FR2795800A1 - Appareil de prevention d'inversion d'ecoulement - Google Patents

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Nobuyuki Matsuura
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Abstract

L'appareil de prévention d'inversion d'écoulement comporte une boîte extérieure (2), avec une voie d'écoulement (9), divisée par une membrane (17) en une région amont et l'aval (9c) d'une région de cours moyen (9b), un corps cylindrique (3) faisant corps avec la membrane (17) et coulissant dans la région amont (9a), une soupape d'échappement (4) ouvrant par un ressort (19) un orifice (13) entre les régions du cours moyen (9b) et aval (9c), et des premier et deuxième clapets de non-retour (5, 6) sont disposés dans le corps cylindrique (3) et dans la région aval (9c), tandis qu'un ressort de premier clapet et le ressort (19) de la soupape d'échappement sont réglés pour que la pression du cours moyen (9b) soit inférieure à celle du côté amont (9a).

Description

1 2795800
ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
1. Domaine de l'invention La présente invention concerne un appareil de prévention d'inversion d'écoulement destiné à être utilisé principalement dans un réseau de
distribution d'eau directement raccordé.
2. Description de l'art apparenté
On connaît comme appareil classique de ce type un appareil de prévention d'inversion d'écoulement du type à réduction de pression a qui est représenté sur la fig. 10. Cet appareil a est pourvu de premier et deuxième clapets de non-retour d, e qui sont montés respectivement en amont et en aval dans une voie d'écoulement c formée à l'intérieur du corps b de celui-ci et fonctionnent indépendamment l'un de l'autre, et est en outre pourvu d'une chambre intermédiaire g équipée d'un mécanisme
régulateur de pression f entre les deux clapets de non-retour d, e.
Le mécanisme régulateur de pression f est pourvu d'une dérivation h qui relie la chambre intermédiaire g à une partie de la voie d'écoulement c sur le côté amont de celle-ci et est capable de régler la pression dans la chambre intermédiaire g de façon qu'elle soit toujours inférieure à la pression sur le côté amont et supérieure à la pression sur le côté aval par fermeture de la dérivation h avec une membrane i et liaison d'une soupape d'échappement k pour l'ouverture et la fermeture d'une sortie de déversement j de la chambre intermédiaire g à la membrane i par une tige
de soupape m.
Cependant, l'appareil de prévention d'inversion d'écoulement du type à réduction de pression a décrit ci-dessus a l'inconvénient d'être volumineux et lourd parce que pourvu du mécanisme régulateur de pression f mécaniquement indépendant, c'est-à-dire de la dérivation h, de la soupape d'échappement k, etc. En outre, l'appareil de prévention d'inversion d'écoulement du type à réduction de pression a présente comme autre inconvénient que la chute de pression y est très grande parce qu'il est construit de façon que la pression dans la chambre intermédiaire g soit abaissée à un niveau
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inférieur au niveau sur le côté amont de celle-ci en raison de la grandeur de la charge d'un ressort n du premier clapet de non-retour d, c'est-à-dire parce qu'il est établi un état tel que la résistance à laquelle le premier clapet de non-retour d est ouvert par le courant d'eau est rendue grande, et la pression à l'intérieur de l'appareil de prévention d'inversion d'écoulement du type à réduction de pression a est réduite
progressivement de l'amont de la voie d'écoulement c vers l'aval de celle-
ci.
RESUME DE L'INVENTION
Pour supprimer les inconvénients précités, un appareil de prévention d'inversion d'écoulement selon l'invention comprend une boîte extérieure pourvue d'une voie d'écoulement formée coaxialement avec elle entre une entrée et une sortie et aussi pourvue d'une sortie de déversement dans une région de cours moyen de la voie d'écoulement, une membrane prévue à la périphérie intérieure de la boîte extérieure pour diviser l'intérieur de celle-ci en une région amont de la voie d'écoulement et l'aval de la région du cours moyen, un corps cylindrique intérieur monté coulissant dans la région amont de la boîte extérieure, une soupape d'échappement prévue sur une face d'une extrémité ouverte du corps cylindrique intérieur sur le côté aval de façon à pouvoir être librement attachée à un siège de soupape prévu autour d'un orifice de soupape formé entre la région du cours moyen et une région aval et détachée de ce siège, et poussée dans le sens de son ouverture par un ressort de soupape d'échappement, et des premier et deuxième clapets de non-retour prévus respectivement à l'intérieur du corps cylindrique intérieur et dans la région aval de la boîte extérieure de façon à pouvoir empêcher un écoulement inverse d'un fluide depuis le côté aval, de sorte que, par fixation sensiblement à la même valeur du diamètre effectif de la membrane et du diamètre du siège de la soupape d'échappement afin de maintenir un équilibre entre la pression qui agit sur la soupape d'échappement pour sa fermeture et la pression qui agit sur celle-ci pour son ouverture, et fixation de la charge d'un ressort de premier clapet poussant le premier clapet dans le sens de sa fermeture et de celle du ressort de soupape d'échappement de façon que la pression de la région du cours moyen soit toujours maintenue inférieure d'une quantité déterminée à la pression sur le côté amont, la pression dans la région du cours moyen peut être réglée sans montage d'un mécanisme
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régulateur de pression indépendant comme dans le cas d'un appareil de prévention d'inversion d'écoulement classique, ce qui supprime les inconvénients précités tout en réduisant radicalement la chute de pression comparativement à celle de l'appareil de prévention d'inversion d'écoulement classique.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La fig. 1 est une coupe d'une réalisation d'un appareil de prévention d'inversion d'écoulement selon l'invention dans un état dans lequel il ne
s'écoule pas d'eau.
La fig. 2 est une coupe de cette réalisation de l'appareil de prévention d'inversion d'écoulement selon l'invention dans un état dans lequel il
s'écoule de l'eau.
La fig. 3 est une coupe de cette réalisation de l'appareil de prévention d'inversion d'écoulement selon l'invention dans un état dans lequel une soupape d'échappement est ouverte au moment d'écoulement inverse ou
de siphonnage inverse.
La fig. 4 indique les dimensions de parties de la réalisation de
l'appareil de prévention d'inversion d'écoulement selon l'invention.
La fig. 5 est une coupe agrandie de parties principales de la réalisation
de l'appareil d'inversion d'écoulement suivant la ligne A-A de la fig. 1.
La fig. 6 est une vue de dessus des premier et deuxième clapets de nonretour de la réalisation de l'appareil de prévention d'inversion d'écoulement.
La fig. 7 est une vue de côté des premier et deuxième clapets de non-
retour représentés sur la fig. 6.
La fig. 8 est une vue de dessous des premier et deuxième clapets de
non-retour représentés sur la fig. 6.
4 2795800
La fig. 9 est une coupe d'une autre réalisation de l'appareil de prévention d'inversion d'écoulement de l'invention, avec un redresseur
d'écoulement monté dedans.
La fig. 10 est une coupe d'un appareil de prévention d'inversion
d'écoulement du type à réduction de pression classique.
DESCRIPTION DETAILLEE DES REALISATIONS PREFEREES
Des réalisations d'un appareil de prévention d'inversion d'écoulement selon l'invention sont décrites ci-après à l'aide des dessins d'accompagnement. La fig. 1 est une coupe d'une réalisation de l'appareil de prévention d'inversion d'écoulement de l'invention dans un état dans lequel il ne s'écoule pas d'eau, et la fig. 2 est une coupe de celui-ci dans un état dans
lequel il s'écoule de l'eau.
L'appareil de prévention d'inversion d'écoulement 1 comprend principalement une boite extérieure 2, un corps cylindrique intérieur 3,
une soupape d'échappement 4 et des premier et deuxième clapets de non-
retour 5, 6.
La boîte extérieure 2 est pourvue d'une voie d'écoulement 9 formée coaxialement avec elle entre une entrée 7 et une sortie 8 reliées à une tuyauterie d'eau de distribution respectivement sur le côté amont et sur le côté aval, et est en outre pourvue d'une sortie de déversement 10 dans une région de cours moyen 9b de la voie d'écoulement 9, qui mène à
l'extérieur dans une direction perpendiculaire à cette voie 9.
La sortie de déversement 10 est formée de façon à assurer un espace libre déterminé (intervalle) pour une goulotte de décharge et faire face à un fossé de déversement (non représenté), de sorte qu'un déversement
indirect est effectué avec écoulement naturel d'eau.
En outre, la boite extérieure 2 est pourvue d'orifices de liaison extérieure 11, lia,... à des endroits correspondant respectivement à une région amont 9a, la région du cours moyen 9b et une région aval 9c, et s 2795800
ces orifices de liaison extérieure 11, 1l a,... sont reliés à des clapets-
boules 12, 12a,... qui sont normalement (sauf au moment des
inspections) fermés et servent à retenir la pression.
Un orifice de soupape 13 est prévu entre la région du cours moyen 9b et la région aval 9c, et un siège de soupape 14 est prévu autour de cet
orifice de soupape 13.
En outre, la région amont 9a de la boîte extérieure 2 a une surface de glissement 15 qui peut glisser contre le corps cylindrique intérieur 3 et, comme représenté sur la fig. 5, est pourvue d'une série de gorges 16, 16a,... faites à intervalles égaux dans la direction circonférentielle sur la
surface intérieure de la boîte extérieure 2, de section circulaire.
Le corps cylindrique intérieur 3 a sensiblement la forme d'un cylindre
et est monté coulissant dans la région amont 9a de la boîte extérieure 2.
La zone de la boîte extérieure 2 en contact avec le corps cylindrique intérieur 3 est diminuée en raison des gorges 16, 16a,... faites sur la surface de glissement 15, de sorte que la résistance au glissement du
corps cylindrique intérieur 3 est réduite.
Pour réduire la résistance au glissement du corps cylindrique intérieur 3, la surface intérieure (la surface de glissement 15) de la région amont 9a de la boîte extérieure 2 est travaillée de la manière décrite ci- dessus au lieu du travail de la surface périphérique extérieure du corps cylindrique intérieur 3, parce que si, par exemple, une série de gorges sont faites dans la direction circonférentielle sur la surface périphérique extérieure du corps cylindrique intérieur 3, ou ce dernier est façonné de façon à avoir une section extérieure polygonale, il devient nécessaire d'augmenter l'épaisseur de paroi de celui-ci pour conserver sa résistance mécanique. Il en résultera alors une augmentation du poids du corps cylindrique intérieur 3, et en dernière analyse, il ne pourra pas être obtenu de
réduction de la résistance au glissement.
A cet égard, selon l'invention, comme la surface de glissement 15 de la région amont 9a est travaillée de la manière décrite ci-dessus, et en même temps, le corps cylindrique intérieur 3 a une section extérieure circulaire pour pouvoir résister à une pression extérieure élevée, le corps
6 2795800
cylindrique intérieur 3 peut avoir une épaisseur de paroi relativement
petite et être relativement léger.
En outre, l'application d'un revêtement en téflon sur la surface périphérique extérieure du corps cylindrique intérieur 3 réduit encore la
résistance au glissement contre la surface de glissement 15.
Une membrane 17 destinée à diviser la voie d'écoulement 9 en la région amont 9a et l'aval de la région du cours moyen 9b est prévue à la
périphérie extérieure du corps cylindrique intérieur 3 sur le côté aval.
Et la soupape d'échappement 4, en caoutchouc synthétique, est prévue sur une face à une extrémité ouverte du corps cylindrique intérieur 3 sur
le côté aval.
La soupape d'échappement 4 est placée en face d'un siège de soupape 14 et est montée de façon à pouvoir être librement attachée à celui-ci et
détachée de celui-ci suivant le déplacement de la membrane 17.
En outre, un ressort de soupape d'échappement 19 est monté entre une face d'extrémité intérieure 18 de la soupape d'échappement 4 sur la face de l'extrémité ouverte du corps cylindrique intérieur 3 et un creux 18a prévu entre la région du cours moyen 9b et la région aval 9c, de sorte que ce ressort 19 pousse la soupape d'échappement 4 vers l'orifice de
soupape.
Les premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6 sont de forme identique et prévus respectivement à l'intérieur du corps cylindrique intérieur 3 et dans la région aval 9c de la boite extérieure 2, ce qui permet
d'empêcher l'écoulement inverse d'un fluide depuis le côté aval.
Le premier clapet de non-retour 5 est monté de façon à pouvoir être librement attaché à un siège 21 et détaché de celui-ci, qui est prévu autour d'une extrémité ouverte du corps cylindrique intérieur 3 sur le côté
amont, servant d'orifice de clapet 20.
En outre, le premier clapet de non-retour 5 est supporté par un anneau guide 22 placé sur la périphérie intérieure de l'extrémité ouverte du corps
cylindrique intérieur 3 sur le côté aval.
7 2795800
L'anneau guide 22 accouple un châssis support annulaire 23, en prise avec la périphérie intérieure de l'extrémité ouverte du corps cylindrique intérieur 3 et placé sur celle-ci, sur le côté aval, à un guide cylindrique de tige de clapet 24 placé au centre du châssis support 23, au moyen d'une
série de tiges supports 25, 25a,...
Et des espaces libres respectifs entre les tiges supports 25, 25a,...
voisines forment des ouvertures 26, 26a,... qui relient l'intérieur du
corps cylindrique intérieur 3 à la région du cours moyen 9b.
Une tige de clapet 27 qui fait saillie du dos du premier clapet de non-
retour 5 est montée coulissante dans le guide 24, et un ressort de premier clapet 30 est monté entre un creux annulaire 28 prévu autour de la tige de clapet 27 et un appui en forme de collet 29 qui fait saillie de la périphérie de l'extrémité de base du guide de tige de clapet 24, de sorte que le premier clapet de non-retour 5 est poussé dans le sens de fermeture par le
ressort 30.
Le deuxième clapet de non-retour 6 est monté de façon à pouvoir être librement attaché à un siège 32 et détaché de celui-ci, qui est prévu autour d'un deuxième orifice de clapet 31 prévu entre la région du cours moyen
9b et la région aval 9c.
Comme dans le cas du premier clapet de non-retour 5, le deuxième clapet de non-retour 6 est supporté par un anneau guide 22 ayant la même constitution que celui décrit ci-dessus qui est placé à mi-chemin dans la région aval 9c, et en même temps, le deuxième clapet de non-retour 6 est poussé dans le sens de fermeture par un ressort 33 monté entre lui et
l'anneau guide 22.
Pour le deuxième clapet de non-retour 6 et l'anneau guide 22 de celui-
ci, les parties identiques ou correspondant à celles du premier clapet de non-retour 5 et de l'anneau guide 22 de celui-ci sont désignées par les
mêmes chiffres de référence et ne seront pas décrites.
La forme des premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6 va maintenant être décrite à l'aide des fig. 6 à 8. La fig. 6 est une vue de
8 2795800
dessus des premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6, la fig. 7 une
vue de côté de ceux-ci et la fig. 8 une vue de dessous de ceux-ci.
Les premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6 sont en gros en forme de champignon, et une surface de butée 34 faisant face à chacun des orifices de clapet 20, 31 est pourvue d'une surface plane 35 de diamètre inférieur à celui de l'orifice de clapet 20 ou 31 et d'une partie
sommitale conique 36 au centre de la surface plane 35.
En outre, les premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6 sont pourvus chacun de gorges inclinées 38, 38a dont la largeur diminue progressivement de la région périphérique d'une partie de portée 37 s'ajustant au siège de clapet 21 ou 32 prévue à la périphérie extérieure de la surface plane 35, vers le centre du dos du premier ou deuxième clapet
de non-retour 5, 6 (c'est-à-dire vers la tige de clapet 27).
Les gorges inclinées 38, 38a,... sont prévues à intervalles égaux (intervalles étroits S, SI1,...) le long de la périphérie circulaire des
premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6.
Comme représenté sur les coupes des fig. 1 à 3, la surface de butée 34
des premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6 a la forme décrite ci-
dessus, et un revêtement en caoutchouc synthétique est formé dessus.
Avec les premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6 ayant la forme décrite ci-dessus, lorsque ces clapets sont dans un état ouvert comme représenté sur la fig. 2, le courant d'eau bifurque radialement par l'action de la partie sommitale 36 de la surface de butée 34, sur quoi la pression d'eau sur le côté amont est appliquée à la surface plane 35 contiguë à la partie sommitale 36, ouvrant par là complètement les clapets
d'un seul coup.
Lorsque le clapets sont complètement ouverts et que la quantité d'eau qui les traverse augmente, des passages de courant d'eau de la périphérie extérieure des premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6 vers le côté aval sont restreints par les gorges inclinées 38, 38a,..., ce qui augmente la vitesse d'écoulement et permet à l'eau de s'écouler le long de la forme
extérieure des premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6.
9 2795800
En outre, dans l'appareil d'inversion d'écoulement 1 représenté sur la fig. 9, un redresseur d'écoulement est monté dans la région du cours moyen 9b de façon que l'écoulement d'un fluide qui va du côté amont
vers le côté aval soit redressé afin d'atténuer encore la chute de pression.
Le redresseur d'écoulement 39 est constitué d'un passage d'écoulement 39a partant de l'extrémité ouverte du corps cylindrique intérieur 3 sur le côté aval qui est conique avec un diamètre diminuant progressivement du côté amont vers le côté aval et entre dans la région du cours moyen 9b, et un orifice 39b du passage d'écoulement 39a sur le côté aval est formé en face de l'orifice de deuxième clapet 31, une entrée
de la région aval 9c, afin d'être relié à celle-ci.
Comme le passage d'écoulement 39a du redresseur d'écoulement 39, i5 dont le diamètre diminue progressivement du côté amont vers le côté aval, conduit l'écoulement d'eau de façon sensiblement continue de la région amont 9a à la région aval 9c, il est possible de rendre la variation extrême d'écoulement d'eau inférieure à celle qui a lieu dans la voie d'écoulement de la région amont 9a à la région aval 9c dans le cas de l'appareil d'inversion d'écoulement dans lequel le passage d'écoulement 39b n'est pas formé, ce qui réduit la production d'écoulement turbulent dans le passage d'écoulement 39a, de sorte que la chute de pression est
encore réduite.
Maintenant va être décrit un moyen de réglage de la pression de la
région du cours moyen 9b.
Sur la fig. 4 sont représentées les dimensions des parties afférentes de l'appareil d'inversion d'écoulement 1 décrites ci-dessous. Sur la fig. 4, la boîte extérieure 2 est, pour plus de commodité, représentée divisée dans
la région du cours moyen 9b.
Par le moyen décrit, la soupape d'échappement 4 est commandée de façon que son ouverture ait toujours lieu à une pression de la région du cours moyen 9b inférieure d'une quantité déterminée à une pression sur le
côté amont dans un domaine de pression appliquée sur ce côté.
Plus précisément, cela peut être obtenu par fixation sensiblement à une valeur égale du diamètre effectif de la membrane 17 et du diamètre du
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siège de la soupape d'échappement 4 (condition 1) afin de maintenir un équilibre entre la pression qui agit sur la soupape d'échappement 4 pour l'ouvrir et la pression qui agit sur celle-ci pour la fermer, avec en même temps fixation de la charge du ressort de soupape d'échappement 19 et de s celle du ressort de premier clapet 30 de façon que la pression de la région du cours moyen 9b soit toujours maintenue inférieure d'une quantité
déterminée à la pression sur le côté amont (condition 2).
La condition 1 est donnée par l'expression suivante
A-B-C = D + (1)
o
A = force de fermeture de la soupape d'échappement, agissant sur celle-
ci en raison de la réception de la pression sur le côté amont par l'aire effective de la membrane,
B = force d'ouverture de la soupape d'échappement, agissant sur celle-
ci en raison de la réception de la pression de la région du cours moyen par une aire intérieure à la périphérie intérieure du siège de la soupape d'échappement,
C = force d'ouverture de la soupape d'échappement, agissant sur celle-
ci par la poussée du ressort de celle-ci, D = force de serrage (obturation) pour la fermeture de la soupape d'échappement, agissant sur celle-ci (caoutchouc synthétique), et ac = résistance de frottement ayant lieu sur le corps cylindrique intérieur au moment de l'ouverture ou de la fermeture de la soupape d'échappement. En outre, sur la base de l'hypothèse que Dl = diamètre effectif de la membrane, D2 = diamètre du siège (de la partie centrale) de la soupape d'échappement, l 2795800 dl = diamètre extérieur du siège de la soupape d'échappement, d2 = diamètre intérieur du siège de la soupape d'échappement, P1 = pression sur le côté amont, P2 = pression de la région du cours moyen, E = facteur d'ouverture de la soupape d'échappement dans un état fermé (E est supposé inférieur à 1, car il est inférieur au facteur de fermeture de la soupape d'échappement dans un état ouvert), AP = différence entre la pression sur le côté amont et la pression de la région du cours moyen lorsqu'est produite l'ouverture de la soupape d'échappement, F = charge du ressort de soupape d'échappement, et t = épaisseur de paroi du siège de la soupape d'échappement, l'expression (1) peut être remplacée par la suivante 7r(Dl1/2)2P1 - ir (D2/2)2P2 - F = {7{(dl/2)2 _r(d2/2)2}P2E + a (1') En outre, comme il existe les relations suivantes
P2 = P1 - AP,
dl = D2 + t et d2 = D2 - t, la substitution de ces valeurs dans l'expression (1') donne (7P1/4)D12- D2(D2 + 4t)}
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= a-{(rcAPD2/4)(D2 + 4t) - F} (1") Par conséquent, l'expression (1") reste valable à condition que D12 = D2(D2 + 4t) et (2) a = (7APD2/4)(D2 + 4t) F (3) Ainsi, il est montré que même en cas de changement de la pression P1 sur le côté amont, un équilibre entre la force d'ouverture de la soupape d'échappement agissant sur celle-ci et la force de fermeture de celle-ci
agissant sur celle-ci peut être maintenu de façon stable.
En outre, comme D2 " t, D1 est approximativement égal à D2 d'après
D12 = D2(D2 + 4t).
La condition (2) signifie que la soupape d'échappement 4 conservera normalement (à la fois au moment de l'écoulement d'eau et au moment de l'absence d'écoulement d'eau) un état fermé, et pour cette raison, il faut que la pression d'un fluide s'écoulant après que sa pression a été abaissée par l'action du premier ressort de clapet 30 soit supérieure à la pression
de la région du cours moyen 9b.
La condition (2) est représentée par l'expression suivante AP1 P+ Pa + Pb (4) O AP1 = différence entre la pression sur le c6té amont et la pression de la région du cours moyen créée par le ressort de premier clapet, AP = différence entre la pression sur le côté amont et la pression de la région du cours moyen créée lorsqu'est produite l'ouverture de la soupape d'échappement,
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Pa = différence entre la pression sur le côté amont et la pression de la région du cours moyen créée par le ressort de soupape d'échappement, et Pb = pression minimale nécessaire à la fermeture de la soupape d'échappement (AP - AP1). En outre, sur la base de l'hypothèse que
x = diamètre du siège de premier clapet (de la partie centrale de celui-
ci), D2 = diamètre du siège (de la partie centrale) de la soupape d'échappement, F = charge du ressort de soupape d'échappement, et f = charge du ressort de premier clapet, l'expression (4) peut être remplacée par la suivante AP1 > AP + Pa + (AP - AP1) 2f/{7rz(x/2)2 > 2AP + F/{7c(D2/2)2} (4') Par conséquent, la combinaison de la charge F du ressort de soupape d'échappement 19 et de la charge f du ressort de premier clapet 30 est choisie sur la base de l'expression ci-dessus satisfaisant à la condition (2), ce qui règle le ressort de soupape d'échappement 19 et le ressort de
premier clapet 30.
Et sur la base d'un diamètre D2 du siège (de la partie centrale) de la soupape d'échappement de 10,95 cm, d'un diamètre x du siège de premier clapet 21 (de la partie centrale de celui-ci) de 5 cm, d'une épaisseur de paroi t du siège 14 de la soupape d'échappement 4 de 0,1 cm et d'une différence de pression AP désirée pour l'ouverture de la soupape d'échappement 4 de 0,2 x 105 Pa (0,2 kgf/cm2), l'expression (2) donnée
ci-dessus fournit un diamètre effectif D1 de la membrane 17 de 11,15 cm.
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En outre, sur la base de l'expression (4') donnée ci-dessus, le ressort de soupape d'échappement 19 et le ressort de premier clapet 30 sont choisis de façon que la charge F du ressort de soupape d'échappement 19 soit de 100N (10,00 kgf) et la charge f du ressort de premier clapet 30 soit de 60N (6,00 kgf). Sur la base de l'expression (3) donnée ci-dessus, la résistance de
frottement calculée est (x = 95 N (9,52 kgf).
Lorsqu'on a fait varier la pression P1 sur le côté amont de 1 à 10 x Pa (1 à 10 kgf/cm2) en utilisant l'appareil d'inversion d'écoulement 1 fabriqué sur la base des valeurs mentionnées ci-dessus, on a trouvé que la différence de pression P pour l'ouverture de la soupape d'échappement 4
était en moyenne d'environ 0,2 10 Pa (0,2 kgf/ cm).
Ainsi, l'appareil d'inversion d'écoulement 1 décrit ci-dessus permet de maintenir la pression P2 de la région du cours moyen 9b à la pression P qui est toujours inférieure d'une quantité donnée (0,2 105 N =
0,2 kgf/cm2) à la pression P1 sur le côté amont.
Le fonctionnement de l'appareil d'inversion d'écoulement 1 va
maintenant être décrit à l'aide des fig. 1 à 3.
Dans l'état o il ne s'écoule pas d'eau, représenté sur la fig. 1, les premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6 et la soupape d'échappement 4 sont fermés et les pressions P1 de la région amont 9a, P2 de la région du cours moyen 9b et P3 de la région aval 9c ont la
corrélation représentée par P1 > P2 > P3.
Dans l'état o il s'écoule de l'eau, représenté sur la fig. 2, les premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6 sont ouverts, la soupape d'échappement 4 est fermée et les pressions P1 de la région amont 9a, P2 de la région du cours moyen 9b et P3 de la région aval 9c ont la
corrélation représentée par P1 > P2 > P3.
En outre, lorsqu'un écoulement inverse a lieu à cause d'une pression inverse, la soupape d'échappement 4 est fermée et les premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6 sont fermés dans le même état que
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celui représenté sur la fig. 1, ce qui empêche un écoulement inverse vers
le côté amont.
Dans ce cas, les pressions P1 de la région amont 9a, P2 de la région du cours moyen 9b et P3 de la région aval 9c ont la corrélation P3 > P1 > P2. Si un des premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6 ou les deux a, ou ont, une défaillance à cause de coincement par des détritus ou des matières semblables et qu'une fuite d'eau dans la région du cours moyen 9b a lieu dans la direction de la flèche dessinée en trait interrompu sur la fig. 3, de sorte que la pression P2 de la région du cours moyen 9b monte plus haut de la différence P fixée entre cette pression P2 et la pression P1 de la région amont, l'ouverture de la soupape d'échappement 4 est produite comme représenté sur la fig. 3 et une quantité spécifiée d'eauest déchargée, ce qui empêche un écoulement inverse vers le côté amont
d'avoir lieu.
Dans un état de siphonnage inverse représenté sur la fig. 3, si la pression Pl sur le côté amont devient une pression relativement plus basse à cause de siphonnage inverse avec les premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6 fermés, l'ouverture de la soupape d'échappement 4 est produite, et celle-ci décharge le fluide se trouvant dans la région du cours moyen 9b et agit comme casse-vide en maintenant la pression P2 de la région du cours moyen à la pression atmosphérique, ce qui empêche un
écoulement inverse.
En outre, même si une pression inverse depuis le côté aval se crée à ce moment, il n'apparaîtra pas de problème, car l'écoulement inverse peut
être empêché par le deuxième clapet de non-retour 6.
Même si un des premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6 ou les deux est ou sont coincé(s) par des détritus ou des matières semblables au moment de ce siphonnage inverse, les surfaces de butée 34 des premier et deuxième clapets 5, 6, y compris la partie de portée 37, en caoutchouc synthétique, plongent respectivement dans le siège de premier clapet 21 et dans le siège de deuxième clapet 32 en raison de la pression relativement plus basse sur le côté amont, maintenant par là l'état fermé des premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6, de sorte que le fluide se trouvant
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dans la région du cours moyen 9b est déchargé comme décrit ci-dessus
par l'action du casse-vide et l'écoulement inverse est empêché.
En résumé, selon un premier aspect de l'invention, il est fourni s l'appareil d'inversion d'écoulement 1 dans lequel la voie d'écoulement rectiligne 9 prévue dans la boîte extérieure 2 est divisée par la membrane 17 en la région amont 9a et l'aval de la région du cours moyen 9b, le corps cylindrique intérieur 3 formé au centre de la membrane 17 et faisant corps avec celle-ci est prévu pour s'ajuster en coulissant dans la région amont 9a de la boite extérieure 2, la soupape d'échappement 4 est prévue sur le côté aval du corps cylindrique intérieur 3 de façon à pouvoir ouvrir et fermer librement l'orifice de soupape 13 situé entre la région du cours moyen 9b et la région aval 9c en étant poussée vers cet orifice par le ressort de soupape d'échappement 19, et les premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6 sont prévus respectivement à l'intérieur du corps
cylindrique intérieur 3 et dans la région aval 9c de la boite extérieure 2.
Par conséquent, on peut monter la soupape d'échappement 4 dans la voie d'écoulement rectiligne 9 sans avoir à monter la soupape d'échappement k et la dérivation h (du mécanisme régulateur de pression f),
mécaniquement indépendants des premier et deuxième clapets de non-
retour d et e, pour régler la pression dans la chambre intermédiaire g comme dans le cas de l'appareil d'inversion d'écoulement du type à réduction de pression de type classique a. Par conséquent, l'appareil d'inversion d'écoulement 1 peut être plus léger et plus compact que
l'appareil classique tout en demandant moins de composants.
En outre, comme le diamètre effectif D1 de la membrane 17 et le diamètre D2 du siège de soupape 14 sont fixés sensiblement à la même valeur afin de maintenir un équilibre entre la pression qui agit sur la soupape d'échappement 4 pour la fermeture de celle-ci, reçue par la membrane 17, et la pression qui agit sur la soupape d'échappement 4 pour l'ouverture de celle-ci, reçue par celle-ci, avec en même temps fixation de la charge F du ressort de soupape d'échappement 19 et de la charge f du ressort de premier clapet 30 de façon que la pression P2 de la région du cours moyen 9b soit maintenue à la valeur AP qui est toujours inférieure d'une quantité déterminée à la pression Pi sur le côté amont, il est devenu possible de régler la pression dans la chambre intermédiaire g sans utiliser le mécanisme régulateur de pression f, mécaniquement indépendant des premier et deuxième clapets de non-retour d et e, ou un
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autre type de mécanisme de réglage piloté. En outre, avec le moyen de réglage de la pression de l'invention, c'est seulement si la combinaison de la charge F du ressort de soupape d'échappement 19 et de la charge f du ressort de premier clapet 30 est choisie sur la base de l'état dans lequel l'équilibre est maintenu entre la pression qui agit sur la soupape d'échappement 4 pour la fermeture de celle-ci et la pression qui agit sur cette soupape 4 pour l'ouverture de celle-ci qu'un réglage de précision de la pression peut être effectué facilement de façon que la pression P2 de la région du cours moyen 9b soit toujours maintenue inférieure d'une
quantité déterminée à la pression P1 sur le côté amont.
De plus, il n'est pas nécessaire d'augmenter la charge du ressort de premier clapet n comme dans le cas classique, car l'appareil d'inversion d'écoulement 1 a la capacité d'effectuer ce réglage de pression, de sorte que la chute de pression due au ressort de premier clapet 30 peut être radicalement réduite, et il en résulte un fonctionnement amélioré de pompes d'un réseau de distribution d'eau, ce qui permet à des pompes de
moindre dimension d'effectuer l'alimentation en eau.
Avec ces caractéristiques indiquées ci-dessus, comme le corps cylindrique intérieur 3 est de section circulaire et la série de gorges 16, 16a,... est faite sur la surface de glissement 15 de la surface intérieure de la boîte extérieure 2, pouvant glisser contre le corps cylindrique intérieur 3, à intervalles égaux dans la direction circonférentielle de celui-ci, la zone de la boîte extérieure 2 qui glisse contre le corps cylindrique intérieur 3 peut être réduite, et en même temps, on peut rendre l'épaisseur de paroi du corps cylindrique intérieur 3 plus petite et rendre celui-ci plus léger sans diminuer sa résistance mécanique, de sorte que la résistance au glissement du corps cylindrique intérieur 3 peut être réduite autant que le permet la résistance mécanique de celui- ci, ce qui permet de diminuer
encore la chute de pression.
En outre, avec certaines des caractéristiques indiquées précédemment, la résistance de frottement du corps cylindrique intérieur 3 contre la boîte extérieure 2 est encore réduite par l'application du revêtement en téflon sur la surface périphérique extérieure du corps cylindrique intérieur 3, ce qui produit une diminution de la chute de pression de façon semblable au
cas décrit ci-dessus.
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Au surplus, avec certaines des caractéristiques indiquées ci-dessus, la
surface de butée 34 de chacun des premier et deuxième clapets de non-
retour 5, 6, faisant face à l'orifice de premier clapet 20 ou à l'orifice de deuxième clapet 31, est pourvue de la surface plane 35 de diamètre inférieur à ceux des orifices de clapet 20 et 31 et aussi pourvue de la partie sommitale conique 36 au centre de la surface plane 35. En outre, les premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6 sont pourvus des gorges inclinées 38, 38a,... dont la largeur diminue progressivement de la région périphérique de la partie de portée 37 s'ajustant au siège de 1o premier clapet 21 ou au siège de deuxième clapet 32 vers le centre du dos du clapet 5 ou 6, et qui sont placées à intervalles égaux le long de la périphérique circulaire du clapet 5 ou 6. Par conséquent, un écoulement d'eau régulier a lieu de l'amont à l'aval le long de la forme extérieure des premier et deuxième clapets de non-retour 5, 6 sans obstacle afin de ne pas produire de vortex derrière le dos des clapets 5, 6, ce qui permet de réduire la chute de pression résultant de la présence des clapets 5, 6 dans
la voie d'écoulement 9 et a le même effet avantageux que celui indiqué ci-
dessus. Selon un autre aspect de l'invention, le passage d'écoulement conique 39a contigu à l'extrémité ouverte du corps cylindrique intérieur 3 sur le côté aval, dont le diamètre diminue progressivement du côté amont vers le côté aval, de préférence entre dans la région du cours moyen 9b, et l'orifice 39b du passage d'écoulement 39a sur le côté aval est en face de la région aval 9c afin d'être relié à celle-ci. Par conséquent, comme la région amont 9a et la région aval 9c sont sensiblement reliées par le passage d'écoulement 39a dans la région du cours moyen 9b et le diamètre du passage d'écoulement 39a diminue progressivement de la région amont 9a vers la région aval 9c, il est possible de rendre uniforme et redressé l'écoulement du liquide dans le passage d'écoulement 39a et de diminuer la chute de pression dans ce dernier, de sorte que, par exemple, le fonctionnement de pompes d'un réseau de distribution d'eau peut être amélioré et l'alimentation en eau peut être assurée par des pompes de moindre dimension comme indiqué ci- dessus. Ainsi, les
mérites pratiques de l'invention sont tout à fait considérables.
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Claims (5)

REVENDICATIONS
1. Appareil de prévention d'inversion d'écoulement comprenant: une boîte extérieure (2) pourvue d'une voie d'écoulement (9) formée coaxialement avec elle entre une entrée et une sortie et aussi pourvue d'une sortie de déversement dans une région de cours moyen (9b) de la voie d'écoulement, une membrane (17) prévue à la périphérie intérieure de la boîte extérieure (2) pour diviser l'intérieur de celle-ci en une région amont (9a) de la voie d'écoulement (9) et l'aval (9c) de la région du cours moyen (9b), un corps cylindrique intérieur (3) monté coulissant dans la région amont (9a) de la boîte extérieure (2), une soupape d'échappement (4) prévue sur une face d'une extrémité ouverte du corps cylindrique intérieur (3) sur le côté aval de façon à pouvoir être librement attachée à un siège de soupape (14) prévu autour d'un orifice de soupape (13) formé entre la région du cours moyen (9b) et une région aval (9c) et détachée de ce siège (14), et poussée dans le sens de son ouverture par un ressort de soupape d'échappement (19), et des premier et deuxième clapets de non-retour (5, 6) prévus respectivement à l'intérieur (3) du corps cylindrique intérieur et dans la région aval (9c) de la boîte extérieure (2) de façon à pouvoir empêcher un écoulement inverse d'un fluide depuis le côté aval, dans lequel le diamètre effectif de la membrane (17) et le diamètre du siège (14) de la soupape d'échappement (4) sont fixés sensiblement à la même valeur afin de maintenir un équilibre entre la pression qui agit sur la soupape d'échappement (4) pour sa fermeture et la pression qui agit sur celle-ci pour son ouverture, tandis que la charge d'un ressort de premier clapet (5) poussant le premier clapet dans le sens de sa fermeture et celle du ressort de soupape d'échappement (19) sont fixées de façon que la pression de la région du cours moyen (9b) soit toujours maintenue
inférieure d'une quantité déterminée à la pression sur le côté amont (9a).
2. Appareil de prévention d'inversion d'écoulement selon la revendication 1, dans lequel le corps cylindrique intérieur (3) est de section circulaire, tandis qu'une surface de glissement (15) d'une surface intérieure de la boîte extérieure (2), pouvant glisser contre le corps cylindrique intérieur (3), est pourvue d'une série de gorges (16, 16a)
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faites à intervalles égaux dans la direction de la circonférence de la
surface de glissement (15).
3. Appareil de prévention d'inversion d'écoulement selon l'une des
revendications 1 et 2, dans lequel un revêtement en téflon est appliqué sur
la surface périphérique extérieure du corps cylindrique intérieur (3).
4. Appareil de prévention d'inversion d'écoulement selon l'une des
revendications 1 à 3, dans lequel une surface de butée (34) de chacun du
premier clapet de non-retour (5) et du deuxième clapet de non-retour (6), faisant face à l'orifice de premier clapet, ou à l'orifice de deuxième clapet est pourvue d'une surface plane de diamètre inférieur à celui des orifices de clapet, tandis qu'une partie sommitale conique (36) est formée au centre de cette surface plane, et des gorges inclinées (38, 38a) sont formées à intervalles égaux dans la direction de la circonférence du premier clapet de non-retour (5) et du deuxième (6) de façon que leur largeur diminue progressivement de la région périphérique d'une partie de portée de la surface de butée s'ajustant au siège du clapet (5, 6) vers le
centre du dos du clapet (5, 6).
5. Appareil de prévention d'inversion d'écoulement selon l'une des
revendications 1 à 4, dans lequel un passage d'écoulement conique (39a)
contigu à l'extrémité ouverte du corps cylindrique intérieur (3) sur le côté aval et dont le diamètre diminue progressivement du côté amont vers le côté aval entre dans la région du cours moyen (9b), et l'orifice (39b) de ce passage d'écoulement sur le côté aval fait face à la région aval de façon
à être relié à celle-ci.
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