Appareil amortisseur des coups de bélier dans les conduites d'eau. La présente invention a pour objet. un appareil destiné à empêcher la production des coups cie bélier dans les conduites d'eau, et, tout particulièrement, dans les conduites forcées qui alimentent des turbines, ou au tres appareils hydrauliques, qui, par leur réglage, sont susceptibles de produire, clans les conduites cl'eau, (les variations plus ou moins brusques du débit (le ces conduites.
On sait crue toute variation brusque de débit. donne lieu à une série d'ondes com portant. chacune une période (le surpression et une période de dépression par rapport à la pression clcii existait avant cette varia tion.
Les périodes de surpression deviennent clang,ei erises ou nuisibles, lorsqu'elles amè nent des pressions supérieures à la pression statique, c'est-à-dire à la pression que sup- poi te la conduite d'eau quand il n'y a pas de.
débit, car c'est toujours la pression statique qui sert de base pour le calcul de la résis- l.ance à donner à 111 paroi d'une conduite forcée. Si on petit faire en sorte que la pression dans une conduite ne puisse jamais dépas ser que très faiblement la pression statique, et cela en toute circonstance, on réalisera à la fois une condition de sécurité et une con dition d'économie dans le coût d'établisse ment de cette conduite,
puisqu'on n'aura pas à prévoir des surépaisseurs capables de résister à des surpressions accidentelles.
Dans ce (titi va suivre, on appellera sur pression toute pression qui sera supérieure à. la. pression statique.
On conçoit que si au moment où se pro duit titi coup de bélier et aussitôt. que dé bute la période de surpression, on peut., ins- tantanéinent, ouvrir un orifice de décharge (le section suffisamment grande, la première oncle qui aura. produit cette surpression va se trouver arrêtée dans son développement, elle sera en réalité amortie, et le phénomène ondulatoire qui accompagne toujours le coup (le bélier disparaîtra rapidement.
Lorsque toute surpression aura disparu, il conviendra. d'effectuer la fermeture de l'orifice (le décharge qui aura été momen- ta.nénlent ouvert, afin que cet orifice puisse s'ouvrir à nouveau, lorsqu'il en sera besoin, et aussi pour éviter une dépense d'eau inutile.
Mais, pour opérer cette fermeture, il est une condition essentielle à réaliser, c'est çtu'elle s'effectue assez lentement pour qu'elle ne puisse pas provoquer à son tour un nouveau coup cle bélier qui pourrait être tout aussi dangereux, sinon plus; que le coup de bélier initial.
L'ouverture rapide de l'orifice de décharge et la réalisation de sa fermeture lente et progressive constituent un double objectif à. réaliser, double objectif qui fait l'objet de la présente invention.
Celle-ci consiste en un appareil amortis seur des coups de bélier dans les conduites d'eau, comportant un piston indicateur, qui reçoit sur une de ses faces la pression qui existe à chaque instant. clans la conduite d'eau et qui, clans le sens opposé à l'effort résultant de cette pression, reçoit l'action d'une force constante, ou très sensiblement constante, obtenue par l'action d'un contre poids ou par tout autre moyen, force qui est déterminée de telle façon qu'elle soit très sensiblement égale à l'effort exercé par l'eau sur le piston lorsque la pression statique existe dans la conduite d'eau, cette disposi tion ayant pour effet.
que le piston indica teur s'éloigne de sa position de repos dès que la pression de l'eau clans la conduite devient supérieure et pendant tout le temps où elle reste supérieure. à la pression stati que et ledit piston étant relié par l'intermé diaire d'un servomoteur à une soupape de décharge qui s'ouvre en même temps que le piston indicateur s'éloigne de sa position de repos, ce qui donne lieu à un écoulement d'eau empêchant la production de toute sur pression dangereuse, cette soupape se refer mant ensuite lentement, et d'une façon in dépendante du mouvement plus ou moins rapide de retour dit piston indicateur vers sa position de repos,
ce qui a pour effet d'é viter pendant cette fermeture, et du fait de; cette fermeture, toute surpression capable d'amorcer des oscillations successives (les organes qui constituent l'appareil amortis seur.
Les fig. 1, 2, 3, 4 et 5 du dessin ci-annexé représentent schématiquement en coupe, à titre d'exemples, plusieurs formes de réali sation d'appareils qui permettent d'obtenir les résultats qui viennent. d'être indiqués; La fig. 6 représente en coupe le schéma (le l'accouplement d'un appareil selon l'in vention avec un appareil compensateur de débit selon le brevet français N 329407 en date du 16 février 1903.
L'appareil représenté, fig. 1, se compose essentiellement d'un piston indicateur A, qui reçoit, sur une de ses faces, la pression qui existe à chaque instant dans la conduite principale B, laquelle est en communication avec. la chambre Cl du servomoteur C, et. par l'intermédiaire du tuyau D avec le cy lindre F; clans lequel se meut. le piston A.
La pression qui s'exerce ainsi sur le pis ton A varie selon due la perte de charge clans la conduite, forcée est plus ou moins grande, elle varie aussi au moment où se produisent des variations de débit dans la conduite, mais, pour chaque installation, cette pression prend une valeur bien déterminée p, lors que la conduite est soumise à la pression statique de l'eau, c'est-à-dire lorsqu'il ne se produit aucun débit dans la conduite.
Dans le sens opposé à l'effort p. on fait, agir sur le piston A une. force égale ou lé gèrement supérieure à la valeur de p. Cette force peut être obtenue soit au moyen d'un contrepoids F, ainsi qu'il est figuré au des sin, soit au moyen d'un fluide maintenu à. une pression constante, soit au moyen d'un ressort. antagoniste ayant une souplesse suf fisante pour exercer un effort. sensiblement constant. soit. enfin, au moyen de l'action simultanée d'un contrepoids et. d'un ressort.
La tige a du piston A est. reliée, par l'in- termédiaire de la biellette b, à une des ar ticulations q d'un levier G. A l'articulation ot vient s'attacher. par l'int.ermédiaire d'une biellette c, la tige h. d'une soupape H. Cette soupape peut ouvrir ou fermer l'orifice d'un tuyau d'échappement 1. La chambre .1, de laquelle part le tuyau d'échappement 1, est en communication constante, par l'intermé diaire du tuyau Jl, avec l'espace annulaire C du cylindre C, du servomoteur.
Dans ce cylindre C peut se mouvoir un piston K qui est relié d'un côté avec le piston Kl formant soupape de décharge et qui, de l'autre côté, se prolonge par une partie cylindrique K' de diamètre moindre que Kl. La partie cy lindrique K' est elle-même reliée, par la tige k, à l'articulation g' du levier G.
Enfin, l'espace annulaire C est relié directement à la conduite principale B par l'in.termé- chaire du tuyau L, en un point duquel se trouve interposé un pointeau M permettant de réduire dans la mesure nécessaire la sec tion de l'orifice de passage.de l'eau allant de la conduite B à l'espace annulaire C'.
Lorsque la soupape H est fermée, la pres sion (le la conduite s'exerce des deux côtés du piston K, mais le diamètre de la partie cylindrique K' étant. moindre que celui du piston soupape Kl, la différence des pres sions qui s'exercent sur les deux faces du piston K. a pour effet d'appliquer fortement le piston soupape KI sur son siège. Si la soupape H vient à s'ouvrir, elle met l'espace annulaire C' en communication avec le tuyau d'échappement 1; il se produit. alors un abaissement de pression dans l'espace C', car l'orifice, laissé ouvert par le pointeau 117, est trop faible pour que cette pression puisse se maintenir.
L'effort qui s'exerce sur le piston K du côté -de Cl devient alors plus grand due celui qui s'exerce du côté Cie C'. et, à ce moment, le piston K se soulève en- lraînant. avec lui le piston K', ce qui amène l'ouverture de l'orifice du tuyau de dé charge 0.
5i, maintenant, la soupape H vient à se fermer, le piston K est. immédiatement ar rêté dans sa course ascendante, car la pres sion clé la conduite B se rétablit immédiate ment dans l'espace annulaire C', ce qui pro voque aussitôt un mouvement en sens in verse du piston K, mais la vitesse de ce mouvement clé descente dépendra du débit de l'orifice dont la section est. réglée par le pointeau M, cette vitesse sera d'autant plus lente que la section laissée libre par le poin teau sera plus faible.
On pourra donc régler la vitesse de fermeture de l'orifice de dé charge 0 de telle façon que cette fermeture ne produise aucune surpression appréciable clans la conduite B.
L'ouverture et la fermeture de l'orifice de décharge 0 étant dépendantes de l'ouver ture ou de la fermeture de la soupape H, il suffira d'effectuer le déplacement de cette soupape pour provoquer, soit l'écoulement d'un certain volume d'eau par l'orifice 0, soit. la fermeture de cet orifice. C'est là le rôle qui incombe au piston indicateur A.
Toutes les fois que la pression dans la con duite B dépassera la valeur pour laquelle est réglé le contrepoids F, c'est-à-dire toutes les fois qu'il se produira dans la conduite une pression supérieure à la pression stati que, le piston A s'abaissera et continuera à. s'abaisser tant que la pression dans la conduite restera supérieure à la pression sta tique, ce déplacement amènera l'ouverture (le la soupape H et. celle de l'orifice de dé charge 0.
C'est à ce moment qu'intervient le mode clé liaison, que réalise le levier G, entre le piston A, la soupape H et le piston K'. En effet, le piston K' en se soulevant fait osciller le levier G autour du point g, ce quia pour effet, de soulever la soupape 11 et d'amener la fermeture de cette soupape lorsque le piston K a effectué une course correspondante à celle que vient de faire le piston A.
En résumé, le levier G réalise un mouve ment d'asservissement de la soupape H par rapport aux deux pistons A et K. La hauteur (le levée du piston K1, qui correspond tou jours à la course effectuée par le piston A. sera donc d'autant plus grande que l'effet de la surpression clans la conduite B aura provoqué un déplacement plus important du piston A. Ce mouvement de levée de la soupape (le décharge K' cessera aussitôt que le piston indicateur A cessera de s'abaisser.
Lorsque le piston-soupape K' a terminé sa course ascendante, la pression clans la eon- cluite L va continuer à s'abaisser tant. par le fait. de l'amortissement (le la force vive de l'eau clans la. conduite que par le fait du débit de cette conduite.
A partir de ce moment, le piston A. obéis sant à. l'effet du contrepoids F, tend à re venir en sens inverse, c'est-à-dire vers son point. Cie départ. liais ce mouvement de re cul sera empêché par le fait que la soupape H repose sur son siège, et l'effort. qui tend à soulever le piston A n'aura. d'autre effet que d'appuyer plus fortement cette soupape sur son siège.
Ainsi clone, dès que la pression dans la conduite devient inférieure à la pression statique, le piston A n'a plus aucune action sur l'ensemble des autres organes de l'appas reil.. A partir de ce moment, la soupape H étant fermée, le piston K se met à descendre lentement, ce qui amène la fermeture de L'orifice de décharge O. Le levier G oscille alors autour du point g' et le piston A ,se relève au .fur et à mesure due le lui per met le mouvement de descente du piston K.
Ce mouvement de descente du piston K s'effectue dans un temps qui est déterminé par la position de réglage du pointeau M, temps qu'on rendra assez long pour que la vitesse de fermeture de l'orifice de décharge ne donne lieu à aucune surpression appré ciable.
11 convient de bien taire observer que si cette condition n'était pas assurée, l'appareil, loin (le donner la sécurité. qu'on se propose d'obtenir pour la conduite d'eau, consti tuerait. au contraire. pour cette conduite un véritable danger.
En effet. si l'obturateur venait à se fer mer avec une vitesse trop grande. la surpres sion d!ïe à cette vitesse réa-irait sur le pis ton indicateur A. qui s'abaisserait à nou veau. ce qui produirait immédiatement. un nouveau mouvement d'ouverture de l'ori fice<I>(le</I> déchar;
e O. ouverture suivie d'une nouvelle fermeture. puis d'une nouvelle sur pression clans la conduite, nouvelle ouver- ture et ainsi de suite, de telle sorte qu'il se produirait en réalité un mouvement d'oscil lation de l'obturateur K1, mouvement ana logue à celui qui est utilisé clans les appa reils élévatoires appelés béliers hydrauliques. Ce mouvement d'oscillation aurait. pour con séquence la production de toute une série de coups de bélier alors que le but de l'ap pareil est précisément de. les éviter.
La fermeture lente et progressive de l'ori fice de décharge est donc. une condition es sentielle et primordiale pour l'obtention du résultat technique envisagé.
Il est à remarquer que pendant le mou vement de descente du piston K, c'est-à-dire pendant que s'effectue la fermeture de l'ori fice de décharge O, le piston A est toujours prêt à obéir à l'effet d'une nouvelle surpres sion, s'il vient à s'en produire clans la con duite B, par le fait d'une variation nou velle du débit clos moteurs ou machines ac tionnés par l'eau sous pression. En effet, le piston A, dès qu'il recevra l'action de cette nouvelle surpression s'abaissera, et, instan tanément, amènera une nouvelle ouverture: de la soupape 11<B>et</B> un nouveau mouvement ascendant du piston K donnant lui-même une augmentation du clegré d'ouverture de l'orifice de décharge O.
Il résulte donc de la disposition décrite que, à tout, instant, l'appareil est toujours prêt à agir si, pour une cause, quelconque, la pression dans la conduite vient à dépas ser la pression statique.
La disposition décrite permet aussi de donner à l'orifice de décharge et à la levée (le l'obturateur K1 de cet, orifice des dimen sions susceptibles de répondre à toutes les exigences qui peuvent correspondre aux ap plications élu système à des conduites for cées, même lorsque celle-ci débitent. de gros volume d'eau sous clos pressions relativement faibles.
Il suffira pour cela de choisir un rapport convenable entre les deux branches du le vier G.
Lorsqu'il s'a;it au contraire de conduites forcées à pressions relativement. élevées, dé- bilant des volumes d'eau relativement faibles, on peut simplifier le système et lui donner la disposition qui est représentée fig. ''.
Dans celle variante, le piton A actionne directe ment la, soupape<B>Il</B> et celle-ci peut être pla cée à l'ilitérieur du piston K du servomo teur. Le pointeau JI règlera toujours le dé bit clans l'espace annulaire C' Avec le dispositif représenté sur le des sin, s'il se produit une surpression dans la conduite 13, le piston K suivra le déplace ment de la soupape 11 et, par suite, du piston A.
La course du piston K sera, clans ce cas, exactement égale à celle du piston A, alors que clans le dispositif de la fig. 1, cette course se trouvait amplifiée clans un rapport résultant (les dimensions adoptées pour les deux branches du levier C. Dans ce deuxième dispositif, le mouvement de retour du piston K s'effectuera également avec la hauteur désirable grâce au réglage (lue permet. d'effectuer le. pointeau i11.
Le mouvement lent et progressif, de re tour (lit piston K du servomoteur, peut être également obtenu par une disposition con venable donnée clans ce but à la soupape H; qui peut être construite de telle façon qu'elle ouvre un large orifice, lorsqu'il s'agit d'assurer le mouvement d'ouverture de la soupape (le décharge (le la conduite et, au contraire, ne laisser ouvert qu'un orifice de section très réduite lorsqu'il s'agit d'amener le mouvement de fermeture de l'obtura teur K'.
A titre d'exemple, la fig. 3 indique une forme<B>(le</B> soupape qui permet d'obtenir ce résultat. Lorsque la soupape H est appuyée sur son siège, l'espace C' du cylindre du servo-moleur est. en communication avec l'autre côté Cldu cylindre par l'intermédiaire des branchements C', <I>et</I> l\4 et des orifices de faible section h1 percés clans la.
paroi de la soupape <I>II.</I> La section (le ces orifices h1 peut être réduite, si besoin est., et rélgée, ait moyen (le la douille Ml filetée et.
vissée sur le corps de la tige h- (le la soupape <I>II.</I> Si, ait contraire, la soupape <I>II</I> vient à s'ouvrir seul l'action de la tige h=, l'espace C= sera ïiii-s cii contniunication par l'in t.erinédiaire dit braticlietlicnt C@ avec le tuyau cl'écliaplie- ment !,
liai' tout l'espace annulaire que dé couvre la soupape<I>II</I> en se soulevant.
lia section offerte à l'échappement de l'eau (le l'espace C' pourra clone être rendue beaucoup plus grande que la section des pe tits orifices h.', de telle sorte que la pression clans l'espace C' s'abaissera aussitôt. que se produira le soulèvement de la soupape<I>II:</I> le piston K suivra donc immédiatement, le mouvement de soulèvement de la soupape<I>Il.</I>
Mais, dès que le piston indicateur A ces sera de se soulever, le piston K, continuant à se soulever, amènera le siège de la sou pape H en contact avec cette soupape et aussitôt la pression .de la conduite se ré tablira clans l'espace C', ce qui aura pour effet d'amener immédiatement le mouvement:
d'abaissement (lu piston K, mouvement qui s'effectuera très lentement., puisqu'il dépen- dra du débit des orifices hl. On aura assuré ainsi la fermeture lente et progressive de l'orifice (le décharge O par l'obturateur Kl.
Dans les variations des fi-. ? et 3, de même que clans le dispositif fig. 1, il convient (le faire observer que pendant que s'effectue le niouvemenf de descente de l'obturateur. le piston A est toujours prêt à obéir à tonte surpression nouvelle, qui viendrait à se pro duire clans la conduite, dès que cette sur pression dépasserait, si légèrement que ce soit, la pression statique. Toute nouvelle surpression aurait immédiatement pour effet d'amener une nouvelle levée de l'obtura teur K', ce qui produirait une nouvelle aug mentation du degré d'ouverture de l'orifice de décharge.
La vanne de décharge peut être séparée du cylindre du servomoteur, ce qui permet d'actionner ce dernier indifféremment par l'eau de la conduite forcée ou par un liquide sous pression autre que l'eau de cette con- diiite.
Deux de ces variantes sont représentées schématiquement, à titre d'exemples, par les fig. 4 et 7i. Dans la variante de la fi--. 4, on a -,in iple- ment, prolongé le piston-soupape Kl à tra vers un presse-étoupe ménagé à la base dit cylindre Cl de manière qu'il obture la vanne 0 qui a été reportée dans une capacité O1. indépendante de celle du cylindre C et qui communique par l'intermédiaire du fuyait 0= avec la conduite d'eau forcée B.
D'autre part, la capacité inférieure Cl du cylindre C est. munie d'une tubulure Q destinée à amener au servo-nioteur le liquide sous pres sion destiné à l'actionner.
Dans ce but, cette tubulure peut être re liée, soit à la conduite B, soit à des pompes ou à un accumulateur fournissant le liquide sous pression.
Dans le cas de la fig. 5, on a combiné l'obturateur de la vanne de décharge avec un piston auxiliaire K3 relié directement au piston K par la tige Kl et se déplaçant dans un cylindre C" qui est mis en relation par l'intermédiaire de la tuyauterie Q<B><I>QI</I></B> avec la capacité Cl du cylindre C et avec une con duite de liquide sous pression provenant, soit. de pompes ou d'accumulateurs, soit de la conduite d'eau forcée B. La capacité 01 dans laquelle se meut l'extrémité inférieure du piston-soupape K3 est, comme précédemment, en relation avec la conduite B, par l'intermé diaire .du tuyau 0 -.
Cette disposition permet d'employer un piston K à surfaces annulaires égales, de telle sorte que lorsque la pression de l'eau est établie en C\ et C=, les efforts qui s'exer cent sur les deux faces du piston K étant égaux, celui-ci reçoit seulement l'effort qui résulte de la pression de l'eau sur la face annulaire du piston K3. Quant à l'autre face du piston K3, qui constitue l'obturateur, elle est constamment à la pression atmos phérique.
Dans tous les cas où le servomoteur fonc tionne sous l'action de pompes ou d'accumu lateurs, la conduite d'échappement 1 de la soupape H peut déboucher clans la hache d'alimentation des pompes, dans le but d'économiser le liquide servant à cette ali mentation. La disposition dit reste des appareils des fig. 4 et ô et le fonctionnement d'ensemble sont identiques à ce qui a été décrit en regard de la fi-. 1.
Au lieu de monter directement l'obtura teur de la vanne de décharge sur la tige du piston K, on pourrait le relier à celle-ci in directement par l'intermédiaire de leviers.
L'appareil qui vient d'être décrit peut être combiné. avec un appareil compensateur de débit du genre de celui décrit dans 1e brevet français N 329407, déposé le 16 fé vrier 1903, pour "Régulateur de pression pour conduites d'eau forcées", l'accouplement de ces cieux types d'appareils étant réalisé de telle façon que le cylindre qui forme cataracte dans le compensateur de débit et. le cylindre servomoteur clans l'amortisseur soient réunis en un seul, jouant à la fois les deux rôles qui incombent à ce cylindre dans le fonctionnement des deux types d'appa reils.
On sait. que les différents dispositifs de compensateur de débit, basés sur le prin cipe du brevet. français \ 329407, relaté ci- dessus, sont destinés à empêcher, dans une certaine mesure, la production des coups de bélier qui peuvent résulter d'une fermeture plus ou moins brusque des distributeurs d'eau;
mais ils présentent l'inconvénient d'être sans action lorsqu'il s'agit de coups de bélier résultant d'ouvertures brusques des vannages, susceptibles d'amener la produc tion d'ondes comportant des périodes de sur- pressions. D'autre part, la compensation du débit est. très difficile, sinon impossible à réaliser, pour toutes les positions et tous les déplacements des vannages, de telle sorte que les surpressions résultant des ferme tures des distributeurs sont loin d'être com plètement évitées. Par contre, la vanne com pensatrice de débit, étant reliée rigidement au vannage, la fermeture de celui-ci entraîne forcément l'ouverture de la vanne compen satrice.
On a indiqué, d'autre part, que le rôle de l'appareil amortisseur qui vient d'être décrit est de parer aux coups de bélier, quelle que soit la cause qui peut en amener la produc tion et d'éviter toute surpression dans les conduites forcées.
Une combinaison d'un appareil compen sateur de débit (lu typa connu avec l'alipa- reil amortisseur suivant l'invention permet tra donc non seulement. d'obtenir une ou verture de ia vanne de décharge simultanée à toute fermeture des organes de vannage, mais aussi d'arrêter, par l'intervention de l'amortisseur, toute surpression qui vien drait à se produire malgré le rôle joué par le compensateur de débit.
Lors de l'ouverture clés vannages, c'est à l'amortisseur seul qu'incombe le rôle d1em- pêcher la production de toute surpression puisque le compensateur de débit est: alors sans effet.
Cette combinaison procure donc une sé curité complète de fonctionnement dans tous les cas et assure, en outre, une ouverture plus immédiate clé la vanne clé décharge. dans les cas de fermeture (lu vannage, puisque la vanne de décharge est manceuvrée par le compensateur avant qu'une surpression ait pu s'amorcer.
Au lieu de disposer les deux appareils simultanément et indépendamment sur une même conduite, on peut les combiner de telle façon que certains organes soient coin- inuns à, l'un et à l'autre.
C'est une combinaison clé ce genre qui est représentée schématiquement sur la fig. 6. Dans cette combinaison, les deux appareils agissent sur une seule et même soupape de décharge et le cylindre du servomoteur de l'amortisseur forme en même temps cataracte du compensateur clé débit.
73 désigne la conduite d'eau forcée, qui cst en relation avec un orifice de cléclrarge O, obturé cri temps ordinaire par la soupape K'. Cette soupape est reliée, par l'intermé- diaire clé la bielle & , à l'articulation g' d'ui:
levier G', dont l'extrémité g' est reliée à son tour par l'intermédiaire d'organes rigides 9> p', à l'arbre I' commandant le mouvement clé vannage du distributeur<B>(le</B> la turbine (ou de l'appareil utilisant la force motrice de l'eau sous pression) et de telle façon que l'articulation g\ se soulève lorsque le vannage se ferme et qu'elle s'abaisse au contraire lorsque le vannage s'ouvre.
L'autre extrémité g= du levier est reliée par la tige rigide 7c à la tige K= du piston K qui se meut dans le cylindre C.
A la tige inférieure K' du piston K se trouve relié directement comme dans le cas de la fig. 5, ou indirectement, un second piston Kl qui se meut clans un cylindre CI. La face annulaire clé ce piston Kl est cons tamment en communication, par l'intermé diaire clé la tuyauterie<I>D Dl D- </I> avec la con duite forcée T ou avec une conduite indépen dante clé liquide sous pression, clé telle sorte que lorsque la pression de l'eau est établie en Cl et C=, les efforts qui s'exercent sur les deux faces du piston K étant égaux, la tige h:
reçoit seulement l'effort qui résulte de la pression clé l'eau sur la face annulaire du piston K''.
Quant à l'autre face du piston KI, elle est. constamment. à l'air libre et ne reçoit. que la pression atmosphérique.
Une ou plusieurs soupapes N, montées sur ressort, sont disposées sur le piston K, de manière à pouvoir s'ouvrir si la pression en C= devient supérieure- à la pression en C'. Ces soupapes s'appuient. au contraire sur leur siège si la pression en Cl devient supé rieure à celle de C -.
Les espaces Cl et C= sont. mis en com munication constante par l'intermédiaire d'un tuyau L qui est muni d'un robinet à pointeau M dont la section de passage peut être réglée à volonté en agissant sur le vo lant ou la tige de manceuvre de ce pointeau.
La partie inférieure Cl du cylindre C.' est aussi en communication avec la conduite forcée B par l'intermédiaire du tuyau D' qui porte, interposée en un point de son par cours, une soupape d, qui s'ouvre si la pres sion clans la conduite devient supérieure à celle (le l'espace Cl et qui se ferme clans le < 'as inverse. La partie supérieure C@ du cylindre C est en communication avec un tuyau d'é- chappernent. I par, l'intermédiaire du tuyau <I>J'</I> et (le la soupape<I>Il.</I>
Cette soupape<B>il</B> est elle-méiîie reliée, pat l'ïntermcdiaire de la bielle e, à l@articulalion \ cl un levier G articulé eil y- sur la tige du piston K.
L'autre extrémité g de ce levier est re liée par la bielle b avec un piston A qui se meut clans un cylindre 1;. Le piston A re çoit sur sa face supérieure la pression de la conduite B par l'intermédiaire du tuyau !i. Ce piston reçoit Faction d'une. force colis- taille F (contrepoids ou ressort ayant une flexibilité suffisante;
égale et opposée à l'ef- loi t qui s'exerce sur le piston A lorsque la conduite B est. à une pression égale il la pres sion statique.
Voici maintenant quel est le fonctionne ment de l'ensemble. (le ce mécanisme: Supposons tout. d'abord qu'il y ait ferme- ture des distributeurs envoyant l'eau sur les appareils hydrauliques qui @ut.ilisent la puis sance motrice de cette eau. L'arbre h tourne alors clans le sens de la flèche <I>P</I>.
L'extrémité 0' du levier G1 se soulève et ce levier réagit sur le piston K, ruais celui-ci lie petit descendre due très lentement, car le pointeau M ne laisse ouvert qu'un orifice de faible section, et, d'autre part; les sou papes N et d s'appliquent sur leur siège.<B>Il</B> en résulte que la soupape de décharge K" va se soulever, .donnant ainsi écoulement: à titre certaine quantité d'eau.
Le soulève ment de la soupape K- continuera tant que durera 1-e mouvement de fermeture des dis tributeurs.
Pendant ces deux déplacements simul tanés, il peut se présenter deux cas: ) Le soulèvement de la soupape K a été suffisant. pour empêcher toute surpres sion crans la conduite B.
Dans celte hypothèse, le mouvement de soulèvement de la soupape K cessera en même temps due le mouvement de fermeture des distributeurs, et, à partir de ce moment, le piston K, qui a été constamment sollicité par la pression qui s'exerce sur le piston K', va s'abaisser lentement, ce qui amènera la fermeture lente de la soupape K:@.
Le pointeau ,11 sera réglé pour que la vi tesse de fernielcire de la soupape K; lie puisse donner aucune stirljressioïi clairs la con- duite B.
( 11 peut se faire due, pendant les deux déplacements simultanés du vannage d,#s distributeurs et ire la soupape K", la com- pensation des débits lie soit pas suffisamment rigoureuse et qtl'tilie surpression se produise (laits la conduite B.
Dans ce cas, cette sur pression agit, sur le piston A qui va s'abais ser, le levier (.' oscillera autour de soir point g\ et la soupape H s'abaissera, met tant ainsi l'espace annulaire C' cri conimu- nication avec le tuyau d'échappement 1.
La pression en C= v a s'abaisser et le piston K, sollicité de bas en haut, va se soulever, ame nant ainsi une augmentation de la vitesse d'ouverture (le la vanne de décharge K" et enipêcliant par cette ouverture complémen taire la production (Je toute surpression (lan,,eretise.
])airs cette dernière hypothèse, les effets du compensateur de débit et de l'amorlis- seur agissent de telle manière qu'ils s'ajou tent et que les deux appareils juxtaposés con courent tous les deux, si besoin s'en fait. sentir. à l'ouverture (le la soupape de dé charge K, et tous les deux agissent pour s'opposer à la production, dans la conduite forcée. de toute surpression dangereuse.
Supposons maintenant qu'il s'agisse d'une ouverture plus ou moins rapide des distri buteurs et voyons ce qui se passe clans ce cas.
L'ouverture (les distributeurs, qui s'effec tue par la rotation de l'arbre p clans le sens de la flèche F', a pour effet d'abaisser l'ex trémité. çj' (lit levier G1. Ce levier oscille alors autour du point. , < O', l'extrémité g= se soulève et ce mouvement de soulèvement est rendu possible par le fait de l'ouverture des sou papes N qui permettent le mouvement, de l;as en haut, de piston K.
Le levier Gl os- cille alors autour du point g3 et la soupape de décharge K@@ reste appliquée sur son siège.
Mais, lorsque cesse le mouvement d'ou verture des distributeurs, qui a donné lieu à une certaine dépression clans la conduite 13, il se produit alors, dans cette conduite, une oncle qui peut se traduire par une sur pression d'autant plus grande que l'ouver ture des distributeurs s'est, effectuée d'une façon plus rapide. C'est à ce moment qu'in tervient l'amortisseur automatique. Le pis ton A s'abaisse dès due la surpression se fait sentir, la soupape H s'ouvre et il en ré- suite un abaissement de la pression dans l'espace C2, de telle façon que le piston K se trouve alors sollicité de bas en haut.
Ce pis ton se. soulève et ce mouvement. entraîne aussitôt le soulÈ,vement (le la soupape de décharge K'. I1 se produit alors par le tuyau de décharge 0 l'écoulement d'une certaine quantité d'eau, écoulement qui a pour effet d'empêcher la surpression d'atteindre une valeur dangereuse et qui, en outre, a pour effet d'amortir immédiatement le phénomène ondulatoire qui aurait pu prendre naissance sans l'intervention (le la soupape (le décharge.
On voit. que, dans les deux cas examinés. on obtient, ce résultat, à savoir que l'auto- maticité de l'amortisseur qui, par son fonc tionnement normal empêche la production de toute surpression dangereuse dans la con duite forcée, se trouve combinée avec l'effet produit par le compensateur (le débit à. li aison rigide avec le mouvement de vannage des distributeurs d'eau sous pression, de telle sorte que les deux appareils viennent se compléter l'un et l'autre et donnent, par leur accouplement, un ensemble dont la sécurité de fonctionnement est assurée dans tous les cas.
Device for damping water hammer in water pipes. The object of the present invention is. an apparatus intended to prevent the production of water hammers in water pipes, and, in particular, in penstocks which feed turbines, or to very hydraulic apparatus, which, by their adjustment, are liable to produce, clans water pipes, (more or less abrupt variations in flow (these pipes.
We know that there is any sudden variation in flow. gives rise to a series of com carrying waves. each a period (the overpressure and a period of depression with respect to the pressure clcii existed before this variation.
Periods of overpressure become severe, or harmful, when they cause pressures greater than the static pressure, that is to say, the pressure that the water pipe supports when there is no has no.
flow rate, since it is always the static pressure which is used as a basis for the calculation of the resistance to be given to the wall of a penstock. If we can ensure that the pressure in a pipe can never exceed the static pressure very slightly, and this in all circumstances, we will achieve both a safety condition and a condition of savings in the cost of 'establishment of this conduct,
since we will not have to provide extra thicknesses capable of withstanding accidental overpressures.
In what follows, any pressure which will be greater than the static pressure will be called over pressure.
We can imagine that if at the moment when the water hammer occurs and immediately. when the overpressure period begins, we can instantly open a discharge orifice (the section is large enough, the first uncle who will have produced this overpressure will be stopped in its development, it will in reality be damped, and the wave phenomenon that always accompanies the blow (the ram will quickly disappear.
When all overpressure is gone, it will be appropriate. close the orifice (the discharge which will have been momentarily opened, so that this orifice can open again, when necessary, and also to avoid unnecessary expenditure of water .
But, to operate this closure, it is an essential condition to achieve, it is that it is carried out slowly enough so that it cannot in turn provoke a new water hammer which could be just as dangerous, otherwise more; than the initial water hammer.
The rapid opening of the discharge port and the achievement of its slow and gradual closing constitute a dual objective. achieve, dual objective which is the subject of the present invention.
This consists of a device for damping water hammers in the water pipes, comprising an indicator piston, which receives on one of its faces the pressure which exists at all times. in the water pipe and which, in the direction opposite to the force resulting from this pressure, receives the action of a constant force, or very substantially constant, obtained by the action of a counterweight or by any another means, a force which is determined in such a way that it is very substantially equal to the force exerted by the water on the piston when the static pressure exists in the water pipe, this arrangement having the effect.
that the indicator piston moves away from its rest position as soon as the water pressure in the pipe becomes higher and throughout the time it remains higher. to static pressure and said piston being connected by the intermediary of a booster to a relief valve which opens at the same time as the indicator piston moves away from its rest position, which gives rise to a flow of water preventing the production of any dangerous over pressure, this valve then closes slowly, and in a manner independent of the more or less rapid movement of said indicator piston back to its rest position,
which has the effect of avoiding during this closure, and because of; this closure, any excess pressure capable of initiating successive oscillations (the organs which constitute the damping device.
Figs. 1, 2, 3, 4 and 5 of the accompanying drawing represent schematically in section, by way of examples, several embodiments of apparatus which make it possible to obtain the following results. to be indicated; Fig. 6 shows in section the diagram (the coupling of a device according to the invention with a flow compensating device according to French patent N 329 407 dated February 16, 1903.
The apparatus shown, fig. 1, consists essentially of an indicator piston A, which receives, on one of its faces, the pressure which exists at all times in the main pipe B, which is in communication with. the chamber Cl of the servomotor C, and. via pipe D with cylinder F; clans which move. piston A.
The pressure which is thus exerted on the pis ton A varies according to due the pressure drop in the forced pipe is more or less great, it also varies when variations in flow occur in the pipe, but, for each installation, this pressure takes a well-determined value p, when the pipe is subjected to the static pressure of water, that is to say when there is no flow in the pipe.
In the opposite direction to the effort p. we do, act on the piston A a. force equal to or slightly greater than the p-value. This force can be obtained either by means of a counterweight F, as is shown in the sin, or by means of a fluid maintained at. constant pressure, or by means of a spring. antagonist with suf ficient flexibility to exert an effort. substantially constant. is. finally, by means of the simultaneous action of a counterweight and. of a spring.
The rod a of piston A is. connected, by the intermediary of the rod b, to one of the articulations q of a lever G. The articulation ot is attached. via a connecting rod c, the rod h. a valve H. This valve can open or close the orifice of an exhaust pipe 1. The chamber .1, from which the exhaust pipe 1 leaves, is in constant communication, through the intermediary of the pipe Jl, with the annular space C of cylinder C, of the booster.
In this cylinder C can move a piston K which is connected on one side with the piston K1 forming a relief valve and which, on the other side, is extended by a cylindrical part K 'of diameter smaller than K1. The cylindrical part K 'is itself connected, by the rod k, to the articulation g' of the lever G.
Finally, the annular space C is connected directly to the main pipe B by the intermediary of the pipe L, at a point of which is interposed a needle M making it possible to reduce to the necessary extent the section of the pipe. water passage orifice going from pipe B to the annular space C '.
When the valve H is closed, the pressure (the line is exerted on both sides of the piston K, but the diameter of the cylindrical part K 'being. Less than that of the valve piston Kl, the difference in the pressures that s 'exert on the two faces of the piston K. has the effect of strongly applying the valve piston KI on its seat. If the valve H opens, it puts the annular space C' in communication with the pipe of exhaust 1: there is then a drop in pressure in space C ', because the orifice, left open by the needle 117, is too low for this pressure to be able to be maintained.
The force exerted on the piston K on the side -de Cl then becomes greater due that which is exerted on the Cie C 'side. and, at this moment, the piston K lifts up. with it the piston K ', which opens the orifice of the discharge pipe 0.
5i, now the valve H comes to close, the piston K is. immediately stopped in its upstroke, because the key pressure the pipe B is immediately reestablished in the annular space C ', which immediately causes a movement in the reverse direction of the piston K, but the speed of this key movement descent will depend on the flow of the orifice whose section is. adjusted by the needle M, this speed will be slower the smaller the section left free by the needle.
It is therefore possible to adjust the closing speed of the discharge port 0 so that this closing does not produce any appreciable overpressure in line B.
The opening and closing of the discharge port 0 being dependent on the opening or the closing of the valve H, it will suffice to effect the displacement of this valve to cause either the flow of a certain volume of water through port 0, ie. closing this orifice. This is the role of indicator piston A.
Whenever the pressure in the pipe B exceeds the value for which the counterweight F is set, that is to say whenever there is a pressure greater than the static pressure in the pipe, the piston A will lower and continue to. decrease as long as the pressure in the pipe remains higher than the static pressure, this displacement will bring about the opening (the valve H and that of the discharge port 0.
It is at this moment that the key link mode intervenes, that the lever G performs, between the piston A, the valve H and the piston K '. In fact, the piston K ', by lifting, causes the lever G to oscillate around the point g, which has the effect of lifting the valve 11 and causing this valve to close when the piston K has performed a stroke corresponding to that what has piston A.
In summary, the lever G performs a servo movement of the valve H with respect to the two pistons A and K. The height (the lifting of the piston K1, which always corresponds to the stroke performed by the piston A. will therefore be all the greater as the effect of the overpressure in line B will have caused a greater displacement of the piston A. This lifting movement of the valve (the discharge K 'will cease as soon as the indicator piston A stops lowering .
When the piston-valve K 'has completed its upstroke, the pressure in the outlet L will continue to fall as much. by the fact. damping (the living force of the water in the pipe than by the flow of this pipe.
From this moment, the piston A. obeys. the effect of the counterweight F tends to come back in the opposite direction, that is to say towards its point. Cie departure. but this reverse movement will be prevented by the fact that the valve H rests on its seat, and the effort. which tends to lift the piston A will not. other effect than to press this valve more strongly on its seat.
Thus cloned, as soon as the pressure in the pipe becomes lower than the static pressure, the piston A no longer has any action on all the other organs of the appliance. From this moment, the valve H being closed, the piston K begins to descend slowly, which brings about the closing of the discharge orifice O. The lever G then oscillates around the point g 'and the piston A, rises at .fur and as due. allows the downward movement of piston K.
This downward movement of the piston K takes place within a time which is determined by the adjustment position of the needle M, a time which will be made long enough for the closing speed of the discharge orifice not to give rise to any overpressure. appreciable.
It should be observed that if this condition were not ensured, the apparatus, far (giving it the security which it is proposed to obtain for the water pipe, would constitute. On the contrary. driving a real danger.
Indeed. if the shutter were to close at too high a speed. the overpressure d! ïe at this speed would react on the udder your indicator A. which would lower again. which would happen immediately. a new movement to open the <I> opening (the </I> discharge;
e O. opening followed by a new closing. then a new pressure in the pipe, new opening and so on, so that in reality there would be an oscillating movement of the shutter K1, movement similar to that which is used in the lifting devices called hydraulic rams. This oscillating movement would have. to con sequence the production of a whole series of water hammers when the aim of the device is precisely to. Avoid them.
The slow and gradual closing of the discharge port is therefore. an essential and primordial condition for obtaining the envisaged technical result.
It should be noted that during the downward movement of piston K, that is to say while the discharge port O is being closed, piston A is always ready to obey the effect. of a new overpressure, if it happens to occur in line B, by the fact of a new variation of the closed flow of motors or machines activated by pressurized water. Indeed, the piston A, as soon as it receives the action of this new overpressure will drop, and, instantaneously, will bring about a new opening: of the valve 11 <B> and </B> a new upward movement of the valve. piston K itself giving an increase in the degree of opening of the discharge port O.
It therefore follows from the arrangement described that, at any time, the device is always ready to act if, for any reason, the pressure in the pipe exceeds the static pressure.
The arrangement described also makes it possible to give to the discharge orifice and to the lifting (the shutter K1 of this orifice of the dimensions likely to meet all the requirements which may correspond to the applications chosen for the system with drilled pipes. , even when these deliver large volumes of water under relatively low pressures.
It will suffice for this to choose a suitable ratio between the two branches of the G tree.
When there is, on the contrary, penstocks with relatively high pressures. high, resulting in relatively low volumes of water, the system can be simplified and given the arrangement shown in fig. ''.
In this variant, the eyebolt A directly actuates the valve <B> Il </B> and this can be placed at the end of the piston K of the servomotor. The needle JI will always adjust the flow rate in the annular space C 'With the device shown in the figure, if an overpressure occurs in the pipe 13, the piston K will follow the movement of the valve 11 and, by continued, of piston A.
The stroke of the piston K will be, in this case, exactly equal to that of the piston A, whereas in the device of FIG. 1, this stroke was amplified in a resulting ratio (the dimensions adopted for the two branches of the lever C. In this second device, the return movement of the piston K will also be effected with the desired height thanks to the adjustment (read allows. perform the i11 needle valve.
The slow and progressive movement, of return (piston bed K of the servomotor, can also be obtained by a suitable arrangement given for this purpose to the valve H; which can be constructed in such a way that it opens a large orifice, when '' it is a question of ensuring the opening movement of the valve (the discharge (the the pipe and, on the contrary, to leave open only one orifice of very small section when it comes to bringing the movement closure of the shutter K '.
By way of example, FIG. 3 indicates a form <B> (the </B> valve which makes it possible to obtain this result. When the valve H is pressed on its seat, the space C 'of the servo-knurling cylinder is. In communication with the other side Cldu cylinder via the connections C ', <I> and </I> l \ 4 and small section orifices h1 drilled clans la.
valve wall <I> II. </I> The section (the these ports h1 can be reduced, if necessary., and adjusted, to medium (the threaded sleeve Ml and.
screwed on the body of the stem h- (the valve <I> II. </I> If, on the contrary, the valve <I> II </I> comes to open only the action of the stem h =, the space C = will be communicated through the intermediary known as braticlietlicnt C @ with the eclipse pipe!,
The entire annular space which the <I> II </I> valve uncovers when lifting is attached.
The section offered to the escape of water (the space C 'can be made much larger than the section of the small orifices h.', so that the pressure in the space C 's' as soon as the lifting of the valve <I> II occurs: </I> piston K will immediately follow, the lifting movement of the valve <I> II. </I>
But, as soon as the indicator piston A these is to rise, the piston K, continuing to rise, will bring the seat of the valve H in contact with this valve and immediately the pressure of the pipe will be reestablished in it. space C ', which will immediately bring the movement:
lowering (read piston K, movement which will take place very slowly., since it will depend on the flow rate of the orifices hl. The slow and progressive closing of the orifice will thus have been ensured (the discharge O by the shutter Kl.
In the variations of fi-. ? and 3, as in the device fig. 1, it should be observed that while the shutter downward movement is taking place, the piston A is always ready to obey a new overpressure, which would occur in the pipe, as soon as this overpressure occurs. pressure would exceed the static pressure, however slightly. Any further overpressure would immediately cause the shutter K 'to be lifted again, which would further increase the degree of opening of the orifice. discharge.
The discharge valve can be separated from the cylinder of the booster, which makes it possible to actuate the latter either by the water of the penstock or by a pressurized liquid other than the water of this conduit.
Two of these variants are shown schematically, by way of example, in FIGS. 4 and 7i. In the variant of the fi--. 4, we have -, in iple- ment, extended the piston-valve K1 through a stuffing-box formed at the base of said cylinder C1 so that it closes the valve 0 which has been transferred to a capacity O1. independent of that of cylinder C and which communicates via the leaked 0 = with the forced water pipe B.
On the other hand, the lower capacity Cl of cylinder C is. provided with a tubing Q intended to bring to the servo-niotor the liquid under pressure intended to actuate it.
For this purpose, this tubing can be connected either to line B or to pumps or to an accumulator supplying the liquid under pressure.
In the case of fig. 5, the shutter of the discharge valve has been combined with an auxiliary piston K3 connected directly to the piston K by the rod Kl and moving in a cylinder C "which is connected by means of the pipe Q <B > <I> QI </I> </B> with the capacity Cl of cylinder C and with a pressurized liquid line coming either from pumps or accumulators or from the forced water line B. The capacity 01 in which the lower end of the piston-valve K3 moves is, as before, in relation to the pipe B, through the intermediary of the pipe 0 -.
This arrangement makes it possible to use a piston K with equal annular surfaces, such that when the water pressure is established at C \ and C =, the forces exerted on the two faces of the piston K being equal , the latter only receives the force which results from the pressure of the water on the annular face of the piston K3. As for the other face of the piston K3, which constitutes the shutter, it is constantly at atmospheric pressure.
In all cases where the servomotor operates under the action of pumps or accumulators, the exhaust line 1 of valve H can open into the pump feed ax, in order to save liquid. used for this food. The so-called rest arrangement of the devices of FIGS. 4 and ô and the overall operation are identical to what has been described with regard to fi-. 1.
Instead of mounting the shutter of the discharge valve directly on the piston rod K, it could be connected to the latter in directly by means of levers.
The apparatus which has just been described can be combined. with a flow compensating device of the type described in French patent N 329407, filed on February 16, 1903, for "Pressure regulator for forced water conduits", the coupling of these types of devices being made so that the cylinder that forms a cataract in the flow compensator and. the servomotor cylinder clans the shock absorber are combined into one, playing both roles which fall to this cylinder in the operation of the two types of apparatus.
We know. than the various flow compensator devices, based on the principle of the patent. French \ 329407, related above, are intended to prevent, to a certain extent, the production of water hammers which may result from a more or less abrupt closing of the water distributors;
but they have the drawback of being without action when it comes to water hammers resulting from sudden opening of the valve gates, liable to cause the production of waves comprising periods of overpressure. On the other hand, the flow compensation is. very difficult, if not impossible to achieve, for all the positions and all the movements of the valves, so that the overpressures resulting from the closings of the distributors are far from being completely avoided. On the other hand, the flow compensating valve, being rigidly connected to the valve, closing the latter necessarily causes the opening of the compensating valve.
It has been indicated, on the other hand, that the role of the shock-absorbing apparatus which has just been described is to ward off water hammer, whatever the cause which may cause its production and to avoid any excess pressure in the water hammer. penstocks.
A combination of a flow-compensating device (known typa with the shock-absorbing device according to the invention therefore not only makes it possible to obtain one or more opening of the discharge valve simultaneously with any closure of the valves. , but also to stop, by the intervention of the shock absorber, any overpressure which might occur despite the role played by the flow compensator.
When opening the valves, it is the shock absorber alone that is responsible for preventing the production of any overpressure since the flow compensator has no effect.
This combination therefore provides complete operating safety in all cases and also ensures more immediate opening of the key-discharge valve. in the event of closure (or valve, since the relief valve is operated by the compensator before an overpressure can be initiated.
Instead of placing the two devices simultaneously and independently on the same pipe, it is possible to combine them in such a way that certain organs are combined with each other.
It is a key combination of this kind which is shown schematically in FIG. 6. In this combination, the two devices act on one and the same relief valve and the cylinder of the damper servomotor at the same time forms the cataract of the flow key compensator.
73 designates the forced water pipe, which cst in connection with an orifice of cléclrarge O, blocked cry ordinary time by the valve K '. This valve is connected, by the key intermediary of the connecting rod &, to the joint g 'of ui:
lever G ', the end of which g' is in turn connected by means of rigid members 9> p ', to the shaft I' controlling the key valve movement of the distributor <B> (the </B> the turbine (or of the apparatus using the motive force of pressurized water) and in such a way that the joint g lifts when the valve closes and that it lowers on the contrary when the valve is opens.
The other end g = of the lever is connected by the rigid rod 7c to the rod K = of the piston K which moves in the cylinder C.
The lower rod K 'of the piston K is directly connected as in the case of FIG. 5, or indirectly, a second piston K1 which moves in a cylinder CI. The key annular face of this piston Kl is constantly in communication, through the key intermediary of the piping <I> D Dl D- </I> with the forced conduit T or with an independent key liquid under pressure, key such that when the water pressure is established in Cl and C =, the forces exerted on the two faces of the piston K being equal, the rod h:
receives only the force which results from the water key pressure on the annular face of the piston K ''.
As for the other face of the piston KI, it is. constantly. in the open and never receives. than atmospheric pressure.
One or more valves N, mounted on a spring, are arranged on the piston K, so as to be able to open if the pressure at C = becomes greater than the pressure at C '. These valves are supported. on the contrary on their seat if the pressure in Cl becomes higher than that of C -.
The spaces Cl and C = are. put into constant communication by means of a pipe L which is fitted with a needle valve M whose passage section can be adjusted at will by acting on the flywheel or the actuating rod of this needle.
The lower part C1 of cylinder C. ' is also in communication with the penstock B via the pipe D 'which carries, interposed at a point along its course, a valve d, which opens if the pressure in the pipe becomes greater than that (the the space Cl and which closes in the reverse <'as. The upper part C @ of the cylinder C is in communication with an exhaust pipe. I through the intermediary of the pipe <I> J' </ I> and (the valve <I> Il. </I>
This <B> il </B> valve is itself connected, through the intermediary of the connecting rod e, to the articulation \ cl a lever G articulated there on the piston rod K.
The other end g of this lever is linked by the connecting rod b with a piston A which moves in a cylinder 1 ;. The piston A receives on its upper face the pressure from the pipe B through the pipe! I. This piston receives the action of one. package force - size F (counterweight or spring with sufficient flexibility;
equal and opposite to the ef- law exerted on the piston A when the pipe B is. at a pressure equal to the static pressure.
Here is how the whole works. (The mechanism: Let us suppose first of all that there are closed distributors sending water to the hydraulic devices which use the motive power of this water. The shaft h then turns in the direction of arrow <I> P </I>.
The end 0 'of the lever G1 rises and this lever reacts on the piston K, ruais this one binds small to descend due very slowly, because the needle M leaves open only an orifice of small section, and, other go; valves N and d are applied on their seats. <B> It </B> results in the discharge valve K "going to rise, thus giving flow: as a certain quantity of water.
The lifting of the valve K- will continue as long as the closing movement of the distributors lasts.
During these two simultaneous movements, there may be two cases:) The lifting of the valve K was sufficient. to prevent overpressure in line B.
In this hypothesis, the lifting movement of the valve K will cease at the same time due to the closing movement of the distributors, and, from that moment, the piston K, which has been constantly requested by the pressure exerted on the valve. piston K ', will slowly lower, which will cause the slow closing of valve K: @.
The needle, 11 will be adjusted so that the ferniel speed of the valve K; lie can give no clear stirljressioïi the conduct B.
(It can be done due, during the two simultaneous displacements of the valve of the distributors and ire the valve K ", the compensation of the flows is not sufficiently rigorous and that the overpressure occurs (milk the line B.
In this case, this overpressure acts, on the piston A which will be lowered, the lever (. 'Will oscillate around evening point g \ and the valve H will be lowered, thus putting the annular space C' cry connection with the exhaust pipe 1.
The pressure at C = will drop and the piston K, urged from bottom to top, will rise, thus increasing the opening speed (the discharge valve K "and intercepting by this additional opening production (I any overpressure (lan ,, eretise.
]) According to this last hypothesis, the effects of the flow compensator and the shock absorber act in such a way that they are added together and that the two juxtaposed devices concur both, if need be. feel. upon opening (the the relief valve K, and both act to oppose the production, in the penstock. of any dangerous overpressure.
Now suppose it is a more or less rapid opening of the distributors and see what happens in this case.
The opening (the distributors, which is effected by the rotation of the shaft p in the direction of the arrow F ', has the effect of lowering the end. Çj' (reads lever G1. This lever oscillates then around the point., <O ', the end g = rises and this lifting movement is made possible by the fact of the opening of the valves N which allow the movement, from the ace up, of the piston K.
The lever Gl then oscillates around point g3 and the relief valve K @@ remains applied to its seat.
But, when the opening movement of the distributors ceases, which has given rise to a certain depression in pipe 13, there then occurs, in this pipe, an uncle which can result in an even greater overpressure. that the opening of distributors was carried out more quickly. This is when the automatic shock absorber comes in. Pis ton A is lowered as soon as the overpressure is felt, valve H opens and the pressure in space C2 is lowered in such a way that piston K is then stressed. bottom up.
This worse your self. raises and this movement. immediately causes the lifting (the relief valve K '. I1 then occurs through the relief pipe 0 the flow of a certain quantity of water, flow which has the effect of preventing the overpressure from reaching a dangerous value and which, moreover, has the effect of immediately damping the wave phenomenon that could have arisen without the intervention (the valve (the discharge.
We see. that in the two cases examined. this result is obtained, namely that the automation of the shock absorber which, by its normal operation prevents the production of any dangerous overpressure in the forced pipe, is combined with the effect produced by the compensator ( the flow rate at. rigid link with the valve movement of the pressurized water distributors, so that the two devices complement each other and give, by their coupling, a whole whose safety operation is ensured in all cases.