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APPAREIL POUR L'OBTENTION DU VIDE DESTINE A L'ELEVATION DES LIQUIDES.
La présente invention est relative à un nouvel appareil pour l'obtention du vide en vue de l'élévation des liquides, basé sur le coup de bélier de dépression ou négatif, qui prend naissance dans une tubulure lorsqu'on interrompt brusquement à son entrée la veine liquide qui circule à travers cette tubulure.
Le vide est obtenu par le moyen d'un mécanisme basé sur un coup de bélier de dépression ou négatif, dont le vide est dû à ce qu'au moment de l'interruption soudaine, la masse liquide continue, par inertie, à circu- ler, laissant derrière elle une cavité dans laquelle se produit le vide absolu, à l'exception de la tension de vapeur à la température correspondan- te.
Les interruptions en question se produisent périodiquement et automatiquement, grâce à un système de soupape qui fonctionne sous l'action de la force vive du courant même du liquide.
Le vide obtenu dans le mécanisme pneumatique décrit, produit une dépression dans un récipient situé à une hauteur manométrique adéquate.
Ce récipient supérieur est en communication directe avec le liquide qu'il s'agit d'élever, par l'intermédiaire d'un tubé immergé sous sa surface. A mesure que 'la dépression se fait dans le réservoir supé- rieur, le liquide du bief ou-du cours d'eau inférieur monte par le tube, en raison de la pression.atmosphérique, vers le. réservoir supérieur, jus- qu'à ce qu'il soit rempli en, totalité Une fois ce réservoir plein, par l'intermédiaire d'une soupape actionnée par le liquide lui-même le liqui- de se déplace à cette même hauteur 'où est situé le- réservoir, et l'on réa- lise, à ce moment, l'effet désiré d'élévation du liquide à un niveau supé-
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rieur.
Immédiatement et toujours d'une manière automatique commence un nouveau cycle (vide-charge du réservoir = déplacement du liquide).
L'élévation du liquide, sans doute, sera toujours conditionnée, quant à son maximum, par les possibilités de la pression atmosphérique, sauf les pertes de charge correspondantes ; c'est pourquoi on a placé un au- tre réservoir à vide en communication avec le mécanisme pneumatique de ba- se et à la même hauteur par rapport au premier rése-rvoir que la hauteur de celui-ci par rapport au compartiment ou au bief inférieur, à ce second réservoir on fait monter le liquide déplacé par le premier, et il s'ensuit que l'élévation du liquide se fait à une altitude double de celle donnée par les possibilités manométriques primitives.
Si l'on met un troisième réservoir à vide en communication avec la machine à dépression précédemment décrite, on pourra élever à ce réservoir l'eau déplacée par le second et ainsi, successivement, pour des réservoirs supérieurs. Il n'est pas nécessaire de faire remarquer que, pour des récipients de même capacité, le temps employé pour le rem- plissage du premier réservoir devient double pour le remplissage du se- cond, triple pour le remplissage du troisième, etc... etc...
Ce système fonctionne au moyen de soupapes à flotteurs, qui seront expliquées dans la partie descriptive du présent mémorandum, et qui fonctionnent d'une manière absolument autonome, caractéristique qui a déjà été mise en évidence dans la machine pneumatique mentionnée anté- rieurement.
Pour faciliter l'explication du système qui fait l'objet du présent brevet et de son fonctionnement, on se référera aux dessins anne- xés où sont représentés, à titre d'exemples, quelques cas pratiques de réa- lisation de l'objet de l'invention.
Sur ces dessins les figures 1 et 2 montrent l'ensemble du mé- canisme, la figure 3 un détail à une échelle plus grande de l'appareil de dépression; la figure 4 montre une variante de cet appareil à dépression ; la figure 5 est une vue générale de l'appareil élévateur doté de perfectionnements, en position initiale de travail; la figure 6 montre la chambre à vide de ce dernier mode d'exé- cution avec sa soupape fermée; la figure 7 permet d'apprécier le fonctionnement de fermeture du tube de décharges; la figure 8 montre la dernière phase de travail de l'appareil montré dans les trois figures précédentes.
Le mécanisme consiste (figures 1, 2 et 3) en deux éléments: un appareil à dépression situé dans le courant du liquide et un ou plu- sieurs réservoirs à vide, situés à des hauteurs convenables. L'appareil hydropneumatique représenté sur les figures 1 et 2 consiste en une tubu- lure où circule l'eau ou le liquide grâce à la dénivellation qui existe entre ses deux extrémités. Un exemple est celui d'une tubulure de fer, de fibrociment ou d'une autre matière, située dans le profil de travers d'un cours d'eau, d'un canal, etc. Un autre exemple est une 'tubulure qui utilise la dénivellation qui existe entre deux branches d'un méan- dre. Un autre exemple est celui d'une tubulure qui réunit deux courants souterrains de niveaux différents. A l'entrée de cette tubulure on instal- le le mécanisme à dépression.
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Celui-ci consiste en un cylindre de fer 1 à l'une des extrémi- tés duquel se trouve un joint 2 (à filetage, à brides, à godet, joint Gi- bault ou autre)qui établit le raccordement avec la tubulure antérieurement mentionnée. A l'autre extrémité se trouve un mécanisme d'obturation du genre d'une soupape constituée de deux éléments : une couronne conique 3 qui s'emboîte avec son siège correspondant 4 formant l'entrée de la tu- bulure, et un disque circulaire 5. qui s'emboîte parfaitement (à l'aide d'un joint de caoutchouc) dans le bord du côté divergent de la couronne conique mentionnée.
Grâce à un support radial 6 la couronne conique se fixe à une tige 7, laquelle peut coulisser, dans la direction du courant et dans l'axe du cylindre, grâce à un guidage convenable au moyen de deux supports, l'un 8. à l'intérieur du cylindre, et l'autre 2 à l'extérieur, le déplace- ment étant limité dans les deux sens par des butées appropriées 10 et 11.
-Le disque circulaire 5. qui ferme la grande base de ce tronc de cône, coulisse sur la tige 7. mentionnée, et peut être séparé à volonté du cône grâce à un levier 12. L'extrémité de la tige, qui a été représen- tée extérieure à la tubulure, est fixée à un jeu de leviers 13 et 14, un contrepoids 15, tendant à maintenir la soupape ouverte. Ce contrepoids peut se fixer au bras du levier 14 à une distance appropriée de son point d'appui 16 afin de pouvoir contre-balancer convenablement la soupape dé- crite. On peut aussi maintenir la soupape ouverte au moyen d'un ressort ou autre système.
Les réservoirs à vide consistent, dans chaque groupe, en des réservoirs 17, 18, suffisamment résistants pour supporter la pression at- mosphérique. Ces réservoirs sont superposés et communiquent entre eux par le moyen de deux raccords à brides de grand diamètre 19 et 20 qui suppor- tent à leur raccordement une soupape à large passage 21 qui a tendance à rester fermée grâce à des contrepoids réglables 22.
Dans la partie supérieure du réservoir le plus élevé 17 se trouve la prise de vide 23 raccordée au tube 24 qui provient du mécanis- me hydropneumatique 1 et est convenablement fermé par une soupape de re- tenue 25.
Au débouché du tube qui provient du mécanisme de base et dans le réservoir supérieur décrit, se trouve un système de soupapes 26 et 27 dont les tiges sont réunies mécaniquement à leurs extrémités 28 et 29 au bras 30 d'un flotteur commun 21, et convenablement guidées, par des sup- ports 32 et 33 de telle façon que quand l'une d'elles 26 (celle qui ob- ture le tube à vide) s'ouvre, l'autre 27 (celle qui met le réservoir en communication avec l'extérieur) se ferme, et vice-versa.
De la partie inférieure du réservoir 17 part un tube 34 qui plonge dans le liquide 35 à élever, avec une soupape de retenue 36 à sa base..
Le réservoir inférieur 18 a deux ouvertures : l'une dans la partie haute, en communication avec l'autre réservoir 17 et obturée par la soupape 21 à contrepoids 22 déjà mentionnée, et l'autre dans la partie basse 37 pour le déplacement de l'eau directement à l'extérieur, ou à l'autre système de réservoirs, si on veut élever cette eau à une hauteur plus grande.
Du tube à vide 24 qui relie le système à dépression de base avec le système de réservoirs décrit, peuvent partir une dérivation 38 ou plusieurs 39, vers un autre ou vers d'autres systèmes de réservoirs semblables à celui qui a été décrit et situés à des hauteurs manométri- ques appropriées.
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Pour expliquer ie fonctionnement on supposera le système au repos et sans amorçage -
On déplace le levier 12 qui actionne la soupape d'amorçage ou le couvercle circulaire 1 par rapport au tronc de cône 3, de façon à l'ou-' vrir et donner passage à l'eau par la tubulure 1-T jusqu'à ce que celle-ci soit remplie. Une fois la tubulure 1-T pleine, on lâche le levier 12 et le couvercle 2 se ferme et il en est de même de la soupape conique 3 pour la même poussée de l'eau.
Ainsi qu'on l'a dit, l'eau a tendance à continuer à circuler par inertie et si on tient l'entrée fermée, elle continuera à circuler jusqu'à ce qu'il se soit formé un vide qui compense la force vive du cou- rant plus le poids de la colonne d'eau qui circule à travers la tubulure 1-T. Du fait de la formation de cette chambre vide dans la zone immédia- tement contiguë à la soupape, il se produit par le tube 24, une extrac- tion de l'air des réservoirs élevés jusqu'à ce que le contrepoids 15 de la soupape conique agisse de façon à l'ouvrir. Le contrepoids doit être compensé uniquement par le poids de la soupape, parce que, si elle était plus lourde, la soupape ne se fermerait-pas sous l'action de la poussée de courant d'eau.
Donc, si la soupape conique 3 se fermait hermétiquement le poids de la colonne liquide serait tel que le contrepoids 15 ne pourrait l'ouvrir. C'est pourquoi la soupape conique ne doit pas fermer herméti- quement et l'on peut obturer à volonté la fuite d'eau ;[ vers l'intérieur de la tubulure afin qu'à l'instant mathématique du coup de bélier ne s'exer- cent pas tous les efforts du poids de la colonne d'eau, de l'inertie et de la force vive extérieure sur la soupape, mais qu'ils se déséquilibrent afin de rétablir la circulation, même en quantité infime, grâce à quoi avec un contrepoids faible, la soupape conique 3. peut s'ouvrir en totali- té de nouveau (mais non pas la soupape d'amorçage 5) en rétablissant le courant dont la force vive ferme de nouveau la soupape en surmontant l'ac- tion du contrepoids 15,
ce qui fait recommencer le cycle expliqué.
La sortie d'eau µ de la soupape conique doit exister, en con- séquence, afin d'accélérer le déséquilibre des forces et d'augmenter la fréquence des coups de bélier, c'est-à-dire la vitesse de fonctionnement du mécanisme, ce qui tourne finalement au profit du rendement.
C'est pourquoi la sortie d'eau et le contrepoids sont réglables indépendamment afin d'adapter le mécanisme aux conditions hydrauliques de chaque cas (débit, différence de pente, etc. ) pour obtenir le rendement ma- ximum.
Le fonctionnement des réservoirs à vide 17, 17' et 18, 18' est le suivant :
Le dispositif de dépression extrait l'air du réservoir supé- rieur 17 à travers la soupape de retenue 25. A mesure que se produit le vide à l'intérieur du réservoir 17, mentionné, l'eau monte par le tube de captation 34 vers le réservoir, en le remplissant peu à peu et en en- traînant dans sa montée le flotteur 31 placé à l'intérieur du dit réser- voir et qui actionne, à la fin de sa course, par l'intermédiaire d'un jeu de leviers, les soupapes d'obturation du tube à vide (soupape 26) et celle d'ouverture 27, à l'extérieur, ce qui permet l'entrée d'air, afin que par la nouvelle augmentation de la pression atmosphérique, s'ouvre, par le poids de la colonne liquide, la soupape 21 à contrepoids 22,
qui met en communication ce réservoir 17 avec le réservoir inférieur 18, ce qui dé- charge le premier de ces réservoirs qui ne peut se décharger par le tube de captation 34, ce qui est empêché par la soupape de retenue située à sa base.
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Une fois déchargé ce premier réservoir, on a les phénomènes suivants : la soupape à contrepoids 21 et 22, qui fait communiquer les deux réservoirs 17 et 18, se ferme, et le flotteur 31, qui est descen- du au fond du réservoir, ferme l'entrée d'air 27 et ouvre la communica- tion avec le tube à vide 23 de l'appareil à dépression, ce qui fait re- commencer le cycle décrit.
La destination du réservoir est exclusivement de servir de récipient pour permettre le travail du tube de captation 34' de l'autre système de réservoirs 17',18', situé à une hauteur plus grande, au cas où l'eau doit s'élever à une hauteur double de celle qui est donnée par les conditions manométriques pratiques.
Au cas contraire l'appareil peut se terminer à la sortie de la soupape à contrepoids 21 et 22.
Ce réservoir inférieur 18 possède dans sa, partie haute une grande ouverture 40, qui le fait communiquer avec l'extérieur,' par la- quelle on introduit le tube de captation du système supérieur dont on a parlé.,
Des essais postérieurs ont montré que l'efficacité de ce dis- positif est beaucoup plus grande si l'on supprime la fuite du liquide vers l'intérieur du cylindre métallique, où l'on obtient par une soupape obtura- trice de fermeture hermétique, une augmentation de dépression ou de coup de bélier négatif. On a constaté aussi que le levier qui actionne l'orga- ne d'amorçage n'est pa.s nécessaire et, dans la nouvelle réalisation repré- sentée en figure 4, cet amorgage s'effectue automatiquement.
La variante de la figure 4 est constituée par un cylindre de fer 1 dont une des extrémités présente un joint 2 pour l'accoupler à un récipient 40 et à une tubulure 41 qui se prolonge en face du dit joint 2.
A l'extrémité opposée à celle décrite, se trouve une embou- chure tronconique 42, dont la petite base est réunie au tube 1, cette em- bouchure étant destinée à faciliter l'entrée du liquide à l'intérieur du cylindre 1.
Dans la partie interne du dit tube 1 est monté un siège 4 avec une embouchure tronconique 43 prolongée par une autre de plus grande dimen- sion 44. Contre le bord ou la grande base de l'embouchure 43 peut s'ajuster un disque 45 réuni à une tige 7 qui se déplace par le centre du tube 1, la- dite tige étant supportée et guidée par la pièce 46, réunie au moyen des bras 47, à la paroi du tube 1.
Une butée 48 limitera la course de la tige 2 dont le disque 45 s'ajustera hermétiquement au moment voulu à l'embouchure 43.
La tige 7 est réunie à articulation par la bielle 13 à un le- vier coudé 14 muni d'un contrepoids 15 qui peut glisser sur celui-ci. Ce levier 14 s'articule et prend appui sur le tube 1 par son pivot 16.
Dans la chambre située entre le joint 2 et l'embouchure 43 du siège!:.:. est accouplé un tube 24 par lequel se transmet l'aspiration provoquée par le vide de cette chambre.
Le déplacement angulaire du levier coudé 14 .(voir ligne poin- tillée) est limité dans la phase de son ouverture par la butée réglable 10.
Le fonctionnement du mécanisme décrit est le,suivant : on supposera que l'appareil est dans la position indiquée sur la figure 4, c'est-à-dire le levier coudé 14 dans sa position la plus basse et la soupa-
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pe d'obturation 45 séparée du siège 43; l'amorçage du tube 1 se produira par la pression même du liquide qui entre par 42 et passe à l'intérieur du tube 1 en se dirigeant vers la. tubulure 41. L'aspiration produite dans la chambre 4, aidée par la pression du liquide qui agit sur les parois de la pièce 48 oblige la soupape d'obturation 45 à s'ajuster sur le siège ± en surmontant la résistance du contrepoids 15.
A ce moment le liquide qui se trouve à l'intérieur du tube 1 après l'obturateur 45 tend à poursuivre son chemin en formant une chambre à vide qui provoque une dépression dans l'enceinte, située après le siège 4, ce qui a pour effet l'extraction de l'air des réservoirs à travers le tube 24.
Quand la dépression cesse à l'intérieur de l'embouchure 44 parce que de l'air est entré par la conduite 24, la soupape 45 entraînée par le contrepoids 15 s'ouvre à nouveau. Ceci a lieu pour équilibrer la pression intérieure du tube 44 avec celle de l'extérieur, et cet équili- bre est déterminé seulement par le poids 15 qui est celui qui sépare l'ob- turateur 45 de son siège 4.
Le processus décrit se répète indéfiniment d'une manière auto- matique et sans qu'il y ait besoin d'amorcer la tubulure à la main au moyen d'un levier comme il se fait dans les exemples des figures 1 à 3.
Les figures 5 à 8 montrent une autre variante de réalisation dans laquelle le dispositif d'aspiration est constitué par un cylindre 1 avec les mêmes organes que ceux décrits à propos de la figure 4. Des bu- tées 10 et 10' limitent la course de la tige 7 dont le disque 45 peut s'ajuster hermétiquement sur l'embouchure 43.
Dans la chambre située entre le joint 2 et l'embouchure 43 débouche le tube 24 par lequel se transmet le vide de la chambre 44 à un réservoir 50 en communication avec un tube 51 muni, à son extrémité, d'une soupape de base 52. Le liquide qui a pénétré dans le réservoir 50 va tom- ber dans un récipient ouvert 53, utilisable dans le cas prévu où l'on veut élever le liquide à un niveau supérieur.
Le tube 41 présente à son embouchure ou extrémité un volet de fermeture 54 muni d'un bras 55 réuni à une tringle 56, solidaire d'une mem- brane élastique 57, disposée à la base d'une boite 58, qui est en communica- tion avec un tube à vide 59 aboutissant à l'autre extrémité à un distribu- teur 60 constitué par un jeu de soupapes 61, 61' et 62, 62' qui se mettent aux moments voulus en communication à travers les passages 61", 62" que présente la pièce centrale 63 formant coulisseau, solidaire de la tringle 64 réunie à la membrane ou au piston 65 dont est pourvue la boite 66. Les orifices 61' et 62' sont en communication avec le tube d'aspiration 24, tandis que l'orifice 62 communique directement avec l'atmosphère, et l'ori- fice 61 avec le tube 59. La boîte 66 communique, de même, avec le tube d'aspiration 24 en question.
Le fonctionnement du mécanisme décrit est le suivant : on sup- posera que l'appareil est dans la position représentée à la figure 5, c'est- à-dire avec le levier 14 à son point le plus bas et la soupape d'obturation 45 séparée du siège 43; l'amorçage du cylindre 1 se fait par la circulation même du liquide qui entre par l'embouchure 42, remplit l'intérieur du cy- lindre 1 et se dirige, à travers la tubulure 41, vers sa sortie. L'aspira- tion produite dans la chambre 44 et la circulation du liquide agissent sur les parois de la soupape d'obturation 45 qui s'ajuste sur le siège 4 en sur- montant la résistance du contrepoids 15.
A ce moment,le liquide qui se trouve à l'intérieur du tube 41 tend à poursuivre son chemin, grâce à l'inertie de sa masse, en formant une chambre à vide qui détermine une dépression dans l'enceinte située après le
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siège 4,, ce qui a pour résultat l'extraction de l'air, par le tube 24, le réservoir 50 et le tube 51. Par ce dernier s'élève le liquide avec lequel il est en contact et le liquide remplit le réservoir 50. En figure 6, on peut apprécier le trajet suivi par le liquide, qui est indiqué par des flèches en trait plein, tandis que le trajet de l'air est indiqué par des flèches en trait interrompu.
La dépression qui se produit dans la chambre 44 et qui se transmet par le tube 24 agit dans la boîte 66 et déplace la membrane 65 qui actionnepar la tringle 64, le coulisseau-tiroir 63 (figure 7) met- tant en communication automatiquement les passages 61, 61' et 61", en transmettant l'aspiration au tube 59 et provoquant l'aspiration de la membrane 57, l'entraînement consécutif du bras 55 et la fermeture du vo- let 54, ce qui met un terme à la circulation du liquide par le tube 41.
La dépression continue à agir dans la boîte 66 en sorte que le coulisseau-tiroir 63 déplacé par la membrane 65, poursuit son ascension jusqu'au moment ou viennent à coïncider les orifices 62, 62' et 62" (figure 8) ce qui donne lieu à l'entrée d'air dans l'appareil, l'orifice exté- rieur 62 étant en communication directe avec l'atmosphère.
Lorsque la soupape d'obturation 45 s'ouvre par suite de l'ac- tion du contrepoids 15, et avec l'entrée du liquide dans la chambre 44, toute dépression cesse en cette chambre, la pièce 63 descend et en même temps le volet 54 s'ouvre et le liquide contenu dans la tubulure 41 recom- mence à circuler.
Ce cycle se répète indéfiniment tant qu'il existe un courant de liquide dans le cylindre 1, le liquide qui est aspiré par le tube 51 aboutissant au récipient 53 pour son utilisation.
La fermeture et l'ouverture du volet 54, avec, en conséquence, la retenue du liquide dans le premier cas et sa libération dans le second, se font dans une fraction de temps, de manière périodique et régulière.
Le procédé décrit se poursuit d'une manière complètement automa.- tique sans nécessité d'amorcer, à la main ou mécaniquement, la chambre 1.
On doit indiquer que la soupape de distribution 60-63 peut être actionnée physiquement ou par le levier 14 suivant les mouvements périodi- ques de ce levier. On peut la remplacer par un autre mécanisme et les boites avec membranes ou pistons 57 et 65 peuvent être modifiées de même et on peut employer à leur place des pistons actionnées également par l'as- piration ou par le levier mentionné 14.
REVENDICATIONS.
1.- Appareil pour l'obtention du vide destiné à l'élévation des liquides, consistant essentiellement en un obturateur automatique si- tué dans l'embouchure d'entrée d'une tubulure afin d'interrompre brusque- ment, d'une manière périodique, la veine liquide qui circule par cette tu- bulure, cet obturateur ayant la fonction de provoquer un coup de bélier né- gatif ou de dépression, cette dépression convenablement emmagasinée étant utilisée pour l'aspiration et l'élévation du liquide.
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APPARATUS FOR OBTAINING A VACUUM INTENDED FOR THE LIFTING OF LIQUIDS.
The present invention relates to a new apparatus for obtaining a vacuum with a view to raising liquids, based on the depression or negative water hammer, which originates in a pipe when the pressure is suddenly interrupted at its inlet. liquid vein that flows through this tubing.
The vacuum is obtained by means of a mechanism based on a depression or negative water hammer, the vacuum of which is due to the fact that at the time of the sudden interruption, the liquid mass continues, by inertia, to circu- ler, leaving behind a cavity in which absolute vacuum occurs, except for the vapor pressure at the corresponding temperature.
The interruptions in question occur periodically and automatically, thanks to a valve system which operates under the action of the force of the current of the liquid itself.
The vacuum obtained in the pneumatic mechanism described produces a vacuum in a container located at an adequate manometric height.
This upper receptacle is in direct communication with the liquid to be raised, by means of a tube submerged under its surface. As the depression builds up in the upper reservoir, the liquid from the reach or lower stream rises through the tube, due to atmospheric pressure, towards the. upper reservoir, until it is completely full Once this reservoir is full, by means of a valve actuated by the liquid itself the liquid moves to this same height 'where the reservoir is located, and at this time the desired effect of raising the liquid to a higher level is achieved.
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laughing.
Immediately and always automatically, a new cycle begins (tank empty-load = liquid displacement).
The elevation of the liquid, no doubt, will always be conditioned, as to its maximum, by the possibilities of atmospheric pressure, except for the corresponding pressure drops; this is why we placed another vacuum tank in communication with the pneumatic base mechanism and at the same height relative to the first tank as the height of the latter relative to the compartment or to the reach lower, to this second reservoir is made to rise the liquid displaced by the first, and it follows that the rise of the liquid is done at an altitude double that given by the primitive manometric possibilities.
If a third vacuum tank is placed in communication with the vacuum machine described above, the water displaced by the second can be raised to this tank and thus, successively, for upper tanks. It is not necessary to point out that, for receptacles of the same capacity, the time used for filling the first tank becomes double for filling the second, three times for filling the third, etc. etc ...
This system operates by means of float valves, which will be explained in the descriptive part of this memorandum, and which operate in an absolutely autonomous manner, a characteristic which has already been demonstrated in the pneumatic machine mentioned above.
To facilitate the explanation of the system which is the subject of the present patent and of its operation, reference will be made to the appended drawings where are shown, by way of examples, some practical cases of realization of the object of the invention. invention.
In these drawings, Figures 1 and 2 show the entire mechanism, Figure 3 a detail on a larger scale of the vacuum apparatus; FIG. 4 shows a variant of this vacuum apparatus; FIG. 5 is a general view of the lifting device provided with improvements, in the initial working position; FIG. 6 shows the vacuum chamber of the latter embodiment with its valve closed; FIG. 7 makes it possible to appreciate the closing operation of the discharge tube; FIG. 8 shows the last working phase of the apparatus shown in the three previous figures.
The mechanism consists (Figures 1, 2 and 3) of two parts: a vacuum device located in the liquid stream and one or more vacuum tanks located at suitable heights. The hydropneumatic device shown in Figures 1 and 2 consists of a pipe through which the water or liquid circulates by virtue of the difference in level which exists between its two ends. An example is that of tubing of iron, fiber cement or other material, located in the cross section of a stream, canal, etc. Another example is a tubing which uses the drop that exists between two branches of a lead. Another example is that of a pipe which unites two underground currents of different levels. At the inlet of this tubing, the vacuum mechanism is installed.
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This consists of an iron cylinder 1 at one end of which there is a gasket 2 (threaded, flanged, bucket, Gibault gasket or other) which establishes the connection with the previously mentioned tubing. . At the other end is a shutter mechanism of the type of a valve made up of two elements: a conical crown 3 which fits with its corresponding seat 4 forming the entrance of the tube, and a circular disc 5. which fits perfectly (using a rubber gasket) into the edge of the divergent side of the mentioned conical crown.
Thanks to a radial support 6, the conical crown is fixed to a rod 7, which can slide, in the direction of the current and in the axis of the cylinder, thanks to suitable guidance by means of two supports, one 8. to inside the cylinder, and the other 2 outside, the movement being limited in both directions by suitable stops 10 and 11.
-The circular disc 5. which closes the large base of this truncated cone, slides on the mentioned rod 7. and can be separated from the cone at will by means of a lever 12. The end of the rod, which has been shown - Tee outside the pipe, is fixed to a set of levers 13 and 14, a counterweight 15, tending to keep the valve open. This counterweight can be fixed to the arm of the lever 14 at an appropriate distance from its fulcrum 16 in order to be able to counterbalance the valve described properly. The valve can also be kept open by means of a spring or other system.
The vacuum tanks consist, in each group, of tanks 17, 18, sufficiently strong to withstand the atmospheric pressure. These reservoirs are superimposed and communicate with each other by means of two large diameter flanged connections 19 and 20 which support at their connection a wide passage valve 21 which tends to remain closed thanks to adjustable counterweights 22.
In the upper part of the uppermost reservoir 17 is the vacuum port 23 connected to the tube 24 which comes from the hydropneumatic mechanism 1 and is suitably closed by a check valve 25.
At the outlet of the tube which comes from the base mechanism and in the upper reservoir described, there is a system of valves 26 and 27 whose rods are mechanically joined at their ends 28 and 29 to the arm 30 of a common float 21, and suitably guided by supports 32 and 33 in such a way that when one of them 26 (the one which closes the vacuum tube) opens, the other 27 (the one which puts the reservoir in communication with outside) closes, and vice versa.
From the lower part of the tank 17 starts a tube 34 which plunges into the liquid 35 to be lifted, with a check valve 36 at its base.
The lower reservoir 18 has two openings: one in the upper part, in communication with the other reservoir 17 and closed by the counterweight valve 21 already mentioned, and the other in the lower part 37 for the displacement of the tank. 'water directly to the outside, or to the other system of reservoirs, if one wants to raise this water to a greater height.
From the vacuum tube 24 which connects the basic vacuum system with the tank system described, can leave a bypass 38 or more 39, to another or to other tank systems similar to that which has been described and located at appropriate manometric heights.
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To explain the operation we will assume the system at rest and without priming -
The lever 12 which actuates the priming valve or the circular cover 1 is moved relative to the truncated cone 3, so as to open it and allow the water to pass through the pipe 1-T up to that this is fulfilled. Once the 1-T tubing is full, the lever 12 is released and the cover 2 closes and it is the same for the conical valve 3 for the same water thrust.
As has been said, water tends to continue to circulate by inertia and if you keep the entrance closed, it will continue to circulate until a vacuum has formed which compensates for the living force. of the current plus the weight of the water column flowing through the 1-T tubing. Due to the formation of this empty chamber in the area immediately adjacent to the valve, through tube 24, air is removed from the elevated reservoirs until the counterweight 15 of the valve occurs. conical acts to open it. The counterweight must be compensated only by the weight of the valve, because, if it were heavier, the valve would not close under the action of the water current thrust.
Therefore, if the conical valve 3 closed hermetically, the weight of the liquid column would be such that the counterweight 15 could not open it. This is why the conical valve must not close hermetically and the water leak can be closed at will; [towards the inside of the pipe so that the mathematical instant of the water hammer does not occur. '' not exert all the efforts of the weight of the water column, the inertia and the external live force on the valve, but that they become unbalanced in order to re-establish the circulation, even in small quantities, thanks to what with a weak counterweight, the conical valve 3. can fully open again (but not the priming valve 5) by re-establishing the current, the live force of which closes the valve again, overcoming the ac - tion of the counterweight 15,
which starts the cycle explained again.
The water outlet µ of the conical valve must therefore exist in order to accelerate the imbalance of forces and to increase the frequency of water hammers, i.e. the operating speed of the mechanism. , which ultimately turns in favor of yield.
This is why the water outlet and the counterweight are independently adjustable in order to adapt the mechanism to the hydraulic conditions of each case (flow rate, difference in slope, etc.) to obtain the maximum efficiency.
The operation of the vacuum tanks 17, 17 'and 18, 18' is as follows:
The vacuum device extracts air from the upper tank 17 through the check valve 25. As the vacuum occurs inside the tank 17, mentioned, the water rises through the collection tube 34 to the reservoir, by filling it little by little and by dragging the float 31 placed inside said reservoir in its ascent and which actuates, at the end of its stroke, by means of a set of levers, the closing valves of the vacuum tube (valve 26) and the opening valve 27, to the outside, which allows the entry of air, so that by the further increase in atmospheric pressure, s' opens, by the weight of the liquid column, the valve 21 with counterweight 22,
which puts this reservoir 17 in communication with the lower reservoir 18, which discharges the first of these reservoirs which cannot be discharged through the collection tube 34, which is prevented by the check valve situated at its base.
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Once this first tank has been unloaded, the following phenomena occur: the counterweight valve 21 and 22, which communicates the two tanks 17 and 18, closes, and the float 31, which is lowered from the bottom of the tank, closes. the air inlet 27 and opens the communication with the vacuum tube 23 of the vacuum apparatus, which starts the cycle described again.
The purpose of the tank is exclusively to serve as a container to allow the work of the collection tube 34 'of the other system of tanks 17', 18 ', located at a greater height, in case the water must rise at a height twice that given by practical manometric conditions.
Otherwise the device can end at the outlet of the counterweight valve 21 and 22.
This lower reservoir 18 has in its upper part a large opening 40, which makes it communicate with the outside, 'through which the collection tube of the upper system mentioned above is introduced.
Subsequent tests have shown that the efficiency of this device is much greater if the leakage of the liquid towards the interior of the metal cylinder is suppressed, whereby a hermetic closing valve is obtained. increased depression or negative water hammer. It has also been observed that the lever which actuates the priming device is not necessary and, in the new embodiment shown in FIG. 4, this priming takes place automatically.
The variant of FIG. 4 consists of an iron cylinder 1, one end of which has a seal 2 for coupling it to a receptacle 40 and to a pipe 41 which extends opposite said seal 2.
At the end opposite to that described, there is a frustoconical mouthpiece 42, the small base of which is joined to the tube 1, this mouthpiece being intended to facilitate the entry of the liquid inside the cylinder 1.
In the internal part of said tube 1 is mounted a seat 4 with a frustoconical mouthpiece 43 extended by another of larger dimension 44. Against the edge or the large base of the mouthpiece 43 can fit a joined disc 45. to a rod 7 which moves through the center of the tube 1, said rod being supported and guided by the part 46, joined by means of the arms 47, to the wall of the tube 1.
A stop 48 will limit the stroke of the rod 2, the disc 45 of which will adjust hermetically at the desired moment to the mouth 43.
The rod 7 is articulated by the connecting rod 13 to an elbow lever 14 provided with a counterweight 15 which can slide on it. This lever 14 is articulated and bears on the tube 1 by its pivot 16.
In the chamber located between the seal 2 and the mouth 43 of the seat!:.:. is coupled a tube 24 through which is transmitted the suction caused by the vacuum of this chamber.
The angular displacement of the elbow lever 14. (see dotted line) is limited during its opening phase by the adjustable stop 10.
The operation of the mechanism described is as follows: it will be assumed that the apparatus is in the position indicated in FIG. 4, that is to say the angled lever 14 in its lowest position and the valve.
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pe shutter 45 separated from the seat 43; the priming of the tube 1 will occur by the very pressure of the liquid which enters through 42 and passes inside the tube 1 heading towards the. tubing 41. The suction produced in the chamber 4, aided by the pressure of the liquid which acts on the walls of the part 48, forces the shut-off valve 45 to fit on the seat ± overcoming the resistance of the counterweight 15.
At this time the liquid which is inside the tube 1 after the shutter 45 tends to continue on its way, forming a vacuum chamber which causes a vacuum in the enclosure, located after the seat 4, which has the effect of extracting air from the tanks through the tube 24.
When the vacuum within mouth 44 ceases because air has entered through line 24, valve 45 driven by counterweight 15 opens again. This takes place to balance the internal pressure of the tube 44 with that of the outside, and this balance is determined only by the weight 15 which is that which separates the shutter 45 from its seat 4.
The described process is repeated indefinitely in an automatic manner and without the need to prime the tubing by hand using a lever as is done in the examples of Figures 1 to 3.
FIGS. 5 to 8 show another variant embodiment in which the suction device consists of a cylinder 1 with the same members as those described in connection with FIG. 4. Stops 10 and 10 'limit the stroke of the rod 7, the disc 45 of which can be hermetically adjusted to the mouth 43.
In the chamber located between the seal 2 and the mouth 43 opens the tube 24 through which the vacuum is transmitted from the chamber 44 to a reservoir 50 in communication with a tube 51 provided, at its end, with a base valve 52 The liquid which has entered the reservoir 50 will fall into an open container 53, usable in the intended case where it is desired to raise the liquid to a higher level.
The tube 41 has at its mouth or end a closing flap 54 provided with an arm 55 joined to a rod 56, integral with an elastic membrane 57, disposed at the base of a box 58, which is in communication. - tion with a vacuum tube 59 leading at the other end to a distributor 60 consisting of a set of valves 61, 61 'and 62, 62' which are put at the desired times in communication through the passages 61 ", 62 "presented by the central part 63 forming a slide, integral with the rod 64 joined to the membrane or to the piston 65 with which the box 66 is provided. The orifices 61 'and 62' are in communication with the suction tube 24, while that the port 62 communicates directly with the atmosphere, and the port 61 with the tube 59. The box 66 also communicates with the suction tube 24 in question.
The operation of the mechanism described is as follows: it will be assumed that the apparatus is in the position shown in FIG. 5, that is to say with the lever 14 at its lowest point and the shut-off valve 45 separate from seat 43; the cylinder 1 is primed by the actual circulation of the liquid which enters through the mouth 42, fills the inside of the cylinder 1 and goes, through the pipe 41, towards its outlet. The suction produced in the chamber 44 and the circulation of the liquid act on the walls of the shut-off valve 45 which fits on the seat 4 while increasing the resistance of the counterweight 15.
At this moment, the liquid which is inside the tube 41 tends to continue on its way, thanks to the inertia of its mass, forming a vacuum chamber which determines a vacuum in the enclosure located after the
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seat 4 ,, which results in the extraction of air, through the tube 24, the reservoir 50 and the tube 51. Through the latter rises the liquid with which it is in contact and the liquid fills the reservoir 50. In FIG. 6, one can appreciate the path followed by the liquid, which is indicated by arrows in solid lines, while the path of the air is indicated by arrows in broken lines.
The negative pressure which occurs in chamber 44 and which is transmitted through tube 24 acts in box 66 and displaces membrane 65 which actuates through rod 64, slide-slide 63 (figure 7) automatically putting the passages in communication. 61, 61 'and 61 ", by transmitting the suction to the tube 59 and causing the suction of the membrane 57, the subsequent drive of the arm 55 and the closing of the shutter 54, which puts an end to the circulation. liquid through tube 41.
The vacuum continues to act in the box 66 so that the slide-slide 63 moved by the membrane 65 continues its ascent until the orifices 62, 62 'and 62 "come into coincidence (FIG. 8) which gives takes place at the entry of air into the apparatus, the external orifice 62 being in direct communication with the atmosphere.
When the shut-off valve 45 opens as a result of the action of the counterweight 15, and with the entry of the liquid into the chamber 44, all depression ceases in this chamber, the part 63 descends and at the same time the shutter 54 opens and the liquid contained in tubing 41 begins to circulate again.
This cycle repeats indefinitely as long as there is a current of liquid in cylinder 1, the liquid which is sucked through tube 51 ending in container 53 for use.
The closing and opening of the shutter 54, with, consequently, the retention of the liquid in the first case and its release in the second, take place in a fraction of time, periodically and regularly.
The process described is continued in a completely automatic manner without the need to prime, manually or mechanically, the chamber 1.
It should be noted that the dispensing valve 60-63 can be actuated physically or by the lever 14 depending on the periodic movements of this lever. It can be replaced by another mechanism and the boxes with membranes or pistons 57 and 65 can be modified in the same way and it is possible to use instead pistons actuated also by the suction or by the mentioned lever 14.
CLAIMS.
1.- Apparatus for obtaining the vacuum intended for the lifting of liquids, consisting essentially of an automatic shutter located in the inlet mouth of a tubing in order to interrupt abruptly, in a manner. periodic, the liquid vein which circulates by this tube, this obturator having the function of causing a negative water hammer or depression, this suitably stored depression being used for the suction and the elevation of the liquid.