Brevet FR2512163A1 — publié le 19830304

Bouche de distribution de fluide à débit indépendant de la pression La présente invention a pour objet une bouche de distribution de fluide à débit indépendant de la pression. Une telle bouche peut être utilisées notamment dans les réseaux d'irrigation traditionnelle ou encore dans les installations d'adduction d'eau potable à réservoirs. Dans certaines zones semi-arides, que l'on cherche à mettre en valeur par l'irrigation dite traditionnelle, la distribution d'eau aux fermes à partir des canaux "tertiaires" pose souvent un problème : le canal tertiaire est implanté selon sensiblement une courbe de niveau alors que les canaux "quaternaires", implantés perpendiculairement aux tertiaires, sont souvent à forte pente ce qui exige des revêtements ou des ouvrages de chute coûteux. Au lieu de canaux quaternaires, on est ainsi conduit à installer des conduites qui présentent, par ailleurs, l'avantage d'un entretien nul, avantage surtout important pour les canaux de petite dimension et de développement global important. En outre, ces conduites facilitent la régulation par l'aval du débit : tout débit refusé par une ferme reste dans le canal tertiaire au lieu d'être envoyé à la décharge. Ainsi, par exemple, dans le cas où la conduite quaternaire dessert plusieurs fermes par des bouches d'eau branchées sur la conduite, et espacées le long de celle-ci, selon que telle ou telle ferme demande de l'eau, la pression d'eau à l'entrée d'une bouche peut varier de 1,6 à 16m, ce qui entrasse une variation importante du débit si la bouche n'est qu'un simple orifice. C'est pourquoi on a proposé des bouches à section de passage variable assurant un débit constant dans les conditions ci-après. I1 convient d'abord que le débit nominal effecté à une ferme puisse passer lorsque la charge c'est-à-dire pratiquement la pression d'eau dans la conduite, est à sa valeur minimale de 5m ; c'est ce qui détermine la valeur maximale de la section de passage de la bouche. Ensuite, lorsque la charge augmente, il faut que la section de passage diminue automatiquement de manière à limiter le débit à une valeur voisine de ce débit nominal. Par ailleurs, dans les installations d'adduction d'eau où des antennes piquées sur une conduite principale aboutissent à des réservoirs placés en tête de réseaux et équipés de robinets à flotteur, il est fréquent que le Service d'Exploitation désire limiter le débit prélevé par chaque réseau à une valeur maximale, différente d'un réseau à l'autre. Pour cela, il faut régler la butée d'ouverture de chaque robinet à flotteur, mais cela ne suffit pas car la pression à l'amont de chaque robinet est variable selon les prélèvements effectués sur la conduite principale par les autres robinets. Il est donc souhaitable de pouvoir munir chaque robinet à flotteur d'un dispositif limiteur de débit capable de maintenir le débit maximal du robinet à une valeur constante, quelles que soient les valeurs prises par la pression amont. A cet égard il est connu d'utiliser une bouche à diaphragme appliquée contre un siège fixe et déformable sous l'effet du débit. Mais un tel dispositif implique une déformation hétérogène du matériau ne permettant pas une régulation précise du débit, et n'est pas réglable. C'est pourquoi on a proposé une bouche de distribution d'eau comportant une buse mobile assujettie concentriquement dans une buse fixe par l'intermédiaire d'un manchon déformable en matériau élastique disposé entre les parois desdites buses. La buse mobile se déplace sous l'effet de la pression amont à l'encontre d'une plaque d'obturation disposée en regard de son extrémité à l'intérieur de la buse fixe. Cette bouche connue est décrite dans la demande de brevet français nO 79 09 864. Elle présente de nombreux avantages, notamment de simplicité d'assemblage, mais elle nécessite, pour fonctionner correctement, de disposer de manchons déformables constitués d'un caoutchouc naturel ou synthétique ayant des qualités mécaniques bien constantes qui sont difficiles à obtenir. Un tel manchon doit en effet non seulement fournir une force de rappel élastique bien déterminée en fonction de l'amplitude de la déformation, mais aussi assurer de manière permanente un amortissement efficace des oscillations qui tendent à se produire en fonctionnement. La présente invention a pour but la réalisation d'une bouche de distribution à débit indépendant de la pression permettant d'obtenir aisément un amortissement efficace des oscillations et un fonctionnement stable dans le temps. Elle a pour objet une bouche de distribution de fluide à débit indépendant de la pression comportant - un support fixe présentant une ouverture pouvant être raccordée à un orifice de piquage percé dans une canalisation de distribution de fluide, - une buse mobile s'étendant longitudinalement entre une extrémité d'entrée amont et une extrémité de sortie aval et coulissant longitudinalement dans l'ouverture de ce support fixe, - un raccord étanche déformable reliant la buse mobile au support fixe de manière que la pression du fluide en amont pousse la buse mobile vèrs l'aval, - et un obturateur fixe disposé en regard de l'extrémité de sortie de la buse mobile de manière que lorsque cette buse se déplace vers l'aval sous l'action de la pression du fluide en amont, ce déplacement diminue la section de passage du fluide entre le bord de cette extrémité de sortie et cet obturateur, - cette bouche étant caractérisée par le fait que la buse mobile comporte une partie aval située en aval du support fixe et munie extérieurement d'une plaque de poussée rigide, - le raccord étanche entre support fixe et buse mobile étant au moins partiellement constitué par un élément de membrane souple "de raccord" s'étendant longitudinalement entre cette plaque de poussée et le support fixe, à distance radiale de la buse mobile de manière à constituer une chambre de volume variable s'étendant radialement entre cette buse et cet élément de membrane et longitudinalement entre le support et la plaque de poussée, - un passage étranglé étant formé entre cette chambre et l'inté rieur de la buse mobile de manière que, lorsque la buse se déplace, la variation correspondante du volume de la chambre d'eau force le fluide à passer par ce passage en y subissant une perte de charge qui assure l'amortissement du déplacement de la buse, - des ressorts s'appuyant sur le support fixe et agissant sur la plaque de poussée pour la ramener en amont lorsque la pression du fluide en amont diminue. A l'aide des figures schématiques ci-jointes, on va décrire ci-après, à titre non limitatif, comment l'invention peut être mise en oeuvre. Il doit être compris que les éléments décrits et représentés peuvent, sans sortir du cadre de l'invention, être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le meme signe de référence. La figure 1 représente une vue d'une bouche de distribution d'eau selon l'invention en coupe selon la ligne I-I de la figure 3, en position de pleine ouverture. La figure 2 représente une vue de la même bouche, en coupe selon la même ligne en position partiellement fermée sous l'action de la pression d'eau. La figure 3 représente une vue de dessus de la même bouche, le capot déflecteur et l'obturateur étant enlevés. La bouche selon l'invention comporte de manière connue - un support fixe 2 présentant une ouverture pouvant être raccordée à la manchette d'un piquage 6 effectué sur une canalisation de distribution d'eau 4, - une buse mobile 8 s'étendant longitudinalement entre une extrémité d'entrée amont 10 et une extrémité de sortie aval 12 et coulissant longitudinalement dans l'ouverture de ce support fixe, - un raccord étanche déformable 14 reliant la buse mobile au support fixe de manière que la pression de l'eau en amont pousse la buse mobile vers l'aval, - et un obturateur fixe 16 disposé en regard de l'extrémité de sortie de la buse mobile de manière que lorsque cette buse se déplace vers l'aval sous l'action de la pression de l'eau en amont, ce déplacement diminue la section de passage de l'eau entre le bord de cette extrémité de sortie et cet obturateur. Dans l'exemple représenté la canalisation de distribution est horizontale, et la direction longitudinale de la buse est verticale, la sortie étant en haut. Le diamètre de la buse est par exemple de 80mm ce qui permet un débit maximal d'eau de 21 l/s lorsque la pression en amont c'est-à-dire dans la canalisation est de 16m de colonne d'eau et un débit minimal de 19 I/s lorsque la pression en amont est de 1,6m. On voit dans cet exemple que le débit délivré par la bouche reste constant à + 5% près et égal à 20 l/s lorsque la pression varie du simple au décuple. La buse présente une section circulaire et l'ensemble de la bouche est sensiblement de révolution autour de l'axe de la buse. Conformément à l'invention le fonctionnement et la fabrication de ce type de bouche de distribution est amélioré grâce à diverses dispositions indiquées ci-dessous - La buse mobile comporte une partie aval située en aval du support fixe et munie extérieurement d'une plaque de poussée rigide. Le raccord étanche entre support fixe et buse mobile est constitué par un élément de membrane souple "de raccord" s'étendant longitudinalement entre cette plaque de poussée et le support fixe, à distance radiale de la buse mobile de manière à constituer une chambre d'eau de volume variable s'étendant radialement entre cette buse et cet élément de membrane et longitudinalement entre le support et la plaque de poussée.Un passage étranglé est formé entre cette chambre d'eau et l'intérieur de la buse mobile de manière que, lorsque la buse se déplace, la variation correspondante du volume de la chambre d'eau force l'eau à passer par ce passage en y subissant une perte de charge qui assure l'amortissement du déplacement de la buse. Des ressorts s'appuient sur le support fixe et agissant sur la plaque de poussée pour, en coopération avec la membrane de raccord, la ramener en amont lorsque la pression d'eau en amont diminue. Cette disposition fondamentale permet d'une part d'obtenir un amortissement efficace des vibrations qui pourraient se produire, et évite d'autre part au raccord étanche de devoir assurer seul le rappel de la buse mobile vers l'amont lorsque la pression diminue. - Le raccord étanche entre le support fixe et la buse mobile est constitué pour une membrane souple dont un premier élément est fixé au support au voisinage de la buse et s'étend radialement vers l'extérieur, dont un deuxième élément constitue ledit élément de raccord et dont un troisième élément revient radialement vers la buse et est fixé à la plaque de poussée. La disposition ci-dessus permet d'obtenir une variation du volume de la chambre d'eau avec une faible extension élastique (inférieure à 10% et de préférence à 5%) du raccord étanche, ce qui est favorable à la longévité de la membrane constituant ce raccord. - Le passage étranglé entre la chambre d'eau et l'intérieur de la buse mobile est constitué par un intervalle radial entre la surface extérieure de l'extrémité amont de la buse mobile et le bord de l'ouverture du support. - Le bord de l'ouverture du support présente la forme d'un tube fixe entourant coaxialement l'extrémité amont de la buse mobile. - Le support porte des tiges s'étendant longitudinalement vers l'aval et réparties angulairement autour de la buse mobile, et les ressorts mentionnés plus haut sont des ressorts à boudin entourant ces tiges et comprimés entre la plaque de poussée et un appui porté par ces tiges. Ces tiges sont par exemple au nombre de trois réparties à 1200. - Les tiges portent à leur extrémité aval un capot déflecteur fixe recouvrant et entourant l'obturateur et la buse mobile, cet obturateur étant porté par ce capot par l'intermédiaire d'une vis axiale traversant ce capot et permettant le réglage manuel de la position longitudinale de l'obturateur. Ce capot assure la déflection de l'eau vers le bas, et constitue en même temps une protection pour l'ensemble de la bouche. - L'obturateur est muni, sur sa face en regard de buse mobile, d'un revêtement souple permettant une obturation étanche de cette buse. REVENDICATIONS 1/ Bouche de distribution de fluide à débit indépendant de la pression comportant - un support fixe (2) presentant une ouverture pouvant être raccordée à un orifice de piquage (6) percé dans une canalisation de distribution de fluide (4), - une buse mobile (8) s'étendant longitudinalement entre une extrémité d'entrée amont (10) et une extrémité de sortie aval (12) et coulissant longitudinalement dans l'ouverture de ce support fixe, - un raccord étanche déformable (14) reliant la buse mobile au support fixe de manière que la pression du fluide en amont pousse la buse mobile vers l'aval, - et un obturateur fixe (16) disposé en regard de l'extrémité de sortie de la buse mobile de manière que lorsque cette buse se déplace vers l'aval sous l'action de la pression du fluide en amont, ce déplacement diminue la section de passage du fluide entre le bord de cette extrémité de sortie et cet obturateur, - cette bouche étant caractérisée par le fait que la buse mobile (8) comporte une partie aval située en aval du support fixe et munie extérieurement d'une plaque de poussée rigide (18) - le raccord étanche (14) entre support fixe et buse mobile étant au moins partiellement constitué par un élément de membrane souple "de raccord" s'étendant longitudinalement entre cette plaque de poussée et le support fixe, à distance radiale de la buse mobile de manière à constituer une chambre (20) de volume variable s'étendant radialement entre cette buse et cet élément de membrane et longitudinalement entre le support et la plaque de poussée, - un passage étranglé (22) étant formé entre cette chambre et l'intérieur de la buse mobile de manière que, lorsque la buse se déplace, la variation correspondante du volume de la chambre d'eau force le fluide à passer par ce passage en y subissant une perte de charge qui assure l'amortissement du déplacement de la buse, - des ressorts (24) s'appuyant sur le support fixe et agissant sur la plaque de poussée pour la ramener en amont lorsque la pression du fluide en amont diminue. 2/ Bouche selon la revendication 1, caractérisée par le fait que Le raccord étanche (14) entre le support fixe (2) et la buse mobile (8) est constitué pour une membrane souple dont un premier élément (14a) est fixé au support au voisinage de la buse et s'étend radialement vers l'extérieur, dont un deuxième élément constitue ledit élément de raccord (14b), et dont un troisième élément (1 lic) revient radialement vers la buse et est fixé à la plaque de poussée (18). 3/ Bouche selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le passage étranglé (22) entre la chambre (20) et l'intérieur de la buse mobile (8) est constitué par un intervalle radial entre la surface extérieure de l'extrémité amont de la buse mobile (8) et le bord de l'ouverture du support (2). 4/ Bouche selon la revendication 3, caractérisée par le fait que le bord de l'ouverture du support (2) présente la forme d'un tube fixe (2a) entourant coaxialement l'extrémité amont de la buse mobile (8). 5/ Bouche selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le support (2) porte des tiges (26) s'étendant longitudinalement vers l'aval et réparties angulairement autour de la buse mobile (8), lesdits ressorts (24) étant des ressorts à boudin entourant ces tiges et comprimés entre la plaque de poussée (18) et un appui (26a) porté par ces tiges. 6/ Bouche selon la revendication 5, caractérisée par le fait que lesdites tiges (26) portent à leur extrémité aval un capot déflecteur fixe (28) recouvrant et entourant l'obturateur (16) et la buse mobile (8), cet obturateur étant porté par ce capot par l'intermédiaire d'une vis axiale (30) traversant ce capot et permettant le réglage manuel de la position longitudinale de l'obtu- rateur. 7/ Bouche selon la revendication 6, caractérisée par le fait que l'obturateur (16) est muni, sur sa face en regard de buse mobile (8) d'un revêtement souple (16a) permettant une obturation étanche de cette buse.