travail supérieure, ce en quoi il est aidé,
vers la fin du mou- vement, par l'aimant 329, qui attire de plus en plus, avec la proximité, la butée supérieure 304a de la tige de flotteur 304.
La force d'adhérence de l'aimant supérieur 329 est calculée de telle fagon que ce dernier maintient la tige de flotteur 304 dans la posi- tion soulevée pendant que le flotteur 303, par suite de la vidange qui se produit alors, glisse vers le bas sur la tige de flotteur. Après que la vidange a dépassé le point où la surpression de la quantité d'air restante s'est détendue à la pression atmosphérique, l'air est aspiré dans le régu- lateur, de la manière connue, par la soupape de retenue 324.
D'une manière analogue à l'action de l'aimant 328 lors du soulè- vement de la tige de flotteur, l'aimant 329 maintient alors aussi fermement la tige de flotteur dans sa position supérieure, au point que le flotteur ne la fait pas descendre directement après qu'il a touché la butée inférieu- re 304bo Ce n'est que lorsque le poids propre du flotteur s'est libéré pour une certaine partie et agit sur la butée 304b, après une vidange plus pous- sée du régulateur, que la force totale, qui se compose du poids propre de la tige de flotteur et du tiroir de commande ainsi qu'en partie du poids propre du flotteur, dégage la butée supérieure 304a de la force d'adhérence de l'aimant 329,
de sorte que le tiroir de commande est renvoyé rapidement dans sa position inférieure et qu'un nouveau cycle de réglage peut commen- cer.
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