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La présente invention concerne des perfectionnements aux dispositifs aérateurs du type pouvant être raccordé aux robi- nets d'eau et à des dispositifs similaires.
Le dispositif aérateur conforme à l'invention com- prend : un boîtier, comportant,à ses extrémités opposées, un ori- fice d'admission et un orifice de sortie et, dans sa paroi, des passages d'air latéraux; un disque perforé s'étendant transversale- ment dans ce boîtier entre l'orifice d'admission et les passages précités ; un corps brise-jet et mélangeur, s'étendant vers le bas
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à partir du disque précité et pouvant recevoir des jets de liqui de sortant des ouvertures pratiquées dans le disque ;
enfin, un dis- positif déflecteur, de forme générale annulaire, disposé entre les passagés et le corps et servant à détourner vers le haut en direc- tion du disque perforé l'air admis provenant des passages préci- tés et, de là, à détourner cet air au moins en partie vers le bas entre le dispositif déflecteur et le corps précités, de manière que, de façon générale, cet air s'écoule simultanément dans le mê- me sens que le liquide circulant de l'orifice'd'admission jusqu'à l'orifice de sortie, le dispositif déflecteur précité étant en contact, à sa partie inférieure, avec la paroi intérieure du'boi- tier, en dessous des passages d'air;
afin que l'air provenant des passages d'air ne puisse pas circuler vers le bas jusque dans le boîtier, et ce dispositif déflecteur s'étendant vers le haut à quelque distance du corps précité ainsi que de la paroi intérieure du boîtier jusqu'au-delà et au-dessus des passages d'air, ce dispo- sitif déflecteur étant, à sa partie supérieure, espacé de la face .inférieure du disque précité.
Les dispositifs aérateurs servant à mélanger de l'eau et de l'air sont maintenant largement connus et utilisés sur des robinets et d'autres dispositifs de sortie ou de prise d'eau.
Ces dispositifs sont extrêmement utiles et avantageux parce qu'ils peuvent produire un courant cohérent, doux, comportant énormément de bulles et qui n'éclabousse sensiblement pas et qui contient une proportion relativement importante d'air entraîné. On a proposé divers modes d'exécution de dispositifs aérateurs de ce genre, et la présente invention se rapporte particulièrement à des perfec- tionnements apportés à un dispositif dont les caractéristiques gé- nérales sont décrites dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique
Joseph J. Goodrie n 2.510.396 et 2.761.662.
Dans ces brevets antérieurs, le dispositif aérateur est caracté- risé par un boîtier cylindrique comportant : des passages d'air
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latéraux ; un disque perforé, servant à former des jets d'eau au voisinage des orifices d'admission ou d'entrée d'air; un bouchon ou obturateur brise-jet contre lequel frappent les jets; un écran, servant à empêcher l'eau de produire des éclaboussures à l'exté- rieur à travers ces passages d'air; enfin, un dispositif situé à l'extrémité de sortie du boîtier et servant à unir l'eau et l'air entraîné sous la forme d'un courant homogène.
Bien que les dispositifs aérateurs du type p r é - cité soient extrêmement efficaces et d'un usage très répandu, on a constaté que, en apportant certaines modifications de struc-
Lire, il-est possible d'obtenir un courant plu, doux qui produit un éclaboussement encore plus faible et dans lequel l'eau a moins tendance à être déviée à travers les passages d'air lorsque son écoulement à l'intérieur du dispositif se trouve partiellement restreint ou obstrué. En même temps, on conserve dans la présente invention les autres avantages de fonctionnement et de structure propres aux dispositifs décrits dans les brevets précités.
En con- séquence, la présente invention a pour objet : - un aérateur de réalisation nouvelle conçu de ma= nière à produire un courant aéré homogène présentant par sa dou- ceur, et du fait qu'il ne produit pas d'éclaboussures, des carac- téristiques meilleures que celles des dispositifs antérieurs; - un nouvel aérateur du type précité qui est en outre caractérisé par la forme ramassée et la simplicité de sa structure, ce qui lui permet de satisfaire aux règlements concer- nant les installations de plomberie et en même temps facilite le nettoyage du dispositif par des personnes qui ne sont pas expertes en mécanique.
D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion apparaîtront de la description détaillée donnée ci-après, à titre non limitatif de la portée de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel :
La figure lest une vue en élévation de côté d'un
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aérateur constituant un mode de réalisation particulier de l'in- vention et montrant cet aérateur monté sur l'orifice de sortie d'un robinet ; la figure 2 est une vue en coupe longitudinale par- tielle prise par 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une vue partiellement éclatée du dispositif montrant la manière dont on assemble ses pièces consti- tutives; la figure 4 est une vue en coupe transversale prise sensiblement par 4-4 de la figure 2; la figure 5 est une vue en coupe transversale.prise sensiblement par 5-5 de la figure 2;
la figure 6 est une vue en plan par-dessous du dis- positif représenté sur la figure 2.
Comme représenté sur le dessin, le dispositif aéra- teur comporte un boîtier ou manchon cylindrique extérieur 10 dont la longueur axiale est relativement courte et qui comporte, à son extrémité d'admission, un taraudage 11 servant à fixer le disposi- tif sur l'orifice de sortie fileté d'un robinet, cornue représenté partiellement en 12. La paroi du boîtier 10 comporte plusieurs fentes ou ouvertures latérales 13 qui servent de passages d'air pour amener de l'air à l'intérieur du dispositif. Dans l'exemple considéré, trois fentes 13 de ce genre sont espacées circonféren- tiellement sur la paroi du boîtier 10, mais on peut utiliser un nombre désiré quelconque d'ouvertures.
Immédiatement au-dessous des fentes 13, la paroi intérieure du boîtier 10 comporte un petit épaulement ou portée annulaire 14 sur lequel prend appui un rebord latéral 16 s'éten- dant vers l'extérieur à partir de l'extrémité inférieure d'une ba- gue ou jupe annulaire verticale 17. Ainsi qu'on le voit particuliè- rement sur la figure 2, la jupe 17 est disposée concentriquement par rapport à la paroi du boîtier 10 et à quelque distance à l'in- térieur de celle-ci, et cette jupe s'étend au-dessus et en des-
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sous des fentes 13, de manière à former une sorte d'écran pour celles-ci.
Si on le désire, la partie latérale 16 formant rebord de la jupe 17 peut s'ajuster à frottement relativement serré à l'intérieur du boîtier 10, mais cette disposition n'est pas essen- tielle et la jupe 17 peut également être montée dans ce boîtier de manière qu'on puisse facilement la démonter et l'en enlever.
Sur l'extrémité axiale supérieure de la jupe 17 est disposé un élément d'espacement ayant la forme d'une rondelle ou disque circulaire 19 comportant plusieurs entailles 19 espa- cées circonférentiellement sur le bord périphérique extérieur de cette rondelle. Ainsi qu'on le voit en particulier sur les figures 4 et 5, les parties pleines ou dents 21,ménagées sur le bord de la rondelle entre les entailles 19,prennent appui contre l'extrémi- té axiale supérieure de la jupe 17 et l'on donne aux entailles 19 des dimensions radiales telles qu'elles s'étendent radialenient vers l'intérieur au-delà de la jupe 17. Sur le disque d'espacement 18 est superposé un disque 22 comportant plusieurs ouvertures 23 disposées, dans l'exemple considéré, suivant une disposition circu- laire (figure 4).
Ainsi qu'il est décrit ci-après, le disque d'es- pacement 18 et le disque perforé 22.qui lui est superposé,s'ajus- tant librement à l'intérieur de la partie supérieure du boîtier 10, de Manière qu'on puisse facilement les enlever de ce boîtier. Lors- que le dispositif aérateur est monté sur l'extrémité d'un robinet, comme représenté sur les figures 1 et 2, on interpose un joint 24, fait de caoutchouc ou d'une matière similaire, entre le disque 22 et l'extrémité ouverte du robinet 12, de manière à réaliser un joint étanche à l'eau, grâce à quoi l'eau sous pression provenant du robinet 12 est expulsée par les ouvertures 23 de manière à cons- tituer une multitude de jets sensiblement indépendants ou discrets qui sont entourés par de l'air.
Un corps brise-jet ou de mélange,orienté vers le bas et se présentant sous la forme d'un obturateur 26, est suspendu
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au centre à partir du disque 22, cet obturateur brise-jet compor- tant, dans l'exemple considéré, une partie terminale supérieure 27,de diamètre réduit,qui traverse une ouverture centrale 28,pra- tiquée dans le disque 22,et qui est déformée,à son extrémité en saillie,de la manière générale utilisée pour une liaison par rivet.
Cet obturateur brise-jet 26 présente une forme générale en ogive ou en champignon qui comprend un col 29,de dimension réduite,situé im- médiatement en dessous du disque perforé 22;et une partie bulbeuse ou évasée 31,s'épanouissant brusquement dans le sens radial et assurant vis-à-vis de l'eau la première fonction de brise-jet de l'obturateur. La partie élargie 31 comporte un épaulement nnulai- re 32 à courbure régulière, s'inclinant vers le bas et disposé di- rectement au-dessous des ouvertures 23, de sorte que les jets d'eau provenant de ces ouvertures peuvent frapper cet épaulement.
Ainsi qu'on le voit facilement sur'les figures 2 et 3, l'élément d'espacement 18 comporte une ouverture centrale élargie 33 qui est de diamètre suffisant pour laisser dégagées toutes les ouvertures 23 disposées circonférentiellement. En d'autres termes, toutes les ouvertures 23 sont disposées à l'intérieur de la zone de l'ou- verture agrandie 33 pratiquée dans l'élément d'espacement sous-ja- cent, de sorte que les jets d'eau sortant des ouvertures 23 peuvent frapper directement l'épaulement curviligne 32 de l'obturateur brise-jet. Une tige cylindrique allongée ou partie de queue 33. de diamètre réduit, s'étend vers le bas à partir de la partie élargie 31 de l'obturateur brise-jet 26.en faisant corps avec cette partie, 31 et elle se termine à courte distance au-dessus de l'extrémité inférieure ouverte du boîtier 10.
La paroi intérieure de la partie inférieure du boî- tier 10,située en dessous de 1'épaulement 14,comporte une série d'épaulements annulaires 34 disposés en gradins, le diamètre in- térieur du boîtier 10 diminuant par palier d'épaulement en épaule-
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ment dans le sens d'écoulement du fluide vers l'ouverture de sor- tie qui est désignée par 36. Comme décrit ci-après, ces épaule- ments en gradin 34 ont pour fonction de constituer des surfaces brise-jet additionnelles pour le courant formé d'un mélange d'eau et d'air ainsi que d'assurer une union de manière à évacuer un courant homogène contenant de nombreuses bulles à partir de l'ori- fice de sortie 36 du boîtier.
Afin de retarder d'une manière un peu plus marquée 1'écoulement du fluide et, de ce fait, de donner plus de douceur au.courant de sortie, il est préférable que les épaulements 34 soient disposés avec une légère inclinaison, ainsi qu'on le voit au mieux sur la figure 2, cette inclinais.on étant dirigée vers le bas et radialement vers l'extérieur du dispositif.
En d'autres termes, les épaulements inclinés 34 constituent effec- tivement des surfaces légèrement en dépouille ou rentrantes dans le sens opposé à la direction de l'écoulement du fluide.
Ainsi qu'il est décrit plus complètement dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 2.761.662,mentionné précédem- ment, l'aérateur objet de la présente invention est réalisé de ma- nière à constituer également des sous-ensembles séparés, comme on le voit sur al vue éclatée de la figure 3, qui peuvent être facile- ment démontés en vue du nettoyage et être remontés avec peu de ris- que d'erreurs même par des personnes peu expertes en mécanique.
De plus, la simplicité de structure et d'assemblage facilite gran- dement la fabrication économique de l'appareil ou dispositif.
En cours de fonctionnement, l'eau sous pression pé- nètre à l'extrémité supérieure ou d'admission du boîtier 10 et elle est expulsée par les petites ouvertures 23 pratiquées dans le disque 22, ce qui crée une multitude de jets d'eau fins et dis- tincts en dessous de ce disque 22. L'espace 37 (figure 2),tel qu'il est délimité en dessous du disque 22 et entre la périphérie de l'ou verture centrale 33 et le bouchon brise-jet 26,constitue en fait une première chambre ou zone de mélange à l'intérieur de laquelle
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les jets d'eau provenant des ouvertures 23 sont d'abord mélangés avec de l'air.
A cause de leur nature distincte ou relativement indépendante, les jets d'eau sortant des ouvertures- 23 se trouvent entièrement entourés par de l'air qui pénètre librement dans la chambre de mélange primaire 37, de la manière indiquée par les flé ches sur la figure 2. Ainsi, de l'air extérieur traverse les fen- tes latérales 13 et s'élève entre la jupe 17 et le boîtier 10 et, de là, se dirige radialement vers l'intérieur et vers le bas à travers les entailles aménagées dans l'élément d'espacement 18 pour atteindre l'intérieur du dispositif aérateur. Comme on le voit une partie de l'air entrant a, de cette manière, accès à la cham- bre de mélangeage primaire 37 afin d'assurer un contact initial avec les jets d'eau sortant des ouvertures 23.
Pendant que les jets d'eau se dirigent vers le bas à travers l'espace 37 alors qu'ils sont entourés par de l'air, ce dernier se trouve entraîné dans ces jets et ceux-ci frappent alors avec une force considérable la partie incurvée 32 en forme d'épau- lement de l'obturateur brise-jet, ce qui provoque un éclabousse- ment et un rebondissement énergiques des courants d'eau vers l'ex- térieur et les amène en contact avec le bord périphérique vertical de l'ouverture 33 et, en particulier, avec l'arête inférieure de ce bord.
Cette arête joue un rôle extrêmement utile en ce qu'elle brise et subdivise la projection d'eau en cours de rebondissement, de telle sorte qu'une partie de l'eau provenant de cette multitude de jets se trouvera également déviée contre la face inférieure du disque d'espacement 18, à l'endroit des parties pleines ou dentu- res radiales 21 de celui-ci, et également en direction radiale vers l'extérieur contre la jupe verticale 17. On comprendra que, de cette manière, les jets d'eau se trouvent brisés et mélangés d'une manière très poussée avec l'air dans la zone de mélange pri- maire 37 et aussi, à un plus haut degré,dans l'espace annulaire adjacent 38,situé entre la jupe verticale 17 et la partie élargie
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31 en forme de bulbe de l'obturateur brise-jet.
Par conséquent, la zone 38 peut être considérée comme une seconde chambre brise- jet et de mélange.
Une des caractéristiques distinguant le dispositif conforme à l'invention des dispositifs aérateurs connus jusqu'ici, réside dans l'emplacement et la forme de l'écran 16-17. On compren- dra que, au cours de l'action de brise-jet et de mélange ainsi que pendant l'éclaboussement de l'eau dans les zones 37 et 38, la jupe verticale 17, qui s'étend à la fois au-dessus et au-dessous des passages d'air 13, sert effectivement à couvrir ou protéger ces passages d'air de manière à éviter que l'eau soit projetée à l'extérieur par ces passages et obstrue le passage libre offert à l'air jusqu'à l'intérieur du dispositif aérateur.
Cependant, dans les dispositifs aérateurs de ce type général proposé jusqu'ici, la jupe ou écran prévu pour les passages d'air était raccordé à la structure de l'aérateur au-dessus des orifices d'admission d'air, l'extrémité inférieure de la jupe s'étendant en dessous des pas- sages d'air, mais étant .libre et ouverte, de sorte que, pour par- venir jusqu'à la chambre de mélange, la totalité de l'air devait passer à l'intérieur par les orifices latéraux, se diriger vers le bas entre la jupe et le boîtier et, de là, en dessous de l'ex- trémité inférieure de la jupe et vers le haut jusque dans la zone où s'effectuait la majeure partie de l'action brise-jet sur l'eau et du mélange de l'air et de l'eau.
En conséquence, dans les dis- positifs antérieurs de ce genre,il fallait que l'air entrant pénè- tre dans la chambre primaire de brise-jet et de mélange en pas- sant dans le sens ascendant à contre-courant du sens général des- cendant du courant d'eau.
Dans le dispositif conforme à la présente invention, ainsi qu'on le voit plus particulièrement sur la figure 2, l'extré- mité inférieure de la jupe verticale 17 se trouve effectivement fermée au passage de l'air par le rebord terminal 16 en contact
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avec la paroi intérieure du boîtier 10 et, de ce fait, l'air en- trant doit nécessairement se diriger vers le haut et passer au- dessus de la partie supérieure de la jupe 17 pour pouvoir parvenir à l'intérieur du dispositif aérateur. Bien entendu, une des fonc- tions de l'élément d'espacement 18 est d'assurer, à l'aide des entailles marginales 19, le jeu ou les conduits nécessaires pour le passage de l'air au-dessus de la partie supérieure de la jupe 17.
E certaine quantité de l'air pénétrant ainsi à l'intérieur du dispositif doit alors s'écouler latéralement et, de façon géné- rale, vers le haut jusque dans la chambre primaire 17 de mélange et de brise-jet et, pour parvenir à ce résultat, une certaine quan- tité de l'air entrant doit se déplacer dans un sens tel qu'il soit à contre-courant des jets d'eau entrants. Toutefois, on voit éga- lement que le reste de l'air se déplace nécessairement vers le. bas jusque dans là zone brise-jet secondaire 38,et cette partie du courant d'air se déplace dans un sens qui est celui de la di- rection générale du courant d'eau.
En conséquence, il s'ensuit que la combinaison ci-avant décrite constituée par l'écran 16-17 et le dispositif d'espacement 18-19-21 constitue un ensemble déflec- teur qui facilite grandement l'entraînement de quantité supplémen- taire d'air dans la zone brise-jet secondaire 38 du fait que, dans cette région, l'air et l'eau s'écoulent simultanément dans le mê- me sens et que, dans un courant de ce genre, il se produit néces- sairement un effet d'aspiration.
Comparé aux dispositifs aérateurs antérieurs, dans lesquels la quasi-totalité de l'air entrant doit s'écouler vers le bas et, de là, vers le haut en dessous de l'extrémité infériez re de la jupe afin d'avoir accès jusqu'à une zone primaire de mé- .lange,grâce à la présente invention, une quantité d'air relative- ment plus importante peut pénétrer dans le dispositif contribuant . ainsi à un plus haut degré d'aération, ce qui donne, dans le cou- rant aéré final, de meilleures caractéristiques de douceur et de non-éclaboussement.
Bien entendu, pour tirer complètement parti de
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l'accroissement de l'air entraîné par suite du trajet d'écoulement différent suivi par l'air entrant, il est essentiel que la volume total de l'espace délimité par les entailles marginales 19 soit suffisant pour assurer à l'air un passage libre sensiblement non obstrué jusque dans l'espace intérieur du dispositif aérateur.
De plus, l'ensemble à écran conforme à l'invention réduit plus en- core qu'il n'était possible de le faire jusqu'ici toute tendance de l'eau à revenir en arrière et à sortir par les fentes 13 lors- qu'il existe une obstruction partielle de l'écoulement à l'intérieur du dispositif.
Outre l'avantage décrit ci-avant que présente le trajet d'écoulement de l'air en ce qu'il facilite l'entraînement de plus importantes quantités d'air dans le courant d'eau, les caractéristiques recherchées de douceur et de non-éclaboussement se trouvent également renforcées par le fait que la structure ob'- jet de l'invention constitue deux zones successives 37 et 38 de brise-jet et de mélange. Une partie de la rupture et de l'éclabous- sement des jets d'eau accompagnés d'un mélange préliminaire d'eau et d'air se produit dans la zone 37, mais un degré plus poussé de rupture et d'éclaboussement avec entraînement de quantités plus importantes d'air se produit également dans la zone secondaire 38.
Afin d'obtenir le fonctionnement le plus efficace, il est nécessai- re que les zones 37 et 38 soient séparées l'une de l'autre par un passage ou orifice annulaire relativement restreint comme celui qui se trouve délimité, d'une part, par l'arête infér ieure de l'ou- verture 33 pratiquée dans la rondelle 18 et,d'autre part, par l'épaulement incliné opposé 32 de l'obturateur brise-jet.
Ainsi que le montre de façon évidente la figure 2, cet orifice ou ouver- ture annulaire constitue, dans tout le passage offert à l'écoule- ment en dessous du disque 22, l'endroit le plus étroit ou le plus- restreint, et c'est cette restriction qui, pour une large part, détermine le fonctionnement convenable des chambres brise-jet 37
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et 38 qui sont plus ou moins séparées l'une de l'autre, ce qui donne un courant aéré présentant de meilleures caractéristiques.
Bien qu'il soit nécessaire- que le- passage restreint ménagé entre l'arête: inférieure: de l'ouverture- 33 de: la., rondelle et l'obturateur brise.-et. soit déterminé de manière à offrir urne. certiane résistance au passage du fluide, il est en même temps, es- sentiel,- pour le bon fonctionnement de la chambre brise-jet 37, que la section de ce passage annulaire soit au moins légèrement supérieure à la section totale des ouvertures 23 pratiquées dans le disqwe. 22. S'il n'en est pas ainsi, particul ièrement à des dé- bits élevés, l'eau entrant dans le dispositif aurait une tendance indésirable à se rassembler dans l'espace 37 et à remplir celui-ci.
Dans ces conditions, on ne bénéficierait pas de la nature indépen- dante ou distincte des jets d'eau individuels sortant par les.ou- vertures 23 et il ne se produirait pas de chocs et d'éclabousse- ment des jets d'eau distincts qui sont nécessaires pour un mélange de l'air avec l'eau et un entraînement d'air efficaces. En outre, la section transversale minimum de l'espace annulaire 38 entre la jupe 17 et la partie 31 d'obturateur doit également être supérieu- re à la section de l'orifice annulaire restreint servant à l'écou- lement ainsi qu'à la section totale des ouvertures 23. De cette manière, cet espace 38 n'aura jamais tendance à se trouver plein d'egu.
Pendant que le mélange aéré d'eau et d'air passe de la chambre de mélange secondaire 38 dans la région des épaule- ments en gradin 34, d'autres effets de brise-jet et d'éclabousse- ment d'eau se produisent également entre ces épaulements en gra- din 34 et l'obturateur brise-jet 26, comme décrit précédemment.
De plus, ainsi qu'on l'a mentionné antérieurement, la disposition angulaire en dépouille des épaulements 34 retarde, jusqu'à un cer- tain degré, l'écoulement du courant fluide et améliore plus encore la douceur désirable de ce courant. Toutefois, ce qui est plus im-
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portant, la série d'épaulements en gradin 34, coopérant avec la partie de tige coaxiale 33, l'obturateur brise-jet 26 assure l'u- nion intime de l'eau qui est alors complètement aérée, de sorte qu'un courant homogène émerge de l'orifice de sortie 36 du dis- positif.
Comme on le comprendra également, la queue allongée 33 formée sur l'obturateur tampon 26 sert' à remplir ou occuper la partie centrale du boîtier 10 au voisinage de l'extrémité de sor- tie de celui-ci, ce qui aide à maintenir une vitesse d'écoulement appropriée à la sortie du dispositif.
Bien que l'invention ait été décrite en référence à un mode d' exécution particulier de celle-ci, on doit comprendre que diverses modifications peuvent y être apportées sans se dépar- tir de l'esprit de la présente invention.
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The present invention relates to improvements to aerating devices of the type which can be connected to water taps and the like.
The aerator device according to the invention comprises: a housing, comprising, at its opposite ends, an inlet port and an outlet port and, in its wall, side air passages; a perforated disc extending transversely in this housing between the inlet port and the aforementioned passages; a downwardly extending jet breaker and mixer body
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from the aforementioned disc and capable of receiving jets of liquid from the openings made in the disc;
finally, a deflector device, of generally annular shape, disposed between the passages and the body and serving to divert upwards in the direction of the perforated disc the air admitted coming from the aforementioned passages and, from there, to divert this air at least partly downwards between the deflector device and the aforementioned body, so that, in general, this air flows simultaneously in the same direction as the liquid circulating from the orifice ' admission to the outlet orifice, the aforementioned deflector device being in contact, at its lower part, with the interior wall of the box, below the air passages;
so that the air from the air passages cannot flow downwards into the housing, and this deflector device extending upwards some distance from the aforesaid body as well as from the inner wall of the housing to beyond and above the air passages, this deflector device being, at its upper part, spaced from the lower face of the aforementioned disc.
Aerator devices for mixing water and air are now widely known and used on taps and other water outlet or intake devices.
These devices are extremely useful and advantageous because they can produce a consistent, smooth, highly bubble-free, substantially non-splashing stream which contains a relatively large proportion of entrained air. Various embodiments of aerator devices of this type have been proposed, and the present invention relates particularly to improvements made to a device, the general characteristics of which are described in the patents of the United States of America.
Joseph J. Goodrie nos. 2,510,396 and 2,761,662.
In these prior patents, the aerator device is characterized by a cylindrical casing comprising: air passages
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lateral; a perforated disc, used to form water jets in the vicinity of the air intake or inlet openings; a stopper or jet breaker against which the jets strike; a screen, serving to prevent water from splashing out through these air passages; finally, a device located at the outlet end of the housing and serving to unite the water and the entrained air in the form of a homogeneous current.
Although aerating devices of the previous type are extremely efficient and widely used, it has been found that, by making certain structural modifications
Read, it is possible to obtain a smoother, smoother current which produces an even lower splash and in which the water has less tendency to be deflected through the air passages when its flow inside the device stops. found partially restricted or obstructed. At the same time, the other advantages of operation and structure specific to the devices described in the aforementioned patents are retained in the present invention.
Consequently, the object of the present invention is: - an aerator of new embodiment designed so as to produce a homogeneous aerated stream exhibiting by its softness, and the fact that it does not produce splashes, better characteristics than previous devices; - a new aerator of the aforementioned type which is further characterized by the compact shape and the simplicity of its structure, which enables it to comply with the regulations concerning plumbing installations and at the same time facilitates cleaning of the device by persons who are not mechanical experts.
Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the detailed description given below, without limiting the scope of the invention, with reference to the appended drawing, in which:
The figure is a side elevational view of a
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aerator constituting a particular embodiment of the invention and showing this aerator mounted on the outlet orifice of a tap; Figure 2 is a partial longitudinal sectional view taken at 2-2 of Figure 1; FIG. 3 is a partially exploded view of the device showing the manner in which its constituent parts are assembled; Figure 4 is a cross-sectional view taken substantially at 4-4 of Figure 2; Figure 5 is a cross-sectional view taken substantially at 5-5 of Figure 2;
Figure 6 is a plan view from below of the device shown in Figure 2.
As shown in the drawing, the aeration device comprises an outer cylindrical casing or sleeve 10 the axial length of which is relatively short and which has, at its inlet end, a female thread 11 for securing the device to the device. A threaded outlet orifice of a valve, retort shown partially at 12. The wall of the housing 10 has several side slits or openings 13 which serve as air passages for bringing air inside the device. In the example under consideration, three such slits 13 are circumferentially spaced on the wall of the housing 10, but any desired number of openings can be used.
Immediately below the slits 13, the inner wall of the housing 10 has a small shoulder or annular seat 14 on which rests a side flange 16 extending outwardly from the lower end of a base. - vertical annular gue or skirt 17. As can be seen in particular in FIG. 2, the skirt 17 is arranged concentrically with respect to the wall of the housing 10 and at some distance inside the latter. , and this skirt extends above and below
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under slots 13, so as to form a kind of screen for them.
If desired, the side portion 16 forming the rim of the skirt 17 can fit relatively tightly within the housing 10, but this arrangement is not essential and the skirt 17 can also be fitted in. this case so that it can be easily disassembled and removed.
On the upper axial end of the skirt 17 is arranged a spacer element in the form of a circular washer or disc 19 comprising several notches 19 spaced circumferentially on the outer peripheral edge of this washer. As can be seen in particular in FIGS. 4 and 5, the solid parts or teeth 21, formed on the edge of the washer between the notches 19, bear against the upper axial end of the skirt 17 and l 'the notches 19 are given radial dimensions such that they extend radially inwardly beyond the skirt 17. On the spacer disc 18 is superimposed a disc 22 having several openings 23 arranged in the example considered, following a circular arrangement (figure 4).
As will be described below, the spacer disc 18 and the perforated disc 22. which is superimposed thereon, fitting freely inside the upper part of the housing 10, so that 'they can easily be removed from this housing. When the aerator device is mounted on the end of a valve, as shown in Figures 1 and 2, a gasket 24, made of rubber or a similar material, is interposed between the disc 22 and the end. valve 12, so as to achieve a watertight seal, whereby the pressurized water from the valve 12 is expelled through the openings 23 so as to constitute a multitude of substantially independent or discrete jets which are surrounded by air.
A downwardly oriented jet breaker or mixture body in the form of a shutter 26 is suspended
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in the center from the disc 22, this jet-breaker shutter comprising, in the example considered, an upper end part 27, of reduced diameter, which passes through a central opening 28, made in the disc 22, and which is deformed, at its projecting end, in the general manner used for a rivet connection.
This jet-breaker shutter 26 has the general shape of an ogive or mushroom which comprises a neck 29, of reduced size, located immediately below the perforated disc 22; and a bulbous or flared part 31, suddenly expanding into the radial direction and ensuring the first function of the shutter's jet-breaker with regard to water. The enlarged portion 31 has a non-shaped shoulder 32 of regular curvature, inclining downwardly and disposed directly below the apertures 23, so that the jets of water from these apertures can strike this shoulder.
As can easily be seen in Figures 2 and 3, the spacer 18 has an enlarged central opening 33 which is of sufficient diameter to leave free all the openings 23 disposed circumferentially. In other words, all of the apertures 23 are disposed within the area of the enlarged aperture 33 formed in the underlying spacer member, so that the jets of water exiting openings 23 can directly strike the curvilinear shoulder 32 of the jet-breaker shutter. An elongated cylindrical rod or tail portion 33. of reduced diameter, extends downwardly from the enlarged portion 31 of the jet-breaker shutter 26, integrally with this portion, 31 and terminates in short distance above lower open end of housing 10.
The inner wall of the lower part of the housing 10, located below the shoulder 14, has a series of annular shoulders 34 arranged in steps, the internal diameter of the housing 10 decreasing in steps from shoulder to shoulder. -
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in the direction of flow of the fluid towards the outlet opening which is designated 36. As described below, these stepped shoulders 34 function as additional jet-breaking surfaces for the flow. formed from a mixture of water and air as well as ensuring a union so as to discharge a homogeneous stream containing numerous bubbles from the outlet 36 of the housing.
In order to retard the flow of the fluid a little more markedly and thereby to give more smoothness to the output current, it is preferable that the shoulders 34 are disposed with a slight inclination, as well as this is best seen in Figure 2, this inclinais.on being directed downward and radially outwardly of the device.
In other words, the inclined shoulders 34 do constitute surfaces that are slightly undercut or re-enter in the direction opposite to the direction of fluid flow.
As described more fully in US Pat. No. 2,761,662, mentioned above, the aerator which is the subject of the present invention is designed so as to also constitute separate subassemblies. , as seen in the exploded view of Figure 3, which can be easily disassembled for cleaning and reassembled with little risk of error even by people with little mechanical expertise.
In addition, the simplicity of structure and assembly greatly facilitates the economical manufacture of the apparatus or device.
During operation, the pressurized water enters the upper or inlet end of the housing 10 and is expelled through the small openings 23 made in the disc 22, which creates a multitude of water jets. fine and distinct below this disc 22. The space 37 (figure 2), as delimited below the disc 22 and between the periphery of the central opening 33 and the jet-breaker cap 26 , in fact constitutes a first chamber or mixing zone inside which
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the water jets from the openings 23 are first mixed with air.
Because of their distinct or relatively independent nature, the water jets exiting the openings 23 are completely surrounded by air which freely enters the primary mixing chamber 37, as indicated by the arrows on the diagram. figure 2. Thus, outside air passes through the side windows 13 and rises between the skirt 17 and the housing 10 and, from there, flows radially inwards and downwards through the notches provided. in the spacer 18 to reach the interior of the aerator device. As can be seen some of the incoming air has, in this way, access to the primary mixing chamber 37 in order to ensure initial contact with the water jets exiting the openings 23.
As the jets of water move downward through space 37 while surrounded by air, the latter is entrained in these jets and these then strike the part with considerable force. curve 32 in the shape of the shoulder of the jet-breaker shutter, causing the outwardly splashing and bouncing of the water streams outward and bringing them into contact with the vertical peripheral edge of the the opening 33 and, in particular, with the lower edge of this edge.
This ridge plays an extremely useful role in that it breaks up and subdivides the bouncing water projection, so that some of the water from this multitude of jets will also be deflected against the underside. of the spacer disc 18, at the location of the solid or radial toothed parts 21 thereof, and also radially outwardly against the vertical skirt 17. It will be understood that in this way the jets of water are found broken up and mixed in a very thorough manner with the air in the primary mixing zone 37 and also, to a greater degree, in the adjacent annular space 38, situated between the vertical skirt 17 and the enlarged part
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31 bulb-shaped jet breaker shutter.
Therefore, zone 38 can be viewed as a second spray and mixing chamber.
One of the characteristics distinguishing the device according to the invention from the ventilating devices known hitherto, lies in the location and the shape of the screen 16-17. It will be understood that during the jet-breaking and mixing action as well as during the splashing of water in zones 37 and 38, the vertical skirt 17, which extends both across above and below the air passages 13, effectively serves to cover or protect these air passages so as to prevent water from being projected outside through these passages and obstruct the free passage offered to the air up to the inside of the aerator.
However, in aerator devices of this general type proposed heretofore, the skirt or screen provided for the air passages was connected to the structure of the aerator above the air intake ports, the end bottom of the skirt extending below the air passages, but being free and open, so that in order to reach the mixing chamber all of the air had to pass through the 'inside through the side openings, go down between the skirt and the housing and thence below the lower end of the skirt and up to the area where most of the work takes place. of the jet-breaking action on the water and of the mixing of air and water.
Consequently, in previous devices of this kind, it was necessary for the incoming air to enter the primary jet-breaker and mixing chamber by passing in an upward direction against the general direction of the flow. - ascent from the stream of water.
In the device according to the present invention, as can be seen more particularly in FIG. 2, the lower end of the vertical skirt 17 is effectively closed to the passage of air by the terminal flange 16 in contact.
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with the interior wall of the casing 10 and, therefore, the incoming air must necessarily flow upwards and pass over the upper part of the skirt 17 in order to be able to reach the interior of the aerator device. Of course, one of the functions of the spacer element 18 is to provide, by means of the marginal notches 19, the clearance or ducts necessary for the passage of the air above the upper part. of the skirt 17.
A certain quantity of the air thus entering the interior of the device must then flow laterally and, in general, upwards, into the primary mixing and jet-breaking chamber 17 and, in order to achieve As a result, some of the incoming air must move in a direction such that it is counter-current to the incoming water jets. However, it can also be seen that the rest of the air necessarily moves towards the. down to the secondary jet-breaker zone 38, and that part of the air stream moves in a direction which is that of the general direction of the water stream.
Accordingly, it follows that the above-described combination of screen 16-17 and spacing device 18-19-21 constitutes a deflector assembly which greatly facilitates the entrainment of additional quantity. air in the secondary jet-breaker zone 38 because, in this region, air and water flow simultaneously in the same direction, and in such a current it is necessary - surely a suction effect.
Compared to previous aerator devices, in which almost all of the incoming air must flow downward and thence upward below the lower end of the skirt in order to gain access to to a primary mixing zone, by virtue of the present invention, a relatively larger quantity of air can enter the contributing device. thus to a higher degree of aeration, which gives, in the final aerated stream, better characteristics of softness and non-splashing.
Of course, to take full advantage of
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the increase in entrained air as a result of the different flow path followed by the incoming air, it is essential that the total volume of the space delimited by the marginal notches 19 be sufficient to ensure the air passage free substantially unobstructed into the interior space of the aerator device.
In addition, the screen assembly according to the invention reduces any tendency of the water to move back and out through the slits 13 even more than was heretofore possible. that there is a partial obstruction of the flow inside the device.
In addition to the advantage described above of the air flow path in that it facilitates the entrainment of larger quantities of air in the water flow, the desired characteristics of softness and the splashing are also reinforced by the fact that the object structure of the invention constitutes two successive zones 37 and 38 of the jet breaker and of the mixture. Some of the breaking and splashing of the water jets accompanied by a preliminary mixing of water and air occurs in zone 37, but a greater degree of breaking and splashing with entrainment larger amounts of air also occur in secondary zone 38.
In order to obtain the most efficient operation, it is necessary that the zones 37 and 38 be separated from each other by a relatively small annular passage or orifice such as that which is delimited, on the one hand, by the lower edge of the opening 33 made in the washer 18 and, on the other hand, by the opposite inclined shoulder 32 of the jet-breaker shutter.
As evidently shown in Figure 2, this orifice or annular opening constitutes, in all the passage offered to the flow below the disc 22, the narrowest or the most restricted place, and it is this restriction which, to a large extent, determines the correct functioning of the jet-breakers 37
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and 38 which are more or less separated from each other, resulting in an aerated stream with better characteristics.
Although it is necessary- that the- restricted passage formed between the edge: lower: of the opening- 33 of: the., Washer and the shutter breaker.-and. be determined so as to offer urn. Certain resistance to the passage of the fluid, it is at the same time essential - for the correct operation of the jet breaker chamber 37, that the section of this annular passage is at least slightly greater than the total section of the openings 23 made in the disqwe. 22. If this is not so, particularly at high flow rates, the water entering the device would have an undesirable tendency to collect in space 37 and to fill it.
Under these conditions, one would not benefit from the independent or distinct nature of the individual jets of water exiting through the openings 23, and there would be no shocking and splashing of the separate jets of water. which are necessary for efficient mixing of air with water and air entrainment. In addition, the minimum cross section of the annular space 38 between the skirt 17 and the shutter part 31 must also be greater than the section of the restricted annular orifice serving for the flow as well as for the flow. the total section of the openings 23. In this way, this space 38 will never tend to be full of egu.
As the aerated mixture of water and air passes from the secondary mixing chamber 38 into the region of the stepped shoulders 34, further splash and splash water effects occur. also between these stepped shoulders 34 and the jet-breaker shutter 26, as previously described.
In addition, as previously mentioned, the angular tapered arrangement of the shoulders 34 retards, to some degree, the flow of the fluid stream and further improves the desirable smoothness of that stream. However, what is more im-
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carrying, the series of stepped shoulders 34, cooperating with the coaxial rod part 33, the jet-breaker plug 26 ensures the intimate union of the water which is then completely aerated, so that a current homogeneous emerges from the outlet 36 of the device.
As will also be appreciated, the elongated shank 33 formed on the buffer plug 26 serves to fill or occupy the central portion of the housing 10 in the vicinity of the outlet end thereof, which helps to maintain appropriate flow rate at the outlet of the device.
Although the invention has been described with reference to a particular embodiment thereof, it should be understood that various modifications can be made thereto without departing from the spirit of the present invention.
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