FR2512163A1 - Constant flow outlet valve for fresh water irrigation - uses flexibly mounted tube extending from T-piece and facing flat plate mounted on hand-wheel - Google Patents
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Abstract
Description
Bouche de distribution de fluide à débit indépendant de la pression
La présente invention a pour objet une bouche de distribution de fluide à débit indépendant de la pression. Une telle bouche peut être utilisées notamment dans les réseaux d'irrigation traditionnelle ou encore dans les installations d'adduction d'eau potable à réservoirs.Fluid distribution outlet with pressure independent flow
The present invention relates to a fluid distribution mouth with a flow independent of the pressure. Such a mouth can be used in particular in traditional irrigation networks or in drinking water supply systems with reservoirs.
Dans certaines zones semi-arides, que l'on cherche à mettre en valeur par l'irrigation dite traditionnelle, la distribution d'eau aux fermes à partir des canaux "tertiaires" pose souvent un problème : le canal tertiaire est implanté selon sensiblement une courbe de niveau alors que les canaux "quaternaires", implantés perpendiculairement aux tertiaires, sont souvent à forte pente ce qui exige des revêtements ou des ouvrages de chute coûteux. In certain semi-arid zones, which one seeks to develop by so-called traditional irrigation, the distribution of water to farms from "tertiary" canals often poses a problem: the tertiary canal is established in a substantially level curve while the "quaternary" canals, located perpendicular to the tertiary, are often steep which requires expensive coverings or fall works.
Au lieu de canaux quaternaires, on est ainsi conduit à installer des conduites qui présentent, par ailleurs, l'avantage d'un entretien nul, avantage surtout important pour les canaux de petite dimension et de développement global important. En outre, ces conduites facilitent la régulation par l'aval du débit : tout débit refusé par une ferme reste dans le canal tertiaire au lieu d'être envoyé à la décharge. Instead of quaternary canals, we are thus led to install conduits which have, moreover, the advantage of zero maintenance, an advantage which is especially important for small canals and for significant overall development. In addition, these pipes facilitate regulation downstream of the flow: any flow refused by a farm remains in the tertiary channel instead of being sent to the landfill.
Ainsi, par exemple, dans le cas où la conduite quaternaire dessert plusieurs fermes par des bouches d'eau branchées sur la conduite, et espacées le long de celle-ci, selon que telle ou telle ferme demande de l'eau, la pression d'eau à l'entrée d'une bouche peut varier de 1,6 à 16m, ce qui entrasse une variation importante du débit si la bouche n'est qu'un simple orifice. Thus, for example, in the case where the quaternary pipe serves several farms by hydrants connected to the pipe, and spaced along the latter, depending on whether this or that farm requires water, the pressure d water at the inlet of a mouth can vary from 1.6 to 16m, which hides a significant variation in flow if the mouth is only a simple orifice.
C'est pourquoi on a proposé des bouches à section de passage variable assurant un débit constant dans les conditions ci-après.This is why we have proposed mouths with variable passage section ensuring a constant flow under the conditions below.
I1 convient d'abord que le débit nominal effecté à une ferme puisse passer lorsque la charge c'est-à-dire pratiquement la pression d'eau dans la conduite, est à sa valeur minimale de 5m ; c'est ce qui détermine la valeur maximale de la section de passage de la bouche. Ensuite, lorsque la charge augmente, il faut que la section de passage diminue automatiquement de manière à limiter le débit à une valeur voisine de ce débit nominal. I1 first agrees that the nominal flow rate performed at a farm can pass when the load, that is to say practically the water pressure in the pipe, is at its minimum value of 5m; this is what determines the maximum value of the passage section of the mouth. Then, when the load increases, the passage section must automatically decrease so as to limit the flow to a value close to this nominal flow.
Par ailleurs, dans les installations d'adduction d'eau où des antennes piquées sur une conduite principale aboutissent à des réservoirs placés en tête de réseaux et équipés de robinets à flotteur, il est fréquent que le Service d'Exploitation désire limiter le débit prélevé par chaque réseau à une valeur maximale, différente d'un réseau à l'autre. Pour cela, il faut régler la butée d'ouverture de chaque robinet à flotteur, mais cela ne suffit pas car la pression à l'amont de chaque robinet est variable selon les prélèvements effectués sur la conduite principale par les autres robinets. In addition, in water supply installations where antennas stuck on a main pipe lead to tanks placed at the head of networks and fitted with float valves, it is frequent that the Operation Service wishes to limit the flow taken by each network to a maximum value, different from one network to another. For this, it is necessary to adjust the opening stop of each float valve, but this is not enough because the pressure upstream of each valve is variable according to the samples taken from the main line by the other valves.
Il est donc souhaitable de pouvoir munir chaque robinet à flotteur d'un dispositif limiteur de débit capable de maintenir le débit maximal du robinet à une valeur constante, quelles que soient les valeurs prises par la pression amont. A cet égard il est connu d'utiliser une bouche à diaphragme appliquée contre un siège fixe et déformable sous l'effet du débit. Mais un tel dispositif implique une déformation hétérogène du matériau ne permettant pas une régulation précise du débit, et n'est pas réglable. It is therefore desirable to be able to provide each float valve with a flow limiting device capable of maintaining the maximum flow rate of the valve at a constant value, whatever the values taken by the upstream pressure. In this regard, it is known to use a diaphragm mouth applied against a fixed and deformable seat under the effect of the flow. However, such a device involves a heterogeneous deformation of the material which does not allow precise regulation of the flow rate, and is not adjustable.
C'est pourquoi on a proposé une bouche de distribution d'eau comportant une buse mobile assujettie concentriquement dans une buse fixe par l'intermédiaire d'un manchon déformable en matériau élastique disposé entre les parois desdites buses. La buse mobile se déplace sous l'effet de la pression amont à l'encontre d'une plaque d'obturation disposée en regard de son extrémité à l'intérieur de la buse fixe. This is why a water distribution mouth has been proposed comprising a movable nozzle concentrically secured in a fixed nozzle by means of a deformable sleeve made of elastic material disposed between the walls of said nozzles. The movable nozzle moves under the effect of the upstream pressure against a closure plate arranged opposite its end inside the fixed nozzle.
Cette bouche connue est décrite dans la demande de brevet français nO 79 09 864. This known mouth is described in French patent application No. 79 09 864.
Elle présente de nombreux avantages, notamment de simplicité d'assemblage, mais elle nécessite, pour fonctionner correctement, de disposer de manchons déformables constitués d'un caoutchouc naturel ou synthétique ayant des qualités mécaniques bien constantes qui sont difficiles à obtenir. Un tel manchon doit en effet non seulement fournir une force de rappel élastique bien déterminée en fonction de l'amplitude de la déformation, mais aussi assurer de manière permanente un amortissement efficace des oscillations qui tendent à se produire en fonctionnement. It has many advantages, in particular of simplicity of assembly, but it requires, to function correctly, to have deformable sleeves made of a natural or synthetic rubber having very constant mechanical qualities which are difficult to obtain. Such a sleeve must in fact not only provide a well-defined elastic restoring force as a function of the amplitude of the deformation, but also permanently ensure effective damping of the oscillations which tend to occur in operation.
La présente invention a pour but la réalisation d'une bouche de distribution à débit indépendant de la pression permettant d'obtenir aisément un amortissement efficace des oscillations et un fonctionnement stable dans le temps. The object of the present invention is to produce a dispensing outlet with a flow independent of the pressure, making it possible to easily obtain effective damping of the oscillations and stable operation over time.
Elle a pour objet une bouche de distribution de fluide à débit indépendant de la pression comportant - un support fixe présentant une ouverture pouvant être raccordée à un orifice de piquage percé dans une canalisation de distribution de fluide, - une buse mobile s'étendant longitudinalement entre une extrémité d'entrée amont et une extrémité de sortie aval et coulissant longitudinalement dans l'ouverture de ce support fixe, - un raccord étanche déformable reliant la buse mobile au support fixe de manière que la pression du fluide en amont pousse la buse mobile vèrs l'aval, - et un obturateur fixe disposé en regard de l'extrémité de sortie de la buse mobile de manière que lorsque cette buse se déplace vers l'aval sous l'action de la pression du fluide en amont, ce déplacement diminue la section de passage du fluide entre le bord de cette extrémité de sortie et cet obturateur, - cette bouche étant caractérisée par le fait que la buse mobile comporte une partie aval située en aval du support fixe et munie extérieurement d'une plaque de poussée rigide, - le raccord étanche entre support fixe et buse mobile étant au moins partiellement constitué par un élément de membrane souple "de raccord" s'étendant longitudinalement entre cette plaque de poussée et le support fixe, à distance radiale de la buse mobile de manière à constituer une chambre de volume variable s'étendant radialement entre cette buse et cet élément de membrane et longitudinalement entre le support et la plaque de poussée, - un passage étranglé étant formé entre cette chambre et l'inté rieur de la buse mobile de manière que, lorsque la buse se déplace, la variation correspondante du volume de la chambre d'eau force le fluide à passer par ce passage en y subissant une perte de charge qui assure l'amortissement du déplacement de la buse, - des ressorts s'appuyant sur le support fixe et agissant sur la plaque de poussée pour la ramener en amont lorsque la pression du fluide en amont diminue. It relates to a fluid distribution mouth with a pressure independent flow comprising - a fixed support having an opening which can be connected to a tapping hole drilled in a fluid distribution pipe, - a movable nozzle extending longitudinally between an upstream inlet end and a downstream outlet end which slides longitudinally in the opening of this fixed support, - a deformable tight connection connecting the mobile nozzle to the fixed support so that the fluid pressure upstream pushes the mobile nozzle downstream, - and a fixed shutter disposed opposite the outlet end of the movable nozzle so that when this nozzle moves downstream under the action of the fluid pressure upstream, this displacement decreases the fluid passage section between the edge of this outlet end and this shutter, - this mouth being characterized in that the movable nozzle comprises a downstream part located downstream of the sup fixed port and externally provided with a rigid push plate, - the sealed connection between fixed support and movable nozzle being at least partially constituted by a flexible membrane element "of connection" extending longitudinally between this push plate and the support fixed, at a radial distance from the movable nozzle so as to constitute a chamber of variable volume extending radially between this nozzle and this membrane element and longitudinally between the support and the thrust plate, - a constricted passage being formed between this chamber and the interior of the movable nozzle so that, when the nozzle moves, the corresponding variation in the volume of the water chamber forces the fluid to pass through this passage while undergoing a pressure drop which ensures damping displacement of the nozzle, - springs pressing on the fixed support and acting on the thrust plate to bring it back upstream when the fluid pressure upstream decreases.
A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après, à titre non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. 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. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le meme signe de référence. Using the attached schematic figures, we will describe below, without limitation, how the invention can be implemented. 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. When the same element is represented in several figures, it is designated therein by the same reference sign.
La figure 1 représente une vue d'une bouche de distribution d'eau selon l'invention en coupe selon la ligne I-I de la figure 3, en position de pleine ouverture. Figure 1 shows a view of a water distribution mouth according to the invention in section along the line I-I of Figure 3, in the fully open position.
La figure 2 représente une vue de la même bouche, en coupe selon la même ligne en position partiellement fermée sous l'action de la pression d'eau. Figure 2 shows a view of the same mouth, in section along the same line in the partially closed position under the action of water pressure.
La figure 3 représente une vue de dessus de la même bouche, le capot déflecteur et l'obturateur étant enlevés. Figure 3 shows a top view of the same mouth, the deflector cover and the shutter being removed.
La bouche selon l'invention comporte de manière connue - un support fixe 2 présentant une ouverture pouvant être raccordée à la manchette d'un piquage 6 effectué sur une canalisation de distribution d'eau 4, - une buse mobile 8 s'étendant longitudinalement entre une extrémité d'entrée amont 10 et une extrémité de sortie aval 12 et coulissant longitudinalement dans l'ouverture de ce support fixe, - un raccord étanche déformable 14 reliant la buse mobile au support fixe de manière que la pression de l'eau en amont pousse la buse mobile vers l'aval, - et un obturateur fixe 16 disposé en regard de l'extrémité de sortie de la buse mobile de manière que lorsque cette buse se déplace vers l'aval sous l'action de la pression de l'eau en amont, ce déplacement diminue la section de passage de l'eau entre le bord de cette extrémité de sortie et cet obturateur. The mouth according to the invention comprises in known manner - a fixed support 2 having an opening which can be connected to the cuff of a nozzle 6 made on a water distribution pipe 4, - a movable nozzle 8 extending longitudinally between an upstream inlet end 10 and a downstream outlet end 12 and sliding longitudinally in the opening of this fixed support, - a deformable tight connection 14 connecting the movable nozzle to the fixed support so that the water pressure upstream pushes the movable nozzle downstream, - and a fixed shutter 16 disposed opposite the outlet end of the movable nozzle so that when this nozzle moves downstream under the action of the pressure of the water upstream, this displacement decreases the cross-section of the water passage between the edge of this outlet end and this shutter.
Dans l'exemple représenté la canalisation de distribution est horizontale, et la direction longitudinale de la buse est verticale, la sortie étant en haut. Le diamètre de la buse est par exemple de 80mm ce qui permet un débit maximal d'eau de 21 l/s lorsque la pression en amont c'est-à-dire dans la canalisation est de 16m de colonne d'eau et un débit minimal de 19 I/s lorsque la pression en amont est de 1,6m. On voit dans cet exemple que le débit délivré par la bouche reste constant à + 5% près et égal à 20 l/s lorsque la pression varie du simple au décuple. In the example shown the distribution pipe is horizontal, and the longitudinal direction of the nozzle is vertical, the outlet being at the top. The diameter of the nozzle is for example 80mm which allows a maximum water flow of 21 l / s when the pressure upstream i.e. in the pipeline is 16m of water column and a flow minimum of 19 I / s when the upstream pressure is 1.6m. We see in this example that the flow delivered by the mouth remains constant to within + 5% and equal to 20 l / s when the pressure varies from simple to tenfold.
La buse présente une section circulaire et l'ensemble de la bouche est sensiblement de révolution autour de l'axe de la buse. The nozzle has a circular section and the whole of the mouth is substantially of revolution around the axis of the nozzle.
Conformément à l'invention le fonctionnement et la fabrication de ce type de bouche de distribution est amélioré grâce à diverses dispositions indiquées ci-dessous - La buse mobile comporte une partie aval située en aval du support fixe et munie extérieurement d'une plaque de poussée rigide. Le raccord étanche entre support fixe et buse mobile est constitué par un élément de membrane souple "de raccord" s'étendant longitudinalement entre cette plaque de poussée et le support fixe, à distance radiale de la buse mobile de manière à constituer une chambre d'eau de volume variable s'étendant radialement entre cette buse et cet élément de membrane et longitudinalement entre le support et la plaque de poussée.Un passage étranglé est formé entre cette chambre d'eau et l'intérieur de la buse mobile de manière que, lorsque la buse se déplace, la variation correspondante du volume de la chambre d'eau force l'eau à passer par ce passage en y subissant une perte de charge qui assure l'amortissement du déplacement de la buse. Des ressorts s'appuient sur le support fixe et agissant sur la plaque de poussée pour, en coopération avec la membrane de raccord, la ramener en amont lorsque la pression d'eau en amont diminue. In accordance with the invention, the operation and manufacture of this type of dispensing mouth is improved thanks to various arrangements indicated below - The movable nozzle comprises a downstream part located downstream of the fixed support and provided externally with a thrust plate rigid. The tight connection between fixed support and movable nozzle is constituted by a flexible membrane element "of connection" extending longitudinally between this thrust plate and the fixed support, at a radial distance from the movable nozzle so as to constitute a chamber. water of variable volume extending radially between this nozzle and this membrane element and longitudinally between the support and the thrust plate. A choked passage is formed between this water chamber and the interior of the movable nozzle so that, when the nozzle moves, the corresponding variation in the volume of the water chamber forces the water to pass through this passage while undergoing a pressure drop which ensures the damping of the displacement of the nozzle. Springs are supported on the fixed support and acting on the thrust plate to, in cooperation with the connection diaphragm, bring it back upstream when the water pressure upstream decreases.
Cette disposition fondamentale permet d'une part d'obtenir un amortissement efficace des vibrations qui pourraient se produire, et évite d'autre part au raccord étanche de devoir assurer seul le rappel de la buse mobile vers l'amont lorsque la pression diminue. This fundamental arrangement makes it possible, on the one hand, to obtain effective damping of the vibrations which could occur, and on the other hand, prevents the sealed connection from having to ensure only the return of the movable nozzle upstream when the pressure decreases.
- Le raccord étanche entre le support fixe et la buse mobile est constitué pour une membrane souple dont un premier élément est fixé au support au voisinage de la buse et s'étend radialement vers l'extérieur, dont un deuxième élément constitue ledit élément de raccord et dont un troisième élément revient radialement vers la buse et est fixé à la plaque de poussée.- The sealed connection between the fixed support and the movable nozzle is formed for a flexible membrane, a first element of which is fixed to the support in the vicinity of the nozzle and extends radially outwards, a second element of which constitutes said connection element. and a third element of which returns radially towards the nozzle and is fixed to the thrust plate.
La disposition ci-dessus permet d'obtenir une variation du volume de la chambre d'eau avec une faible extension élastique (inférieure à 10% et de préférence à 5%) du raccord étanche, ce qui est favorable à la longévité de la membrane constituant ce raccord. The above arrangement makes it possible to obtain a variation in the volume of the water chamber with a small elastic extension (less than 10% and preferably 5%) of the waterproof connection, which is favorable for the longevity of the membrane. constituting this connection.
- Le passage étranglé entre la chambre d'eau et l'intérieur de la buse mobile est constitué par un intervalle radial entre la surface extérieure de l'extrémité amont de la buse mobile et le bord de l'ouverture du support.- The constricted passage between the water chamber and the interior of the movable nozzle is constituted by a radial gap between the exterior surface of the upstream end of the movable nozzle and the edge of the opening of the support.
- Le bord de l'ouverture du support présente la forme d'un tube fixe entourant coaxialement l'extrémité amont de la buse mobile.- The edge of the opening of the support has the form of a fixed tube coaxially surrounding the upstream end of the movable nozzle.
- Le support porte des tiges s'étendant longitudinalement vers l'aval et réparties angulairement autour de la buse mobile, et les ressorts mentionnés plus haut sont des ressorts à boudin entourant ces tiges et comprimés entre la plaque de poussée et un appui porté par ces tiges.- The support carries rods extending longitudinally downstream and angularly distributed around the movable nozzle, and the springs mentioned above are coil springs surrounding these rods and compressed between the thrust plate and a support carried by these stems.
Ces tiges sont par exemple au nombre de trois réparties à 1200. These rods are for example three in number distributed at 1200.
- Les tiges portent à leur extrémité aval un capot déflecteur fixe recouvrant et entourant l'obturateur et la buse mobile, cet obturateur étant porté par ce capot par l'intermédiaire d'une vis axiale traversant ce capot et permettant le réglage manuel de la position longitudinale de l'obturateur.- The rods carry at their downstream end a fixed deflector cover covering and surrounding the shutter and the movable nozzle, this shutter being carried by this cover by means of an axial screw passing through this cover and allowing manual adjustment of the position longitudinal of the shutter.
Ce capot assure la déflection de l'eau vers le bas, et constitue en même temps une protection pour l'ensemble de la bouche. This cover ensures the deflection of the water downwards, and at the same time constitutes protection for the whole of the mouth.
- L'obturateur est muni, sur sa face en regard de buse mobile, d'un revêtement souple permettant une obturation étanche de cette buse. - The shutter is provided, on its face opposite the movable nozzle, with a flexible coating allowing a sealed closure of this nozzle.
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