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.