Brevet FR2270498A1 — publié le 19751205

La présente invention concerne un dispositif antiretour destiné notamment a être placé sur la section droite d'une conduite de grand diamètre. Un tel dispositif a pour but d'éviter l'établissement d'un écoulement inverse dans une tuyauterie à la suite d'une inversion des pressions appliquées aux erémités de oette tugatmno Les dispositifs anti-retour connus utilisent généralement un seul clapet - ou obturateur - de sorte que, lorsque la conduite dans laquelle un dispositif connu est monté, est de grand diamètre, ledit dispositif comporte obligatoirement un clapet de grande dimension dont le fermeture brutale occasionne des difficultés d'emploi (bruit, détérioration par chocs, coups de bélier, etc...) L'invention remédie à cet inconvénient et a notamment pour but de réaliser un dispositif anti-retour susceptible d'assurer une obturation progressive de la conduite lorsque l'écoulement s'inverse dans cette dernière. Pour un dispositif du type susmentionné, ce but est atteint, conformément à l'invention, du fait qu'il comprend plusieurs valves anti-retour élémentaires comprenant chacune un conduit en forme de tuyère à profil formant convergent d'entrée et divergent de sortie, interposé en parallèles sur le trajet du fluide circulant dans la conduite, un obturateur qui est disposé libre en déplacement axial en aval du convergent d'entrée, un siège prévu dans le conduit pour ledit obturateur et un dispositif de retenue aval formant butée d'arrêt prévu et agencé de manière à permettre audit obturateur d'être déplacé en direction de son siège sous l'action d'un écoulement inverse du fluide dans la conduite. Ainsi, ce nouveau dispositif anti-retour peut assurer une obturation progressive de la conduite en cas d'écoulement inverse du fluide gracie d la pluralité des obturateurs, ces derniers pouvant présenter une forme sphérique permettant une application sur leur siège avec un effet de choc minimal. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé, dans lequel - la figure unique représente schématiquement et en coupe longitudinale une conduite munie d'un dispositif antiretour selon un mode de réalisation. La figure représente un mode de réalisation préféré d'un dispositif anti-retour interposé sur la section droite d'une conduite de grand diamètre 1. Le dispositif anti-retour représenté est constitué a) d'un ensemble 2 de valves anti-retour élémentaires comprenant chacune un conduit en forme de tuyère 3 occupant une section droite de la conduite 1 ; chaque tuyère 3 est convergente-divergente et présente une forme compatible avec la moindre perte de charge dans le sens d'écoulement normal du fluide (flèches f) circulant dans la conduite 1. Seules deux tuyères 3 ont été représentées sur le dessin, pour plus de clarté. b) de sphères 4 dont le-diametre est supérieur et voisin de celui du col 3a de chaque tuyère élémentaire 3. Chaque sphère 4 est prisonnière dans l'espace s'étendant entre le col 3a de la tuyère élémentaire 3 à laquelle elle est affectée et un dispositif de retenue approprié 5 est placé a l'aval de ladite tuyère 3. c) d'un dispositif convergent-divergent 6 occupant la totalité de la section droite de la conduite 1 et disposé en aval de l'ensemble de tuyères 2 - ou tuyère multiple 2 -. Le dispositif 6 est dessiné de manière a occasionner une faible perte de charge en écoulement normal (flèches f) du fluide mais à provoquer un effet dit de décollement avec un ralentissement de l'écoulement du fluide lorsque ce dernier circule en sens inverse des flèches f. A cet effet, le dispositif 6 présente un convergent d'entrée 6a plus court que le divergent de sortie 6b. L'effet de décollement consiste en l'établissement d'un écoulement fortement inhomogène en répartition des vitesses sur une section droite de la conduite ;on comprend que cet effet de décollement puisse causer, au moins partiellement, un échelonnement dans le temps de la fermeture des tuyères élémentaires 3 par leur sphère d'obturation 4.Bien entendu, le dispositif 6 n'est pas indispensable, mais fortement utile pour l'obtention de l'effet d'échelonnement de la fermeture des tuyères élémentaires. Ce dispositif 6 permet, par ailleurs, de parfaire la fonction anti-retour de la tuyère multiple 2 en ralentissant l'écoulement du fluide dans le sens inverse aux flèches f. La tuyère multiple 2 est formée par la juxtaposition des tuyères élémentaires identiques 3 et d'axes parallèles a celui de la conduite 1. Dans le cas où la section de la conduite I est circulaire, les tuyères élémentaires 3 sont disposées selon un configuration hexagonale. Dans 1'exemple représenté, la tuyère multiple 2 est usinée dans un bloc unique, mais cette tuyère multiple peut, alternativement, etre obtenue par accolement de tuyères élémentaires fabriquées individuellement, la technique de fabrication étant choisie en fonction notamment de la dimension transversale de la conduite 1, et de la nature du fluide parcourant celle-ci.Le tracé de chaque tuyère élémentaire 3 comporte, en suivant 1' écoulement normal du fluide (flèches f), un convergent 3b, un tronçon cylindrique 3c et un diffuseur conique 3d de faible angle au sommet (quelques degrés) Dans le cas où l'étanchéité de la fermeture est nécessaire, on ménage a l'entrée de la partie cylindrique 3c un col - ou retreint - ou partie & section minimale - 3a de diamètre légèrement inférieur à celui de là partie 3c, ce col 3a servant de siège a la sphère d'obturation 4. Dans le cas où la fermeture étanche n'est pas exigée, il serait avantageux, du point de vue de la perte de charge en écoulement normal, de remplacer le retreint 3a par un dispositif de retenue de la sphère 4 en position fermée, ce dispositif pouvant Etre consitué par un barreau solidaire de la paroi de la tuyère 3. La sphère 4 affectée a chaque tuyère élémentaire 3 est limitée dans son déplacement vers l'aval par un dispositif de retenue qui peut revêtir plusieurs formes suivant le cas d'utilisation de l'appareil. Dans l'exemple représenté, ce dispositif de retenue est constitué par un panier oblong 5 de section circulaire décroissant vers l'aval, qui est fixé à la sortie de chaque tuyère élémentaire 3. Comme on peut le voir sur le dessin, toutes les sphères 4 ne sont pas immobilisées à la même distance en aval de la tuyère multiple 2, lorsqu'on est en écoulement normal, c'est-S-dire, en position d'ouverture desdits sphères 4. Gr ce à cette disposition, la perte de charge occasionnée par les sphères en écoulement normal est inférieure à celle que provoquerait un seul écran de sphères 4 disposées suivant un même plan transversal de la conduite 1. De plus, cette disposition conduit a des trajets de fermeture différents pour chaque sphère 4 et favorise ainsi l'échelonnement des fermetures des valves élémentaires. Le choix du nombre des abscisses "a", "b", différentes de retenue des sphères 4 en position d'ouverture est combiné avec le rapport de contraction ( = rapport de la section d'entrée à la plus faible section) des tuyères élémentaires 3 pour obtenir une perte de charge minimale du dispositif. A titre d'exemple, on peut envisager deux abscisses distinctes de retenue des sphères 4 et un rapport de contraction de l'ordre de 1/2 pour les tuyères 3. Dans les applications où il apparattrait nécessaire d'échelonner dans le temps la fermeture des tuyères élémentaires plus que ne le permettrait la disposition envisagée plus haut, on propose de compléter le dispositif qui a été écrit, au moyen d'un dispositif à effet unidirectionnel placé à l'aval qui, présentant une faible perte de charge en écoulement normal, sera siège de décollements d'un écoulement inverse. En écoulement inverse, le jet occupant la partie non décollée de l'écoulement provoquera la fermeture des valves élémentaires 3 dont les sphères 4 seront intéressées par ce jet avant celles dont les sphères 4 seront transitoirement dans des sillages. Par exemple, un tel dispositif sera un convergent-divergent 6 occupant toute 1 la section de la conduit et présentant un convergent d'entrée 6a plus court que le divergent de sortie 6b ; les tuyères centrales seront fermées avant les tuyères périphériques Un effet analogue sera obtenu par un corps central profilé, un profil diamètral, etc... Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifis ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D I C A T I O S 1) Dispositif anti-retour destiné notamment à être interposé sur la section droite d'une conduite de grand diamètre, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs valves anti-retour élémentaires comprenant chacune : un conduit en forme de tuyère à profil formant convergent d'entrée et divergent de sortie. interposé en parallèles sur le trajet du fluide circulant dans la conduite1 un obturateur qui est disposé libre en déplacement axial en.aval du convergent d'entrée, un siège prévu dans le conduit pour ledit obturateur et un dispositif de retenue aval formant butée d'arrêt prévu pour retenir l'obturateur en aval de son siège et agencé de manière - permettre audit obturateur d'être déplacé en direction de son siège sous l'action d'un écoulement inverse du fluide dans la conduite. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la butée d'arrêt du dispositif de retenue de l'obtu- rateur d'au moins l'une des tuyères élémentaires est située, par rapport au siège dudit obturateur, å une distance différente de celle de la butée d'arrêt du dispositif de retenue des autres tuyères élémentaires. 3) Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre, en aval de l'ensemble des tuyères élémentaires, un organe & effet unidirectionnel susceptible de réaliser des décollements en écoulement inverse. 4) Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe d effet unidirectionnel comprend un convergent-divergent qui occupe toute la section droite de la conduite et qui présente un convergent d'entrée plus court que le divergent de sortie. 5) Dispositif selon l'une des revendications la 4; caractérisé en ce que chaque tuyère élémentaire comprend un tronçon médian de section sensiblement constante qui est interposé entre le convergent et le divergent de ladite tuyère et qui présente une section supérieure à celle de l'obturateur associé d ladite tuyère. 6) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'obturateur d'au moins une tuyère élémentaire est de forme sphérique. 7) Dispositif selon l'une des revendications 4 et 6, caractérisé en ce que le tronçon médian de ladite tuyère est cylindrique. 8) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que au moins l'une des tuyères élémentaires comporte une partie a section minimale'formant siège de l'obtu- rateur. 9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la partie formant siège dTune tuyère élémentaire est constituée par un retreint disposé a l'extrémité amont du tronçon médian de section constante de ladite tuyère élémentaire.