FR2803011A1 - Dispositif de prevention de coups de belier - Google Patents
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Abstract
L'appareil anti-coups de bélier comprend une boîte extérieure (2) ayant des voies d'écoulement coaxiales (8) pour une entrée (6) et une sortie (7) et un orifice d'évacuation (9) dans une partie cours moyen (8b) de la voie d'écoulement, un élément tubulaire intérieur (3) ayant à sa périphérie une membrane (14) qui divise l'intérieur de la boîte extérieure (2) en une partie amont (8a) et une zone constituée d'une partie cours moyen (8b) et d'une partie aval (8ac) de la voie d'écoulement, cet élément tubulaire intérieur (3) étant monté coulissant dans la partie amont, une soupape de décharge (4) prévue sur la face d'extrémité de l'orifice côté aval de l'élément tubulaire intérieur (3), la soupape de décharge (4) étant prévue pour s'approcher et s'éloigner d'un siège (11) situé à la périphérie d'un orifice à soupape (10) prévu entre la partie cours moyen (8b) et la partie aval, et étant poussée par un ressort (17) dans la direction de son ouverture, et un clapet de non-retour (5) disposé à l'intérieur (3) de l'élément tubulaire intérieur pour empêcher le fluide de refluer du côté aval.
Description
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ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION
1. Domaine de l'invention La présente invention concerne un dispositif de prévention de coups de
bélier ou appareil anti-coups de bélier.
2. Description de l'art antérieur
Il est de pratique courante, pour atteindre ce but, d'utiliser un accumulateur installé au milieu du réseau de tuyauteries du dispositif
d'alimentation en eau.
Ce dispositif a un récipient étanche dont l'intérieur est divisé en le côté pression d'alimentation en eau et le côté aspiration au moyen d'une vessie, d'une membrane, d'un piston, etc. en caoutchouc, de sorte que la crête de pression due au coup de bélier produit du côté pression d'alimentation en eau
peut être absorbée.
Cependant, il y a une limite à l'absorption de la crête de pression due au coup de bélier, car le côté d'absorption de pression du dispositif mentionné
ci-dessus est un espace clos.
RESUME DE L'INVENTION
En considération du problème mentionné ci-dessus, la présente invention a pour but de fournir un appareil anti-coups de bélier caractérisé par le fait qu'il comprend une boîte extérieure ayant des voies d'écoulement coaxiales pour une entrée et une sortie et un orifice d'évacuation dans la partie cours moyen de la voie d'écoulement, un élément tubulaire intérieur ayant à sa périphérie une membrane qui divise l'intérieur de la boîte extérieure en une partie amont et une zone constituée d'une partie cours moyen et d'une partie aval de la voie d'écoulement, cet élément tubulaire intérieur étant monté coulissant dans la partie amont, une soupape de décharge prévue sur la face d'extrémité de l'orifice côté aval de l'élément tubulaire intérieur, la soupape de décharge étant prévue pour s'approcher et s'éloigner d'un siège situé à la périphérie d'un orifice à soupape prévu entre la partie cours moyen et la partie aval, et étant poussée par un ressort dans la direction de son ouverture, et un clapet de non-retour disposé à l'intérieur de l'élément tubulaire intérieur pour empêcher le fluide de refluer du côté aval, résolvant
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ainsi le problème mentionné ci-dessus en déchargeant à l'extérieur par
l'orifice d'évacuation l'eau sous pression produite par le coup de bélier.
On, contrôle le côté amont avec le clapet de non-retour et ouvre la soupape de décharge lorsque la contre-pression monte au-dessus de la pression amont en raison du coup de bélier, de sorte que la contrepression émanant de l'aval peut être déchargée à l'extérieur par l'orifice d'évacuation, ce qui élimine complètement le bruit et la vibration dus au coups de bélier et réduit radicalement les problèmes de réseau de tuyauteries qui étaient causés
au moins partiellement par le bruit et la vibration dus aux coups de bélier.
Selon une forme de réalisation, l'appareil anti-coups de bélier est prévu pour être installé en parallèle avec un clapet de non-retour installé sur une tuyauterie d'un dispositif d'alimentation en eau, ou directement sur la tuyauterie, et l'orifice d'évacuation est relié par une tuyauterie au réservoir récepteur d'eau, de sorte que non seulement il empêche complètement les coups de bélier, mais aussi, il ajoute un effet économique d'élimination du gaspillage d'eau, car l'eau évacuée par l'orifice d'évacuation est renvoyée au
réservoir récepteur.
Selon une autre forme de réalisation, l'appareil anti-coups de bélier peut être relié à chacun des appareils terminaux du dispositif d'alimentation en eau et son orifice d'évacuation est relié à l'extérieur, de sorte qu'il est capable d'empêcher les coups de bélier provoqués par de fréquentes fortes élévations de la contre-pression dues à la mise en service et l'arrêt répétés de l'alimentation en eau, particulièrement lorsque les appareils terminaux sont des pistolets d'injection d'eau à haute pression, en déchargeant le fluide à
haute pression à l'extérieur par l'orifice d'évacuation.
En reliant les orifices d'évacuation par une tuyauterie à un au réservoir
récepteur d'eau, on peut aussi empêcher le gaspillage d'eau.
Avantageusement, comme le diamètre effectif de la membrane et le diamètre du siège de la soupape sont choisis à peu près égaux, de sorte que la pression de fermeture de la soupape de décharge que reçoit la membrane et la pression d'ouverture que reçoit la soupape de décharge elle-même peuvent être équilibrées, et les charges du ressort de la soupape de décharge et f du ressort du clapet de non-retour sont choisies pour maintenir la pression de la partie cours moyen toujours inférieure à la pression côté amont d'un écart de valeur constante, il est possible de prévoir, en fixant la
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différence entre la pression de la partie cours moyen et la pression côté amont de façon adaptée à la caractéristique individuelle d'un dispositif d'alimentation en eau, une caractéristique particulière d'ouverture de la soupape de décharge adaptée aux caractéristiques d'un dispositif d'alimentation en eau particulier, ce qui permet de prévoir un appareil anti-
coups de bélier qui va avec tout dispositif d'alimentation en eau.
Avantageusement encore, l'élément tubulaire intérieur est de section circulaire, tandis que la surface de glissement de l'intérieur de la boîte extérieure qui s'ajuste à l'élément tubulaire intérieur a des gorges également espacées le long de sa circonférence, de sorte qu'il est possible de réduire la zone de contact glissant entre l'élément tubulaire intérieur et la surface de glissement et de faire l'élément tubulaire intérieur plus mince et plus léger sans sacrifier la résistance, ce qui contribue à réduire la résistance au glissement de l'élément tubulaire intérieur autant que le permet la résistance de celui-ci. Par conséquent, il est possible d'améliorer le rendement d'alimentation en eau en raison de la réduction de la perte de charge du fluide sous pression pendant la période d'alimentation en eau et d'utiliser une pompe d'alimentation en eau plus petite pour le dispositif d'alimentation en
eau.
Dans l'invention selon la revendication 6, il est possible de réduire la résistance de frottement de l'élément tubulaire intérieur 3 contre la boîte extérieure 2 au moyen d'un revêtement en polytétrafluoréthylène sur la circonférence extérieure de l'élément tubulaire intérieur 3 et de réduire la
perte de charge de la même manière que dans le cas ci-dessus.
Le clapet de non-retour peut avoir une surface plate formée sur sa face qui fait face à l'orifice à clapet de non-retour, cette surface ayant un diamètre inférieur à l'orifice à clapet de non-retour, et un sommet conique formé au milieu de cette surface plate. En outre, il est prévu des gorges inclinées dont
la largeur diminue progressivement vers le centre du dos du clapet de non-
retour depuis la périphérie extérieure, qui est à l'extérieur d'une zone d'appui correspondant au siège du clapet de non-retour. Ces gorges inclinées sont
également espacées dans la direction circonférentielle sur le clapet de non-
retour. Il en résulte que l'eau coule régulièrement d'amont en aval le long de la forme du clapet de non-retour sans produire de tourbillons au dos de
celui-ci, ce qui réduit au minimum la perte de charge due au clapet de non-
retour inséré dans la voie d'écoulement. Il produit des effets semblables à
ceux mentionnés ci-dessus et son avantage pratique est important.
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BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La fig. 1 est une coupe qui montre l'appareil anti-coups de bélier lorsqu'il ne s'écoule pas d'eau. La fig. 2 est une coupe qui montre l'appareil anti-coups de bélier lorsque
de l'eau s'écoule.
La fig. 3 est une coupe qui montre l'appareil anti-coups de bélier
lorsqu'un coup de bélier a eu lieu et qu'il évacue de l'eau.
La fig. 4 est un dessin qui montre différentes dimensions de l'appareil
anti-coups de bélier.
La fig. 5 est une coupe suivant la ligne A-A de la fig. 1.
La fig. 6 est une vue de dessus qui montre une version modifiée du clapet
de non-retour.
La fig. 7 est une vue de côté du clapet de non-retour représenté sur la fig. 6. La fig. 8 est une vue de dessous du clapet de non-retour représenté sur la
fig. 6.
La fig. 9 est une coupe suivant la ligne B-B de la fig. 6.
La fig. 10 est un dessin qui montre un exemple de tuyauterie pour un dispositif d'alimentation en eau avec l'appareil anti-coups de bélier incorporé
à celle-ci.
La fig. 11 est un dessin qui montre un autre exemple de tuyauterie.
DESCRIPTION DES REALISATIONS PREFEREES
Une réalisation préférée de l'invention va être décrite à l'aide des dessins.
Les fig. 1 à 3 sont des coupes du dispositif de prévention de coups de bélier ou appareil anti-coups de bélier de la présente invention dans
différents états.
La fig. 1 montre l'état lorsqu'il ne s'écoule pas d'eau, la fig. 2 montre l'état lorsqu'il s'écoule de l'eau, et la fig. 3 montre l'évacuation d'eau lorsqu'un
coup de bélier a eu lieu.
Cet appareil anti-coups de bélier 1 est constitué d'une boîte extérieure 2, d'un élément tubulaire intérieur 3, d'une soupape de décharge 4 et d'un clapet
de non-retour 5.
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La boîte extérieure 2 a des voies d'écoulement coaxiales 8 pour une entrée 6 et une sortie 7 qui se raccordent respectivement au côté amont et au côté aval de la tuyauterie d'alimentation en eau et, dans la partie cours moyen 8b de la voie d'écoulement 8, un orifice d'évacuation 9 qui mène à l'extérieur perpendiculairement à cette voie 8. Un orifice à soupape 10 est prévu entre la partie cours moyen 8b et la partie aval 8c, et un siège de soupape 11 est prévu à la périphérie de cet
orifice 10.
Une surface de glissement 12 est prévue dans la partie amont 8a pour guider l'élément tubulaire intérieur 3, et cette surface de glissement 12 est pourvue de gorges 13, 13a,... faites, également espacées dans la direction circonférentielle, sur la face intérieure de section circulaire, comme
S15 représenté sur la fig. 5.
L'élément tubulaire intérieur 3 est sensiblement cylindrique et est monté
coulissant dans la partie amont 8a.
La zone de surface de la partie amont 8a en contact avec l'élément
tubulaire intérieur 3 est réduite au minimum grâce aux gorges 13, 13a,...
faites sur la surface de glissement 12 afin de réduire la résistance au
glissement de l'élément tubulaire intérieur 3.
La raison pour laquelle la surface intérieure (surface de glissement 12) de la partie amont 8a est faite de la manière décrite ci-dessus au lieu de la formation de gorges sur la surface extérieure de l'élément tubulaire intérieur 3 pour réduire la résistance au glissement de celui- ci est que si des gorges étaient faites sur la circonférence extérieure de l'élément tubulaire extérieur 3 ou si la forme extérieure de celui-ci était polygonale, il faudrait augmenter l'épaisseur de cet élément 3 pour conserver sa résistance mécanique, ce qui par essence augmenterait son poids et ainsi annulerait l'objectif de réduction
de la résistance de frottement.
La surface de glissement 12 de la partie amont 8a, dans la présente invention, est faite de la manière mentionnée ci-dessus et la forme extérieure de l'élément tubulaire intérieur 3 est cylindrique, ce qui rend maximale la résistance à la pression extérieure, de sorte que l'élément tubulaire intérieur
3 peut être relativement mince et léger.
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La circonférence extérieure de l'élément tubulaire intérieur 3 est revêtue de polytétrafluoréthylène, ce qui réduit encore la résistance de frottement contre la surface de glissement 12 pour réduire au minimum la résistance au glissement. Sur la circonférence extérieure côté aval de l'élément tubulaire intérieur 3 est prévue une membrane 14 qui divise la voie d'écoulement 8 en la partie amont 8a et une zone constituée de la partie cours moyen 8b et de la partie
aval 8c.
Une soupape de décharge 4 en caoutchouc synthétique est prévue sur la
face d'extrémité de l'orifice côté aval de l'élément tubulaire intérieur 3.
La soupape de décharge 4 est prévue en face du siège de soupape 11 et peut s'approcher et s'éloigner de celui-ci selon le déplacement de la
membrane 14.
Un ressort de soupape de décharge 17 est prévu entre un gradin de petit diamètre 15 situé sur ledit orifice et une cavité 16 prévue entre la partie cours moyen 8b et la partie aval 8c, et ce ressort 17 pousse la soupape de
décharge 4 dans la direction d'ouverture de celle-ci.
Un clapet de non-retour 5 sensiblement en forme de champignon à sommet sphérique est prévu à l'intérieur de l'élément tubulaire intérieur 3 pour empêcher le fluide de refluer du côté aval. Le clapet de non-retour 5 est prévu de façon à pouvoir s'approcher et s'éloigner d'un siège 19 situé à la périphérie d'un orifice côté amont de l'élément tubulaire intérieur 3 qui forme
essentiellement un orifice à clapet 18.
Le clapet de non-retour 5 est supporté par une bague guide 20 qui est prévue en face du siège de clapet 19 à l'intérieur de l'élément tubulaire
intérieur 3.
Comme représenté sur la fig. 1, la bague guide 20 comprend: une bague 21 qui entoure la périphérie extérieure sur un petit intervalle lorsque le clapet de non-retour 5 est fermé, des tiges supports en forme de L 22, 22a, prévues sur la face d'extrémité côté aval de la bague 21 qui sont également espacées dans la direction circonférentielle de celle-ci et font saillie vers le côté aval, et une bague de coulissement de tige de clapet 23
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qui est sensiblement tronconique et est jointe aux extrémités repliées des
tiges supports 22, 22a,...
Les espaces entre les tiges supports 22, 22a,... voisines forment les ouvertures de communication 24, 24a,... entre l'élément tubulaire intérieur 3 et la partie cours moyen 8b. Une tige de clapet 25 qui fait saillie au dos du clapet de non-retour 5 est engagée dans la bague de coulissement 23, et un ressort de clapet 28 est prévu entre une cavité annulaire 26 prévue autour de la tige de clapet 25 et 0o un arrêtoir de ressort du genre bride 27 qui fait saillie à la périphérie extérieure de l'extrémité de base de la bague de coulissement de tige 23, lequel ressort 28 pousse le clapet de non-retour 5 dans la direction de
fermeture de celui-ci.
Une version modifiée du clapet de non-retour 5 va maintenant être
décrite à l'aide des fig. 6 à 9.
La fig. 6 est une vue de dessus du clapet de non-retour 5, la fig. 7 une vue de côté, la fig. 8 une vue de dessous et la fig. 9 une coupe suivant la
ligne B-B de la fig. 6.
Le clapet de non-retour 5 est sensiblement en forme de champignon. Il a une surface plate 30 sur sa face 29 située en face de l'orifice à clapet 18, cette surface ayant un plus petit diamètre que l'orifice à clapet 18, et un
sommet conique 31 fait au milieu de cette surface plate 30.
En outre, des gorges inclinées 33, 33a,... dont la largeur diminue
progressivement vers le centre (tige de clapet 27) du dos du clapet de non-
retour 5 depuis la périphérie extérieure, qui est à l'extérieur d'une zone d'appui 32 (zone o le clapet est en contact avec le siège 19 lorsqu'il est fermé) prévue à l'extérieur de la surface plate 30 pour correspondre au siège
de clapet 19.
Ces gorges inclinées 33, 33a,... sont également espacées (par de petits
intervalles S, Si,...) dans la direction circonférentielle sur le clapet de non-
retour 5.
La face 29 du clapet de non-retour 5 représenté sur la fig. 9 est formée
par application de caoutchouc synthétique sous la forme décrite ci-dessus.
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Avec le clapet de non-retour 5 ayant cette forme, l'écoulement d'eau se divise en de multiples écoulements radiaux à partir du sommet 31 sur la face 29 lorsque le clapet est ouvert, tandis que la surface plate 30 reçoit la
pression côté amont pour l'ouverture totale instantanée du clapet.
Lorsque le clapet 5 s'ouvre totalement, le débit augmente et la voie d'écoulement de la périphérie extérieure du clapet vers le côté aval est commandée par les gorges inclinées 33, 33a,..., de sorte que le courant d'eau sera redressé et s'écoulera le long de la forme du clapet 5 vers le côté
aval.
Il est aussi possible de commander la pression du cours moyen 8b de
l'appareil anti-coups de bélier 1 de la manière décrite ci-dessous.
Les dimensions des différentes parties de l'appareil anti-coups de bélier 1
vont être montrées aussi à l'aide de la fig. 4.
Dans ce système, l'appareil anti-coups de bélier 1 est commandé pour ouvrir la soupape de décharge 4 pour maintenir la pression de la partie cours moyen 8b toujours inférieure à la pression amont d'un écart de valeur constante lorsqu'il est utilisé dans un certain domaine d'application de la
pression côté amont.
Plus précisément, on peut atteindre le but qui est de maintenir un équilibre entre la pression de fermeture et la pression d'ouverture qui s'appliquent à la soupape de décharge 4 en choisissant le diamètre effectif de la membrane 14 et le diamètre du siège de la soupape de décharge 4 approximativement égaux (condition 1) et aussi en fixant les charges du ressort de soupape de décharge 17 et du ressort de clapet de non-retour 28 de façon à maintenir la pression de la partie cours moyen 8b toujours
inférieure à la pression amont d'un écart de valeur constante (condition 2).
On peut remplir la condition 1 en satisfaisant à l'équation suivante: A-BC=D+oD (1) dans laquelle A: force de fermeture appliquée à la soupape de décharge lorsque la surface effective de la membrane reçoit la pression côté amont
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B: force d'ouverture appliquée à la soupape de décharge lorsque la surface située à l'intérieur de la périphérie intérieure du siège de la soupape de décharge reçoit la pression du cours moyen C: force d'ouverture appliquée à la soupape de décharge par le ressort de celle-ci D force de serrage (force d'obturation) appliquée à la soupape de décharge (caoutchouc) pour fermer celle-ci o: résistance de frottement produite dans l'élément tubulaire intérieur lorsque la soupape de décharge se déplace pour s'ouvrir ou se fermer En outre, posons: D1: diamètre effectif de la membrane D2: diamètre du siège (mesuré au milieu de la largeur de celui-ci) de la soupape de décharge dl: diamètre extérieur du siège de la soupape de décharge d2: diamètre intérieur du siège de la soupape de décharge Pi: pression amont P2: pression du cours moyen (identique à la pression aval) E: coefficient d'ouverture de la soupape de décharge à partir de l'état fermé (comme E devient inférieur au coefficient de fermeture de la soupape à partir de l'état ouvert, on le suppose égal à 1) A P: différence entre la pression côté amont et la pression du cours moyen lorsque la soupape de décharge est ouverte F: charge du ressort de la soupape de décharge t: épaisseur du siège de la soupape En exprimant l'équation (1) avec les symboles ci-dessus, nous obtenons:
2803011
7c(D1/2)2P1 - n (D2/2)2P2 - F = (it(d1l/2)2 - i (d2/2)2P2E + a (1') En outre, en notant que:
P2=P1- AP
dl=D2+t d2 =D2 -t et portant les termes ci-dessus dans l'équation (1'), nous obtenons (nP,/4) (D2 - D2 (D2 + 4t) = a - ((7APD2/4) (D2 + 4t) - F (1") En outre, en choisissant les conditions suivantes pour maintenir vraie l'équation (1 "): D12 = D2 (D2 + 4t) (2) a =+ (rAPD2/4) (D2 + 4t) F (3) nous apprenons que l'équilibre entre la pression d'ouverture et la pression de fermeture appliquées à la soupape de décharge 4 peut être maintenu en
permanence sans être affecté par les changements de la pression amont P1.
Comme D2 >> t et D12 = D2 (D2 + 4t), nous obtenons D1 _ D2.
La condition 2 consiste à maintenir la soupape de décharge 4 fermée en conditions normales (eau s'écoulant ou arrêtée) et nécessite que la pression de l'eau qui s'écoule après la réduction de pression due au ressort de clapet
de non-retour 28 soit supérieure à la pression du cours moyen 8b.
Cette condition 2 peut être exprimée par l'équation suivante: APi >AP + Pa + Pb (4) dans laquelle AP1: différence entre la pression côté amont et la pression de la partie cours moyen produite par le ressort de clapet de non-retour AP: différence entre la pression côté amont et la pression de la partie cours moyen lorsque la soupape de décharge est ouverte Il 2803011 Pa: différence entre la pression côté amont et la pression de la partie cours moyen produite par le ressort de la soupape de décharge Pb: pression minimale nécessaire à la fermeture de la soupape de décharge
(AP- AP1)
En outre, si nous posons: x: diamètre du siège (mesuré au milieu de la largeur de celui-ci) du clapet de non-retour D2: diamètre du siège (mesuré au milieu de la largeur de celui-ci) de la soupape de décharge F: charge du ressort de la soupape de décharge f: charge du ressort du clapet de non-retour, l'équation (4) peut être réécrite sous la forme: AP, > AP + PA + (AP - API), ou 2f/(r (x/2)2) > 2AP + F/(t (D2/2)2) (4') On choisit une combinaison appropriée de charges F et f du ressort 17 de la soupape de décharge et du ressort 28 du clapet de non-retour sur la base de l'équation ci-dessus pour satisfaire à la condition 2 pour tarer
respectivement le ressort 17 et le ressort 28.
Supposons que le diamètre du siège (mesuré au milieu de la largeur de celui-ci) de la soupape de décharge 4 est D2 = 10,95 cm, le diamètre du siège 19 (mesuré au milieu de la largeur de celui-ci) du clapet de nonretour est x = 5 cm, l'épaisseur du siège 11 de la soupape de décharge 4 est t = 0,1 cm et la différence de pression désirée pour l'ouverture de la soupape de
décharge 4 est P = 10 kPa.
En utilisant l'équation (2), on a calculé le diamètre effectif D1 de la
membrane 14 et trouvé pour celui-ci une valeur de 11,15 cm.
12 2803011
Sur la base de l'équation (4'), on a choisi le ressort 17 de la soupape de décharge et le ressort 28 du clapet de non-retour pour satisfaire à: charge du ressort de la soupape de décharge 17, F = 24,5 N charge du ressort du clapet de non-retour 28, f= 39,2 N D'après l'équation (3) cidessus, la résistance de frottement calculée a est de 71,15 N. Lorsqu'on a utilisé un appareil anti-coups de bélier 1 et fait passer la pression amont P1 de 0,1 à 1 MPa, la différence de pression d'ouverture AP
de la soupape de décharge 4 a été en moyenne d'environ 10 kPa.
Par conséquent, cet appareil anti-coups de bélier 1 était capable de maintenir la pression de la partie cours moyen 8b toujours inférieure à la
pression côté amont Pi d'un écart AP de valeur constante (environ 10 kPa).
On va maintenant décrire à l'aide des fig. 10 et 11 un exemple de
tuyauterie de l'appareil anti-coups de bélier 1.
La fig. 10 est un dessin schématique d'un dispositif d'alimentation en eau
34 du type à réservoir haut.
Ce dessin montre un réservoir récepteur d'eau 35 auquel est raccordée une tuyauterie d'eau principale 36. Ce réservoir 35 est relié à un réservoir haut 41 placé au sommet du toit d'un bâtiment 40 par un tuyau élévateur 39 ainsi qu'une pompe élévatrice 37 et un clapet de non-retour 38. Du réservoir haut 41, une tuyauterie d'alimentation en eau 42 va à des robinets 43, 43a, etc. L'appareil anti-coups de bélier 1 est monté en parallèle avec le clapet de non-retour 38, c'est-à-dire que son orifice d'entrée 6 et son orifice de sortie 7 sont reliés au tuyau élévateur 39 respectivement sur le côté amont et le côté aval du clapet de non-retour 38, et son orifice d'évacuation 9 est relié par
une tuyauterie au réservoir récepteur d'eau 35.
L'orifice d'évacuation 9 assure un espace (intervalle) spécifié en se raccordant à une voie d'évacuation 44, de sorte que l'eau sera évacuée
indirectement par gravité au réservoir récepteur 35.
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Dans le dispositif d'alimentation en eau 34, il devient aussi possible de supprimer le clapet de non-retour 38 et d'installer l'appareil anti-coups de
bélier 1 à l'endroit de celui-ci.
Dans ce cas, l'orifice d'entrée 6 et l'orifice de sortie 7 de l'appareil anti- coups de bélier 1 sont raccordés au milieu du tuyau élévateur 39, le premier sur le côté amont et le second sur le côté aval, et l'orifice d'évacuation 9 est
relié au réservoir récepteur d'eau 35.
Bien que l'exemple de tuyauterie pour l'appareil anti-coups de bélier 1 soit représenté pour le dispositif d'alimentation en eau 34 à réservoir haut, l'appareil anti-coups de bélier 1 peut être raccordé au milieu de la tuyauterie o des coups de bélier ont lieu, avec l'orifice d'évacuation 9 relié au réservoir récepteur d'eau dans d'autres types de dispositifs d'alimentation en
eau.
La fig. 11 est un dessin schématique d'un dispositif d'alimentation en eau à injection d'eau à haute pression installé dans des installations de
fabrication et d'autres lieux de travail en vue du lavage de différentes objets.
Ce dispositif d'alimentation en eau 45 a un réservoir récepteur d'eau 47 auquel est raccordée une tuyauterie d'eau principale 46. Un tuyau d'alimentation en eau 50 va de ce réservoir à une turbopompe 48 et un clapet de non-retour 49 et par la suite à des pistolets d'injection d'eau à haute pression 51, 51 a,... qui sont l'appareillage terminal prévu à chaque extrémité
du tuyau.
Un appareil anti-coups de bélier 1 est installé sur la tuyauterie d'alimentation en eau 50 de façon à être monté en série avec chaque pistolet d'injection d'eau à haute pression 51, 51a, etc. L'orifice d'entrée 6 et l'orifice de sortie 7 de l'appareil anti-coups de bélier 1 sont raccordés respectivement au côté amont et au côté aval de la tuyauterie d'alimentation en eau 50, et l'orifice d'évacuation 9, semblable à celui présenté précédemment, assure un espace spécifié en se raccordant à la voie d'évacuation 52, de sorte que l'eau sera évacuée indirectement à
l'extérieur par gravité; au lieu de cela, les voies d'évacuation 52, 52a,. ..
peuvent être reliées par une tuyauterie (non représentée) au réservoir
récepteur d'eau 47.
14 2803011
On va maintenant décrire le fonctionnement de l'appareil anti-coups de
bélier 1 à l'aide des fig. 1 à 3, 10 et 11.
Lorsqu'il ne s'écoule pas d'eau, la soupape de décharge 4 et le clapet de non-retour 5 sont tous les deux fermés comme représenté sur la fig. 1. Lorsque de l'eau s'écoule, comme représenté sur la fig. 2, la soupape de décharge 4 est fermée en raison de la pression côté amont de façon semblable au cas o il ne s'écoule pas d'eau, et le clapet de non-retour 5 est ouvert. Dans le cas des systèmes d'alimentation en eau 34 et 45 représentés sur les fig. 10 et 11, de l'eau va soit aux robinets 43, 43a, etc., soit aux pistolets d'injection d'eau à haute pression 51, 51a, etc., qui sont l'appareillage terminal respectif Lorsqu'un coup de bélier a lieu en aval de l'appareil anti-coups de bélier 1 par exemple dans le cas de la fermeture des robinets 43, 43a,... ou des pistolets à eau à haute pression 51, 51a,..., la pression côté aval (pression inverse) devient supérieure à la pression côté amont, de sorte que, comme représenté sur la fig. 3, leclapet de non-retour 5 se ferme et la pression inverse est appliquée à la soupape de décharge 4 en opposition à la pression de fermeture de celle-ci, de sorte que celle-ci est poussée dans la direction amont pour s'ouvrir et la partie cours moyen 8b communique avec les voies d'évacuation 44, 52, 52a,... par l'orifice d'évacuation 9 pour évacuer le
fluide sous pression.
Ainsi, la pression inverse est évacuée à l'extérieur et le coup de bélier est empêché. Lorsque la pression inverse disparaît et la pression côté aval devient inférieure à la pression côté amont, ou dans le cas o la partie cours moyen 8b est commandée en pression comme mentionné ci-dessus, la différence entre la pression côté amont et la pression de la partie cours moyen (identique à la pression côté aval) revient à la valeur prédéfinie et la soupape
de décharge 4 se ferme.
L'eau évacuée lorsque la soupape de décharge 4 s'ouvre est renvoyée au réservoir récepteur d'eau 35 par la voie d'évacuation 44 dans le cas du dispositif d'alimentation en eau 34 et est évacuée par gravité dans le cas du dispositif d'alimentation en eau 45 ou renvoyée au réservoir récepteur d'eau
2803011
47 dans le cas o la voie d'évacuation 52 est reliée par une tuyauterie à ce
réservoir 47.
16 2803011
Claims (7)
1. Dispositif de prévention de coups de bélier comprenant une boîte extérieure (2) ayant des voies d'écoulement coaxiales (8) pour une entrée (6) et une sortie (7) et un orifice d'évacuation (9) dans une partie cours moyen (8b) de la voie d'écoulement, un élément tubulaire intérieur (3) ayant à sa périphérie une membrane (14) qui divise l'intérieur de la boîte extérieure (2) en une partie amont (8a) et une zone constituée d'une partie cours moyen (8b) et d'une partie aval (8ac) de la voie d'écoulement, cet élément tubulaire intérieur (3) étant monté coulissant dans la partie amont, une soupape de décharge (4) prévue sur la face d'extrémité de l'orifice côté aval de l'élément tubulaire intérieur (3), la soupape de décharge (4) étant prévue pour s'approcher et s'éloigner d'un siège (11) situé à la périphérie d'un orifice à soupape (10) prévu entre la partie cours moyen (8b) et la partie aval, et étant poussée par un ressort (17) dans la direction de son ouverture, et un clapet de nonretour (5) disposé à l'intérieur (3) de l'élément tubulaire intérieur pour
empêcher le fluide de refluer du côté aval.
2. Dispositif de prévention de coups de bélier selon la revendication 1, prévu pour être monté en parallèle avec un clapet de non-retour (38) installé sur une tuyauterie (39) d'un dispositif d'alimentation en eau (34), ou est installé sur une tuyauterie (39), l'orifice d'évacuation (9) étant relié par une
tuyauterie à un réservoir récepteur d'eau (35).
3. Dispositif de prévention de coups de bélier selon la revendication 1, prévu pour être monté en série avec un appareillage terminal (51, 51 a) d'un dispositif d'alimentation en eau (45), l'orifice d'évacuation (9) étant relié à
l'extérieur ou à un réservoir récepteur d'eau par une tuyauterie.
4. Dispositif de prévention de coups de bélier selon l'une des revendications
1 à 3, dans lequel le diamètre effectif (Dl)de la membrane (14) est approximativement égal au diamètre (D2) du siège (11) de la soupape de décharge (4) pour réaliser un équilibre entre la pression de fermeture et la pression d'ouverture appliquées à la soupape de décharge (4), et que les charges (F) du ressort (17) de la soupape de décharge (4) et du ressort (28) du clapet de non-retour (5), qui pousse ce dernier dans la direction de sa fermeture, sont telles que la pression (P2) du cours moyen (8b) soit toujours
inférieure d'une valeur constante à la pression amont (P).
17 2803011
5. Dispositif de prévention de coups de bélier selon l'une des revendications
1 à 4, dans lequel l'élément tubulaire intérieur (3) est de section circulaire et qu'une surface intérieure de glissement (12) de la boîte extérieure (2) qui s'ajuste à l'élément tubulaire intérieur (3) est pourvue de gorges (13, 13a) également espacées le long de sa circonférence.
6. Dispositif de prévention de coups de bélier selon l'une des revendications
1 à 5, dans lequel la circonférence extérieure de l'élément tubulaire intérieur
(3) est revêtue de polytétrafluoréthylène.
7. Dispositif de prévention de coups de bélier selon l'une des revendications
1 à 6, dans lequel le clapet de non-retour (5) a une surface plate (30) formée sur sa face (29) qui fait face à l'orifice (18) à clapet de nonretour, cette surface ayant un diamètre inférieur à l'orifice (18) à clapet de non-retour, un sommet conique (31) formé au milieu de cette surface plate (30), et des gorges inclinées (33, 33a) formées, également espacées dans la direction circonférentielle, sur le clapet de non-retour (5) et ayant une largeur qui diminue progressivement vers le centre du dos du clapet de non-retour (5) depuis la périphérie extérieure, qui est à l'extérieur d'une zone d'appui (32)
correspondant à un siège (19) du clapet de non-retour 0.
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