Appareil destiné à créer un vide utilisé pour l'élévation de liquides. La présente invention a pour objet un appareil destiné à créer un vide utilisé pour l'élévation de liquides, basé sur le phénomène du coup de bélier de dépression qui prend naissance dans une tubulure lorsqu'on inter rompt brusquement à son entrée une veine liquide qui circule à travers cette tubulure.
Cet appareil est caractérisé en ce qu'il comprend un obturateur à mouvement automa tiquement entretenu placé dans l'embouchure d'entrée d'une tubulure et agencé de manière à pouvoir interrompre brusquement et pério- diquement une veine liquide qui circule dans cette tubulure, cet obturateur provoquant ainsi un coup de bélier créant une dépression susceptible d'être utilisée pour l'aspiration et l'élévation d'un liquide.
La dépression ainsi produite est due au fait que, au moment de l'interruption sou- dlaine du courant de liquide, la masse liquide continue à circuler par inertie, créant der- rière elle une cavité dans laquelle se produit un vide absolu, à la valeur près de la tension de vapeur qui correspond à la température ambiante.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, deux formes d'exécution et une variante de l'appareil objet de l'invention.
Les fig. 1 et 2 prises ensemble constituent une vue en coupe longitudinale de la pre- iniëre forme d'exécution.
La 3 est. une vue en élévation, partie en coupe, à plus grande échelle, d'une partie de cette forme d'exécution visible également à la fig. 1.
La fig. 4 est une vue en élévation, partie en coupe, d'une variante de ladite partie, et les fig. 5 à 8 sont des vues en élévation, partiellement en coupe, de la seconde forme d'exécution dans diverses positions de fonc tionnement.
La première forme d'exécution représentée aux fig. 1 à 3 comprend deux parties: Un dispositif à dépression disposé dans un courant de liquide et plusieurs réservoirs disposés au-dessus de ce courant. Le dispositif comprend une tubulure T dans laquelle du liquide circule du fait de la dénivellation qui existe entre ses extrémités. Cette tubulure pourrait, par exemple, être en fer, en fibro ciment ou en une autre matière et être dispo sée au travers d'un cours d'eau ou d'un canal. Elle pourrait aussi être disposée de façon à utiliser la dénivellation qui existe entre les deux branches d'un méandre d'un cours d'eau ou entre deux courants souterrains de niveaux différents.
A l'entrée de cette tubulure est monté un obturateur dont le mouvement est automatiquement entretenu.
Cet obturateur comprend un cylindre de fer 1 comprenant un joint. 2 (à filetage, à brides, à godet, joint Gibault ou autre) au moyen duquel une de ses extrémités est rac cordée à la tubulure T. A l'autre extrémité du cylindre est montée une soupape compre nant une couronne tronconique 3 qui coopère avec un siège correspondant 4 ménagé à l'en trée du cylindre 1, et un disque circulaire 5 qui coopère, avec interposition d'un joint de caoutchouc, avec le bord évasé de la cou ronne 3.
Un croisillon à bras radiaux 6 relie la cou ronne tronconique 3 à une tige 7 qui est mon tée de manière à pouvoir coulisser dans la direction du courant et dans l'axe du cylin dre 1, guidée par deux supports 8 et 9 res pectivement disposés à l'intérieur du cylindre 1 et à l'extérieur et en amont de celui-ci. Le déplacement de cette tige 7 est limité dans les deux sens par des butées appropriées 10 et 11.
Le disque circulaire 5 qui ferme la cou ronne 3 à son extrémité évasée est susceptible de coulisser sur la tige 7 et peut être séparé à volonté de la couronne 3 au moyen d'un levier 12. L'extrémité de la tige qui s'étend à l'extérieur du cylindre est reliée à un levier 14 par une bielle 13. Un contrepoids 15 qui tend à amener la soupape dans sa position d'ouverture est fixé sur un bras du levier 14 qui s'étend au-delà, d'un point de pivotement 16 de ce levier. La distance séparant ce con trepoids du point de pivotement 16 est ré glable. On pourrait aussi maintenir la sou pape ouverte au moyen d'un ressort ou d'un autre dispositif.
L'appareil comprend un groupe de deux réservoirs 17 et 18, suffisamment résistants pour supporter la pression atmosphérique. Ces réservoirs sont superposés et sont reliés l'un à l'autre par des brides de grand dia mètre 19 et 20 qui supportent à leur tour une soupape 21 présentant une grande section de passage et qui a tendance à rester fermée, grâce à l'action de contrepoids réglables 22.
Dans la partie supérieure du réservoir su périeur 17 débouche un conduit de vide 23 qui est raccordé à un tube 24, raccordé lui- même au cylindre 1. Le conduit 23 est suscep tible d'être fermé par une soupape de rete nue 25.
U n ensemble comprenant des soupapes 26 et 27 est monté à l'endroit où le conduit 23 débouche dans le réservoir supérieur 17. Les tiges de ces soupapes sont respectivement arti culées en 28 et en 29 à un levier 30 qui porte un flotteur 31 à son extrémité libre. Ces tiges sont guidées de manière appropriée par des supports 32 et 33 et elles sont agencées de façon que quand la soupape 26 s'ouvre et tait ainsi communiquer le réservoir avec le con duit 23, l'autre soupape 27 se ferme et vice versa, cette soupape 27 étant susceptible de faire communiquer le réservoir avec l'atmo sphère.
De la. partie inférieure du réservoir 17 part un tube 34 qui plonge dans le liquide 35 à élever et qui est muni à sa base d'une soupape de retenue 36.
Le réservoir inférieur 1.8 présente deux ouvertures. L'une niéiiagée dans sa partie su périeure qui le fait communiquer avec l'autre réservoir 17 et. qui est commandée par la sou pape 21 à contrepoids 22 déjà mentionnée, et l'autre ménagée dans sa partie inférieure 37 est prévue pour la sortie du liquide élevé. Comme représenté, cette dernière ouverture est obturée par une plaque; un tube 34' d'un second groupe de réservoirs 17' et 18' indi qués en traits pointillés à la fig. 2, plonge par son extrémité inférieure munie d'une soupape de retenue 36' dans ladite partie inférieure 37 du réservoir 18.
Un tube 34" d'un troisième groupe de réservoirs 17', 18' est également indiqué en pointillé à la fig. 2, de même que le conduit de vide 23' et la soupape de retenue 25' du second groupe de réser voirs, ce conduit étant raccordé à Lin tube 38. Comme représenté à. la fig. 1, le tube 38 et un tube 39 pour un troisième groupe de réser voirs sont raccordés au tube 24. On compren dra que la. forme d'exécution qu'on vient de décrire pourrait aussi ne comprendre qu'un seul groupe de réservoirs, au lieu de plusieurs groupes disposés à des hauteurs inanoinétri- ques appropriées.
Lorsqu'on désire faire fonctionner l'appa reil, celui-ci étant au repos et n'étant. pas amorcé, on déplace le levier 12 qui actionne le disque circulaire 5 par rapport à. la cou ronne 3, de façon à laisser passer du liquide à travers cette couronne, le cylindre 1 et la tubulure T, jusqu'à ce que celle-ci soit rem plie. Le cylindre et la tubulure étant pleins, on lâche le levier 12 et le disque 5 revient en position de fermeture sous l'effet de la poussée du liquide, la couronne 3 étant égale ment maintenue en position de fermeture par cette poussée.
Le liquide contenu dans le cylindre 1 et la tubulure T a tendance à continuer de circu ler par inertie et, si l'on maintient fermée l'entrée du cylindre 1, il continue de circuler jusqu'à ce qu'il se soit formé un vide qui compense la force vive du courant plus le poids de la colonne de liquide qui circule à travers le cylindre 1 et la tubulure T. Du fait. de la formation de ce vide dans la zone immédiatement contiguë à la soupape, il se produit par le tube 24, une aspiration de l'air contenu dans les groupes de réservoirs, jusqu'à ce que le contrepoids 15 de la sou pape conique assure l'ouverture de celle-ci.
Le contrepoids ne doit pas compenser la totalité du poids de la colonne de liquide agissant sur la soupape 3, 5 lorsque celle-ci est fermée. En effet, si c'était le cas, ce contre poids empêcherait le liquide de refermer cette soupape lorsqu'elle a été ouverte ou, au con traire, il serait incapable de la rouvrir lors qu'elle a été fermée par le courant de liquide. ()n règle donc la butée 10 de manière que la soupape ne puisse se fermer complètement et qu'elle laisse passer du liquide en F, vers l'intérieur du cylindre.
De ce fait, le coup de bélier est légèrement amorti, mais la soupape conique se rouvre fa cilement, sitôt après, sous l'action du contre poids 15. La fréquence des coups de bélier et l'efficacité de l'appareil sont ainsi nota blement accrus.
La butée 20, c'est-à-dire l'ouverture de fuite F et le contrepoids 15 sont. réglables indépendamment, afin de permettre d'adap ter l'appareil aux conditions hydrauliques prévalant dans chaque cas (débit, différence de niveau, etc.) pour obtenir le rendement maximum.
Le dispositif de dépression aspire l'air contenu dans le réservoir supérieur 17 à, tra- vers la soupape de retenue 25. A mesure qu'il se produit. un vide à l'intérieur du ré servoir 17, le liquide monte vers ce réservoir par le tube -34, le remplissant peu à peu et faisant monter le flotteur 31. En fin de course, ce flotteur provoque la fermeture de la soupape 26 et l'ouverture de la soupape 27 qui fait alors communiquer le réservoir 17 avec l'atmosphère. Sous l'action du poids de la colonne de liquide contenu dans le réser voir 17 et de la pression atmosphérique, la soupape 21 s'ouvre contre l'action des contre poids 22 et fait communiquer le réservoir 17 avec le réservoir inférieur 18.
Le premier de ces réservoirs qui ne peut se décharger par le tube ascendant 34 du fait de la présence de la soupape de retenue 36 se vide alors dans le second réservoir 18.
Une fois que le réservoir 17 est vide, la soupape 21 se referme et le flotteur 31, qui est descendu au fond du réservoir 17, ferme la soupape 27 et ouvre la soupape 26. Dès lors, un nouveau cycle de fonctionnement identique à celui qu'on vient de décrire com mence.
Le réservoir 18 sert, uniquement de réci pient d'aspiration de liquide pour le tube ascendant. 34' du groupe de réservoirs 1T, 18' suivant, qui est. disposé au-dessus du pre mier, au cas où le liquide doit être élevé d'une hauteur supérieure à celle qu'on peut obtenir dans les conditions données, au moyen d'un seul étage d'aspiration. Le réservoir 18 d'un appareil à un seul groupe de réservoirs ou le réservoir du groupe supérieur d'un appareil à plusieurs groupes de réservoirs pourrait donc être simplement supprimé, le liquide tombant directement dans un récipient ou dans un conduit d'utilisation, à sa sortie de la soupape à contrepoids correspondante.
Le réservoir 18 présente une grande ou verture supérieure entourée d'un manchon à travers lesquels le tube ascendant 34' du groupe supérieur plonge dans la partie infé rieure 37, du réservoir 18.
Dans la variante représentée à la fig. 4, la fuite de liquide F vers l'intérieur du cylin dre métallique est supprimée et la soupape est capable de fermer de faon étanehe. Il en résulte une augmentation de la dépression, le coup de bélier n'étant pas amorti. L'appareil est plus efficace, nmais la soupape et les orga nes mobiles qui lui sont reliés, ainsi que son siège et que ses supports, sont soumis à des efforts plus violents.
Selon cette variante, le cylindre de fer 1 est disposé à l'intérieur d'un récipient 40 à une paroi duquel il est raccordé par son joint 2. A travers cette paroi, ce cylindre est, en outre, raccordé à une tubulure 41. A son extrémité opposée, le cylindre 1 est terminé par une embouchure évasée 42', destinée à gui der le liquide vers l'intérieur du cylindre 1.
A L'intérieur du cylindre 1 est monté un siège 4 présentant une embouchure troneoni- que 43 et une sortie évasée tronconique 44 de plus grande dimension. Contre le bord de la grande base de l'embouchure 43 peut s'ap pliquer un disque 45 solidaire d'une tige 7 qui est mobile dans t'axe du cylindre 1, ladite tige étant supportée et guidée par une pièce 46 fixée à la paroi du cylindre tau moyen de bras 47. .
Une butée 48 solidaire de la tige 7 limite la coure de celle-ci par butée contre la pièce fixe 46, tout en permettant au disque 45 de venir fermer le siège 4 de façon étanche.
La tige 7 est reliée par une bielle 13 à un levier coudé 14 portant lun contrepoids 15 qui peut être déplacé sur l'autre bras de ce levier. Le levier coudé 14 est articulé en 16 sur le cylindre 1.
Dans la chambre située entre le joint 2' et l'embouchure 43 du siège 4 débouche un tube d'aspiration 24.
Le déplacement angulaire du levier eoudé 14 (voir ligne en pointillé) est limité dans le sens de l'ouv er turc de la soupape par une butée réglable 10.
Lorsque le levier 14 est dans sa position inférieure, la soupape étant ouverte, l'amor çage du cylindre 1 se produit sous l'effet de la pression du liquide qui entre dans ce ey- lindre par l'embouchure 42 et s'écoule à tra vers lui vers la tubulure 41. L'aspiration pro duite dans lal chambre 44, aidée par la pres- sion du liquide qui agit sur la pièce 4s oblige le disque 45 a s'appliquer sur le siège 4, con tre l'action dut contrepoids 15.
ce moment, le liquide est à l'intérieur du cylindre 1, en aval du disque 43r, a ten dance à poursuivre son chemin en formant un espace vide qui provoque une dépression dans la chambre située en aval du siège 4, ce qui a pour effet d'aspirer de l'air des réser voirs à travers le tube 24.
Quand la dépression cesse à l'intérieur de la sortie 44 du siège 4, parce cque suffisam ment d'air est entré par le tube 24, le disque 45 entraîné par le contrepoids 15 s'ouvre. Ce contrepoids est maintenn en position relevée par l'effort exercé sur 45 du fait de lit diffé rence existant entre la pression régnant à l'intérieur du siège 4, immédiatement en aval du disque 45, et la pression atmosphé rique agissant sur l'autre face de ce dernier. Sitôt que cette différence tombe au-dessous d'une valeur déterminée, il retombe et sépare le disque 45 de son siège 4.
Le processus décrit se répète indéfiniment d'une manière automatique et salns qu'il ait besoin d'anmorcer la tubulure à la main au nmoyen dl'un levier, comme pour le dispo sitif représenté aux fig. 1 et 3.
Les fig. 5 à 8 représentent une seconde forme d'exécution comprenant ur dispositif d'aspiration analogue à celui qu'on vient de décrire en détail en référence àl la fig. 4. Des butées 10 et 10' uménagées sur une bride 49 limitent la course d'un levier 14 et d'une tige 7, celle-ci portant lui disque 45 qui peut s'appliquer de faqon étanche sur le bord d'une embouchure 43 d'lui siège 4.
Dans une chambre 44 située entre u ri joint et le siè-e 4 débouche Lui tube d'aspiration 4 qui débouche, d'autre part, dans la partie supérieure d'un réservoir 50.
Ce réservoir communique lui-même avec un tube 51 muni, à son extrémité inférieure, d'une crépine 5?. Le liquide qui a pénétré (]ans le réservoir- 50 tombe dans un récipient ouvert .i3. utilisable dans le cas où l'on veut élever le liquide à un niveau encore plus élevé. Le tube 41 présente à son extrémité aval un volet de fermeture 54 muni d'un bras 55 relié par une tringle 56 à un organe de com mande constitué par une membrane 57 qui forme le fond d'une chambre à volume va riable 58.
Cette chambre communique par un tube 59 avec un distributeur 60 comprenant deux orifices de sortie, 61 et 62, deux orifices d'entrée 61' et 62' et une pièce centrale 63, formant coulisseau et présentant des passages fil" et 62" permettant chacun de faire eom- muniquer l'un desdits orifices d'entrée avec l'orifice de sortie correspondant. Le coulis seau 63 est relié par une tringle 64 à un organe de commande constitué par une mem brane 65 qui limite le volume variable d'une chambre 66. Les orifices 61' et 62' communi quent avec le tube d'aspiration 24, l'orifice 62 communique directement avec l'atmo sphère, et l'orifice 61 communique avec le tube 59. La chambre 66 communique égale ment avec le tube d'aspiration 24.
Les membranes 57 et 65 sont rappelées vers leur position inférieure (correspondant à l'ou verture du volet 54) par leur élasticité pro pre et par leur poids. Elles pourraient être remplacées par des pistons montés pour glisser clans les chambres à volume variable 58 et 66. Les membranes ou les pistons pourraient être rappelés vers leur position inférieure par des ressorts, ou encore uniquement ou principalement par gravité.
Supposons que l'appareil est dans la posi tion représentée à la fig. 5, le levier 14 étant complètement abaissé et le disque d'obtura tion 45 étant séparé du siège 4. L'amorçage dlu cylindre 1 a lieu sous l'effet de la circu lation du liquide qui entre par l'embouchure 42, remplit l'intérieur du cylindre 1 et se dirige vers la sortie à travers la tubulure 41. L'aspiration produite dans la chambre 44 et la circulation du liquide agissent sur le disque d'obturation 45 qui s'applique sur le siège 4, contre l'action du contrepoids 15.
A ce moment, le liquide qui est à l'inté rieur de la tubulure 41 tend à poursuivre son chemin, grâce à l'inertie de sa masse, en foi-niant un espace vide et. en créant -une dé- pression dans la chambre située en aval du siège 4, ce qui a pour résultat une aspiration à travers le tube 24 de l'air contenu dans le réservoir 50 et le tube 51. Le liquide dans lequel plonge ce dernier tube s'élève dans celui-ci et vient remplir le réservoir 50. A la fig. 6, le trajet suivi par le liquide est indi qué par des flèches en trait plein, tandis que le trajet suivi par l'air est indiqué par des flèches en pointillés.
La dépression qui se produit dans la cham bre 44 et qui est transmise par le tube 24 agit dans la boîte 66 et. déplace la membrane 65 vers le haut, ce qui actionne, par la tringle 64, le coulisseau 63 (fig. 7) mettant ainsi automatiquement les orifices 61 et 61' en communication à travers le passage 61" et transmettant l'aspiration au tube 59. Cette aspiration déplace la membrane 57 vers le haut et entraîne ainsi le bras 55, de manière à amener le volet 54 en position de fermeture et à interrompre la circulation du liquide à travers la tubulure 41.
La dépression continuant à agir dans la boite 66, le coulisseau 63 entraîné par la membrane 65 poursuit son déplacement, jus qu'au moment où les orifices 62 et 62' sont mis en communication à travers le passage 62", permettant ainsi à de l'air ambiant de pénétrer dans l'appareil par l'orifice 62 et le tube d'aspiration 24, ce qui annule la dé pression créée dans la chambre 44. Le disque d'obturation 45 peut alors s'éloigner du siège 4 sous l'action du contre poids 15 et du liquide pénètre dans la cham bre située entre ce siège et le joint 2; du fait de l'annulation de la dépression dans cette chambre, le tiroir 63 redescend et, en même temps, le volet 54 s'ouvre et<B>le</B> liquide con tenu dans la tubulure 41 recommence de cir culer (fig. 8).
Ce cycle de fonctionnement se répète indé finiment tant qu'il existe un. courant. de li quide dans le cylindre 1; le liquide qui est aspiré par le tube 51. remplit le réservoir 50 et aboutit dans le récipient 53, pour être -utilisé. La fermeture et l'ouverture du volet 54 avec, pour conséquence, l'arrêt et la retenue alternés du courant de liquide s'effectuent de manière périodique et régulière dans le temps. Le processus décrit se poursuit complète ment automatiquement et sans qu'il y ait nécessité d'amorcer le cylindre 1 à la main ou mécaniquement. Il faut encore faire remarquer que le dis tributeur 60-63 pourrait aussi être actionné mécaniquement par le levier 14, de manière à suivre les déplacements périodiques de ce levier.
On pourrait aussi remplacer ce distri buteur par un autre dispositif mécanique, hydraulique ou pneumatique servant à com mander le volet 54. De même, les boîtes avec membranes 57 et 65 pourraient être modifiées ou remplacées par des pistons actionnés éga lement par l'aspiration ou par le levier 14. Au lieu d'être rappelés par gravité vers leurs positions initiales respectives correspondant à la position d'ouverture du volet 54, les mem branes ou pistons 57 et 65 pourraient aussi être rappelés par des ressorts.