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REVENDICATIONS
1. Dispositif amortisseur du coup de bélier dans une conduite pour un liquide, comprenant un corps délimitant une chambre dont une paroi est constituée par une membrane flexible, cette chambre étant destinée à être mise en communication avec la conduite, caractérisé en ce que la chambre présente un passage de fuite pour le liquide et en ce que la membrane est montée flottante pour prendre appui par sa périphérie contre une surface d'appui du corps sous l'effet de la pression régnant dans la conduite.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la membrane est constituée par un corps métallique en forme générale de disque ou d'anneau, ladite surface d'appui étant de forme annulaire.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un passage calibré est prévu entre la chambre et la conduite.
4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3 pour une valve à clapet, caractérisé en ce que la chambre est réalisée dans le corps de la valve et disposée à proximité du clapet.
5. Valve électromagnétique comprenant le dispositif amortisseur selon la revendication 1, la valve comportant un corps, un enroulement électrique, un noyau ferromagnétique coulissant sur un téton central de guidage et déplaçable contre l'action d'un ressort sous l'effet d'un champ magnétique créé par le passage d'un courant dans ledit enroulement, ce noyau ferromagnétique portant une portion d'obturation destinée à coopérer avec un siège pour interrompre le passage d'un fluide dans la valve, caractérisée en ce que le téton central de guidage présente un passage pour le fluide contrôlé par la valve, passage communiquant avec la chambre du dispositif amortisseur, chambre qui est disposée dans la valve et contiguë au téton de guidage.
6. Valve selon la revendication 5, caractérisée en ce que le passage du téton central présente une portion de section restreinte.
On sait que lorsqu'on arrête brusquement le débit de liquide dans une conduite il se produit un coup de bélier en raison de la quasi-incompressibilité des liquides.
Pour remédier à cet inconvénient, on a déjà proposé des dispositifs amortisseurs comprenant un corps délimitant une chambre dont une paroi est constituée par une membrane flexible, cette chambre étant destinée à être mise en communication avec la conduite.
Dans les dispositifs de ce genre, on obtient une très forte atténuation de la pointe de pression au moment de l'arrêt du débit, mais il se produit cependant une forte oscillation de la pression jusqu'à ce que cette dernière se stabilise. Dans certains cas, I'oscillation de la pression peut amener cette dernière à devenir pratiquement nulle, ce qui peut produire le phénomène de cavitation. De toute façon, cette oscillation constitue un inconvénient dans toutes les installations où l'on désire une rapide stabilisation de la pression.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. A cet effet, le dispositif faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce que la chambre présente un passage de fuite pour le liquide et en ce que la membrane est montée flottante pour prendre appui par sa périphérie contre une surface d'appui du corps sous l'effet de la pression régnant dans la conduite.
L'invention concerne également une valve électromagnétique munie d'un tel dispositif amortisseur. Cette valve comporte un corps, un enroulement électrique, un noyau ferromagnétique coulissant sur un téton central de guidage et déplaçable contre l'action d'un ressort sous l'effet d'un champ magnétique créé par le passage d'un courant dans ledit enroulement, ce noyau ferromagnétique portant une portion d'obturation destinée à coopérer avec un siège pour interrompre le passage d'un fluide dans la valve. Elle est caractérisée en ce que le téton central de guidage présente un passage pour le fluide contrôlé par la valve, passage communiquant avec la chambre du dispositif amortisseur, chambre qui est disposée dans la valve et contiguë au téton de guidage.
Le dessin annexé représente schématiquement et à titre d'exemple deux formes d'exécution et des variantes du dispositif amortisseur objet de l'invention.
Les figures 1 à 3 montrent l'onde de pression obtenue dans une conduite dans différents cas.
La figure 4 montre la première forme d'exécution.
La figure 5 est une vue en coupe d'une valve électromagnétique munie d'un dispositif amortisseur selon la deuxième forme d'exécution.
La figure 6 illustre une variante d'exécution.
La figure I illustre la variation de pression en fonction du temps lors de l'arrêt brusque du débit dans une conduite déterminée et en l'absence d'un dispositif amortisseur. Cette figure montre qu'au moment de la fermeture d'une valve contrôlant le débit du fluide, le coup de bélier est produit par une pointe de pression qui peut atteindre facilement deux à trois fois la pression stabilisée.
La figure 2 montre la variation de cette pression dans le cas où l'installation comprend un dispositif amortisseur constitué par une membrane destinée à se déformer élastiquement sous l'effet de la pression. On voit que la première pointe de pression ne s'élève pas beaucoup plus haut que la pression finale dans la conduite, mais qu'elle est suivie d'une diminution de la pression qui peut tomber bien en dessous de la pression atmosphérique.
La figure 3 montre l'allure de la pression obtenue avec le dispositif faisant l'objet de l'invention. La première pointe de pression est un peu plus élevée que dans le cas de la figure 2, mais la chute de pression qui suit cette pointe a considérablement diminué. Bien entendu, les pressions montrées aux figures 2 et 3 correspondent à la même installation et aux mêmes conditions que celles supposées dans le cas de la figure 1.
La figure 4 est une coupe partielle d'une valve électromagnétique d'un type connu et qui n'est donc pas représentée dans tous ses détails. Cette valve comprend un noyau ferromagnétique I destiné à être déplacé sous l'action d'un champ magnétique créé par le passage d'un courant de commande dans un enroulement 2. Le noyau 1 porte un clapet 3 destiné à prendre appui sur un siège 4 pour interrompre le passage d'un liquide arrivant par une conduite 5.
Pour éviter le coup de bélier lors de la fermeture de l'orifice 6 délimité par le siège 4, la valve comprend une chambre 7 reliée à la conduite 5 par un perçage oblique 8. Ce perçage débouche en partie contre une bride 9 de fixation de la conduite 5, de sorte qu'il communique avec cette dernière par une portion 10 de section restreinte qui constitue un orifice calibré.
La chambre 7 contient une membrane métallique 11 présentant des ondulations circulaires pour augmenter sa souplesse. Cette membrane présente encore en son centre un perçage calibré 12 qui autorise une fuite continue du liquide, celui-ci parvenant ainsi dans la partie supérieure de la chambre 7 d'où il peut s'échapper par un passage 13 conduisant vers un récipient de récupération 14 représenté de façon schématique.
Comme on le voit, la membrane 11 est montée flottante, son bord étant engagé dans une gorge circulaire 15 de largeur beaucoup plus grande que l'épaisseur de la membrane. De cette façon, la membrane est maintenue appuyée contre la surface annulaire supérieure de la gorge 15 par l'effet de la pression régnant dans la conduite 5.
Le flux de fuite passant par l'orifice 12 de la membrane et, suivant les mouvements de cette dernière, par le jeu existant entre elle et la gorge 15 assure un amortissement qui s'oppose aux vibrations de la membrane lorsqu'elle absorbe une surpression pour éviter le coup de bélier. En outre, L'orifice 12 permet l'évacuation des bulles de gaz qui pourraient éventuellement pénétrer ou se former dans la chambre 7.
La figure 5 montre la seconde forme d'exécution dans laquelle le dispositif amortisseur est également monté sur une valve électromagnétique. Sur cette figure, les mêmes chiffres de référence ont été uti
lisés pour désigner les éléments correspondant à ceux de la figure 4.
L'enroulement 2 est monté dans le corps 16 de la valve et le noyau magnétique 1 vient prendre appui par une arête circulaire 17 contre l'extrémité du passage prolongeant la conduite 5. Le noyau ferromagnétique 1 est monté coulissant sur un téton de guidage 18 et il est déplaçable contre l'action d'un ressort 19 sous l'effet du champ magnétique produit par l'enroulement 2. Le téton 18 présente un passage 20 faisant communiquer la conduite 5 avec une chambre 7 fermée par une membrane métallique 21 montée flottante dans une gorge 15. Dans ce cas, la membrane 21 est dépourvue d'orifices, mais la fuite continue du liquide est assurée par un passage 22 reliant la chambre 7 à un passage d'échappement 23 de la valve.
Dans ce cas également, la chambre 7 communique avec la conduite 5 par l'intermédiaire d'un orifice calibré 10.
Le fonctionnement du dispositif amortisseur représenté à la figure 5 est le même que dans le cas de la figure 4, de sorte que l'on obtient un excellent amortissement du coup de bélier et en même temps l'évacuation des bulles d'air pouvant se trouver dans le liquide.
Comme le montre la figure 6, le passage de fuite peut aussi être réalisé par des encoches ou des plats prévus à la périphérie du disque 26 constituant la membrane. Comme le montre cette figure, une encoche 27 ou un plat 28 est suffisamment accentué pour s'étendre radialement vers le centre de la membrane d'une valeur plus élevée encore que la profondeur de la gorge 15 et permettre ainsi un passage de fuite permanente par des points périphériques de la membrane.
Dans les exemples décrits, la membrane flottante était métallique et e9 forme de disque, mais il est évident qu'il ne s'agit pas d'une condition indispensable et que l'on pourrait réaliser des membranes en d'autres matières, par exemple en matière synthétique, ces membranes pouvant être de forme circulaire ou non.
Enfin, il est bien évident que le dispositif amortisseur ne doit pas nécessairement être monté dans une valve et qu'il peut très bien constituer une unité indépendante destinée à être placée par exemple à l'extrémité de la conduite dans laquelle on veut supprimer les coups de bélier.
Dans le cas de la figure 4, on pourrait remplacer la chambre 7 et la membrane 11 qui sont circulaires par une chambre annulaire fermée par une membrane annulaire. De préférence, cette chambre annulaire est disposée coaxialement au noyau mobile 1.
De même, la valve illustrée à la figure 5 pourrait être munie d'un autre dispositif amortisseur, par exemple du type à piston ou encore à chambre d'air.
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CLAIMS
1. A device for absorbing water hammer in a pipe for a liquid, comprising a body delimiting a chamber of which a wall is constituted by a flexible membrane, this chamber being intended to be placed in communication with the pipe, characterized in that the chamber has a leakage passage for the liquid and in that the membrane is mounted floating to bear by its periphery against a bearing surface of the body under the effect of the pressure prevailing in the pipe.
2. Device according to claim 1, characterized in that the membrane consists of a metal body in the general shape of a disc or ring, said bearing surface being of annular shape.
3. Device according to claim 2, characterized in that a calibrated passage is provided between the chamber and the pipe.
4. Device according to claim 2 or 3 for a valve valve, characterized in that the chamber is formed in the body of the valve and arranged near the valve.
5. An electromagnetic valve comprising the damping device according to claim 1, the valve comprising a body, an electrical winding, a ferromagnetic core sliding on a central guide stud and displaceable against the action of a spring under the effect of a magnetic field created by the passage of a current in said winding, this ferromagnetic core carrying a closure portion intended to cooperate with a seat to interrupt the passage of a fluid in the valve, characterized in that the central guide pin has a passage for the fluid controlled by the valve, passage communicating with the chamber of the damping device, chamber which is arranged in the valve and contiguous to the guide pin.
6. Valve according to claim 5, characterized in that the passage of the central stud has a portion of restricted section.
We know that when we suddenly stop the flow of liquid in a pipe there is a water hammer due to the quasi-incompressibility of liquids.
To overcome this drawback, damping devices have already been proposed comprising a body delimiting a chamber, one wall of which is constituted by a flexible membrane, this chamber being intended to be placed in communication with the pipe.
In devices of this type, a very strong attenuation of the pressure peak is obtained when the flow stops, but there does however occur a strong oscillation of the pressure until the latter stabilizes. In some cases, the oscillation of the pressure can cause the latter to become practically zero, which can produce the phenomenon of cavitation. In any case, this oscillation is a drawback in all installations where rapid stabilization of the pressure is desired.
The present invention aims to remedy these drawbacks. To this end, the device forming the object of the invention is characterized in that the chamber has a leakage passage for the liquid and in that the membrane is mounted floating to bear against its support by its periphery. of the body under the effect of the pressure prevailing in the pipe.
The invention also relates to an electromagnetic valve provided with such a damping device. This valve comprises a body, an electrical winding, a ferromagnetic core sliding on a central guide pin and movable against the action of a spring under the effect of a magnetic field created by the passage of a current in said winding. , this ferromagnetic core carrying a closure portion intended to cooperate with a seat to interrupt the passage of a fluid in the valve. It is characterized in that the central guide stud has a passage for the fluid controlled by the valve, passage communicating with the chamber of the damping device, chamber which is arranged in the valve and contiguous to the guide stud.
The accompanying drawing shows schematically and by way of example two embodiments and variants of the damping device which is the subject of the invention.
Figures 1 to 3 show the pressure wave obtained in a pipe in different cases.
Figure 4 shows the first embodiment.
Figure 5 is a sectional view of an electromagnetic valve provided with a damping device according to the second embodiment.
Figure 6 illustrates an alternative embodiment.
Figure I illustrates the pressure variation as a function of time when the flow suddenly stops in a given pipe and in the absence of a damping device. This figure shows that when a valve controlling the flow of fluid is closed, the water hammer is produced by a pressure surge which can easily reach two to three times the stabilized pressure.
FIG. 2 shows the variation of this pressure in the case where the installation comprises a damping device constituted by a membrane intended to deform elastically under the effect of the pressure. It is seen that the first pressure surge does not rise much higher than the final pressure in the pipe, but that it is followed by a reduction in the pressure which can fall well below atmospheric pressure.
FIG. 3 shows the shape of the pressure obtained with the device which is the subject of the invention. The first pressure surge is slightly higher than in the case of FIG. 2, but the pressure drop which follows this peak has considerably decreased. Of course, the pressures shown in FIGS. 2 and 3 correspond to the same installation and to the same conditions as those assumed in the case of FIG. 1.
Figure 4 is a partial section of an electromagnetic valve of a known type and which is therefore not shown in all its details. This valve comprises a ferromagnetic core I intended to be moved under the action of a magnetic field created by the passage of a control current in a winding 2. The core 1 carries a valve 3 intended to bear on a seat 4 to interrupt the passage of a liquid arriving through a pipe 5.
To avoid water hammer when closing the orifice 6 delimited by the seat 4, the valve comprises a chamber 7 connected to the pipe 5 by an oblique bore 8. This bore partly opens out against a flange 9 for fixing the the pipe 5, so that it communicates with the latter via a portion 10 of restricted section which constitutes a calibrated orifice.
Chamber 7 contains a metal membrane 11 having circular undulations to increase its flexibility. This membrane also has in its center a calibrated bore 12 which allows a continuous leakage of the liquid, the latter thus reaching the upper part of the chamber 7 from which it can escape by a passage 13 leading to a recovery container. 14 shown schematically.
As can be seen, the membrane 11 is mounted floating, its edge being engaged in a circular groove 15 of width much greater than the thickness of the membrane. In this way, the membrane is kept pressed against the upper annular surface of the groove 15 by the effect of the pressure prevailing in the pipe 5.
The leakage flow passing through the orifice 12 of the membrane and, according to the movements of the latter, through the play existing between it and the groove 15 provides a damping which opposes the vibrations of the membrane when it absorbs an overpressure to avoid water hammer. In addition, the orifice 12 allows the evacuation of gas bubbles which could possibly penetrate or form in the chamber 7.
Figure 5 shows the second embodiment in which the damping device is also mounted on an electromagnetic valve. In this figure, the same reference figures have been used.
read to designate the elements corresponding to those of figure 4.
The winding 2 is mounted in the body 16 of the valve and the magnetic core 1 comes to bear by a circular edge 17 against the end of the passage extending the pipe 5. The ferromagnetic core 1 is mounted to slide on a guide stud 18 and it is movable against the action of a spring 19 under the effect of the magnetic field produced by the winding 2. The stud 18 has a passage 20 making the pipe 5 communicate with a chamber 7 closed by a metal membrane 21 mounted floating in a groove 15. In this case, the membrane 21 has no orifices, but the continuous leakage of the liquid is ensured by a passage 22 connecting the chamber 7 to an exhaust passage 23 of the valve.
In this case also, the chamber 7 communicates with the pipe 5 via a calibrated orifice 10.
The operation of the damping device shown in FIG. 5 is the same as in the case of FIG. 4, so that an excellent damping of the water hammer is obtained and at the same time the evacuation of the air bubbles which can be find in the liquid.
As shown in Figure 6, the leakage passage can also be achieved by notches or dishes provided at the periphery of the disc 26 constituting the membrane. As this figure shows, a notch 27 or a dish 28 is sufficiently accentuated to extend radially towards the center of the membrane by a value even greater than the depth of the groove 15 and thus allow a permanent leakage passage by peripheral points of the membrane.
In the examples described, the floating membrane was metallic and disc-shaped, but it is obvious that this is not an essential condition and that membranes could be produced from other materials, for example made of synthetic material, these membranes can be circular or not.
Finally, it is obvious that the damping device does not necessarily have to be mounted in a valve and that it can very well constitute an independent unit intended to be placed for example at the end of the pipe in which one wishes to suppress the blows. of ram.
In the case of FIG. 4, the chamber 7 and the membrane 11 which are circular could be replaced by an annular chamber closed by an annular membrane. Preferably, this annular chamber is arranged coaxially with the movable core 1.
Likewise, the valve illustrated in FIG. 5 could be provided with another damping device, for example of the piston type or even with an air chamber.