FR2718858A1 - Device for regulation of water supply valve in response to pressure at furthest consumer - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention se réfère aux dispositifs de régulation de la pression régnant dans un réseau de distribution de fluide, notamment d'eau, en fonction du débit demandé au niveau de L'abonné Le plus éloigné. The present invention relates to pressure regulation devices prevailing in a fluid distribution network, in particular water, as a function of the flow requested at the level of the most distant subscriber.
Pour effectuer cette régulation, il existe déjà des systèmes à
Venturi ou à diaphagme qui engendrent une pression différentielle aboutissant à un régulateur de pression à membrane chargé par un ressort et quelquefois associé à une chambre de compensation.To carry out this regulation, there are already systems with
Venturi or diaphragm which generate a differential pressure leading to a diaphragm pressure regulator loaded by a spring and sometimes associated with a compensation chamber.
Pour être fiables, de tels dispositifs doivent développer une pression différentielle motrice suffisante pour permettre la commande du réguLateur de pression à membrane. ILs génèrent donc une perte de charge en ligne importante. En outre, le réglage s'effectue par adaptation (modification de La forme du Venturi), ce qui est peu pratique et coûteux. De plus, à faible débit, la différence de pression que le Venturi engendre est faible, alors que la correction doit être importante et qu'elle entrain bien entendu une force d'actionnement assez éLevée que la différence de pression en question ne peut pas toujours atteindre. IL existe aussi des systèmes électriques ou électroniques de commande du régulateur de pression par une action sur sa membrane. Ces systèmes sont complexes et peu économiques et nécessitent bien entendu l'existence d'une source électrique. To be reliable, such devices must develop a sufficient differential driving pressure to allow control of the diaphragm pressure regulator. They therefore generate a significant online pressure drop. In addition, the adjustment is carried out by adaptation (modification of the shape of the Venturi), which is impractical and expensive. In addition, at low flow, the pressure difference that the Venturi generates is small, while the correction must be significant and that of course entails a fairly high actuating force that the pressure difference in question cannot always achieve. There are also electrical or electronic systems for controlling the pressure regulator by acting on its membrane. These systems are complex and not very economical and of course require the existence of an electrical source.
Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à remédier aux inconvénients des systèmes connus et à permettre la réalisation d'un dispositif de modulation de la pression permettant d'asservir le régulateur de pression en fonction de l'état d'ouverture de la vanne de base du réseau de distribution. The improvements which are the subject of the present invention aim to remedy the drawbacks of known systems and to allow the production of a pressure modulation device enabling the pressure regulator to be controlled as a function of the opening state. of the distribution network base valve.
Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre l'invention, les caractéristiques qu'elle présente et les avantages qu'elle est susceptible de procurer
Fig. 1 est un diagramme illustrant, en L'absence d'un dispositif de modulation de la pression, La différence de pression régnant au niveau de la vanne de base et à celui de la partie la plus éloignée du réseau de distribution pour un débit maximal et pour un débit nul.The appended drawing, given by way of example, will allow a better understanding of the invention, the characteristics which it presents and the advantages which it is capable of providing.
Fig. 1 is a diagram illustrating, in the absence of a pressure modulation device, the pressure difference prevailing at the base valve and at that of the part furthest from the distribution network for a maximum flow rate and for zero flow.
Fig. 2 et un diagramme semblable à celui de fig. 1, mais correspondant à l'utilisation de moyens de modulation de la pression conformes à l'invention. Fig. 2 and a diagram similar to that of FIG. 1, but corresponding to the use of pressure modulation means according to the invention.
Fig. 3 est un schéma d'un premier moyen de modulation de la pression réalisé suivant l'invention. Fig. 3 is a diagram of a first pressure modulation means produced according to the invention.
Fig. 4 est un schéma d'un second moyen de modulation de La pression suivant l'invention. Fig. 4 is a diagram of a second pressure modulation means according to the invention.
Fig. 5 est un schéma d'un troisième moyen de modulation de la pression conforme à l'invention. Fig. 5 is a diagram of a third pressure modulation means according to the invention.
En raisonnant pour une altitude constante, lorsqu'on ne module pas la pression de distribution, mais qu'on la régule seulement, le diagramme de fig. 1 montre que pour un débit important au niveau des utilisateurs, la pression régulée PR au niveau de La vanne de base est beaucoup plus importante que celle souhaitée P5 à une certaine distance d1, c'est-à-dire au lieu de l'utilisation, d'ou la création à ce lieu d'une différentielle de pression A P très grande. Reasoning for a constant altitude, when the distribution pressure is not modulated, but only regulated, the diagram in fig. 1 shows that for a large flow at the level of the users, the regulated pressure PR at the level of the base valve is much greater than that desired P5 at a certain distance d1, that is to say at the place of use , hence the creation at this place of a very large pressure differential AP.
Pour un faible débit, voire nul, au niveau de l'utilisation, la pression disponible n'est que légèrement plus faible que la pression régulée PR, mais elle est largement plus importante que la pression souhaitée P5. For a low flow, or even zero, in terms of use, the available pressure is only slightly lower than the regulated pressure PR, but it is much greater than the desired pressure P5.
Dans ces conditions, il existe un excès de pression dans le réseau. Under these conditions, there is an excess of pressure in the network.
Cet excès entraine des pertes d'eau importantes si le réseau n'est pas parfaitement étanche et ces pertes s'étalent sur une période de temps importante, c'est-à-dire la durée de la nuit au cours de laquelle le débit au niveau de l'utilisation est le plus faible.This excess causes significant water losses if the network is not perfectly sealed and these losses are spread over a significant period of time, that is to say the duration of the night during which the flow at level of use is the lowest.
En fig. 2, on a illustré dans un diagramme semblable à celui de fig. 1 la courbe de variation de la pression modulée P M et P' M à des débits respectivement très importants ou faibles, voire nuls, la pression modulée P M et P'M correspondant à la pression qui existe au niveau de la vanne de base. On constate que grâce à la modulation suivant l'invention, La pression PS souhaitée au niveau de l'abonné le plus éloigné est la même quel que soit le débit, tandis que la pression au niveau de la vanne de base est fonction du débit : plus basse pour un débit faible, plus élevée pour un débit important. In fig. 2, there is illustrated in a diagram similar to that of FIG. 1 the variation curve of the modulated pressure P M and P 'M at very high or low flow rates respectively, or even zero, the modulated pressure P M and P'M corresponding to the pressure that exists at the base valve. It can be seen that, thanks to the modulation according to the invention, the pressure PS desired at the level of the most distant subscriber is the same whatever the flow rate, while the pressure at the base valve is a function of the flow rate: lower for low flow, higher for high flow.
On a illustré en fig. 3 un premier mode d'exécution de l'invention. Illustrated in fig. 3 a first embodiment of the invention.
Une conduite amont 1 est reliée à une conduite aval 2 par un robinet de régulation appelé ci-après vanne de base 3 usuelle comprenant un corps 30 renfermant une membrane 31 associée à un clapet 32 propre à etre séparé d'un siège 33 ou à être appliqué sur celui-ci pour fermer l'écoulement du fluide. On ne reviendra pas plus en détail sur la structure d'une vanne qui est bien connue dans La technique. An upstream pipe 1 is connected to a downstream pipe 2 by a regulating valve hereinafter called the standard base valve 3 comprising a body 30 containing a membrane 31 associated with a valve 32 capable of being separated from a seat 33 or being applied to it to close the flow of fluid. We will not return in more detail to the structure of a valve which is well known in the art.
On a repéré 4 un dispositif ou vanne pilote connue dont l'équipage mobile 40, chargé par un ressort 41, est associé à une membrane 42 déterminant un compartimentintérieur 43. L'équipage mobile de la vanne 4 est associé à une seconde membrane 44 disposée dans un corps creux 45 faisant partie de la vanne 4. La membrane 44 détermine dans le corps creux une chambre de compensation 46. L'espace situé au-dessus de la membrane dans le corps 45 peut être mis à l'air libre ou à la pression aval. Lorsque la vanne pilote 4 régule la pression aval sans modulation, un tuyau 5 provenant de la zone amont de la vanne 3 aboutit au compartiment 43 de la vanne pilote 4, reliée par un tube 6 à La zone aval de la vanne 3, de telle sorte que la pression aval est amenée dans ledit compartiment 43. Une tubulure 7 relie la chambre 30a du corps 30 de la vanne 3 à un tronçon du tuyau 5 situé en aval d'un diaphragme fixe 8 inséré dans ce tuyau. On observe la présence d'une vis de réglage 47 de la tension du ressort 41. A known pilot device or valve 4 has been identified, the movable element 40 of which is loaded by a spring 41, is associated with a membrane 42 determining an interior compartment 43. The movable element of the valve 4 is associated with a second membrane 44 arranged in a hollow body 45 forming part of the valve 4. The membrane 44 determines in the hollow body a compensation chamber 46. The space situated above the membrane in the body 45 can be brought into the open air or at downstream pressure. When the pilot valve 4 regulates the downstream pressure without modulation, a pipe 5 coming from the upstream zone of the valve 3 leads to the compartment 43 of the pilot valve 4, connected by a tube 6 to the downstream zone of the valve 3, such so that the downstream pressure is brought into said compartment 43. A tube 7 connects the chamber 30a of the body 30 of the valve 3 to a section of the pipe 5 located downstream of a fixed diaphragm 8 inserted in this pipe. The presence of an adjusting screw 47 of the tension of the spring 41 is observed.
Conformément à l'invention, la membrane 31 de la vanne 3 est solidaire d'une tige 34 s'étendant dans l'axe géométrique du clapet 32 et dont l'extrémité libre est constituée par un pointeau 34a. Cette tige est guidée dans un fourreau 35 dont le débouché de l'alésage 35a est fermé par un siège 35b prolongé par un manchon 36 relié à la chambre de compensation 46 de la vanne 4 par un tuyau 9. Entre ce tuyau 9 et le tube 6, on a prévu un tronçon de tube 10 dans lequel est inséré un diaphagme à ouverture fixe 11. According to the invention, the membrane 31 of the valve 3 is integral with a rod 34 extending in the geometric axis of the valve 32 and the free end of which is constituted by a needle 34a. This rod is guided in a sheath 35 whose outlet of the bore 35a is closed by a seat 35b extended by a sleeve 36 connected to the compensation chamber 46 of the valve 4 by a pipe 9. Between this pipe 9 and the tube 6, a section of tube 10 has been provided in which a fixed opening diaphragm 11 is inserted.
On observe encore que La pression amont régnant dans le tuyau 5 est amenée dans l'alésage 35a par une conduite 12. It is also observed that the upstream pressure prevailing in the pipe 5 is brought into the bore 35a by a pipe 12.
Le fonctionnement est le suivant :
Lorsqu'un débit apparait dans la conduite aval 2, la pression aval baisse, de telle sorte que la membrane 42 descend Légèrement pour augmenter le débit dans la vanne pilote 4, de telle sorte que ce déplacement entraîne l'ouverture de la vanne de base 3 par déplacement de son équipage mobile vers le haut. Ceci provoque la pénétration du pointeau 34a dans le siège 35b, de sorte que la pression dans la chambre 46 baisse. Le ressort de La vanne 4 devient prépondérant, de telle sorte que la membrane 42, l'équipage mobile 40 et la membrane 44 descendent un peu plus que la position naturelle donnée par Le ressort 41 et par le circuit pilote.The operation is as follows:
When a flow appears in the downstream pipe 2, the downstream pressure drops, so that the membrane 42 drops slightly to increase the flow in the pilot valve 4, so that this displacement causes the opening of the base valve. 3 by displacement of its mobile equipment upwards. This causes the needle 34a to penetrate the seat 35b, so that the pressure in the chamber 46 drops. The spring of valve 4 becomes preponderant, so that the membrane 42, the moving element 40 and the membrane 44 descend a little more than the natural position given by the spring 41 and by the pilot circuit.
On obtient donc plus de pression qu'en fonctionnement normal du pilote, de sorte que la différence de pression est bien liée au débit appelé dans la conduite 2. A l'inverse, s'il n'y a plus de tirage dans la conduite aval 2 ou si le débit dans cette conduite diminue considérablement, la pression sous la membrane 44 s'élève, de telle sorte que l'équipage mobile 40 lié à cette membrane et à celle 42 est déplacé vers le haut à l'encontre de la réaction du ressort 41 de la vanne pilote 4. La pression dans la chambre 30a de la vanne 3 augmente et son clapet 32 a tendance à se refermer. Le pointeau 34a est donc plus ouvert que dans la position à fort débit et en coopération avec le diaphragme 11, la pression dans la chambre 46 augmente pour corriger l'effort appliqué sur La membrane par le ressort 41 qui donne la consigne de base. We therefore obtain more pressure than in normal pilot operation, so that the pressure difference is linked to the flow called up in line 2. Conversely, if there is no more draft in the line downstream 2 or if the flow rate in this pipe decreases considerably, the pressure under the diaphragm 44 rises, so that the moving element 40 linked to this diaphragm and to that 42 is moved upwards against the reaction of the spring 41 of the pilot valve 4. The pressure in the chamber 30a of the valve 3 increases and its valve 32 tends to close. The needle 34a is therefore more open than in the high flow position and in cooperation with the diaphragm 11, the pressure in the chamber 46 increases to correct the force applied to the membrane by the spring 41 which gives the basic instruction.
On a illustré en fig. 4 un autre mode d'exécution suivant l'inven- tion suivant lequel la tige 34 est rendue solidaire d'un poussoir 13 se déplaçant dans le fourreau 35 et dont l'extrémité qui sort de ce fourreau comporte une coupelle 13a. Illustrated in fig. 4 another embodiment according to the invention according to which the rod 34 is made integral with a pusher 13 moving in the sheath 35 and the end of which comes out of this sheath comprises a cup 13a.
La vanne pilote 4 est placée en position inversée au-dessus de la vanne 3 à laquelle elle est assemblée par des jambes 14. La vis de réglage 47 du ressort 41 est remplacée par une douille 48 de réglage du ressort 41 laissant passer un poussoir 15 dont l'extrémité libre porte une coupelle 15a disposée rigoureusement en vis-à-vis de celle 13a précitée. Entre lesdites coupelles est disposé un ressort de compression 16. Le poussoir 15 est en appui par son extrémité opposée à la coupelle 15a contre l'équipage mobile 40. The pilot valve 4 is placed in an inverted position above the valve 3 to which it is assembled by legs 14. The adjusting screw 47 of the spring 41 is replaced by a bush 48 for adjusting the spring 41 allowing a plunger 15 to pass. whose free end carries a cup 15a rigorously arranged opposite that 13a above. Between said cups is placed a compression spring 16. The pusher 15 bears by its end opposite to the cup 15a against the moving element 40.
Lorsqu'il y a un tirage de liquide dans La canalisation 2, la membrane 42 s'élève légèrement de manière à ouvrir l'équipage mobile 40 et par conséquent le clapet de cette vanne, de telle sorte que la pression dans la chambre 30a diminue du fait de sa communication avec le compartiment 43 par l'intermédiaire de la tubulure 7. Dans ces conditions, la tige 34 s'élève ainsi que le poussoir 13 qui agit sur le ressort 16 et par son intermédiaire sur le poussoir 15 qui repousse légère- ment l'équipage mobile 40 vers le haut, de telle sorte que L'ouverture du clapet disposé dans La vanne + se pou suit en iia I appropriée de la canalisation aval en fonction de la demande. When there is a draft of liquid in the pipe 2, the membrane 42 rises slightly so as to open the moving element 40 and consequently the valve of this valve, so that the pressure in the chamber 30a decreases due to its communication with the compartment 43 via the tubing 7. Under these conditions, the rod 34 rises as well as the pusher 13 which acts on the spring 16 and through it on the pusher 15 which repels lightly - Mement movable 40 upward, so that the opening of the valve disposed in the valve + louse follows iia I appropriate downstream pipe according to demand.
Là encore, la correction de la consigne est fonction de L'état d'ouverture de la vanne de base, comme pour le cas de fig. 3. Again, the setpoint correction is a function of the opening state of the base valve, as in the case of fig. 3.
On a illustré en fig. 5 un troisième mode d'exécution suivant lequel la tige 34 est articulée à L'une des extrémités d'un levier basculant 17, dont l'autre extrémité est associée à la vis de réglage 47 de la tension du ressort 41 du dispositif ou vanne pilote 4. Illustrated in fig. 5 a third embodiment according to which the rod 34 is articulated at one of the ends of a rocking lever 17, the other end of which is associated with the adjusting screw 47 of the tension of the spring 41 of the device or valve pilot 4.
Il doit d'ailleurs être entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'å titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de L'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. It should also be understood that the foregoing description has been given only by way of example and that it in no way limits the field of the invention from which one would not depart by replacing the execution details described by all other equivalents.
Claims (6)
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| FR9404763A FR2718858B1 (en) | 1994-04-14 | 1994-04-14 | Device for modulating the pressure of the base valve of a fluid distribution network as a function of the downstream flow. |
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