Vanne à fermeture automatique. L'invention est relative aux vannes à fer metureautomatique et plus particulièrement aux vannes employées dans les conduites d'eau pour couper le courant lorsque se produit une chute anormale de pression en aval de l'em placement de la vanne, comme cela peut être le cas, par exemple lorsqu'il se produit une rupture de la conduite principale ou lors qu'une dépression .anormale agit sur la con duite.
Pour réaliser l'objet de l'invention on utilise la loi bien connue de Venturi, qui dit que, lorsqu'un fluide traverse un tuyau de section transversale décroissante, la. pression latérale sur les parois de ce tube est inver sement proportionnelle à la vitesse de passage du liquide à travers .ce tube.
Selon l'invention l'obturation de la. vanne est disposé de manière à fermer, dans sa po sition active, le col étranglé d'un tube Ven turi intercalé -dans cette conduite, des moyens étant prévus pour que la fermeture de cet obturateur soit commandée automatiquement lorsque se produit une réduction de la pres- sion latérale dans le col étranglé, par suite d'une vitesse anormale de passage du liquide à travers ce .col.
Le dessin annexé représentée, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention.
Fig. 1 est une coupe de l'une de ces formes; Fig. 2 en est une vue en bout partielle, prise dans la direction de la flèche A de fig. 1; Fig. 3 est une coupe d'une autre forme clans laquelle on utilise, en plus du piston actionné au moyen de la pression dans le col, un second piston ouvert du côté de l'orifice d'admission de pression du tube Venturi;
Fig. 4 montre une troisième forme dans laquelle les deux pistons, au lieu d'être dis posés côte à -côte, comme dans la forme de fig. 3, sont disposés coaxialement. Cette fi gure montre également une variante de l'ob turateur; Fig. 5 et 6 montrent à part un détail de la forme représentée fig. 4. En se reportant d'abord à la, forme repré sentée aux fig. 1 et 2 on voit que ca indique un tube Venturi -disposé dans la conduite dont on veut commander le débit.
Dans le col étranglé cri de ce tube est disposé un obtura teur b travaillant verticalement. Cet obtura teur est disposé pour couper le courant à tra vers ai dans sa position fermée.
La tige c de l'obturateur porte, fixé sur elle, un piston d travaillant clans un cylindre r#. Sur le -côté de ce cylindre c est fixée une soupape de commande f qui communique, d'une part, par un tuyau y avec la. conduite à l'entrée du tube Venturi a, d'autre part, par des conduites la et i avec les espaces du cylindre e se trouvant respectivement sur et sous le piston d, et enfin par un conduit y avec l'échappement.
La disposition de cette soupape est telle que, quelle que soit la face du piston d qui est reliée :au côté pression, sa face opposée est toujours reliée à l'échappe ment.
Dans cette forme la soupape de commande f est une soupape à tiroir.
Sous la tige k. de cette soupape de -com mande est fixé un petit cylindre I dont l'ex trémité inférieure communique avec le col ai du tube Venturi par un tuyau iii, Dans ce cylindre l travaille un piston<I>n</I> dont la. tige, se projetant vers le haut, 7z', se termine par une fourchette munie d'un galet o, clans laquelle travaille le long bras p d'un levier coudé<I>p,</I> pi pivoté sur un axe<I>q.</I> L'ex trémité libre du bisas p est munie d'un con trepoids<I>p\,</I> tandis que le bras court p' vient.
appuyer par son extrémité libre contre une butée r portée pair la. tige 7s.
Aussi longtemps que le débit à travers le tube Venturi_ est normal, la pression latérale dans le col ai agit sur le côté inférieur du piston ri <I>et</I> maintient le bras long p du levier coudé soulevé contre l'action du contrepoids P\. La tige<I>le</I> de la soupape de commande<I>f,</I> dans cette position du levier coudé,
est. main tenue dans une position telle que la soupape de commande admette du fluide sous pression sous le piston d et relie l'esp.aice au-dessus de ce piston .avec l'échappement, d'où il résulte que l'obturateur b est maintenu suspendu. donc ouvert.
Si la pression régnant dans la conduite en aval de la vanne tombe d'une manière anor male, l'accroissement de la vitesse du passage du fluide à travers le col c,' en résultant cause un abaissement de la pression latérale dans ce col et par conséquent un abaissement de la pression maintenue sous le piston ni.. Le con trepoids p2 agit alors proportionnellement à cet abaissement de pression pour faire bas culer le levier coudé autour de son pivot q dans le sens des aiguilles d'une montre.
Le bras p' de ce levier %la,ce alors la tige l;= de la. soupape de commande f vers la. droite (fig. 2), ce qui fait que cette soupape coupe l'admission du fluide sous pression sous la face inférieure du piston d et ouvre l'admis sion dudit fluide au-dessus de la, face supé rieure de: ce piston, ce qui a. pour résultat de faire descendre l'obturateur b.
On remarquera qu'en réglant le coiitr-2- poids pf2, on peut régler à volonté la valeur de l'abaissement de la pression régi tant dans la conduite en aval du tube Venturi, sa.irc# pour effectuer la fermeture complète de la vanne.
Pour permettre de rappeler la. soupape<B>d :</B>commande f après qu'à eu lieu la fermeture décrite. ci-dessus, lorsqu'on désire que la vanne soit ouverte îi nouveau, la butée r, por tée par la tige 7;
de cette soupape f, avec la quelle coopère le bras p', a de préférence la forme d'une fourche pivotée à la tige k, en 71. Les côtés intérieurs des deux branches de cette fourche, qui embrassent la tige k. sont in clinés à, un angle approprié en )-2. Après due le mécanisme a fonctionné pour fermer la soupape,
la butée r peut être soulevée autour de son pivot r' et la tige l, tirée vers la. gauche (fig. 2) à. la main pour renverser la commande effectuée par la soupape f.
L'extrémité libre du bras p' du levier coudé appuie alors sur le côté intérieur de la butée r, c'est-à-dire qu'elle se trouve entre cette butée et la soupape de commande.
Comme, cependant, le levier coudé tourne au tour<B>(let</B> son pivot q, dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, entraîné par l'ascen sion du piston qui se produit dès que la pres sion régnant dans la conduite en aval du tube Venturi redevient normale, l'extrémité libre du bras de levier p' repousse les faces incli nées r2 de la butée r et fait ainsi osciller cette dernière autour de son pivot r1, jusqu'à ce quelle lui laisse le passage libre pour repren dre sa position initiale (fig. 2).
Pour permettre de régler facilement la. po sition de la soupape de commande on emploie un indicateur ayant la forme, par exemple d'un index solidaire des déplacements de la tige de la, soupape de commande et se dépIn- çant sur uncadran gradué correspondant (non représenté).
Dans la forme représentée, fig. 3, un second cylindre s est disposé à côté du<B>cy-</B> lindre 1. Ce cylindre s communique par sa base avec l'entrée du tube Venturi par un tuyau t. Un piston s', travaillant dans le cy lindre s, ,a sa tige s2 reliée à une extension 1>3 du levier coudé qui actionne la tige de la sou pape de commande.
Dans cette forme le con trepoids p2 agissant sur le bras p du levier est supprimé, la. pression régnant clans la. con duite en amont de la. vanne qui agit sous -le piston s' tendant elle-même à faire basculer le levier coudé dans le sens des aiguilles d'une montre pour commander le déplacement vers la droite de, la tige de la soupape de coim- mande, mais cette .action est limitée par l'ac tion de la,
pression régnant clans le col a' du tube Venturi sous le piston qa. Un poids mo- bile p4, :ajustable en position sur l'extension p", permet dé régler le degré d'abaissement de pression sous le piston -u, nécessaire pour commander la fermeture complète de la vanne.
Dans la forme représentée fis. 4, les cy lindres l et s, au lieu :d'être disposés côte à côte eomme dans la forme de fis. 3, sont coaxiaux et ont une tige commune ii. En outre, la soupape de commande, au lieu d'être une soupape à tiroir comme dans la. première forme d'exécution (fis. 1 et 2) est un robinet à quatre voies v ayant des connexions analo gues à celles de cette soupape à tiroir.
Un bras 2v, relié à pivot à la tige ii, ,a sa. tête monte sur un court axe 2v' monté à pivot et portant à son extrémité un disque w2 muni d'une projection w3. Un bras à contrepoids réglable x .a également sa tête fixée sur l'axe 2v'.
.La projection w" peut engager une pro jection y' portée par un plongeur à ressort y', lequel est à son tour porté par un bras rj fixé sur le pointeau rotatif v' du robinet à quatre voies. Dans la position normale ,de ces parties la projection w3 appuie contre la pro jection y1 (fig. G) .de telle ,
manière que lorsque l'axe w' bascule par suite du mouvement du piston ri, le bras y bascule également et le robinet à quatre voies est actionné pour ad mettre du fluide sous pression au-dessus du piston d et relier la, face inférieure de ce piston avec l'échappement.
Pour rappeler l'appareil dans sa position de repos, le plongeur -y\ est abaissé de ma nière à ce que la projection y' se déplace ra- dialement vers l'intérieur sans rencontrer la projection 2v3. Le bras y peut alors être ac tionné à la main pour renverser le robinet. à quatre voies et ouvrir ainsi la.
vanne, l'éléva tion graduelle du piston d faisant que 1.a pro jeetion w" se libère graduellement de la face incurvée extérieure y3 de la projection y'. Le plongeur à ressort permet que cette dernière se déplace vers l'intérieur sous l'action de la projection w3 et ramène la'projettion y' dans sa position normale lorsque la. projection 2v3 a passé à côté.
Le fonctionnement de cette forme est sem blable à celui de la forme précédente, sauf qu'au lieu que ce soit un bras p' du levier coudé, entraîné à bascules lorsque se produit' un :abaissement de pression sous le piston P., qui imprime un mouvement coulissant à la tige d'une soupape de commande, c'est, dans cette forme, le mouvement du piston qui im prime un mouvement de rotation partielle au pointeau d'un robinet à quatre voies rempla-' çant .cette soupape.
Il faut remarquer que les cylindres l et s, au lieu d'être disposés horizontalement, comme représenté fis. 4, pourraient tout aussi bien être disposés verticalement l'un sous l'autre.
Afin d'empêcher que ne se produisent des remous, lorsque la vanne est ouverte, dans le col du tube Venturi, .du fait de la. présence (le la dépression cc', nécessaire pour recevoir le bord inférieur .de l'obturateur lorsque ce der- nier est fermé, on peut prévoir de la manière connue une pièce annulaire qui se déplace avec l'obturateur de manière à venir, lorsque ce dernier est levé, combler la dépression cc" et rétablir :ainsi le contour exact du col.
Ira, dépression a\ est alors ménagée suffisamment profonde pour pouvoir loger ce membre an nulaire lorsque l'obturateur est baissé. Au lieu d'employer ce membre annulaire, la rondelle _, disposée dans le col, en amont de la vanne pour guider cette dernière, pourrait "être lé- "èrement rétrécie, de manière à concentrer le jet d'eau suffisamment pour qu'il saute la dépression a'.
Self-closing valve. The invention relates to automatic iron valves and more particularly to valves used in water pipes to cut off the current when an abnormal drop in pressure occurs downstream of the position of the valve, as may be the case. case, for example when there is a rupture of the main pipe or when an abnormal depression acts on the pipe.
To achieve the object of the invention, the well-known law of Venturi is used, which says that when a fluid passes through a pipe of decreasing cross section, the. lateral pressure on the walls of this tube is inversely proportional to the speed of passage of the liquid through this tube.
According to the invention the obturation of the. valve is arranged so as to close, in its active position, the constricted neck of a Ven turi tube interposed in this pipe, means being provided so that the closing of this shutter is controlled automatically when a reduction in the pressure occurs. lateral pressure in the constricted neck, due to an abnormal speed of passage of the liquid through this. col.
The accompanying drawing shows, by way of example, two embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 is a section of one of these shapes; Fig. 2 is a partial end view thereof, taken in the direction of arrow A in FIG. 1; Fig. 3 is a section of another form in which there is used, in addition to the piston actuated by means of the pressure in the neck, a second piston open on the side of the pressure inlet of the Venturi tube;
Fig. 4 shows a third form in which the two pistons, instead of being placed side by side, as in the form of FIG. 3, are arranged coaxially. This fi gure also shows a variant of the shutter; Fig. 5 and 6 show separately a detail of the form shown in FIG. 4. Referring first to the form shown in Figs. 1 and 2 we see that this indicates a Venturi tube -disposed in the pipe whose flow we want to control.
In the cry strangled neck of this tube is placed an obturator b working vertically. This shutter is arranged to cut off the current through ai in its closed position.
The shutter rod c carries, fixed to it, a piston d working in a cylinder r #. On the side of this cylinder c is fixed a control valve f which communicates, on the one hand, by a pipe y with the. conduit at the inlet of the Venturi tube a, on the other hand, by conduits la and i with the spaces of the cylinder e being respectively on and under the piston d, and finally by a conduit y with the exhaust.
The arrangement of this valve is such that, whatever the face of the piston d which is connected: on the pressure side, its opposite face is always connected to the exhaust.
In this form the control valve f is a slide valve.
Under the rod k. to this control valve is fixed a small cylinder I whose lower end communicates with the neck ai of the Venturi tube by a pipe iii. In this cylinder l works a piston <I> n </I> whose. rod, projecting upwards, 7z ', ends in a fork provided with a roller o, in which the long arm p works of an angled lever <I> p, </I> pi pivoted on an axis < I> q. </I> The free end of the bisas p is provided with a counterweight <I> p \, </I> while the short arm p 'comes.
support by its free end against a stop r worn even. rod 7s.
As long as the flow through the Venturi_ tube is normal, the lateral pressure in the neck ai acts on the lower side of the piston ri <I> and </I> keeps the long arm p of the elbow lever raised against the action of the piston. counterweight P \. The rod <I> le </I> of the control valve <I> f, </I> in this position of the bent lever,
is. hand held in a position such that the control valve admits pressurized fluid under the piston d and connects the space above this piston with the exhaust, whereby the shutter b is kept suspended. therefore open.
If the pressure in the pipe downstream of the valve falls abnormally, the increase in the speed of the passage of the fluid through the neck c, 'resulting therefrom causes a lowering of the lateral pressure in this neck and consequently a lowering of the pressure maintained under the piston ni .. The counterweight p2 then acts in proportion to this lowering of pressure to cause the cranked lever to move down around its pivot q in the direction of clockwise.
The arm p 'of this lever% la, this then the rod l; = of the. control valve f to the. right (fig. 2), so that this valve cuts off the admission of pressurized fluid under the underside of piston d and opens the admission of said fluid above the upper face of: this piston, which. as a result of lowering the shutter b.
It will be noted that by adjusting the coiitr-2-weight pf2, it is possible to adjust at will the value of the lowering of the pressure regulated in the pipe downstream of the Venturi tube, sa.irc # to effect the complete closure of the valve. valve.
To make it possible to recall the. valve <B> d: </B> command f after the described closing has taken place. above, when it is desired that the valve be opened again, the stop r, carried by the rod 7;
of this valve f, with which the arm p 'cooperates, preferably has the form of a fork pivoted to the rod k, at 71. The inner sides of the two branches of this fork, which embrace the rod k. are tilted to an appropriate angle in) -2. After due the mechanism operated to close the valve,
the stopper r can be lifted around its pivot r 'and the rod l, pulled towards the. left (fig. 2) to. the hand to reverse the control performed by the valve f.
The free end of the arm p 'of the angled lever then presses on the inner side of the stopper r, that is to say it is located between this stopper and the control valve.
As, however, the elbow lever turns on turn <B> (let </B> its pivot q, in an anti-clockwise direction, driven by the rise of the piston which occurs as soon as the pressure reigning in the pipe downstream of the Venturi tube becomes normal again, the free end of the lever arm p 'pushes back the inclined faces r2 of the stop r and thus causes the latter to oscillate around its pivot r1, until it is leave the passage free to return to its initial position (fig. 2).
To allow easy adjustment of the. position of the control valve an indicator is used having the form, for example, of an index integral with the movements of the rod of the control valve and moving on a corresponding graduated dial (not shown).
In the form shown, fig. 3, a second cylinder is placed next to <B> cy- </B> linder 1. This cylinder s communicates by its base with the inlet of the Venturi tube by a pipe t. A piston s', working in the cylinder s,, has its rod s2 connected to an extension 1> 3 of the elbow lever which actuates the rod of the control valve.
In this form the counterweight p2 acting on the arm p of the lever is removed, the. pressure reigning there. conducted upstream of the. valve which acts under the piston itself tending to tilt the elbow lever clockwise to control the rightward movement of the control valve stem, but this. action is limited by the action of the,
pressure prevailing in the neck a 'of the Venturi tube under the piston qa. A movable weight p4,: adjustable in position on the extension p ", allows to adjust the degree of pressure reduction under the piston -u, necessary to order the complete closing of the valve.
In the form shown fis. 4, the cylinders l and s, instead of being arranged side by side as in the form of fis. 3, are coaxial and have a common stem ii. In addition, the control valve, instead of being a slide valve as in the. first embodiment (fis. 1 and 2) is a four-way valve v having connections analogous to those of this slide valve.
An arm 2v, pivotally connected to the rod ii,, has its. head mounts on a short axis 2v 'mounted to pivot and carrying at its end a disc w2 provided with a projection w3. An adjustable counterweight arm x. Also has its head fixed on the axis 2v '.
The projection w "can initiate a projection y 'carried by a spring plunger y', which in turn is carried by an arm rj attached to the rotary needle v 'of the four-way valve. In the normal position, de these parts the projection w3 presses against the projection y1 (fig. G). of such,
so that when the axis w 'tilts as a result of the movement of the piston ri, the arm also swings there and the four-way valve is actuated to ad put fluid under pressure above the piston d and connect the lower face of this piston with the exhaust.
To return the apparatus to its rest position, the plunger -y \ is lowered so that the projection y 'moves radically inward without encountering the 2v3 projection. The arm can then be operated by hand to reverse the tap. to four lanes and thus open the.
valve, the gradual rise of the piston causing the projection w "to gradually release from the outer curved face y3 of the projection y '. The spring-loaded plunger allows the latter to move inward under the valve. action of the projection w3 and returns the projection y to its normal position when the projection 2v3 has passed by.
The operation of this form is similar to that of the previous form, except that instead of an arm p 'of the angled lever, driven to rockers when a pressure drop occurs under the piston P., which imparts a sliding movement to the stem of a control valve, it is, in this form, the movement of the piston which imposes a partial rotational movement at the needle of a four-way valve replacing this valve. .
It should be noted that the cylinders l and s, instead of being arranged horizontally, as shown fis. 4, could just as well be arranged vertically one below the other.
In order to prevent eddies from occurring, when the valve is open, in the neck of the Venturi tube, due to the. presence (the depression cc ', necessary to receive the lower edge of the shutter when the latter is closed, it is possible to provide in the known manner an annular part which moves with the shutter so as to come, when the latter is raised, fill in the depression cc "and restore: thus the exact contour of the neck.
Ira, depression a \ is then made sufficiently deep to be able to accommodate this annular member when the shutter is lowered. Instead of using this annular member, the washer, disposed in the neck, upstream of the valve to guide the latter, could be "slightly narrowed, so as to concentrate the water jet sufficiently so that he skips depression a '.