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PERFECTIONNEMENTS AUX' COMPTEURS D'EAU. A TURBINE.
La présente invention se rapporte aux compteurs d'eau à turbine.
On sait que dans ces appareils l'un des points les plus importants consiste à obtenir une étanchéité,, qui doit être réalisée d'une manière abso- lue, en particulier, entre, d9une part, le couvercle supérieur recouvrant le totalisateur et, d9autre part, l'enveloppe inférieure où se trouvent logés ce qu'on appelle le train et la turbine et qui contient aussi les capacités d'ad- mission et d'échappement.
Dans la plupart des compteurs existants, l'étanchéité est réali- sée entre ce couvercle et cette enveloppe par un joint en caoutchouc plat qui est serré entre des brides métalliques elles-mêmes pressées soit par fi- letage9 soit par vis. Cette disposition conduit à des brides volumineuses et augmente le prix de l'usinage.
En outre, si l'on a bien prévu dans les compteurs connus des dis- positifs permettant à l'une des parties de l'appareil de céder sous l'effort d'une surpression due par exemple à la gelée!) pour éviter la dégradation du compteur tout entier,ces dispositifs ne donnent pas satisfaction car ils sont peu efficaces et malgré eux les compteurs restent sujets à des dégrada- tions trop importanteso
Enfin, la précision de l'enregistrement des compteurs est souvent imparfaite par'suite d'un trop fort débit avant démarrage et d'une action dé- fectueuse de l'eau sur les aubes de la turbine.
, L'invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus et d'apporter en outre d'autres perfectionnements dans la construction des compteurs à eauo
Elle a pour objet un compteur à eau remarquable notamment en ce que l'étanchéité entre la partie supérieure de l'appareil contenant le tota-
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lisateur et l'enveloppe inférieure qui contient le train et la turbine est assurée par l'interposition entre deux parois cylindriques,l'une mâle et l'autre femelle,emboîtées l'une dans l'autre et solidaires respectivement l'une de ladite partie supérieure et l'autre de la dite enveloppe inférieure, d'un joint torique en caoutchouc à serrage seulement amorcé qui gonfle et se serre de plus en plus contre les dites parois à mesure que la pression aug- mente,
les deux parois étant arrêtées simplement en position relative lon- gitudinale par une butéeo
Selon un mode d'exécution, la dite butée est constituée par une bague élastique partiellement engagée dans une rainure et de section telle qu'elle peut être cisaillée sous l'action d'une surpression intérieure due par exemple à la dilatation de la glace, en cas de gelée de l'eau du comp- teur, sans dégradation d'aucune autre pièceo
D'autres caractéristiques résulteront de la description qui va suivre.
Au dessin annexé donné uniquement à titre d'exemple
Figa 1 est une coupe axiale de l'ensemble d'un compteur à eau établi selon l'invention;
Figo 2 en est une coupe partielle suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1;
Figo 3 est une coupe analogue montrant les pièces après la rup- ture de la bague formant butée;
Figo 4 est une vue partielle en coupe verticale et à plus gran- de échelle, selon la ligne 4-4 de la Fige 5, de la chambre de la turbine;
Figa 5 est une vue correspondante en plan et partiellement en coupe horizontale;
Figo 6 est une vue en coupe axiale partielle de la partie de joint entre le couvercle et l'enveloppe inférieure, suivant un mode de con- struction connu utilisé jusqu'ici.
Suivant l'exemple d'exécution représenté aux Figso 1 à 5, on voit en 1 l'enveloppe extérieure du compteur, en 2 le couvercle qui ferme la chambre supérieure 3 dans laquelle est logé le totalisateuro Ce couver- cle 2 n'est plus vissé sur l'enveloppe comme il est d'usage de le faire et comme il est représenté en 4 à la Fig. 6 qui montre l'ancienne disposition.
La fixation des deux éléments a lieu, au contraire, par brides la., 2a et vis 4a ou boulons, comme représenté Figso 1 à 3.
Le dit couvercle 2 ne sert plus au serrage d'un joint plat 5 comme dans la disposition connue de la Fig. 6.
L'étanchéité est obtenue, en effet,de la manière suivante :
Entre deux portions cylindriques,l'une femelle 6 appartenant à l'enveloppe 1 et l'autre mâle 7 appartenant à une pièce 8 intérieure à l'enveloppe 1 et fermant à la partie supérieure la chambre où est placé le mécanisme de transmission à engrenages appelé "train", est interposé un joint torique 9 en caoutchouc ou autre matériau élastique similaire dont le serrage n'est qu'amorcé.
Ce joint se comporte en joint autoclave et plus la pression interne croit,plus il gonfle et est serré contre les pa- roiso Un tel joint permet donc de supprimer les dispositifs à brides volu- mineuses et lourdes et à vis, et il présente l'avantage que les parties en- tre lesquelles il assure l'étanchéité restent coulissantes longitudinale- ment l'une par rapport à l'autre, ce qui offre un grand intérêt comme on le verra plus loin.
Au-dessus du joint 9 est placé un anneau circulaire plat 10 légèrement élastique en une matière plastique. Cet anneau est encastré dans une rainure ménagée dans la partie supérieure de l'enveloppe 1. Il est fendu en un point de sa circonférence, ce qui augmente son élasticité et permet sa mise en place ; est serré entre la face supérieure de la
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pièce 8 et l'un des bords de la rainure; il forme un frein et maintient dans des positions relatives données la pièce 8, l'enveloppe 1 et le joint 9.
L'é- paisseur de cet anneau 10 est telle qu'il peut être cisaillé sous l'action de la pression exercée par'la pièce 8 et due à la dilatation de la glace en cas de gel (voir Figo 3 où l'anneau a été cisaillé circonférentiellement en
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deux fractions joa, 10". 0ou ann
Dès que l'anneau a cédé, la pièce 8 n'étant plus maintenue peut se déplacer vers le haut par coulissement relatif des deux portions cylindri- ques 6 et 7 entre lesquelles le joint 9 continue à assurer l'étanchéitéo La pression interne diminue aussitôt, ce qui empêche toute rupture des organes.
La demanderesse a constaté qu'avec une bague en matière plasti- que dont l'épaisseur est telle que la pression à l'intérieur du compteur ne puisse dépasser 30 Kg/Cm2 environ, le gel ne provoque plus aucune espèce de dégradation dans l'appareil; il suffit, après fusion de la glace, de re- mettre le boudin 9 en place et de remplacer la bague élastique 10.
On notera que juste au-dessus de la position normale du joint 9, l'enveloppe 1 comporte un très petit orifice llo En cas de gel,en se déplaçant vers le haut sous l'action de la dilatation de la glace, la pièce 8 entraîne le joint 9 et celui-ci découvre le dit orifice 11. Au dégel, ce- lui-ci produit une fuite qui signale que le compteur a été gelé.
On notera, en outre,que ce déplacement a pour effet aussi de débrayer l'engrenage 12-12a de commande du totalisateur,ce qui empêche tout enregistrement (comparer les positions des Fige. 2 et 3).
L'axe vertical 13 de la turbine passe à travers la paroi infé- rieure de la boîte 14 (Fig. 1) qui contient le "train" 14a. Les ailettes 15 de la turbine tournent dans une boîte inférieure 16 (Fige. 1, 4, 5) et le moyeu 15a de la turbine, moyeu dont est solidaire en rotation l'axe 13, for= me crapaudine pour un pivot 17 fixé au fond de la boîte 16.L'eau entre par un raccord 18 avec filtre 18a dans la capacité d'admission 18b d'où elle passe dans la boîte 16 par des canaux d'injection 19 et sort, après avoir agi sur les aubes 15,
par des orifices de sortie 20 pour gagner la capaci- té d'échappement 21a et la tubulure de sortie 21.-L'étanchéité entre la ca- pacité d'admission 18b et la capacité d'échappement 21a peut être obtenue par exemple à l'aide d'un joint torique 31 analogue au joint 9.
La forme et la direction des canaux d'injection 19 de l'eau dans la chambre de la turbine, la forme des aubes 15 et celle des ouvertures de sortie 20 de la chambre de la turbine sont adaptées pour obtenir une circu- lation parfaite de l'eau et par suite une grande précision d'enregistrement par le compteur. Dans ce but, les canaux d'injection 19 sont cylindro-coni- ques, la partie conique étant en communication directe par sa grande base avec la chambre d'admission 18b (voir Fige. 4 et 5).
L'ensemble des axes géo-' métriques des dits canaux forme une surface conique fictive dont les généra- trices inclinées de bas en haut font de préférence un angle d'environ 10 avec l'horizontaleo
Le profil des canaux d'injection est celui qui correspond à la moindre résistance et l'eau, en raison de l'inclinaison des dits canaux, est guidée dans la chambre de la turbine et s'évacue naturellement sans dis- persion de puissance vive en frottements ou tourbillons. De plus,son action tend à soulever la turbine et dans une certaine mesure à diminuer le frotte- ment de celle=ci sur son pivot 17.
Les aubes 15 sont profilées,avec bord 22 effiléeen forme de lame, de telle sorte que les filets d'eau ne sont pas troublés, lorsque les aubes défilent devant les orifices des canaux d'injection 19 (voir Fig. 5).
Les orifices 20 de sortie sont de très larges ouvertures (voir Fig. 5),dont les bords sont arrondis en 23 et profilés selon des courbes 24, 25 pour provoquer le moins de perte de charge possible.
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Ces dispositifs abaissent le débit au démarrage et améliorent l'enregistrement du compteur aux faibles débits. @
L'axe 13, le moyeu 15a et le pignon d'engrenage 27 porté par cet axe pour commander le train 14a forment un ensemble d'une seule pièce venue de moulage établie en matière plastique injectable, de préférence en une superpolyamide; le pivot 17 de la turbine est avantageusement éta- bli en la même matière. On obtient ainsi d'excellentes conditions de frot- tement et de solidité, en même temps qu'on simplifie la construction et supprime le travail d'ajustage délicat que nécessitaient auparavant le pivot métallique avec pointe en ébonite et la crapaudine en pierre taillée.
Le corps 28 (Fig. 1) du presse-étoupe assurant l'étanchéité de l'axe de transmission 29 entre le train 14a et la première roue du totali- sateur fait partie intégrante de la pièce 8 fermant en haut la chambre du train. Cette disposition concourt, comme les précédentes, à simplifier la construction et à diminuer le travail d'ajustage et de montage.
Dans les types de compteurs actuellement connus, le réglage est obtenu en provoquant des tourbillons à l'intérieur de la boite de la turbine par de petites pales orientables ou encore en fermant progressivement un ou plusieurs canaux d'injection. Ces dispositifs ont l'inconvénient de défor- mer la courbe d'exactitude du compteur dans les petits débits au lieu de la déplacer le long de l'axe des ordonnées comme cela est plus souhaitable.
On a, selon l'invention, substitué à ces dispositifs de réglage, le réglage pur et simple par modification du nombre de dents d'engrenages à la commande (12-12a) de la minuterie.
Ce mode de réglage par modification du nombre de dents est connu en principe;, mais il n'a jamais été appliqué à un compteur à turbine. Dans ce cas, il a l'avantage de permettre le réglage de l'appareil sans ouvertu- re de celui-ci, puisqu'il s'applique après le presse-étoupe 28. Il permet de déplacer la courbe d'exactitude sans la déformer.
On a reconnu qu'en outre des avantages techniques décrits ci- dessus les dispositions de l'invention combinent la sensibilité d'un comp- teur dit de 12 mm avec le débit sous 10 m exigé d'un compteur dit de 15 mm, ce qui au point de vue pratique de la construction permet de faire un comp- teur- de 12 mm et un compteur de 15 mm, dont seules les enveloppes sont dif- férentes, sans rien changer au reste des appareils dans les deux modèles.
Naturellement l'invention n'est pas limitée au mode d'exécution représenté et décrit qui n'a été donné qu'à titre d'exemple.
REVENDICATIONS.
1.- Compteur d'eau à turbine caractérisé en ce que l'étanchéité entre la partie supérieure de l'appareil contenant le totalisateur et l'en- veloppe inférieure qui contient le train et la turbine est assurée par l'in- terposition entre deux parois cylindriques, l'une mâle et l'autre femelle, emboitées l'une dans l'autre et solidaires respectivement l'une de la dite partie supérieure et l'autre de la dite enveloppe inférieure, d'un joint to- rique en caoutchouc à serrage seulement amorcé qui gonfle et se serre de plus en plus contre les dites parois à mesure que la pression augmente, les deux parois étant arrêtées simplement en position relative longitudinale par une butée.
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IMPROVEMENTS TO 'WATER METERS. A TURBINE.
The present invention relates to turbine water meters.
It is known that in these devices one of the most important points consists in obtaining a seal, which must be carried out absolutely, in particular, between, on the one hand, the upper cover covering the totalizer and, on the other hand. part, the lower casing where the so-called train and turbine are housed and which also contains the intake and exhaust capacities.
In most existing meters, the seal is achieved between this cover and this casing by a flat rubber gasket which is clamped between metal flanges which are themselves pressed either by threading9 or by screws. This arrangement leads to bulky flanges and increases the cost of machining.
In addition, if devices have been provided in the known meters allowing one of the parts of the apparatus to give way under the force of an overpressure due for example to frost!) To avoid degradation of the entire meter, these devices are not satisfactory because they are ineffective and despite themselves the meters remain subject to excessive degradation.
Finally, the accuracy of the meter recording is often imperfect as a result of too high a flow rate before start-up and a faulty action of the water on the blades of the turbine.
, The object of the invention is to remedy the above drawbacks and also to provide other improvements in the construction of water meters.
It relates to a remarkable water meter in particular in that the seal between the upper part of the device containing the total
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izer and the lower casing which contains the train and the turbine is ensured by the interposition between two cylindrical walls, one male and the other female, nested one inside the other and secured respectively to one of said upper part and the other of said lower casing, of a rubber O-ring with pressure only initiated which swells and tightens more and more against said walls as the pressure increases,
the two walls being simply stopped in a relative longitudinal position by a stop
According to one embodiment, said stopper is constituted by an elastic ring partially engaged in a groove and of section such that it can be sheared under the action of an internal overpressure due for example to the expansion of the glass, if the water in the meter freezes, without damaging any other part
Other characteristics will result from the description which follows.
In the appended drawing, given by way of example only
Figa 1 is an axial section of the assembly of a water meter established according to the invention;
Figo 2 is a partial section on the line 2-2 of Fig. 1;
Figo 3 is a similar section showing the parts after the breakage of the stop ring;
Figo 4 is a partial view in vertical section and on a larger scale, along line 4-4 of Fig. 5, of the chamber of the turbine;
Figa 5 is a corresponding plan view and partially in horizontal section;
FIG. 6 is a view in partial axial section of the part of the seal between the cover and the lower casing, according to a known construction method used hitherto.
According to the embodiment shown in Figs 1 to 5, we see at 1 the outer casing of the meter, at 2 the cover which closes the upper chamber 3 in which the totalizer is housed. This cover 2 is no longer screwed onto the casing as is customary and as shown at 4 in FIG. 6 which shows the old provision.
The fixing of the two elements takes place, on the contrary, by flanges la., 2a and screws 4a or bolts, as shown in Figs 1 to 3.
Said cover 2 is no longer used for tightening a flat gasket 5 as in the known arrangement of FIG. 6.
Sealing is in fact obtained as follows:
Between two cylindrical portions, one female 6 belonging to the casing 1 and the other male 7 belonging to a part 8 inside the casing 1 and closing at the upper part the chamber where the gear transmission mechanism is placed called "train", is interposed an O-ring 9 made of rubber or other similar elastic material, the tightening of which is only initiated.
This seal behaves like an autoclave seal and the more the internal pressure increases, the more it swells and is tightened against the walls. Such a seal therefore makes it possible to eliminate devices with large and heavy flanges and with screws, and it presents the an advantage that the parts between which it provides sealing remain sliding longitudinally with respect to one another, which is of great interest as will be seen below.
Above the seal 9 is placed a slightly elastic flat circular ring 10 made of a plastic material. This ring is embedded in a groove made in the upper part of the casing 1. It is split at one point on its circumference, which increases its elasticity and allows it to be fitted; is clamped between the upper face of the
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part 8 and one of the edges of the groove; it forms a brake and maintains the part 8, the casing 1 and the seal 9 in given relative positions.
The thickness of this ring 10 is such that it can be sheared under the action of the pressure exerted by the part 8 and due to the expansion of the ice in the event of frost (see Figo 3 where the ring has been sheared circumferentially in
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two fractions joa, 10 ". 0 or ann
As soon as the ring has given way, the part 8, which is no longer held in place, can move upwards by relative sliding of the two cylindrical portions 6 and 7 between which the gasket 9 continues to ensure the seal o The internal pressure immediately decreases , which prevents any organ rupture.
The Applicant has observed that with a ring made of plastic material the thickness of which is such that the pressure inside the meter cannot exceed approximately 30 kg / Cm2, the gel no longer causes any kind of degradation in the meter. apparatus; it suffices, after the ice has melted, to put the coil 9 back in place and replace the elastic ring 10.
It will be noted that just above the normal position of the seal 9, the casing 1 has a very small orifice llo In the event of freezing, by moving upwards under the action of the expansion of the ice, part 8 drives the seal 9 and the latter discovers the said orifice 11. On thawing, this produces a leak which indicates that the meter has been frozen.
It will also be noted that this movement also has the effect of disengaging the totalizer control gear 12-12a, which prevents any recording (compare the positions of Figs. 2 and 3).
The vertical axis 13 of the turbine passes through the bottom wall of the box 14 (Fig. 1) which contains the "train" 14a. The blades 15 of the turbine rotate in a lower box 16 (Fig. 1, 4, 5) and the hub 15a of the turbine, hub of which the axis 13 is fixed in rotation, for = me crapaudine for a pivot 17 fixed to the bottom of the box 16. The water enters through a connection 18 with filter 18a in the intake capacity 18b from where it passes into the box 16 through injection channels 19 and leaves, after acting on the blades 15 ,
by outlet orifices 20 to gain the exhaust capacity 21a and the outlet pipe 21. The tightness between the intake capacity 18b and the exhaust capacity 21a can be obtained for example by 'using an O-ring 31 similar to seal 9.
The shape and direction of the channels 19 for injecting water into the turbine chamber, the shape of the vanes 15 and that of the outlet openings 20 of the turbine chamber are adapted to obtain perfect circulation of water. water and therefore high recording accuracy by the meter. For this purpose, the injection channels 19 are cylindrical-conical, the conical part being in direct communication by its large base with the inlet chamber 18b (see Figs. 4 and 5).
The set of geometrical axes of said channels form a fictitious conical surface, the generators inclined from bottom to top preferably form an angle of about 10 with the horizontal.
The profile of the injection channels is that which corresponds to the least resistance and the water, due to the inclination of the said channels, is guided in the chamber of the turbine and is naturally evacuated without dispersal of live power. in friction or swirls. In addition, its action tends to lift the turbine and to a certain extent to reduce the friction of the latter on its pivot 17.
The vanes 15 are profiled, with tapered edge 22 in the form of a blade, so that the water streams are not disturbed, when the vanes pass past the orifices of the injection channels 19 (see Fig. 5).
The outlet orifices 20 are very large openings (see Fig. 5), the edges of which are rounded at 23 and profiled in curves 24, 25 to cause the least possible pressure drop.
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These devices lower the flow at start-up and improve meter registration at low flow rates. @
The axle 13, the hub 15a and the gear pinion 27 carried by this axle to control the train 14a form an assembly made of a single molded piece made of injectable plastic, preferably of a superpolyamide; the pivot 17 of the turbine is advantageously made of the same material. Excellent conditions of friction and solidity are thus obtained, at the same time as simplifying the construction and eliminating the delicate adjustment work which previously required the metal pivot with ebonite tip and the cut stone frame.
The body 28 (Fig. 1) of the stuffing box ensuring the tightness of the transmission shaft 29 between the train 14a and the first wheel of the totalizer forms an integral part of the part 8 closing the top of the train chamber. This arrangement contributes, like the previous ones, to simplifying the construction and reducing the adjustment and assembly work.
In the currently known types of meters, the adjustment is obtained by causing vortices inside the turbine box by small orientable blades or else by gradually closing one or more injection channels. These devices have the disadvantage of distorting the accuracy curve of the meter at small flow rates instead of moving it along the y axis as is more desirable.
According to the invention, these adjustment devices have been replaced by pure and simple adjustment by modifying the number of gear teeth at the control (12-12a) of the timer.
This mode of adjustment by modifying the number of teeth is known in principle ;, but it has never been applied to a turbine meter. In this case, it has the advantage of allowing the device to be adjusted without opening it, since it is applied after the cable gland 28. It allows the accuracy curve to be moved without deform.
It has been recognized that, in addition to the technical advantages described above, the provisions of the invention combine the sensitivity of a so-called 12 mm meter with the flow rate under 10 m required of a so-called 15 mm meter, this which from the practical point of view of the construction allows to make a counter of 12 mm and a counter of 15 mm, of which only the envelopes are different, without changing anything in the rest of the devices in the two models.
Of course, the invention is not limited to the embodiment shown and described which has been given only by way of example.
CLAIMS.
1.- Turbine water meter characterized in that the seal between the upper part of the device containing the totalizer and the lower casing which contains the train and the turbine is ensured by the interposition between two cylindrical walls, one male and the other female, fitted into each other and secured respectively to one of said upper part and the other to said lower casing, with an O-ring rubber with only primed clamping which swells and tightens more and more against said walls as the pressure increases, the two walls being simply stopped in relative longitudinal position by a stop.