<Desc/Clms Page number 1>
Dispositif de commande de pression pour systèmes à fluides.
Cette invention a pour objet un dispositif de commande de pression à réponse automatique pour systèmes fonction- nant par l'action d'un fluide.
A titre simplement indicatif, un exemple typique d'un pareil système est celui qui sert à distribuer l'eau dans un immeuble. Plusieurs problèmes inhérents à un système de ce type se posent. En effet, il est généralement alimenté par un réseau de distribution d'eau urbain dans lequel la pression est sujette à des fluctuations, le système lui- même peut être exposé à des demandes considérablement
<Desc/Clms Page number 2>
variables de la part des consommateurs, et il peut exister des circonstances dans lesquelles ces deux facteurs doivent être pris en considération.
Une disposition connue d'un pareil système comprend un moteur tournant à vitesse constante et relié à une pompe centrifuge pour élever la pression dans le système associé au-dessus de la pression régnant dans le réseau de distribua tion urbain. Si tous les orifices de sortie du système sont fermés, il est évident que ces orifices seront soumis à l'effet d'une pression plus grande que celle qui est requise et, bien que les besoins en chevaux-vapeur soient réduits dans une certaine mesure, la réduction n'est pas ce qu'elle devrait être. Une autre disposition connue prévoit un fonctionnement intermittent du moteur sous la commande d'un interrupteur sensible à la pression, relié dans des conditions assurant le fonctionnement à un réservoir contenant de l'air sous pression.
Ni dans l'un, ni dans l'autre de ces cas, une pras3ion constante n'est maintenue dans le système.
Les caractéristiques de commande du dispositif qui fait l'objet de l'invention ne sont pas restreintes d'ailleurs à un système de distribution d'eau dans un immeuble, mais sont également applicables de façon plus générale aux systèmes de distribution de fluides, y compris des fluides liquides et des fluides gazeux. Cette considération résulte de la présence d'un accouplement à friction à capacité variable interposé entre un moteur tournant à vitesse constante et une pompe centrifuge dans le cas d'un système de distribution de liquide.
Le couple cinématique qui est nécessaire pour entraîner une pareille pompe est proportionnel au carré de la vitesse de la pompe et cette vitesse pout elle-même être déterminée, pour des conditions variables dans le système parcouru par le liquide, en réglant la capacité de l'accouplement, c'est-à-dire en faisant varier l'intensité du contact de friction dans
<Desc/Clms Page number 3>
celui-ci. La même Considération s'applique si la charge est constituée par un ventilateur, un impulseur ou une turbine de convertisseur de couple hydraulique, étant donné que ces appareils ou organes présentent, au point de vue du couple, les mêmes caractéristiques qu'une pompe centrifuge.
Dans ces conditions, un but de l'invention est de créer un dispositif de commande de pression pour systèmes à fluides, capables de maintenir une pression sensiblement constante dans ce système quelles que soient les fluctuations de pression survenant dans la source de fluide ou les variations de consommation.
Un autre but de l'invention est de créer un dispositif de commande du type sus-indiqué comportant un système auxi- liaire comprenant une pompe de multiplication de pression faisant partie du système parcouru par le fluide et entraînée par une source d'énergie à vitesse constante, par l'inter- médiaire d'un accouplement à friction, l'intensité de coopéra- tion par contact de cet accouplement et par conséquent la vitesse de la pompe variant en fonction des fluctuations de pression du côté de distribution de la pompe.
Un autre but encore de l'invention est de créer un dispositif de commande de pression possédant les caractéristi- ques susdites dans lequel la force d'engagement de l'accou- plement à friction dépend à la fois de la force centrifuge, de la poussée de ressorts agissant constamment et de la pression du fluide dans le système associé, les variations survenant dans ce dernier étant le facteur principal qui détermine le fonctionnement du dispositif de commande per-
EMI3.1
sectionné en question.
Dans les dessins schématiques annexés :-
<Desc/Clms Page number 4>
La fig. 1 cet une vue en élévation partiellement schéma- tique avec coupe du dispositif de commande de pression en question, représenté en position de repos.
La fig. 2 est une vue en élévation d'extrémité avec coupe dessinée à plus grande échelle, en supposant, qu'on regarde dans la direction indiquée par la flèche 2 en fig. 1,
La fig. 3 est une vue en coupe par la ligne 3-3 en fig.
1, mais dessinée à plus grande échelle.
La fig. 4 est une vue en plan de la face de friction d'un sabot de l'accouplement, en supposant qu'on regarde dans la direction indiquée par la flèche 4 en fig. 3.
La fig. 5 montre des courbes caractéristiques indiquant la relation entre le couple de glissement de l'accouplement sans que la pression d'eau se manifeste et le couple requis par la pompe et l'accouplement lorsque la pression d'eau s'exerce.
Comme le montre la fig. 1, 10 désigne une source de force animée d'une vitesse constante telle qu'un moteur à induction par exemple, qui relie dans les conditions assurant l'entraînement, par l'intermédiaire d'un arbre 11, un carter annulaire 12 ouvert à son extrémité de droite (en regardant la fig. 1) et dont la paroi interne 13 constitue la surface de friction de l'accouplement décrit ci-après.
Cette paroi 13 coopère par friction avec des sabots d'accou- plement diamétralement opposés 14, 14. Comme le montre la fig. 3, chacun des sabots 14 est de forme courbe et pivote à son extrémité 15 sur un moyeu 12 convenablement claveté ou autrement relié à une extrémité d'un arbre de sortie 17. Pour assurer un fonctionnement sans échauffement appréciable, la surface externe de chaque sabot 14 est de préférence évidée grâce à plusieurs rainures 18 et 19 formant une sorte de grille et délimitant plusieurs bossages de friction saillants espacés
20, coopérant avec la paroi 13 du carter, chacun de ces
<Desc/Clms Page number 5>
bossages 20 ayant une surface de travail limitée.
Comme le montre la fig. 3, les sabots 14 pivotent respectivement sur
EMI5.1
le moyeu 16, de sorte que si l'on admet que celui-ci tourne è dans le sens horaire, les sabots 14 sont amenés par la force centrifuge en contact avec la paroi 13 du carter, avec une
EMI5.2
intensité qui dépend de la vitesse de rotation du moyeu 16. jj s Chaque sabot 14 est constamment sollicité vers une posi-
EMI5.3
tion de contact avec la paroi 11 par un ressort hélicoïdal 1 1 dont les extrémités opposées prennent respectivement appui sur le moyeu 16 et sur un poussoir 22 qui exerce une certaine pression contre le sabot 14 en direction de l'extérieur. Cha- que poussoir 22 est monté A coulissement et en principe
EMI5.4
hermétiquement dans une cavité 2J5 ménagée dans le moyeu in.
Le ressort 21 et le poussoir 22 d'un sabot li sont diamétra- lement opposés par rapport aux organes identiques intéressant l'autre sabot 14.. et ces organes ainsi que le carter 12 et le moyeu 16 sont appelés ci-aprè3 collectivement "l'accou- plocent 24".
L'arbre de sortie 17 est relié à une pompe centrifuge 25 de construction classique dont l'ouïe d'entrée 26 reçoit l'eau d'un tuyau 27 relié à la canalisation principale 28 distri- buant l'eau sous pression, comme c'est le cas dans un réseau de distribution urbain. Un tuyau 29 relie également la cana-
EMI5.5
lisation 28 à l'intérieur d'un carter fermé 2Si dans lequel fonctionne l'accouplement 24. Ce carter 12 et le carter 2, sont toujours pleins d'eau à la pression régnant dans la canalisation 26 et la circulation à travers le carter 12 peut être assurée grâce à un nombre convenable d'orifices 31 prévus
EMI5.6
dans sa paroi terminale 32. La pompe 2 débite dans un tuyau 2l vers un robinet 4 qui illustre un système de distribution typique desservi par la pompe 25.
Les variations de pression dans ce dernier système sont utilisées pour commander le débit de la pompe 25 afin de maintenir une pression sensiblement
<Desc/Clms Page number 6>
constante dans ledit système.
Comme représenté dans les fig. 1 et 2, un tiroir de
EMI6.1
commande l1 comprenant des plages 26 et 2jL espacées par une partie étranglée 38 est monté pour pouvoir coulisser dans un alésage 39 s'étendant en principe radialement et ménagé dans un renflement ±0 de la puroi terminale 41 du carter 0. L'extrémité supérieure de la plage 36 bute (comme représenté) contre un diaphragme 42 dont la périphérie est enserrée entre le renflement 40 et un couvercle allongé
EMI6.2
il qui sert de logement à un ressort de réglage Il soumis à une tare appropriée.
Ce ressort 44 charge constamment le tiroir et le sollicite vers la position d'arrêt repré- sentée dans les fig. 1 et 2, c'est-à-dire vers la position dans laquelle une tige 45 s'étendant à partir de la plage 37
EMI6.3
bute contre un coussinet fixe î6 coaxial à l'arbre 1 et engagé sans jeu dans le renflement 40.
EMI6.4
Ce renflement 0 présente en outre dea canaux if et 48 s'étendant en principe radialement. Le canal 47 communique constamment, par l'intermédiaire d'un orifice 49, avec la
EMI6.5
partie 0 de l'alésage 1i s'étendant entre les plages L6 et , et en outre par un canal 2! avec une partie 2 de l'alésage 22. dans laquelle la tige 4 e3t logée. Le canal Il communique constamment aussi avec un tuyau 53 relié au tuyau 22 du système de distribution (voir la fig. 1).
La partie 50
EMI6.6
de l'alésage est reliée par un canal Il avec l'autre canal 4g et ce dernier est lui-même relié à une extrémité d'un canal radial du coussinet 46. L'autre extrémité du canal 12 est reliée successivement par un canal annulaire 22 formé par un évidement du coussinet i2 et par un canal radial 21 de l'ar- bre 17 avec une extrémité d'un canal axial 8 également ménagé dans l'arbre 17.
L'extrémité opposée du canal 2Q est fermée par un bouchon 22 et, en un endroit intermédiaire de ce canal 8, se trouvent des canaux radiaux opposés 60, 60 traversant 11 'arbre IZ et le moyeu 16, pour établir une communication
<Desc/Clms Page number 7>
entre le canal 58 et les chambres 61, 61, chacune de ces dernières étant délimitée entre le moyeu 16 et le poussoir associé 22, Un orifice d'écoulement 62 relie également l'alésage 39, par l'intermédiaire d'un canal annulaire 63 constitué par un évidement de la paroi de l'alésage, avec l'intérieur du carter 30. Dans la position des organes que montrent les fig. 1 et 2, le canal 63 est masqué par la plage 36 du tiroir.
Pour décrire le fonctionnement de ce dispositif de commande, il est judicieux de considérer tout d'abord l'état de choses qui se présente quand tous les organes sont au repos et quand la pression usuelle règne dans le réseau de distribu- tion urbain 28. Cette pression agit à l'intérieur du carter 0, du carter 12, des canaux sus-mentionnés prévus dans le moyeu 16 et dans l'arbre 17, de3 partes de l'alésage et des canaux sus-mentionnés prévus dans le renflement 40, des cham- bres 61, +1 et de l'ouïe d'entrée de la pompe 25.
De même, dans les conditions indiquées, le tiroir de commande 35 est sollicité par le ressort 44. à. l'encontre de la pression régnant dans le roseau de distribution, dans la partie 52 de l'alésage, vers la position interne ou position d'arrêt que montrent les fig. 1 et 2, c'est-à-dire vers la position pour laquelle la ' plage 36 masque l'orifice d'écoulement 62. Les sabots 14. 14 de l'accouplement sont maintenus en contact avec le carter 12 par les ressorts 21, 21 qui possèdent une caractéristique per- ; mettant d'assurer la mise en marche, et également par la pression qui règne dans le réseau de distribution urbain 28 et qui se propage par les tuyaux et les canaux sus-indiqués Jusqu'aux chambres 61, 61.
L'intensité du contact des sabots 14, avec le carter 12 dans la condition de repos, sous l'effet des ressorts 21, 21 et de la pression régnant dans le réseau de distribution urbain, est telle que quand le moteur 10 est mis en marche, les sabots
<Desc/Clms Page number 8>
il 14 glissent ou patinent et transmettent le couple & l'ar- bre 17 à un degré suffisant pour actionner la pompe . On compte surtout sur les ressorts 21 pour assurer ca patinage de l'accouplement 24 lors de la mise en marche et lorsque le régime est normal, jusqu'à ce que la pression du fluide dans le système de distribution atteigne une valeur prédéterminée.
La pression de l'eau dans le système de distribution 33 est donc égale à la somme de la pression régnant dans le réseau de distribution urbain et do la pression de la pompe et, soit avant que le moteur 10 n'ait atteint son plein régime, soit à ce moment, la pression agissant sur les sabots d'em- brayage 14, 14 peut $tre suffisante pour les appliquer contre le carter 12 d'une manière réalisant une transmission inté- grale du couple, cette pression étant augmentée par l'effet de la force centrifuge s'exerçant sur les sabots 14, 14.
La pression d'eau agit également dans la partie 52 de l'alé- sage contre la plage 37 dans une direction opposée à la pression exercée par le ressort de réglage 44.
Quand la pression régnant dans le système de distribu- tion 33 dépasse la valeur limite déterminée par le ressort de réglage 44, le tiroir de commande 35 se moût de bas en haut (en regardant la f ig. 1) jusqu'à ce que la plage 36 démasque le canal annulaire 63. Il en résulte que la pres- sion régnant dans le système de distribution 33 est évacuée vers le carter 0, dans lequel la pression est toujours égale à celle qui règne dans le réseau de distribution urbain 28. et que la pression de l'eau dans les chambres 61, 61 est de même réduite. En raison de la pression d'embrayage réduite de l'accouplement 24, celui-ci patine et le débit de sortie de la pompe 25 est réduit jusqu'à ce que la pression régnant dans le système de distribution 33 tombe au-dessous de la valeur correspondant au réglage du ressort 44.
Le tiroir de commande 35 se déplace alors pour venir occupei la position représentée
<Desc/Clms Page number 9>
dans la fig, 1 et le cycle opératoire se répète.
Grâce à l'application de ce dispositif de commande, une pression déterminée est maintenue en principe dans le système de distribution 33, quelles que soient les fluctuations survenant dans la consommation. En fait, le moteur 10 tourne à vitesse constante et la commande par un accouplement à friction du couple transmis à la pompe 25 assure une diminu- tion de pression ot de puissance requise au point de commande.
Le fonctionnement en ce qui concerne les couples requis est mis en évidence graphiquement par la fig. 5, sur laquelle les couples sont portas en ordonnées et les régimes de la pompe et de l'accouplement en abscisses. Les courbes 64 et 65 mettent en évidence la pression d'eau adjonctive devant être fournie par la pompe et correspondent respectivement au couple do patinage de l'accouplement sous pression fournie par la pompe et au couple requis par la pompe combiné à ce couple de patinage quand une pression est fournie par cette pompe.
Les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.