CH241065A - Apparatus for maintaining above a determined value the pressure at a given point of a liquid pipe. - Google Patents

Apparatus for maintaining above a determined value the pressure at a given point of a liquid pipe.

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CH241065A
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CH
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French (fr)
Inventor
Urbain Compagnie Par Chauffage
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Parisienne Chauffage Urbain
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00Control of fluid pressure
    • G05D16/14Control of fluid pressure with auxiliary non-electric power
    • G05D16/16Control of fluid pressure with auxiliary non-electric power derived from the controlled fluid
    • G05D16/163Control of fluid pressure with auxiliary non-electric power derived from the controlled fluid using membranes within the main valve

Description

  

  Appareil pour maintenir au-dessus d'une valeur déterminée la pression en un point  donné     #une    conduite de liquide.    La présente invention se rapporte<B>à</B> -an  appareil pour maintenir au-dessus     d'un#e     valeur déterminée la pression en un point  donné d'une conduite de liquide.    Lorsqu'il s'agit de transporter<B>à</B> de gran  des     di-stances    un     Jiquide,    en -sait qu'il est  nécessaire d'étudier soigneusement la ligne  des pressions le long de la tuyauterie si     Pon     veut maintenir celle-ci entièrement pleine de  liquide et éviter que ce liquide ne soit mélangé  <B>à</B> un gaz ou<B>à</B> une vapeur.  



  <B>in</B>  Dans     J'étude    de -cette ligne des pressions,  on doit avoir soin que la -pression dans la  tuyauterie soit partout au moins égale,<B>à</B> la  pression atmosphérique. Faute de -cette pré  caution, tout manque d'étanchéité dans la  tuyauterie     ouses    organes accessoires, au lieu  de se traduire par une fuite de liquide     ve.rs     l'extérieur,     facile,à    déceler et par conséquent  <B>à</B> réparer, aurait pour     consàquence        une    ren  trée d'air dans la tuyauterie, rentrée d'air    qui peut avoir des conséquences graves ainsi  qu'on l'indiquera plus loin.

      En outre,     lorsquele    liquide peut atteindre  dans la tuyauterie une température pour  laquelle sa tension de vapeur est supérieure  <B>à</B> la pression atmosphérique, il faut encore  qu'en tout point de la tuyauterie, la pression  soit toujours supérieure     ià    la tension     ide    vapeur  correspondant<B>à</B> la température la plus élevée  qui puisse être atteinte en ce point. Si cette  -condition n'était pas remplie, le liquide se  transformerait en vapeur en tous les points  où sa température     #correspond.ra:it   <B>à</B> une ten  sion plus forte -que la pression régnant<B>à</B> cet  endroit.  



  Dans l'un ou l'autre cas, on voit qu'un  tracé défectueux de, la ligne des pressions a  pour conséquence la présence dans la conduite  d'une phase gazeuse au contact de la phase  liquide, ce qui peut     entrailner    des     inQon-          yénients    graves et multiples,      Tout d'abord, le débit dans la -conduite se  trouve réduit puisqu'elle doit transporter,  outre le liquide, soit de l'air, soit de la vapeur  saturée dont le volume     spécifiqueest    considé  rablement plus grand -que celui du liquide.  



  En second lieu, l'alternance de masses  liquides et de masses gazeuses dans une même  tuyauterie, -est une cause de chocs qui risquent  d'être préjudiciables aux appareils plus ou  moins délicats qui peuvent -se trouver sur la  tuyauterie tu aval du -point où le gaz s'est  produit ou introduit. En     parficulier,    une  pompe centrifuge s'emballera au passage -du  gaz et sera freinée brusquement au passage  -du liquide,<B>ce</B> qui peut provoquer une usure  prématurée des ailettes, voire même leur rup  ture, pour     une    -raison analogue<B>à</B> celle bien  connue des'      -coups    d'eau" dans les turbines  vapeur.  



  Enfin, lorsque le liquide contenu dans la  tuyauterie est de l'eau -et     -que    le fluide para  site est de Pair (ce qui est un cas très fré  quent), des corrosions peuvent prendre nais  sance<B>à</B>     Vintérieur    de. la tuyauterie dont le  métal est soumis alternativement<B>à</B> l'action  de     leauet   <B>à</B> -celle de l'air.  



       Pour,ces    différentes raisons, on doit cher  cher<B>à</B> éviter l'introduction d'air ou la     pro-          duttion    de vapeur dans la tuyauterie -et, dans  ce but, maintenir la pression<B>-à</B> une valeur       euffisante    pour tous les points et pour toutes  les valeurs     du,débit.     



  Un procédé connu pour parvenir<B>-à</B> ce  résultat consiste     ià    déterminer le point de la  tuyauterie où les conditions -sont les plus  défavorables,     c'e#st-ù,-dire    le point tel que si  la pression<B>y</B> est supérieure au minimum  nécessaire, la pression en n'importe -quel autre  point sera ipso facto plus grande     quece,    mini  mum.

   On place en<B>ce</B> point -un organe     mano-          métrique    dont la pression est transmise       hydrauliquement,        pneumatiquement    ou     ôlec-          triquementà    un     servo-moteur    qui commande  un -robinet placé en un point judicieusement  choisi de la tuyauterie.  



       L'ouvertureou    la fermeture de ce robinet  ont -été calculées en fonction de la pression       manométrique    -correspondante de telle -sorte    qu'elles maintiennent<B>à</B> la valeur désirée la  pression au point choisi.  



  L'inconvénient de ce procédé est la.     n#éces-          ,sit6    d'avoir un tube ou une     li-,ne    de liaison  entre     Porgane    manométrique et le servo  moteur du robinet. Cette liaison -est tout  d'abord une     eau-se    -de dépense si -le point     oit     est prise la pression     manométrique    est     êloigné     <B>de</B> celui où se trouve le robinet. C'est aussi  un risque de dérangement par suite d'une  rupture possible de ce tube ou de cette ligne,  qu'il est donc nécessaire de vérifier et d'entre  tenir périodiquement.  



  La présente invention cherche<B>à</B> éliminer  <B>ces</B>     im,,onvénients.     



  Le dessin représente,<B>à</B> titre d'exemple,  quelques formes d'exécution -de l'objet de l'in  vention:  La     fig.   <B>1</B> est un schéma de la tuyauterie  montrant comment varie la ligne des pres  sions suivant le débit dans une tuyauterie non  munie de l'appareil suivant l'invention,  la     fig.    2 le même schéma montrant com  ment varie la ligne des pressions une fois  qu'on<B>a</B> installé l'appareil faisant l'objet de  l'invention;  les     fig.   <B>3</B> et 4 sont des coupes schématiques       de,deux    formes d'exécution de l'appareil;  les     fig.   <B>5, 6</B> et<B>7</B> sont des coupes d'autres  variantes.  



  Sur la     fig.   <B>1,</B> on a représenté en<B>1,</B> 2, D,  <B>1</B>     le        profil        en        long        d'une        tuyauterie        dont        la     partie<B>1,</B> 2 est descendante alors que la partie  2,<B>3,</B> est sensiblement horizontale.<B>A</B> son ori  gine en<B>1,</B> la tuyauterie reçoit un -certain  débit -d'eau, au moyen par exemple d'une  pompe 4.<B>A</B> son extrémité<B>3,</B> la tuyauterie  débouche<B>à</B> la pression atmosphérique. On  sait calculer la perte de charge dans la tuyau  terie<B>1,</B> 2,<B>3</B> pour<B>ce</B> débit.

   Si l'on porte cette  perte de charge en<B>5, 6 à</B> la même échelle -que  le profil en long de la tuyauterie, la longueur  <B>1, 6</B> représentera la charge dans la tuyauterie  au point<B>1.</B> De même pour tous les autres       pointsde    la tuyauterie<B>1,</B> 2,<B>3.</B> On peut ainsi  tracer la ligne des pressions<B>6, 3,.</B> Sur la       fig.   <B>1,</B> la ligne des pressions a     été        choisi--          rectiligne    par mesure de simplification, ce      qui revient pratiquement<B>à</B> supposer que la  tuyauterie<B>1,</B> 2,<B>3.</B> a     part-out    le même dia  mètre,

   mais il est     icertainque    -les conclusions  qui vont suivre s'appliqueraient tout aussi  bien quelle que soit la forme de cette ligne.  



  Pour le débit     #Gonsidéré,    la ligne des pres  sions<B>6, 3</B> est toujours située au-dessus de la  tuyauterie     1,    2-,<B>3,</B> ce qui implique que la  charge est toujours positive; mais pour un  débit plus faible, pour lequel la perte de  charge dans la tuyauterie serait représentée  par la longueur<B>5, 7</B> et la ligne des pressions  par la droite<B>7, 3,</B> il n'en serait plus de même.  La ligne des pressions et -la tuyauterie se  coupent au point<B>8-</B> ce qui montre que toute  la, partie de la tuyauterie comprise entre le  point<B>1</B> et -le point     8-se    trouve -en dépression.  



  D'une façon plus générale, pour -une     tuyau--          terie    ayant une forme telle que<B>1,</B> 2,<B>3,</B>     il   <B>y</B>  aura dépression dans la tuyauterie chaque  fois que le débit aura, une     vaIeur    inférieure<B>à</B>  celui pour lequel la perte de charge dans la  tuyauterie est égale<B>à</B> la -longueur<B> & , 1.</B> Ce  débit représente le débit minimum qui peut  passer dans la tuyauterie sans risque d'entrée  d'air par     manque,d',étancli#éité.     



  Si, en outre, le liquide était susceptible  de se vaporiser dans -la tuyauterie, il faudrait  porter vers le haut<B>à</B> partir du point<B>1</B> une  longueur<B>1, 9,</B> représentant la tension de  vapeur pour la température la plus élevée  pouvant régner au point<B>1.</B> Le débit minimum  dans la tuyauterie serait alors celui pour le  quel la perte de charge est représentée     paT-la     longueur<B>5, 9.</B>  



  Dans l'exemple     #considàré,    le point auquel  il faut maintenir la pression est le point  initial<B>1.</B> Il n'en est pas toujours. nécessaire  ment ainsi; par exemple, si la tuyauterie com  portait un ou plusieurs passages en forme de  siphon, le point<B>à</B> considérer pourrait être le  sommet de l'un d'eux. Dans tous les cas, le  tracé de la ligne des pressions renseignera sur  le point qui doit être -choisi.  



  La     fig.    2 montre     #comment        Finstaïlation     d'un -robinet au point<B>10</B> permet de, déformer  la ligne des pressions de telle façon qu'elle  passe     taujours    au-dessus de la conduite. Si ce    robinet crée une perte de charge représentée  par la -longueur<B>11,</B> 12, la ligne des pressions  prendra la forme<B>9,</B> 12,<B>11, S,</B> telle que la  droite<B>9,</B> 12 soit parallèle<B>à</B> la droite<B>7, Il.</B>  



  Cette perte de charge<B>11,</B> 12' peut être  réalisée automatiquement suivant un procédé       connuen    commandant -la position du robinet  <B>10</B> par un organe     manométrique    placé au  point<B>1</B> et réglé pour la charge<B>1, 9,</B> de telle       f        açon    que si la -charge au point<B>1</B> est plus  grande que cette valeur, le robinet s'ouvre et  vice versa. L'ouverture du robinet<B>10</B> a pour  conséquence une diminution de la perte de  charge<B>11,</B> 12, ce qui ramène au point<B>9</B> le  point de départ de     laligne,    des pressions.  



  La     fig.   <B>3</B> représente schématiquement une  forme d'exécution de l'appareil suivant l'in  vention, qui est constituée essentiellement  par un corps de robinet<B>13 -à</B> l'intérieur  duquel est une cloison<B>13'</B> présentant une  ouverture<B>15</B> formant siège pour recevoir  une soupape 14 non équilibrée.

   La sou  pape     14,est    montée sur une tige<B>16</B> coulissant  entre des presse-étoupe<B>1,6, 16"</B> et     16"'    -et est  reliée<B>à</B> une extrémité<B>à</B> un organe tendant  <B>à</B> la fermer; dans la     fig.   <B>3</B> cet organe est un  poids<B>17,</B> mais il pourrait tout aussi bien être  un ressort, un piston ou n'importe quel autre  dispositif créant une force.<B>A</B> son autre extré  mité, la tige<B>16</B> est reliée<B>à</B> une membrane<B>18</B>  contenue, dans une boîte<B>19.</B>  



  La soupape 14 est disposée de telle façon  que l'eau circulant dans le corps du robinet,  de l'orifice d'entrée 20     ià    l'orifice de sortie 2.1  passe sous la soupape 14, c'est-à-dire de façon  que     -le    mouvement de l'eau tende<B>à</B> l'ouvrir.  



  Un -diaphragme perforé 22 est monté sur i  la tuyauterie amenant l'eau<B>à</B> l'orifice d'entrée  20 et des tubes<B>23</B> et 24 reliés respectivement  <B>à</B> la tuyauterie du côté amont -et du côté aval  de     #ce    diaphragme transmettent les pressions  correspondantes de l'eau sous et sur la     mem-          bran#e   <B>18.</B>  



  La force     agissa-ntconstamment;    sur la sou  pape 14 (c'est-à-dire dans la     fig.   <B>3,</B> le poids  <B>17)</B> -est calculée de façon<B>à</B> équilibrer une  colonne d'eau ayant une hauteur égale<B>à la</B>  longueur<B>5, 9</B> de la     fig.    2. Dans ces conditions,      la soupape fonctionnerait exactement de -la  même façon qu'une soupape de sûreté s'il  n'y avait pas     -de    perte de charge dans la -con  duite entre le point<B>1</B> -et le point<B>10.</B> On voit  sur la     fig.    2, que du fait     #de    cette perte de  charge, la char,", agissant sur la soupape n'est  pas représentée par la longueur<B>5, 9,</B> mais  par la longueur<B>10,</B> 12.  



  Le râle de la membrane<B>18</B> est précisé  ment de compenser     cet-te    perte de chargé. La  différence des pressions agissant sur les -deux  faces de la membrane<B>18,</B> qui est égale<B>à</B> la  différence de pression de part et d'autre du  diaphragme     2-2,est    d'autant plus forte que le  débit est plus grand,     c'est-à-dire    que la perte  de -charge entre le point<B>1</B> et le point     10,de    la       fig.    2 est plus élevée.

   En calculant judicieuse  ment la surface de la membrane<B>18</B> et la  section du trou du diaphragme     22#    par     T-àpport          #à,    la -surface de la -soupape 14, on peut donc  obtenir -que l'effort exercé sur la membrane  <B>18</B> et transmis<B>-à</B> la soupape 14 compense  sensiblement la     diminution,d-e    l'effort exercé  sur ladite soupape par suite<B>de</B> la perte de  charge due au débit dans la conduite.  



  Lorsque la pression au point<B>1</B> augmente,  la pression sous la soupape 14 augmente de  même, -ce qui produit un accroissement de  l'ouverture de celle-ci. En même temps, la  perte de -charge entre le point l et le point<B>10</B>  augmente, ce     #qui,diminue    la pression sous la  -soupape 14 et     tend-rait   <B>ü</B> provoquer une ferme  ture partielle de celle-ci; mais en même temps  la perte de     chargeâ    travers le diaphragme 22  ayant augmenté il en est de même de la<B>diffé-</B>  rence     -des    pressions agissant sur les deux faces  de la membrane<B>18 '</B> ce qui maintient la sou  pape 14 dans sa nouvelle, position.  



  La     fig.    4 représente une variante de l'in  vention suivant laquelle, afin de supprimer  tous les presse-étoupe, le poids<B>17</B> -se trouve  <B>à</B> l'intérieur du corps de robinet<B>13.</B> La face  supérieure de la membrane<B>18</B> -communique  directement avec, l'eau contenue dans le robi  net,<B>à</B> l'amont de la soupape 14, ce qui permet  de     supprimerle    tube 2,4, la, pression dans cette  partie du robinet étant sensiblement la même  qu'en aval du diaphragme 22.    Dans la     fig.   <B>5,</B> les mêmes chiffres de réfé  rence désignent les mêmes organes que sur les       fig.   <B>3</B> et 4.  



  Le poids<B>17</B> est placé dans le corps de  robinet     IS,    et la tige<B>16,</B>     coulioseà    son     extrô-          mité    supérieure dans un guide prévu dans le  chapeau de ce -corps.  



  La     fig.   <B>6</B> montre une     variante,deVappareil     représenté<B>à</B> la     fig.   <B>3.</B> Sur cette, figure, les  mêmes chiffres de référence désignent les  mêmes éléments que sur la     fig.    3t.  



  La membrane<B>18</B> est remplacée par un  piston<B>30,</B> coulissant dans un cylindre<B>30',</B> le  fonctionnement restant le même. Un tel amé  nagement a été prévu pour permettre une plus  grande levée de la soupape 14 lorsque son  débit devient très grand.  



  Pour la même raison, lorsque la vitesse  du fluide dans la conduite vient<B>à</B> dépasser  sa valeur normale, il est alors avantageux  d'augmenter l'ouverture de la soupape 14, de  manière<B>à</B> réduire la perte de charge du  fluide.  



  <B>A</B> cette fin, on pourrait également utiliser  un appareil auxiliaire appelé ci-après     Dis-          tributeur-relais    de pression". Cet appareil  permet d'utiliser la charge géométrique ou  manométrique H du fluide contenu dans la  conduite pour provoquer l'ouverture de la  soupape 14, lorsque le débit de cette con  duite vient<B>à</B> dépasser une certaine valeur  et qu'il est nécessaire     d'accrolitre    ce débit sans  augmenter la perte de charge du fluide<B>à</B> tra  vers la soupape.  



  Ce dernier appareil est donc combiné,  comme montré schématiquement<B>à</B> la     fig.   <B>7,</B>  avec la soupape agencée selon la     fig.   <B>6.</B>  



  Sur cette figure,<B><I>A,</I></B><I> B,<B>C</B></I> désignent la  conduite descendante de fluide incompres  sible.  



  Ledit appareil auxiliaire comprend deux  organes essentiels:  <B>10</B> Un cylindre dont le double piston     aa'     reçoit les pressions régnant de part et d'autre  du diaphragme 22<B>à</B> l'aide des tuyaux de  liaison<B>b</B> et<B>c.</B> Ce double piston est soumis,  d'autre part,<B>à</B> l'action d'un ressort     anfago-          niste    h.      20 Un double tiroir distributeur de fluide  sous pression     dd',    qui a pour fonction de met  tre le compartiment e du cylindre servo  moteur<B>30'</B> de la soupape 14 en communica  tion soit avec le compartiment aval de cette  soupape, soit avec le<B>côté</B> aval du dia  phragme 22.  



  Le cylindre<B>à</B> double piston et le double  tiroir distributeur de pression sont reliés par  un fléau<B>g</B> qui oseille autour d'un axe<B>g.</B>  



  L'ensemble de ce dispositif fonctionne de  la manière suivante: La soupape 14 est char  gée<B>à</B> l'aide du contrepoids<B>17</B> auquel s'ajoute  le poids du piston<B>30,</B> de manière<B>à</B> équilibrer  la charge géométrique     H    du fluide. Le fonc  tionnement de cette soupape est identique<B>à</B>  celui de la soupape suivant la     fig.   <B>6.</B>  



  Au point haut<B>A,</B> la pression dans la  conduite est maintenue légèrement supérieure  <B>à</B> la pression atmosphérique.  



       Lors*que#    le débit du fluide augmente, la  différence de pression entre l'amont et l'aval  du diaphragme 22 s'accroît; elle se manifeste  sur le double piston     aa'    dans le sens     aa'.     L'action de cette différence de pressions créée  par le diaphragme 22 comprime le ressort  antagoniste h en déplaçant le double piston       aa'    de haut en bas. Le fléau<B>g</B> oseille et fait  déplacer le tiroir     dd'    de bas en haut.

   Une  tuyauterie i, dont l'orifice (ou lumière) se  trouve ainsi découvert, met alors en commu  nication le compartiment e avec la tuyaute  rie<B>D,</B> en aval de la soupape 14, par l'inter  médiaire de la tuyauterie<B>k.</B> La conduite<B>D</B>  est en relation avec l'atmosphère.<B>A</B> ce mo  ment, la pression du liquide<B>à</B> l'amont     du     diaphragme 22, qui s'exerce d'une manière  permanente dans le compartiment<B>f,</B> sous la  face du piston<B>30,</B> par l'intermédiaire de la  tuyauterie<B>1,</B> a son plein effet.  



  Si on désigne par:       AP,   <B>la</B> perte de charge du fluide dans la  conduite<B>à</B> l'amont de la soupape 14,  <B>PO,</B> la pression atmosphérique,       Pl,    la pression<B>à</B> l'amont du diaphragme 22,  P2, la pression<B>à</B> l'aval du diaphragme 22,  l'écart de pression entre les compartiments e    et<B>f</B> du cylindre     servo-moteur    de la soupape  14 sera:       Pl   <B>- PO<I>=</I></B><I> H<B>-</B></I>     AP.     



  Si, au contraire, le débit de la conduite  <B><I>A,</I></B><I> B,<B>C</B></I> diminue, la résistance du ressort  antagoniste h n'étant plus équilibrée par  suite de la diminution de la différence       Pl-P2,    le double piston     aa'    et le fléau<B>g</B>  sont animés de mouvements inverses de ceux  décrits précédemment, de sorte que le tiroir  distributeur     dd'    descend de haut en bas, fer  mant ainsi la lumière de la conduite i et     dé-          couvraut    l'orifice ou lumière de la conduite     j     qui est en communication avec l'aval du dia  phragme 22.

   Dans ce cas, la soupape 14 n'est  pas sollicitée dans le sens de son ouverture;  seule la perte de pression sous cette soupape,  résultant de la. perte de charge     AP,    se trouve  compensée.



  Apparatus for keeping the pressure above a determined value at a given point #a liquid pipe. The present invention relates to <B> </B> -an apparatus for maintaining above a determined value the pressure at a given point of a liquid line. When it comes to transporting <B> at </B> large distances of a liquid, be aware that it is necessary to carefully study the line of pressures along the piping if Pon is to maintain this completely full of liquid and prevent this liquid from being mixed <B> with </B> a gas or <B> with </B> a vapor.



  <B> in </B> In the study of this pressure line, care must be taken that the pressure in the piping is everywhere at least equal, <B> to </B> atmospheric pressure. In the absence of this precaution, any lack of tightness in the piping or accessory parts, instead of resulting in a liquid leak to the outside, easy to detect and consequently <B> to </ B > repair, would result in an inflow of air in the piping, an inflow of air which can have serious consequences as will be indicated below.

      In addition, when the liquid can reach a temperature in the piping at which its vapor pressure is greater than atmospheric pressure, it is still necessary that at any point in the piping, the pressure is always greater than the vapor pressure corresponding <B> to </B> the highest temperature that can be reached at this point. If this -condition were not fulfilled, the liquid would turn into vapor at all points where its temperature #. Will correspond: it <B> to </B> a higher voltage -than the prevailing pressure <B> at this place.



  In either case, it can be seen that a defective line of the pressure line results in the presence in the pipe of a gaseous phase in contact with the liquid phase, which can lead to inQon- Serious and multiple problems, First of all, the flow rate in the pipe is reduced since it must carry, in addition to the liquid, either air or saturated vapor, the specific volume of which is considerably greater than that of the liquid.



  In the second place, the alternation of liquid masses and gaseous masses in the same pipe, - is a cause of shocks which may be prejudicial to the more or less delicate devices which can - be found on the pipe downstream of the - point where the gas is produced or introduced. In particular, a centrifugal pump will get carried away when the gas passes and will be braked suddenly when the liquid passes, <B> this </B> which can cause premature wear of the fins, or even their failure, for a - This is a similar reason <B> to </B> that well-known for 'water-bursts' in steam turbines.



  Finally, when the liquid contained in the piping is water - and the para-site fluid is Air (which is a very frequent case), corrosion can occur <B> to </B> The interior of. piping in which the metal is subjected alternately <B> to </B> the action of water and <B> to </B> -that of air.



       For these various reasons, great care must be taken <B> to </B> to avoid the introduction of air or the production of steam in the piping -and, for this purpose, to maintain the pressure <B> -to </B> a sufficient value for all the points and for all the values of the flow.



  A known method of achieving <B> -to </B> this result is to determine the point in the piping where the conditions are most unfavorable, that is, # st-ù, - say the point such that if the pressure <B> y </B> is greater than the minimum necessary, the pressure at any other point will ipso facto be greater than this, minimum.

   At <B> this </B> point -a manometric member whose pressure is transmitted hydraulically, pneumatically or electronically to a servo-motor which controls a -valve placed at a carefully chosen point of the piping is placed.



       The opening or closing of this valve has been calculated according to the corresponding gauge pressure in such a way that they maintain <B> at </B> the desired value the pressure at the chosen point.



  The disadvantage of this process is. Do not need a tube or a connecting line between the manometric member and the valve servomotor. This connection -is first of all a waste-water if -the point where the gauge pressure is taken is far <B> from </B> that where the tap is located. There is also a risk of disturbance due to a possible rupture of this tube or this line, which it is therefore necessary to check and maintain periodically.



  The present invention seeks <B> to </B> eliminate <B> these </B> im ,, disadvantages.



  The drawing represents, <B> to </B> by way of example, some embodiments of the object of the invention: FIG. <B> 1 </B> is a diagram of the piping showing how the pressure line varies according to the flow rate in a piping not fitted with the apparatus according to the invention, FIG. 2 the same diagram showing how the pressure line varies once the apparatus which is the subject of the invention has been installed; figs. <B> 3 </B> and 4 are schematic cross sections of two embodiments of the apparatus; figs. <B> 5, 6 </B> and <B> 7 </B> are cuts from other variations.



  In fig. <B> 1, </B> we have shown in <B> 1, </B> 2, D, <B> 1 </B> the longitudinal profile of a pipe whose part <B> 1, </B> 2 is descending while part 2, <B> 3, </B> is substantially horizontal. <B> A </B> its origin at <B> 1, </B> the piping receives a -certain -water flow, for example by means of a pump 4. <B> A </B> its end <B> 3, </B> the piping opens out <B> at </B> the atmospheric pressure. We know how to calculate the pressure drop in the <B> 1, </B> 2, <B> 3 </B> pipe for <B> this </B> flow.

   If this pressure drop is taken to <B> 5, 6 </B> the same scale as the longitudinal profile of the pipe, the length <B> 1, 6 </B> will represent the load in the piping at point <B> 1. </B> Similarly for all the other points of the piping <B> 1, </B> 2, <B> 3. </B> We can thus draw the pressure line <B> 6, 3 ,. </B> In fig. <B> 1, </B> the pressure line has been chosen - straight for simplicity, which is almost <B> </B> to assume that the piping <B> 1, </B> 2 , <B> 3. </B> apart from the same diameter,

   but it is certain that the conclusions which follow would apply just as well whatever the form of this line.



  For the # Considered flow, the pressure line <B> 6, 3 </B> is always located above the piping 1, 2-, <B> 3, </B> which implies that the load is always positive; but for a lower flow rate, for which the pressure drop in the piping would be represented by the length <B> 5, 7 </B> and the pressure line by the straight line <B> 7, 3, </B> it would no longer be the same. The pressure line and -the piping intersect at point <B> 8- </B> which shows that all the part of the piping between point <B> 1 </B> and -point 8- is in depression.



  More generally, for -a pipe- terie having a shape such as <B> 1, </B> 2, <B> 3, </B> there will be <B> there </B> depression in the piping each time the flow will have, a value lower <B> than </B> that for which the pressure drop in the piping is equal to <B> to </B> the -length <B> &, 1 . </B> This flow rate represents the minimum flow rate that can pass through the piping without risk of air entry due to lack, tightness.



  If, in addition, the liquid was liable to vaporize in the piping, it would be necessary to bring upwards <B> to </B> from the point <B> 1 </B> a length <B> 1, 9 , </B> representing the vapor pressure for the highest temperature that can prevail at point <B> 1. </B> The minimum flow rate in the piping would then be that for which the pressure drop is represented by length <B> 5, 9. </B>



  In the example # considered, the point at which the pressure must be maintained is the initial point <B> 1. </B> It is not always. necessarily so; for example, if the piping had one or more siphon-shaped passages, the point <B> to </B> to consider could be the top of one of them. In all cases, the plot of the pressure line will provide information on the point that must be chosen.



  Fig. 2 shows #comment the instalation of a -tap at point <B> 10 </B> makes it possible to deform the pressure line in such a way that it always passes above the pipe. If this valve creates a pressure drop represented by the -length <B> 11, </B> 12, the pressure line will take the form <B> 9, </B> 12, <B> 11, S, < / B> such that line <B> 9, </B> 12 is parallel <B> to </B> line <B> 7, Il. </B>



  This pressure drop <B> 11, </B> 12 'can be achieved automatically according to a known method by controlling the position of the valve <B> 10 </B> by a manometric device placed at point <B> 1 </ B> and set for load <B> 1, 9, </B> so that if the -load at point <B> 1 </B> is greater than this value, the valve opens and vice versa. Opening the valve <B> 10 </B> results in a decrease in the pressure drop <B> 11, </B> 12, which brings back to point <B> 9 </B> the point of start of the line, pressure.



  Fig. <B> 3 </B> shows schematically an embodiment of the apparatus according to the invention, which consists essentially of a valve body <B> 13 -à </B> inside which is a <B> 13 '</B> partition having an opening <B> 15 </B> forming a seat to receive an unbalanced valve 14.

   The valve 14 is mounted on a <B> 16 </B> rod sliding between <B> 1,6, 16 "</B> and 16" 'glands - and is connected <B> to < / B> one end <B> to </B> a member tending <B> to </B> close it; in fig. <B> 3 </B> this organ is a weight <B> 17, </B> but it could just as easily be a spring, a piston or any other device creating a force. <B> A < / B> its other end, the rod <B> 16 </B> is connected <B> to </B> a contained <B> 18 </B> membrane, in a box <B> 19. </ B>



  The valve 14 is arranged such that the water circulating in the body of the tap, from the inlet port 20 i to the outlet port 2.1 passes under the valve 14, that is to say so that -the movement of water tends to <B> </B> open it.



  A perforated diaphragm 22 is mounted on the piping bringing water <B> to </B> the inlet port 20 and tubes <B> 23 </B> and 24 respectively connected <B> to < / B> the piping on the upstream side and on the downstream side of #this diaphragm transmits the corresponding water pressures under and over the diaphragm # e <B> 18. </B>



  The force acted constantly; on the valve 14 (that is to say in fig. <B> 3, </B> the weight <B> 17) </B> -is calculated so <B> to </B> balance a column of water having a height equal to <B> the </B> length <B> 5, 9 </B> of fig. 2. Under these conditions, the valve would work exactly the same as a safety valve if there was no pressure drop in the -duct between point <B> 1 </B> -and point <B> 10. </B> We see in fig. 2, that because of this pressure drop, the tank, ", acting on the valve is not represented by the length <B> 5, 9, </B> but by the length <B> 10, < / B> 12.



  The role of the <B> 18 </B> membrane is precisely to compensate for this loss of charge. The difference in the pressures acting on the two faces of the membrane <B> 18, </B> which is equal <B> to </B> the pressure difference on either side of the diaphragm 2-2, is the greater the greater the flow, that is to say the loss of -charge between point <B> 1 </B> and point 10, of FIG. 2 is higher.

   By judiciously calculating the area of the diaphragm <B> 18 </B> and the section of the hole of the diaphragm 22 # by T-to, the -surface of the -valve 14, we can therefore obtain -that the force exerted on the membrane <B> 18 </B> and transmitted <B> -to </B> the valve 14 substantially compensates for the reduction in the force exerted on said valve as a result of <B> </B> the pressure drop due to the flow in the pipe.



  As the pressure at the point <B> 1 </B> increases, the pressure under the valve 14 likewise increases, which produces an increase in the opening of the latter. At the same time, the pressure drop between point l and point <B> 10 </B> increases, which # decreases the pressure under -valve 14 and tends to <B> ü </B> cause a partial closure thereof; but at the same time the pressure drop through the diaphragm 22 having increased, so too does the <B> difference- </B> of the pressures acting on the two faces of the membrane <B> 18 '</ B > which keeps the pope 14 in its new position.



  Fig. 4 shows a variant of the invention according to which, in order to eliminate all the cable glands, the weight <B> 17 </B> -is <B> inside </B> the inside of the valve body < B> 13. </B> The upper face of the membrane <B> 18 </B> -communicates directly with the water contained in the tap, <B> to </B> upstream of the valve 14, which eliminates the tube 2,4, the pressure in this part of the valve being substantially the same as downstream of the diaphragm 22. In FIG. <B> 5, </B> the same reference numbers designate the same components as in figs. <B> 3 </B> and 4.



  The weight <B> 17 </B> is placed in the valve body IS, and the rod <B> 16, </B> couliose at its upper end in a guide provided in the cap of this body.



  Fig. <B> 6 </B> shows a variant of the apparatus shown <B> in </B> in fig. <B> 3. </B> In this figure, the same reference numerals denote the same elements as in fig. 3t.



  The diaphragm <B> 18 </B> is replaced by a piston <B> 30, </B> sliding in a cylinder <B> 30 ', </B> the operation remaining the same. Such an arrangement has been provided to allow greater lift of the valve 14 when its flow rate becomes very large.



  For the same reason, when the speed of the fluid in the pipe comes <B> to </B> its normal value, then it is advantageous to increase the opening of the valve 14, so <B> to </ B> reduce the pressure drop of the fluid.



  <B> A </B> for this purpose, we could also use an auxiliary device called hereinafter pressure distributor-relay ". This device makes it possible to use the geometric or manometric load H of the fluid contained in the pipe to cause the opening of the valve 14, when the flow rate of this pipe comes <B> to </B> exceed a certain value and it is necessary to increase this flow rate without increasing the pressure drop of the fluid <B > to </B> tra towards the valve.



  This latter device is therefore combined, as shown schematically <B> to </B> in FIG. <B> 7, </B> with the valve arranged according to fig. <B> 6. </B>



  In this figure, <B> <I> A, </I> </B> <I> B, <B> C </B> </I> designate the down pipe of incompressible fluid.



  Said auxiliary apparatus comprises two essential components: <B> 10 </B> A cylinder whose double piston aa 'receives the pressures prevailing on either side of the diaphragm 22 <B> with </B> using the pipes link <B> b </B> and <B> c. </B> This double piston is subjected, on the other hand, <B> to </B> the action of an anfago- nist spring h . 20 A double pressurized fluid distributor spool dd ', which has the function of putting the compartment e of the servo motor cylinder <B> 30' </B> of the valve 14 in communication with either the downstream compartment of this valve , or with the <B> side </B> downstream of diaphragm 22.



  The <B> with </B> double piston cylinder and the double pressure distributor spool are connected by a <B> g </B> beam which sorrel around an axis <B> g. </B>



  The whole of this device works as follows: The valve 14 is loaded <B> with </B> using the counterweight <B> 17 </B> to which is added the weight of the piston <B> 30, </B> so <B> to </B> balance the geometric load H of the fluid. The operation of this valve is identical <B> to </B> that of the valve according to fig. <B> 6. </B>



  At the high point <B> A, </B> the pressure in the pipe is kept slightly higher <B> than </B> the atmospheric pressure.



       As # the fluid flow rate increases, the pressure difference between upstream and downstream of diaphragm 22 increases; it manifests itself on the double piston aa 'in the direction aa'. The action of this pressure difference created by the diaphragm 22 compresses the antagonist spring h by moving the double piston aa 'up and down. The <B> g </B> sorrel plague and moves the dd drawer up and down.

   A pipe i, the orifice (or lumen) of which is thus discovered, then puts the compartment e in communication with the pipe <B> D, </B> downstream of the valve 14, via the intermediary <B> k. </B> The <B> D </B> pipe is in relation with the atmosphere. <B> A </B> at this time, the pressure of the liquid <B> at </B> upstream of diaphragm 22, which is exerted permanently in compartment <B> f, </B> under the face of piston <B> 30, </B> via piping <B> 1, </B> has its full effect.



  If we denote by: AP, <B> the </B> pressure drop of the fluid in the pipe <B> to </B> upstream of valve 14, <B> PO, </B> the pressure atmospheric, Pl, the pressure <B> at </B> upstream of the diaphragm 22, P2, the pressure <B> at </B> downstream of the diaphragm 22, the pressure difference between compartments e and <B> f </B> of the servo-motor cylinder of valve 14 will be: Pl <B> - PO <I> = </I> </B> <I> H <B> - </B> < / I> AP.



  If, on the contrary, the flow of the pipe <B><I>A,</I></B> <I> B, <B> C </B> </I> decreases, the resistance of the antagonist spring h no longer being balanced as a result of the reduction in the difference Pl-P2, the double piston aa 'and the beam <B> g </B> are animated by movements opposite to those described previously, so that the distributor slide dd 'descends from top to bottom, thus closing the lumen of pipe i and uncovering the orifice or lumen of pipe j which is in communication with the downstream side of diaphragm 22.

   In this case, the valve 14 is not biased in the direction of its opening; only the pressure loss under this valve, resulting from the. AP pressure drop is compensated.

 

Claims (1)

REVENDICATION: Appareil pour maintenir au-dessus d'une valeur déterminée la pression en un point donné d'une, conduite de liquide, caractérisé en ce qu'il comprend un robinet dans le corps duquel est disposé une soupape sollicitée, d'une part, par un organe de commande<B>à</B> action déterminée et pratiquement constante, tendant<B>à</B> la fermer et, d'autre part, par -un organe de commande<B>à</B> action variable, ten dant<B>à</B> l'ouvrir et fonctionnant, lui-même, en dépendance des conditions de pression exis tant de part et d'autre d'un'organe d'étran glement disposé dans ladite conduite. CLAIM: Apparatus for maintaining above a determined value the pressure at a given point of a liquid pipe, characterized in that it comprises a valve in the body of which is disposed a solicited valve, on the one hand , by a command member <B> with </B> determined and practically constant action, tending <B> to </B> close it and, on the other hand, by a command member <B> to </ B> variable action, tending <B> to </B> to open it and functioning, itself, in dependence on the pressure conditions existing on both sides of a throttle member placed in the said pipe. SOUS-REVENDICATIONS: <B>1.</B> Appareil suivant la revendication, ea- ractérisé en ce que ledit organe de commande <B>à</B> action variable est constitué par une membrane. 2. Appareil suivant la revendication et la sous-revendication <B>1,</B> caractérisé en ce que ledit organe d'étranglement est constitué par un diaphragme perforé. SUB-CLAIMS: <B> 1. </B> Apparatus according to claim, characterized in that said variable action <B> </B> control member consists of a membrane. 2. Apparatus according to claim and sub-claim <B> 1, </B> characterized in that said throttling member is constituted by a perforated diaphragm. <B>3.</B> Appareil suivant la revendication et les sous-revendications <B>1</B> et 2, caràctérisé en ce que la pression en amont dudit dia phragme est appliquée sur une face de la mem- brane, alors que l'autre face de la membrane communique avec l'intérieur du robinet situé en aval du diaphragme. 4. Appareil suivant la revendication el les sous-revendications <B>1,</B> 2 et<B>3,</B> caractérisé en ce que l'organe de commande tendant<B>à</B> fermer la soupape est contenu<B>à</B> l'intérieur du robinet. <B>5.</B> Appareil suivant la revendication, ca ractérisé en ce que ledit organe de commande <B>à</B> action différentielle est constitué par un piston. <B> 3. </B> Apparatus according to claim and sub-claims <B> 1 </B> and 2, characterized in that the pressure upstream of said diaphragm is applied to one face of the membrane , while the other face of the membrane communicates with the interior of the valve located downstream of the diaphragm. 4. Apparatus according to claim and sub-claims <B> 1, </B> 2 and <B> 3, </B> characterized in that the control member tending <B> to </B> close the valve is contained <B> within </B> the interior of the valve. <B> 5. </B> Apparatus according to claim, characterized in that said differential action <B> </B> control member is constituted by a piston. <B>6.</B> Appareil suivant la revendication, ca ractérisé en ce qu'il comprend en outre un distributeur-relais de pression comportant un double piston soumis aux pressions régnant de part et d'autre de l'étranglement et relié mécaniquement<B>à</B> un double tiroir régissant la pression sur une des faces du susdit organe de<U>commande</U><B>à</B> action variable. <B> 6. </B> Apparatus according to claim, characterized in that it further comprises a pressure relay distributor comprising a double piston subjected to the pressures prevailing on either side of the throttle and connected mechanically <B> to </B> a double slide regulating the pressure on one of the faces of the aforesaid <U> control </U> <B> </B> variable action member.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2871878A (en) * 1953-07-20 1959-02-03 Bailey Meter Co Fluid pressure control system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US2871878A (en) * 1953-07-20 1959-02-03 Bailey Meter Co Fluid pressure control system

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