Dispositif de commande du passage d'un fluide. Dans la plupart des robinets et un grand nombre de réducteurs de pression et autres appareils commandant le passage d'un fluide par étranglement, l'organe de commande con siste en un clapet à face généralement plane, mobile pour se rapprocher plus ou moins d'un siège à orifice central donnant passage au fluide. La section de passage entre le clapet et le siège est plus ou moins étranglée, prati quement en fonction linéaire de la course du clapet.
A partir d'un certain degré d'ouver ture, la section de passage devient plus grande que la section de l'orifice du siège, et c'est alors cette dernière section qui détermine le débit; le déplacement du clapet au delà de cette position n'a plus d'influence. Cette se conde phase du phénomène d'ouverture n'offre donc pas d'intérêt pour le fonctionne ment de l'organe de commande et nous ne parlerons que de la première phase.
Les dispositifs de commande tels que sus- indiqués sont utilisés généralement en série avec une canalissation offrant au passage du fluide une certaine résistance. Lorsque l'en- semble formé par le dispositif de commande et cette conduite est soumis à une certaine chute de pression, et si la courbe de varia tion des sections d'ouverture en fonction de la course du clapet est pratiquement linéaire, la courbe des débits en fonction de ladite course s'infléchit d'autant plus que la résis tance de la canalisation est plus grande.
La fig. 1 représente schématiquement, en coupe axiale, un dispositif de commande du passage d'un fluide par étranglement, de type courant, comprenant un clapet 1 dont la sur face plane 2 se déplace en regard de l'orifice 3 d'un. siège 4. La section la plus étranglée du passage offert au fluide entre la surface 2 et le bord de l'orifice â est représentée par la surface annulaire indiquée en traits poin tillés en 5. Le siège et le clapet peuvent être soit de forme de revolution, soit de forme différente, les considérations qui suivent res tent valables dans les deux cas.
La fig. 2 représente un diagramme sur lequel on a porté en abscisses les différentes valeurs de la course du clapet rapportée à la course pour laquelle la section la plus étran glée entre le clapet et le siège est égale à la section de passage @du trou du siège, c'est- à-dire à la. valeur pour laquelle le phénomène d'ouverture passe d'une phase à l'autre, comme indiqué plus haut.
Cette échelle des abscisses s'étend donc de zéro à<B>100%.</B> Sur ce diagramme (fig. 2) les ordonnées de la courbe Ao représentent, pour les différentes valeurs des abscisses, la section d'ouverture la plus étranglée rapportée à la section de passage du trou du siège.
Les ordonnées des courbes A1/4, A1 et A4 indiquent pour les différentes valeurs des débits de l'ensemble formé par le dispositif de commande selon fig. 1 et d'une canalisation en série, pour une résistance de la canalisation respective ment égale à 1/4, 1 et 4 fois la résistance offerte par le trou du siège au passage du fluide, ces débits étant rapportés au débit du trou du siège seul. Ces valeurs s'étendent donc de zéro à<B>100%,</B> comme il est indiqué sur l'échelle des ordonnées. Il est bien entendu que les débits comparés se rapportent à une même chute de pression.
La fig. 2 montre que l'effet de la résis tance de la canalisation est presque nul sur les petits débits et devient important pour les grandes valeurs du débit.
Il serait avantageux, pour faciliter le ré glage, en particulier sur les batteries mélan geuses, d'avoir une courbe de débits linéaire sur une partie au moins de la course. Des tentatives ont été faites en vue de corriger la courbe de débits, en disposant au centre du clapet un téton de forme qui pénètre dans l'orifice du siège. La fig. 3 montre schéma tiquement, en coupe, un exemple de disposi tif de commande du passage d'un fluide, comprenant un tel clapet 6, présentant une surface plane 7 dont émerge un téton 8 péné trant dans l'orifice 9 d'un siège 10.
Le téton présente une section droite qui va en dimi nuant régulièrement de sa naissance à son extrémité. La section la plus étranglée du passage offert au fluide entre le téton et le siège, section qui détermine le débit entre ce siège et ce téton, est représentée en 11. La fig. 4 représente un diagramme relatif à, la fig. 3 et analogue en tous points à celui j de la fig. 2.
Sur ce diagramme, les courbes A'o, A'1/4, A'1 et A'4 correspondent respec- iivement aux courbes Ao, A1/4, A1, <I>Ai</I> de fig. 2. On voit sur la fig. 4 que la disposition selon fig. 3 permet de corriger la forme de la, courbe d'ouverture pour les petits débits (où cela n'est pas nécessaire) et ne donne qu'une correction tout à fait insuffisante ou nulle pour les grands débits.
La présente invention vise à remédier aux inconvénients signalés des dispositifs connus et elle a pour objet un dispositif de com mande du passage d'un fluide, du type com prenant un siège et un clapet à téton de forme pénétrant dans un trou de ce siège, pour ré gler le passage du fluide, ce dispositif étant caractérisé en ce que le téton est tronqué et présente une section droite décroissant régu lièrement de sa naissance jusqu'à sa tronca- ture, et en ce que cette troncature présente la forme d'une surface qui est située entière ment à l'extérieur du volume engendré par l'ensemble des sections de passage annulaires,
de superficie égale à celle du trou du siège et s'appuyant par leur bord sur le bord de ce trou, lorsque la ligne de troncature, c'est- à-dire l'intersection de la troncature et de la. périphérie du corps proprement dit du téton est tangente audit volume.
Les fig. 5 et 7 du dessin annexé repré sentent, schématiquement et à titre d'exem ples, deux formes d'exécution du dispositif selon l'invention.
Fi-. 6 et 8 sont deux diagrammes relatifs au fonctionnement des formes d'exécution selon fig. 5 et 7 respectivement.
Dans la forme d'exécution selon fig. 5, le dispositif représenté comprend un clapet 12 présentant un téton de forme 13 pénétrant dans un trou 14 d'un siège 15, pour régler le passage @du fluide. Ce téton est tronqué selon une surface 16 dont il sera question plus loin. Le téton 13 présente une section droite décroissant régulièrement de sa naissance jus qu'à sa troncature. La ligne d'intersection 17 de la troncature 16 et de la périphérie du corps proprement dit du téton 13 (un cercle dans le cas d'un téton de forme de révolution) sera appelée, dans la suite, la ligne de troncature du téton.
On a représenté en traits mixtes, en 18, la section de la surface gauche limitant le volume engendré par l'ensemble des sections de passage annulaires telles que 19, 20, 21 de superficie égale à celle du trou du siège 14 (le diamètre de ce siège est égal à d) et s'appuyant par leur bord sur le bord 22 de ce trou. La surface 18 est donc engendrée par le bord opposé de ces différentes surfaces. La surface supérieure plane 23 du siège limite par ailleurs le volume dont il vient d'être question.
La surface de troncature 16 présente une forme telle qu'elle soit située entièrement à l'extérieur du volume engendré par l'ensemble des sections de passage susmentionnées, lors que la ligne de troncature 17 est tangente à la surface 18 de ce volume, comme on le voit sur la fig. 5.
Dans l'exemple représenté, l'embouclitire 14 du siège est de révolution autour de l'axe 24. Le téton 13 est également de révolution autour de cet axe, ainsi que la troncature 16. Le corps proprement dit du téton 13 est de forme ogivale et l'ogive tronquée est formée d'un arc de cercle de rayon r. La valeur de ce rayon r est comprise entre 70 et 100 cen tièmes du diamètre d' du téton à sa nais sance. Dans l'exemple particulier représenté, <I>r</I> est égal aux 82 centièmes de<I>d'.</I> Ce diamètre <I>d'</I> ne diffère de<I>d</I> que de la valeur du jeu nécessaire au fonctionnement du dispositif.
Le clapet est représenté sur la fig. 5 dans sa position la plus ouverte. En effet, comme il ressort de ce qui a été indiqué précédem ment, il ne servirait à rien d'écarter davan tage le clapet du siège car cela n'augmen terait pas le débit sensiblement.
Sur le diagramme (fig. 6), on a indiqué en Co la variation de la section de passage du dispositif selon fig. 5, et en C, la courbe représentant la variation du débit, en fonc tion de l'ouverture, pour un, ensemble formé du dispositif selon fig. 5 et d'une conduite en série avec lui qui présente une résistance égale à celle offerte par le siège au passage du fluide, sans le clapet.
On remarquera que la courbe Co se re dresse fortement pour les grandes ouvertures, tandis que la courbe Cl des débits est prati quement droite à partir d'une ouverture de 40 % de l'ouverture maximum (position fig. 5). Pour les petits débits, la courbe C' s'inflé chit pour venir tangente à l'origine, ce qui offre l'avantage de permettre de régler de façon précise les petits débits et, en outre, d'atténuer les coups de bélier à la fermeture.
Dans une variante, la surface de tronca- ture 16 pourrait coïncider avec la surface 18, ce qui éviterait des tourbillonnements du fluide dans la zone morte 25 comprise entre la surface de troncature 16 et la surface 18 dans l'exemple représenté sur le dessin.
Dans la forme d'exécution selon fig. 5, le diamètre du cercle de troncature 17 est égal aux 65 .centièmes .du diamètre d',du téton à sa naissance. En choisissant une valeur r du rayon de l'ogive différente de celle repré sentée, mais néanmoins comprise entre 70 et 100 centièmes du diamètre d', et en choisis sant pour le diamètre du cercle de troncature 17 une valeur comprise entre 45 et 70 cen tièmes du diamètre d', on peut produire un redressement de la courbe de débits pour des valeurs de la résistance de la canalisation autres qu'une fois la résistance du siège seul.
Dans l'exemple représenté, la hauteur du téton de sa naissance au plan du cercle de troncature 17 est égale aux 50 centièmes du diamètre d' du téton à sa troncature. Dans les variantes susmentionnées, cette grandeur pourrait varier entre 40 et 60 centièmes dudit diamètre<B>d</B>.
Dans l'exemple selon fig. 7, le téton 26 du clapet 27 présente une courbure nulle à sa naissance et qui va en croissant jusqu'à sa troncature 28 qui est de forme plane per pendiculaire à l'axe 29 du dispositif. On a représenté en 30 une fente dans laquelle un tournevis servant à la fixation du clapet 27 est destiné à s'engager pour le montage.<B>31</B> représente la surface du volume engendré par l'ensemble des sections de passage annulaires de superficie égale à celle du trou 32 du siège 33 et s'appuyant par leur bord sur le bord 34 de ce trou.
Il est clair que, lorsque la ligne de troncature 35 du téton est tangente à la surface 31, la surface 28 de troncature est située entièrement à l'extérieur du volume engendré dont il vient d'être question.
Sur le diagramme selon fig. 8, qui cor respond au fonctionnement du dispositif selon fig. 7, on a représenté en Do et Dl des courbes homologues de Co et C, sur fig. 6. On voit que la disposition selon fig. 7 permet de rec tifier la courbe de débits jusqu'à l'origine. Dans les mélangeurs, en particulier dans le cas où deux clapets opposés sont montés sur un même organe de manoeuvre, cette particu larité permet de réaliser une variation dans la composition du mélange sans changer le débit.
Ainsi, par exemple, dans le cas d'un mélangeur d'eau chaude et d'eau froide, on peut faire varier la température du mélange en maintenant le débit constant.