Brevet FR2348528A1 — publié le 19771110

L'invention concerne un bhiteur de débit pour des fluides circulant dans des conduitesssdu type comportant un corps élastique logé dans un boitier et qui se déforme sous l'action de la différence de pression se formant lors de l'écoulement et qui modifie la section de passage de l'écoulement en fonction de sa déformation, ainsi que des chambres ou espaces de passage s'étendant depuis le côté de l'admission vers le côté de la sortie du limiteur et formés entre le corps élastique et des parties fixes du boîtier. Des limiteurs de débit possédant cette constitution sont connus par exemple d'après le brevet allemand nQ 2 060 751. Dans le cas de ce type de constitution d'après le brevet indiqué, le corps élastique était constitué par une bague annulaire ou un joint torique ou bien par une bague constituée en forme de tuyau souple qui, lors de l'écoulement d'un fluide et sous l'effet de la différence de pression s'établissant, s'appliquait avec des ondulations contre le pourtour, comportant des cames d'appui, d'un corps central fixé dans le boîtier, les passages subsistant entre l'anneau et les cames périphériques délimitant des sections transversales de passage libres possédant des talles variant en fonction du degré de la déformation élastique de l'anneau. Ici on avait déjà imaginé de réduire le bruit de l'écoulement de passage; c'est à ce but que devait servir la disposition d'un nombre aussi élevé que possible de cames principales arrondies sur la périphérie du corps central solidaire du boîtier.Malgré une constitution relativement complexe des pièces utilisées à cet ifet, l'affaiblissement pouvant etre obtenu du bruit n1 était pas satisfaisant, étant donné que, en regardant suivant la direction de passage de l'écoulement, et notamment en direction du côté de la sortie, la variation de la section transversale n'était pas suffisamment progressive; en outre les dépôts calcaires tendaient à se former en supplément dans le type de constitution connu. L'invention a pour but de créer un limiteur de débit du type indiqué plus haut, qui présente un bruit aussi faible que possible et qui atteigne le débit exigé, et ce pour une pression aussi faible que possible, tout en maintenant le débit approximativement constant sur une plage de pressions aussi importante que possible et éventuellement sur toute la plage de pressions devant être rencontrées dans des réseaux publics d'alimentation en eau, et dans lequel, afin d'obtenir une durée de vie aussi élevée que possible sans perturbations, les parties ou pièces soumises à l'écoulement doivent être aussi insensibles que possible vis-à-vis de la formation de dépôts calcaires, et qui soit d'une constitution simple, d'une fabrication bon marché et puisse être monté aisément dans des conduites véhiculant des fluides, tels que l'eau, c'est-à-dire par exemple dans des éléments de robinetterie et leurs accessoires,d'appareils sanitaires. Ce problème est résolu conformément à l'invention grâce au fait que les espaces de passage , réalisés symétriquement par rapport à l'axe de l'écoulement, sont limités au moins de façon prépondérante par des surfaces coniques servant de surfaces de guidage de l'écoulement. D'autres détails et variantes de l'invention ressortiront de la description donnée ci-après. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et illustré schématiquement aux dessins annexés plusieurs formes de réalisation du dispositif suivant l'invention. La figure 1 représente une vue en coupe d'une première forme de réalisation d'un limiteur de débit conforme à l'invention, dans lequel les différentes pièces ou parties sont à l'état de repos. La figure 2 montre une coupe prise suivant la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 montre une coupe prise suivant la ligne III-III de la figure 1. La figure 4 montre une coupe, correspondant à celle de la figure 1, dans laquelle les différentes pièces sont dans la position de travail. La figure 5 montre une vue en coupe partielle d'un cône d'étranglement utilisé dans le limiteur de débit conforme à l'invention. La figure 6 montre une vue en coupe partielle d'un second exemple de réalisation de l'objet de l'invention. La figure 7 montre une coupe d'une troisième forme de réalisation de l'objet de l'invention, les différentes pièces étant à l'état de repos. La figure 8 montre une coupe correspondant à celle de la figure 7, dans laquelle les différentes pièces sont à l'état de travail. La figure 9 montre une vue en coupe partielle d'un insert utilisé dans la forme de'réalisation des figures 7 et 8. La figure 10 montre une vue de dessus de l'insert utilisé dans le dispositif représenté sur la figure 9. La figure Il montre une vue en coupe partielle d'un quatrième exemple de réalisation de l'objet de l'invention. Dans les exemples de réalisation de l'objet de l'invention selon les figures 1 à 6, le limiteur est constitué simultanément en tant que soupape de retenue ou anti-retour, à l'opposé des exemples des figures 7 à 11. Les limiteurs de débit constitués conformément à l'invention sont composés de trois parties principales, à savoir un boîtier 1, un insert 3 ou 3' solidaire du boîtier et un corps élastique 2 ou 2', qui laisse subsister entre lui-même et l'insert, des enceintes ou espaces de passage Dans le cas de l'exemple représenté sur les figures 1 à 5, le boîtier 1 est constitué sous la forme d'une douille ou d'un manchon (cartouche) devant être montée dans une conduite de liquide,par exemple d'eau, et devant y être fixée de toute façon appropriée, contre tout déplacement axial sui vant la direction de la pression du liquide; une bague annu laire ou joint torique 25, constituée en un matériau élastique et aisément déformable, est montée en tant que garniture d'é tanchéité dans une gorge annulaire 26 de l'enveloppe cylindri que de révolution de ce manchon.Le fond du boîtier 1, tourné vers la direction d'arrivée de l'écoulement, et dont la face arrière est plane, comporte un perçage 7 d'arrivée ou d'admission comportant des bords d'admission arrondis; sa surface inté rieure plane est entourée par une gorge tournée 11 constituant une gorge annulaire. Sur son extrémité de sortie, située en position inférieure sur les figures 1 et 4, le boîtier 1 compor te un taraudage. L'insert 3 comporte un filetage extérieur 13 s'adaptant audit taraudage et au moyen duquel il peut être vissé dans le boîtier 1. Le boitier 1 est rigide et est constitué par un matériau de forme stable résistant à toutes les contrain tes apparaissantes, de préférence par un matériau résistant à la corrosion. L'insert 3 est constitué par un corps en forme de douille formé en un matériau résistant à la déformation et à la corrosion et formé de préférence par une matière plastique dure; ce corps se présente extérieurement essentiellement sous la forme d'un cylindre de révolution, s'adapte dans le boîtier 1 et forme intérieurement un siège à surface conique 18 s'étendant depuis le côté de la sortie en direction d'une ouverture de sor tie 6, c'est-à-dire qu'il va en se rétrécissant dans cette di rection en ayant la forme d'un cône de révolution. A son extré mité tournée vers le côté admission, ledit corps comporte un é- paulement annulaire extérieur 12.Dans sa partie tournée vers l'extrémité de sortie et possédant la paroi la plus épaisse par suite de la forme conique de l'espace de passage qu'il délimite, sont prévus des trous borgnes 14 dans lesquels peuvent être insérés les tétons d'une clé , lorsque l'insert 3 est vissé au moyen de son filetage 13 dans le boîtier. Le corps ou l'organe d'étranglement est ici cons titué en entier sous la forme d'un cône 2 dent la pointe 5 est dirigée vers la direction de la sortie, et est enserré entre le fond du boitier 1 et l'insert 3. I1 comporte à sa base un collet 16 qui est traversé par des trous de passage 10 disposés sur un cercle centré sur l'axe du c8ne. Des réglettes annulai res 8 et 9 sont ménagées respectivement, du côté admission et du côté sortie, sur le pourtour du collet 16. La réglette annulaire 8 s'adapte dans la gorge tournée 11 du boîtier tandis que l'épaulement annulaire extérieur 12 de l'insert 3 s'adapte sur la réglette annulaire 9. La pointe 5 du cône d'étranglement 2 pénètre dans l'ouverture de sortie 6-de l'insert 3. En direction du côté sortie, le collet 16 forme un tablier cylindrique 15 possédant le diamètre de la base du cône. Dans ce tablier sont ménagées des encoches 4 qui s'étendent jusqu'à la surface enveloppe conique, tandis que leurs surfaces de base sont par conséquent situées sur cette enveloppe conique. On a prévu autant d'encoches 4 qu'il existe de trous 10 dans la collerette 16. Sur sa face tournée vers l'ouverture de sortie, le tablier 15 comporte un bord circulaire 20 qui a la forme d'un cercle interrompu par les encoches 4.Sur la face, tournée vers le perçage d'admission 7, du collet 16 du cône d'étranglement 2 est réalisé un cône inverse 27, au voisinage de ce perçage d'admission 7. Le cône d'étranglement 2 est constitué par un matériau, tel que du caoutchouc, du caoutchouc synthétique ou bien une matière plastique tendre, fléchissant de façon élastique et fournissant par conséquent, lors de sa déformation élastique, les forces de rappel nécessaires pour le retour à la forme initiale. Dans le cas de l'exemple de réalisation de la figure 6, le boîtier est prolongé au-delà d'un fond intercalaire 28, contenant le perçage d'admission 7, vers le côté admission. Une bague d'étanchéité 29 est placée sur le fond intercalaire 28. Le prolongement du boîtier comporte un taraudage 23 au moyen duquel le boîtier peut être vissé sur un élément de conduite ou de robinetterie comportant un filetage extérieur correspondant. A l'extrémité côté sortie, le boîtier comporte, dans le cas de l'exemple de réalisation de la figure 6, un filetage extérieur 24 sur lequel on peut visser d'autres éléments de robinetterie, comme par exemple un aérateur ou bien un régulateur de jet de type connu. Dans la position de repos, c'est-à-dire tant que l'admission d'un fluide devant être envoyé sous pression à un limiteur de débit est bloquée, comme représenté sur les figures 1 et 6, la surface 19, tournée vers le perçage d'admission 7, du cône d'étranglement 2, est appliquée contre le fond ou le fond intercalaire du boîtier, limitant le perçage d'admission; dans le cas des exemples décrits, le cône inverse 27 pénètre dans le perçage d'admission 7. Ce dernier est de cette façon fermé contre le passage de l'écoulement en sens inverse, en sorte que le limiteur de débit agit de ce fait en supplément à la façon d'un organe anti-retour d'écoulement, dans le cas des exemples de réalisation décrits. Si on libère l'admission d'un fluide sous pression, notamment de l'eau, alors que du côté sortie du limiteur de débit, il ne règne aucune surpression ou bien une assez faible surpression, la surface 19 du collet 16 du cône d'étranglement 2, comportait le cône opposé 27, est écartée du perçage d'admission 7, en sorte qu'il se forme une fente d'ouverture 17. A partir du perçage d'admission 7, le fluide en écoulement envoyé en étant soumis à une surpression parvient par l'intermédiaire de cette zone 17 dans les trous de passage 10 traversant le collet 16 et à partir desquels le dit fluide sort dans un espace libre 21 situé en amont devant le siège à surface conique 18 prévu sur l'insert 3.A partir de cet espace le fluide parvient dans les canaux de passage formés par les encoches 4 ménagées dans le tablier 15 du cône d'étranglement 2 et qui sont limites par le siège à surface conique aux endroits où le tablier s"appuie par son bord 20 contre ledit siège à surface conique 18, moyennant une déformation élastique. La majeure partie de la surface de limitation des canaux dé passage est cependant formée par le matériau du cône d'étranglement, qui se déforme élastiquement et donc ne se prête pas à la formation de dépôts calcaires ou bien rejette ou repousse des dépôts calcaires en cours de formation.Ensuite, entre la pointe 5 du cône d'étranglement 2 et le siège à surface conique 18 de l'insert 3 se forme une fente annulaire 22 se rétrécissant suivant une forme conique en direction de l'ouverture de la sortie 16 et qui envoie à la section transversale de sortie de l'ouverture 6, et ce dans déformation par saut de la section transversale, le fluide en écoulement sortant hors des encoches 4 ménagées dans le tablier 15 du cssne 2. Etant donné qu'il est prévu autant d'encoches 4 que de trous de passage 10, l'espace libre 21 se comporte comme s'il existait des jonctions permanentes entre les trous de passage 10 et les encoches 4, sans que cela ne donne lieu à une formation de bruit. Dans les exemples décrits, le fond ou le fond intercalaire du boîtier 1, contenant le perçage d'admission 7, est formé d'un seul tenant avec ledit boîtier, tandis que le siège à surface conique 18 est ménagé sur l'insert particulier 3 du boîtier 1. On obtient des variantes de cette disposition lorsque, inversement, le fond ou le fond intercalaire du boîtier, contenant le perçage d'admission 7, constitue une partie particulière reliée au boîtier, cependant que la partie formant le siège à surface conique 18 est constitué d'un seul tenant avec le boîtier, c'est-à-dire que le boîtier constitue lui-même le siège à surface conique 18.On obtient un autre groupe de formes de réalisation différentes lorsque le cône d'étranglement 2 n'est pas enserré, comme dans le cas des exemples décrits, avec un collet 16 dans le boîtier I, mais est posé simplement sur le siège à surface conique 18, sans être enserré au moyen d'un collier particulier. Lorsque le limiteur de débit doit constituer simultanément un organe anti-retour d'écoulement, il peut être également alors enserré, sous une tension préalable élastique, entre le siège à surface conique 18 et la surface, tournée vers l'ouverture de sortie 6, du fond ou du fond intercalaire du boîtier, contenant le perçage d'admission 7. Tout comme dans le cas du collet 16 monté en étant enserré, la fente de passage 17 se forme alors par suite de la déformation élastique du cône d'étranglement 2 et permet le passage lorsque l'admission d'un fluide soumis à une-surpression est libérée. Dans le cas où le collet d'enserrage 16 est supprimé, des trous de passage particuliers 10 sont également supprimés; le fluide circule alors librement autour du cône d'étranglement en provenance du côté de l'admission. Dans le cas de l'exemple des figures 7 et 8, le boîtier 1 est constitué, tout comme dans le- des exemples des figures 1 à 5, sous la forme d'une douille ou d'un manchon (cartouche) devant être insérée dans une -conduite de liquide, par exemple d'eau, et devant y être bloquée d'une façon quelconque appropriée contre tout déplacement axial suivant la direction de la pression du liquide; un joint annulaire ou torique 25 constitué en un matériau élastique aisément déformable servant de garniture d'étanchéité est inséré dans une gorge annulaire 26 ménagée dans l'enveloppe cylindrique de révolution de cette douille.Du côté tourné vers la direction d'admission, le boîtier 1 comporte une ouverture cylindrique 30 qui forme un épaulement plan 319 ltin- teneur i bolier 1. Dans l'ouverture 30 est insérée ici, en tant que corps élastique, une bague d'étranglement 2' entourant l'ouverture d'admission et reposant contre l'épaulement plan 31 et qui s'évase suivant une forme conique 32 en direction du côté d'admission. Du côté sortie, l'insert 3' muni d'une collerette 33 traversée par des trous de passage 37 est monté de façon fixe et en étant centré dans une gorge tournée 34 du bottier 1. Ledit insert pénètre, par un appendice ou doigt central 35, de préférence cylindrique, dans l'espace 36 enserré par la bague d'étranglement 2' èt qui se prolonge par l'espace formé par l'évasement contigu de la partie élargie 32 en direction du côté d'admission. Au niveau où l'appendice ou le doigt 35 fait saillie sur 1'insert 3', ledit insert comporte un épaulement 39. La partie centrale 38 de l'insert 3' s'étend depuis cet épaulement 39 jusqu'à la collerette 33 suivant une forme conique. La surface conique de l'insert possède de préférence une pente légèrement plus accusée que celle de la surface conique, qui l'entoure, de la cavité centrale 40 dlboitier, dans laquelle l'insert 3' est placé. De cette façon se trouve formée une fente annulaire de révolution conique 49, qui va en s'élargissant en direction du côté de la sortie, en tant qutespa- ce de passage entre l'insert 3' et la cavité 40 du boîtier. Les trous de sortie 37 sont disposés suivant une couronne dans la collerette 33, en sorte qu'ils sont situés en avant de l'extrémité de sortie de la fente 49. Les trous 37 eux-mêmes vont en s'élargissant avec une forme conique en direction du côté de la sortie. Dans le cas de l'exemple représenté, l'épaulement 39 (figure 9) de l'insert 3' est situé dans le même plan que l'épaulement 31 du boîtier 1, dans la mesure où dans le dispositif , l'insert 3' est monté (figures 7, 8 et 11). Le boîtier 1 et l'insert 3' sont rigides et sont constitués en un matériau résistant à la déformation vis-à-vis de toutes les contraintes apparaissantes, de préférence un matériau résistant à la corrosion. La bague d'étranglement 2' est constituée, comme le cône d'étranglement 2 des exemples de réalisation décrits précédemment, par un matériau élastique, déformable et fournissant-par conséquent, lors de sa déformation élastique, les forces de rappel nécessaires pour son retour à la forme initiale, tel que par exemple du caoutchouc, du caoutchouc synthétique ou bien une matière plastique molle ou tendre. Lorsque le limiteur de débit et par conséquent la bague d'étranglement 2' sont placés sous pression, la bague d'étranglement 2' se déforme de manière à former un bombement ou un renflement 41 (figure 8). Ce renflement réduit la section transversale de l'espace 36 formé entre la surface interne de la bague d'étranglement 2' et l'appendice ou doigt 35, et réduit de façon correspondante le débit; par suite de la formation de ce renflement 41, la paroi forme, au niveau de l'espace 36 originellement cylindrique, une surface conique allant en s'élargissant du côté sortie. Toutes les surfaces coniques coopèrent à réduire l'apparition de bruits et la propagation de bruits. Dans le cas de l'exemple de réalisation de la figure 11, la forme extérieure du bolier est modifiée de manière à s'adapter dans des cavités cylindriques 42 et 43, prévues à cet effet et recevant ledit boîtier, d'une pièce ou embout de raccordement 44. La moitié,eituée du côté admission, de l'embout de raccordement 44, comporte un taraudage 45 au moyen duquel le limiteur de débit peut être vissé sur un élément de conduite ou de robinetterie portant un filetage extérieur correspondant. La moitié, située du côté sortie, comporte un filetage extérieur 46 sur lequel on peut visser d'autres organes de robinetterie, comme par exemple un aérateur ou bien un régulateur de jet de type connu. La pièce ou l'embout de raccordement 44 comporte un épaulement plan 47 sur lequel est placée une bague d'étanchéité 48. REVENDICATIONS 1 - Limiteur de débit pour des fluides circulant dans des conduites, du type comportant un corps élastique logé dans un boîtier et qui se déforme sous l'action de la différence de pression se formant lors de l'écoulement et qui modifie la section de passage de l'écoulement en fonction de sa déformation, ainsi que des chambres ou espaces de passage s'é- tendant depuis le côté de l'admission vers le côté de la sortie du limiteur et formés entre le corps élastique et des parties fixes du boî-tier, caractérisé par le fait que les espaces de passage (4, 22; 36, 49), ménagés symétriquement par rapport à l'axe de l'écoulement, sont limités au moins de façon prépondérante par des surfaces coniques (27, 32; 40) servant de surfaces de guidage de l'écoulement. 2 - Limiteur de débit suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le corps élastique est constitué dans son ensemble avec une forme conique, à savoir la forme d'un cône d'étranglement, et qu'un siège à surface conique (18) se rétrécissant en direction du côté de la sortie, est disposé dans le boîtier (1) et que les espaces de passage (21, 4, 22) sont formés entre le siège à surface conique (18) et le cône d'étranglement (2) s'appuyant de façon élastique sur ledit siège. 3 - Limiteur de débit suivant las revendications 1 et 2 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que le cône d'étranglement (2) comporte à sa base un collet (16) qui est traversé par des trous passage (10) et au moyen duquel le cône d'étranglement (2) est enserré dans le boîtier (1). 4 - Limiteur de débit suivant les revendications 1 à 3 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que le siège à surface conique (18) est formé dans un insert (3) ayant essentiellement la forme d'un cylindre de révolution et qui s'adapte dans le boîtier (1) et est fixé dans ce dernier. 5 - Limiteur de débit suivant les revendications 1 à 4 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que l'insert (3) est vissé au moyen d'un filetage (13) dans le boîtier (1) et que le collet (16) du cône d'étranglement (2) est bloqué par serrage entre l'extrémité intérieure de l'insert (3) et une surface opposée du boîtier (1). 6 - Limiteur de débit suivant les revendications 1 à 5 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que sur le pourtour du collet (16) sont ménagés des rebords annulaires (8, 9) dont l'un (8) s'adapte dans une gorge tournée (11) du bottier, prévue à cet effet, et dont l'autre (9) s'adapte sur un épaulement annulaire extérieur (12) de l'insert (3). 7 - Limiteur de débit suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le bottier (1) forme ou comporte, du côté admission, un fond au centre duquel est ménagée une ouverture d'admission (7) qui se rétrécit suivant la direction de l'écoulement, avec une forme conique ou bien par suite d'un arrondi de son bord d'entrée. 8 - Limiteur de débit suivant les revendications 1 à 3 et 7 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que le collet (16) du cône d'étranglement (2) forme ou comporte, sur sa surface tournée vers l'ouverture d'admission (7), un cône de sens opposé (27) pénétrant dans l'ouverture d'admission (7). 9 - Limiteur de débit suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le corps d'étranglement élastique est une bague d'étranglement (2') s'évasant du côté admission sous la forme d'un élargissement conique (32) et qui est montée, sur le côté admission du boîtier (1), dans une ouverture cylindrique (30) formant dans ledit bottier un épaulement plan (31), que du côté sortie et dans le boîtier (1), est monté à brides un insert (3') de forme générale conique qui comporte un appendice ou doigt de forme cylindrique (3) pénétrant dans la bague d'étranglement (2') tout en restant écarté à une certaine distance de la paroi intérieure de cette bague, et qu'il est prévu dans le boîtier (1) une cavité (40) logeant l'insert (3') et s'élargissant avec une forme conique en direction du côté de la sortie et qui forme avec la surface conique de l'insert (3) une fente (49) à symétrie de révolution à parois coniques, tandis que des trous de sortie (37) jouxtant la fente (49) sont disposés suivant une couronne dans la collerette (33) de l'insert (3'), fermant la cavité (40) du boîtier. 10 - Limiteur de débit suivant la revendication 9, caractérisé par le fait que la pente du cône de l'insert conique (3') est plus importante que celle de la cavité (40)du boîtier, logeant ledit insert. 11 - Limiteur de débit suivant les revendications 9 et 10 prises dans leur ensemble, caractérisé par le fait que les trous de sortie (37) s'élargissent avec une forme conique en direction du côté de la sortie. 12 - Limiteur de débit suivant l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé par le fait que le boîtier (1) est constitué par une douille ou un manchon (cartouche) en forme de cylindre de révolution, pouvant être insérée dans une conduite, notamment dans l'orifice de sortie d'une conduite ou d'un élément de robinetterie,et qu'une bague annulaire ou joint torique (25) est montée en tant que garniture d'étanchéité sur le pourtour dudit boîtier dans une gorge annulaire extérieure (26). 13 - Limiteur de débit suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le boîtier (1) est muni d'un taraudage (23) du côté d'admission et d'un filetage extérieur (24) du côté sortie. 14 - Limiteur de débit suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que le boîtier (1) est monté dans une pièce de raccordement particulière (44) qui possède un taraudage (45) du côté admission et un filetage extérieur (46) du côté sortie.