FR2500579A1 - Automatic air bleed for water pipe - has pressure balancing chamber with membrane seal for float valve - Google Patents
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Abstract
Description
Purgeur automatique d'air pour conduite d'eau en charge
L'invention est relative à un purgeur automatique d'air tel que ceux utilisés pour I'élimination des formations gazeuses, comme de l'air, dans les conduites d'eau en charge.Automatic air vent for laden water pipe
The invention relates to an automatic air vent valve such as those used for the elimination of gaseous formations, such as air, in the water pipes under load.
Ces appareils comportent généralement un clapet qui ouvre un orifice de purge d'air lorsque de l'air doit être évacué et obture cet orifice en l'absence d'air. La manoeuvre de ce clapet est commandée par un flotteur qui doit répondre à deux impératifs : d'abord il doit avoir un volume tel que sa flottabilité suffise pour obturer de manière sûre l'orifice de purge en l'absence d'air dans la conduite sur laquelle il est monté. Ensuite, lorsque le flotteur émerge en présence d'air, son poids apparent doit excéder la poussée ascensionnelle qui résulte de la différence de pression régnant entre l'intérieur de la conduite et l'extérieur, cette différence s'exerçant sur la section du clapet au droit de l'orifice de purge.Ces impératifs conduisent à limiter la section de l'orifice de purge afin de maintenir le volume du flotteur, et donc l'encombrement de l'appareil dans des limites acceptables. These devices generally include a valve which opens an air purge orifice when air must be evacuated and closes this orifice in the absence of air. The operation of this valve is controlled by a float which must meet two imperatives: first it must have a volume such that its buoyancy is sufficient to securely close the bleed orifice in the absence of air in the pipe on which it is mounted. Then, when the float emerges in the presence of air, its apparent weight must exceed the upward thrust which results from the pressure difference between the inside of the pipe and the outside, this difference being exerted on the section of the valve. at the level of the purge orifice. These requirements lead to limiting the cross-section of the purge orifice in order to keep the volume of the float, and therefore the size of the apparatus, within acceptable limits.
La section de l'orifice de purge est de plus limitée par l'intensité maximale acceptable pour les coups de beliers qui apparaissent dans la conduite lorsque le clapet vient refermer cet orifice. The cross-section of the purge orifice is further limited by the maximum acceptable intensity for the hammer blows which appear in the pipe when the valve closes this orifice.
Plus précisément il apparatt souhaitable, conformément au brevet français nO 1 063 050 demandé le 21 mars 1952 par les Etablissements
Neyrpic pour des "Perfectionnements aux purgeurs d'air", que le rapport de la section de contrôle du circuit de purge d'air à celle de la conduite d'eau ne dépasse pas H/20 000, H étant la hauteur d'eau correspondant à la pression du coup de belier maximal acceptable.More precisely, it appears desirable, in accordance with French patent no. 1,063,050 requested on March 21, 1952 by the Establishments
Neyrpic for "Improvements to air traps", that the ratio of the control section of the air purge circuit to that of the water pipe does not exceed H / 20,000, H being the water height corresponding to the maximum acceptable hammer pressure.
Pour une hauteur d'eau de 5 m ceci conduit à limiter le diamètre de l'orifice de purge à la fraction 1/63 du diamètre de la conduite, ceci bien entendu dans l'hypothèse où c'est cet orifice qui détermine la section de contrôle du circuit de purge.For a water height of 5 m this leads to limiting the diameter of the drain orifice to the fraction 1/63 of the diameter of the pipe, this of course assuming that it is this orifice which determines the section of the purge circuit.
La section de l'orifice de purge doit par ailleurs rester suffisamment grande pour assurer une purge rapide et efficace avec un minimum de risque d'obturation accidentelle. The cross-section of the purge orifice must also remain large enough to ensure rapid and efficient purging with a minimum risk of accidental blockage.
Il résulte de ce qui précède que la section de l'orifice de purge ne peut être choisie que dans des limites relativement étroites si on veut obtenir un fonctionnement satisfaisant. It follows from the above that the section of the bleed orifice can be chosen only within relatively narrow limits if it is desired to obtain satisfactory operation.
Il apparatt alors, surtout dans le cas de grosses conduites, que c'est le volume du flotteur qui est exeessif compte tenu de la valeur de son poids rendue nécessaire par la différence de pression entre la conduite et l'atmosphère antérieure. It then appears, especially in the case of large pipes, that it is the volume of the float which is excessive considering the value of its weight made necessary by the pressure difference between the pipe and the previous atmosphere.
C'est pourquoi on a proposé des systèmes de compensation permettant de rendre le déplacement du clapet indépendant de la différence de pression. Ces systèmes assurent l'équilibrage des pressions de part et d'autre d'un équipage mobile dont le clapet est solidaire. This is why compensation systems have been proposed making it possible to make the displacement of the valve independent of the pressure difference. These systems ensure the balancing of pressures on either side of a movable assembly of which the valve is integral.
Mais une autre difficulté apparat alors : la minéralisation de l'eau crée des risques d'entartrage qui provoquent des frottements parfois importants, et difficilement prévisibles. Les forces à exercer alors sont grandes si on veut obtenir un fonctionnement sur même après uns longue durée de service. C'est pourquoi on a proposé des sytèmes de compensation dans lesquels le déplacement du clapet est assuré par l'intermédiaire d'un système amplificateur de force. But another difficulty then arises: the mineralization of water creates risks of scaling which sometimes cause friction, which is difficult to predict. The forces to be exerted are large if we want to obtain an operation even after a long service life. This is why compensation systems have been proposed in which the movement of the valve is ensured by means of a force amplifier system.
Un tel système est notamment décrit dans le brevet français nO 1 093 589 (Compagnie de Pont à Mousson). Dans ce systime connu la pression régnant dans la conduite assure le maintien du clapet de purge en position de fermeture tant que le flotteur est en position haute (en l'absence d'air dans la conduite). Lorsque la présence d'air fait tomber le flotteur, il n'entratne pas directement le clapet, mais libére un orifice qui assure l'égalisation des pressions de part et d'autre de l'équipage mobile comportant le clapet. Cet équipage mobile peut alors tomber sous son propre poids. Such a system is described in particular in French patent No. 1,093,589 (Compagnie de Pont à Mousson). In this known system, the pressure prevailing in the pipe keeps the purge valve in the closed position as long as the float is in the high position (in the absence of air in the pipe). When the presence of air causes the float to fall, it does not directly drive the valve, but releases an orifice which ensures pressure equalization on either side of the mobile assembly comprising the valve. This mobile assembly can then fall under its own weight.
Tous les systèmes connus présentent l'inconvénient d'être complexes et de permettre, au moins accidentellement, le contact entre l'eau et des surfaces de glissement. Les risques de grippage sont donc élevés à long terme. All known systems have the drawback of being complex and of allowing, at least accidentally, contact between water and sliding surfaces. The risks of seizure are therefore high in the long term.
La présente invention a pour but la réalisation d'ur. purgeur automatique qui assure une purge d'air efficace et assez rapide et qui fonctionne longtemps de manière sûre indépendamment de la pression dans la conduite et du degré de minéralisation de l'eau. The object of the present invention is to produce ur. automatic air vent which ensures an efficient and fairly rapid air purge and which operates safely for a long time regardless of the pressure in the pipe and the degree of mineralization of the water.
Elle a pour objet un purgeur automatique pour conduite d'eau en charge ce purgeur comportant - une chambre principale munie d'un orifice d'admission dans sa partie inférieure pour communiquer avec la conduite à purger, et d'un orifice de purge dans sa partie supérieure pour communiquer avec l'atmosphère extérieure, - un flotteur disposé dans cette chambre principale, - un clapet coulissant verticalement et poussé par le flotteur pour venir fermer l'orifice de purge lorsque ce flotteur est en position haute, - et un piston solidaire du clapet et coulissant verticalement et de manière étanche dans une chambre d'équilibrage de section sensiblement égale à celle de l'orifice de purge, un conduit traversant le clapet et ce piston pour mettre cette chambre d'équilibrage à une pression rendant l'équilibre du piston et du clapet indépendant de la pression régnant dans la conduite d'eau, - ce purgeur étant caractérisé par le fait que le clapet et le piston sont solidaires du flotteur, l'étanchéité entre le piston et la paroi latérale de la chambre d'équilibrage étant assurée par une membrane souple fixée d'une part à ce piston d'autre part à cette paroi, et roulant sur elle même lors des déplacements du piston. Its purpose is an automatic drain valve for the water pipe under load, this drain valve comprising - a main chamber provided with an inlet orifice in its lower part to communicate with the pipe to be purged, and with a bleed orifice in its upper part to communicate with the external atmosphere, - a float arranged in this main chamber, - a vertically sliding valve pushed by the float to come close the bleed orifice when this float is in the high position, - and a solid piston of the valve and sliding vertically and sealingly in a balancing chamber of section substantially equal to that of the purge orifice, a conduit passing through the valve and this piston to put this balancing chamber at a pressure making balance of the piston and of the valve independent of the pressure prevailing in the water pipe, - this trap being characterized in that the valve and the piston are integral with the float, the sealed ity between the piston and the side wall of the balancing chamber being ensured by a flexible membrane fixed on the one hand to this piston on the other hand to this wall, and rolling on itself during movements of the piston.
On voit que la présente invention est basée sur l'emploi de moyens connus en eux mêmes qui permettent d'obtenir une grande sécurité de fonctionnement de ceci de manière beaucoup plus simple que dans les purgeurs connus. Cette sécurité tient essentiellement aux deux points suivants, dont le caractère déterminant n'avait pas été perçu précédemment - il n'y a aucun risque de circulation d'eau ou d'air dans le conduit d'alimentation de la chambre d'équilibrage, donc aucun risque d'entartrage ou d'obstruction par des corps étrangers, la chambre d'équilibrage restant en pression tant que l'appareil est en service. It can be seen that the present invention is based on the use of means known in themselves which make it possible to obtain high operating safety of this in a much simpler manner than in known traps. This security is essentially due to the following two points, the decisive nature of which had not been previously perceived - there is no risk of water or air circulation in the supply duct of the balancing chamber, therefore no risk of scaling or obstruction by foreign bodies, the balancing chamber remaining under pressure as long as the device is in service.
- il n'y a aucun frottement susceptible d'engendrer des coincements.- there is no friction likely to cause jamming.
A l'aide de la figure schématique unique ci-jointe, on va décrire ci-après, à titre non limitatif un mode de mise en oeuvre de l'invention. Il doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. With the aid of the attached single schematic figure, an embodiment of the invention will be described below, without implied limitation. It should be understood that the elements described and shown can, without departing from the scope of the invention, be replaced by other elements ensuring the same technical functions.
Dans la'figure unique, on a représenté un purgeur comprenant un corps cylindrique 6 délimitant une chambre principale 13 qui est fermée à sa partie supérieure par un couvercle 5 fixé sur le corps par des vis d'assemblage 14. Le corps 6 comporte à sa partie inférieure une bride 15 de raccordement avec une conduite d'eau sous pression 30, par l'intermédiaire d'un orifice d'admission 16. In the single figure, there is shown a trap comprising a cylindrical body 6 delimiting a main chamber 13 which is closed at its upper part by a cover 5 fixed to the body by assembly screws 14. The body 6 comprises at its lower part a flange 15 for connection with a pressurized water pipe 30, via an inlet orifice 16.
Le couvercle 5 porte dans sa partie centrale un orifice de purge constitué par le siège 3 d'un clapet mobile 4. Ce siège est formé dans la paroi inférieure d'une chambre d'évacuation 32 comportant un orifice d'évacuation d'air 34 qui la relie à l'atmosphère extérieure à travers un diaphragme calibré rapporté 2. Ce dernier est maintenu par une bride vissée 1. On choisit ce diaphragme lors du montage du purgeur de manière à adapter la section de contrôle du circuit de purge à la section intérieure de la conduite 30, conformément aux indications données précédemment. The cover 5 carries in its central part a purge orifice constituted by the seat 3 of a movable valve 4. This seat is formed in the lower wall of an evacuation chamber 32 comprising an air evacuation orifice 34 which connects it to the external atmosphere through an attached calibrated diaphragm 2. The latter is held by a screwed flange 1. This diaphragm is chosen during mounting of the trap so as to adapt the control section of the purge circuit to the section inside of the pipe 30, in accordance with the indications given above.
Le corps 6 délimite entre le siège 3 et l'orifice 16 une chambre principale 13 dans laquelle est disposé un flotteur sphérique 8 fixé sous le clapet 4. Ce dernier est constitué par la partie inférieure d'un équipage mobile dont la partie supérieure est formée par un piston 10 relié au clapet 4 par une tige de liaison verticale 36. The body 6 delimits between the seat 3 and the orifice 16 a main chamber 13 in which is disposed a spherical float 8 fixed under the valve 4. The latter consists of the lower part of a movable assembly whose upper part is formed by a piston 10 connected to the valve 4 by a vertical connecting rod 36.
Ce piston coulisse dans une chambre d'équilibrage 12 continuant la chambre d'évacuation au-dessus de celle-ci. Cet équipage est traversé verticalement par un conduit axial 7 dont l'extrémité supérieure débouche dans la chambre d'équilibrage 12 après avoir traversé le clapet 4. L'extrémité inférieure du conduit 7 débouche dans la chambre principale 13 par des orifices latéraux 22 situés au-dessus du flotteur 8.This piston slides in a balancing chamber 12 continuing the evacuation chamber above it. This equipment is crossed vertically by an axial duct 7, the upper end of which opens into the balancing chamber 12 after passing through the valve 4. The lower end of the duct 7 opens into the main chamber 13 through lateral orifices 22 located at - above the float 8.
L'extrémité supérieure du conduit 7 traverse le piston 10 qui est coaxial à la chambre 12 à l'intérieur de laquelle il est susceptible de coulisser. L'étanchéité entre le piston 10 et la paroi de la chambre d'équilibrage 12 est assurée par une membrane souple 11 du type doigt de gant. Par ailleurs, on donne à la section du piston 10 une valeur égale ou légèrement inférieure à celle de la section offerte par le clapet 4 à la pression extérieure. The upper end of the conduit 7 passes through the piston 10 which is coaxial with the chamber 12 inside which it is capable of sliding. The seal between the piston 10 and the wall of the balancing chamber 12 is ensured by a flexible membrane 11 of the thimble type. Furthermore, the section of the piston 10 is given a value equal to or slightly less than that of the section offered by the valve 4 at the external pressure.
Un déflecteur 9 est fixé au corps 6 au-dessous du flotteur 8 et comporte un butoir élastique 21. Ce déflecteur 9 sert à soustraire le flotteur 8 de l'action dynamique parasite de l'air pénétrant dans la chambre princale 13.A deflector 9 is fixed to the body 6 below the float 8 and has an elastic stopper 21. This deflector 9 serves to subtract the float 8 from the parasitic dynamic action of the air entering the main chamber 13.
Pour expliquer le fonctionnement de ce purgeur il faut tenir compte des efforts appliqués sur le flotteur. Ce sont
- le poids propre de l'équipage mobile, dirigé vers le bas,
- la poussée d'Archimède exercée par l'eau dirigée vers le haut,
- la résultante des actions exercées par la pression extérieure sur le piston 10 et le clapet 4, qui est faible et dirigée vers le haut si la section du piston 10 est quelque peu inférieure à celle du clapet 4 et qui est nulle si ces deux sections sont égales,
- et les frottements éventuels s'opposant au déplacement de l'équipage mobile.To explain the operation of this trap, it is necessary to take into account the forces applied to the float. Those are
- the dead weight of the moving part, directed downwards,
- the Archimedes thrust exerted by the water directed upwards,
- the result of the actions exerted by the external pressure on the piston 10 and the valve 4, which is small and directed upwards if the section of the piston 10 is somewhat less than that of the valve 4 and which is zero if these two sections are equal,
- And any friction opposing the movement of the moving part.
En l'absence d'air le flotteur est soulevé par le liquide contenu dans la chambre principale 13 et prevenant de la conduite. In the absence of air, the float is lifted by the liquid contained in the main chamber 13 and warning of the pipe.
Il occupe la position représentée sur la figure.It occupies the position shown in the figure.
Lorsqu'il y a pénétration d'air dans la chambre principale 13 le niveau du liquide baisse, ce qui diminue la poussée d'Archimède exercée sur le flotteur 8 jusqu'au moment où l'équilibre entre les forces dirigées vers le haut et vers le bas étant rompu, l'équipage mobile tombe sous l'effet de son poids. Le piston 10 coulisse alors à l'intérieur de la chambre d'équilibre 12, ce qui permet à l'air de s'échapper à l'extérieur au travers du diaphragme 2 dont le calibrage est ajusté en fonction des caractéristiques de la conduite en charge. Le niveau de liquide remonte alors dans la chambre principale 13, ce qui a pour effet de soulever l'équipage mobile jusqu'à ce que le clapet 4 vienne obturer l'orifice de purge percé dans le
Singe 3.When there is air penetration into the main chamber 13 the level of the liquid drops, which reduces the buoyancy exerted on the float 8 until the balance between the forces directed upwards and towards the bottom being broken, the moving part falls under the effect of its weight. The piston 10 then slides inside the balance chamber 12, which allows air to escape outside through the diaphragm 2, the calibration of which is adjusted according to the characteristics of the pipe in charge. The level of liquid then rises in the main chamber 13, which has the effect of lifting the moving assembly until the valve 4 comes to close the bleed orifice pierced in the
Monkey 3.
Dans ces conditions, la section de contrôle du circuit de purge n'est pas limitée par des considérations de volume et le poids du flotteur et elle peut donc être ajustée au mieux en fonction des caractérisitiques de la conduite à purger. Ce circuit de purge passe par l'orifice du siège 3, la chambre d'évacuation 32 et le diaphragme 2. Sa section de contrôle c'est-à-dire sa plus petite section, est celle de l'orifice 34 de ce diaphragme. Under these conditions, the control section of the purge circuit is not limited by considerations of volume and the weight of the float and it can therefore be adjusted as best as possible according to the characteristics of the pipe to be purged. This purge circuit passes through the orifice of the seat 3, the evacuation chamber 32 and the diaphragm 2. Its control section, that is to say its smallest section, is that of the orifice 34 of this diaphragm .
Grâce à l'invention ce résultat est obtenu avec une disposition très simple qui ne crée pratiquement aucun risque de blocage par entartrage ou par coincement de pièces mobiles. Thanks to the invention this result is obtained with a very simple arrangement which creates practically no risk of blockage by scaling or by jamming of moving parts.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8103383A FR2500579B1 (en) | 1981-02-20 | 1981-02-20 | AUTOMATIC AIR VENT FOR SUPPLYED WATER CONDUCT |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8103383A FR2500579B1 (en) | 1981-02-20 | 1981-02-20 | AUTOMATIC AIR VENT FOR SUPPLYED WATER CONDUCT |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2500579A1 true FR2500579A1 (en) | 1982-08-27 |
| FR2500579B1 FR2500579B1 (en) | 1986-02-14 |
Family
ID=9255446
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8103383A Expired FR2500579B1 (en) | 1981-02-20 | 1981-02-20 | AUTOMATIC AIR VENT FOR SUPPLYED WATER CONDUCT |
Country Status (1)
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|---|---|
| FR (1) | FR2500579B1 (en) |
Cited By (2)
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