Brevet FR2542414A1 — publié le 19840914

I La présente invention concerne le transport par conduits et a notamment pour objet un corps d'organe de robinetterie. Le corps d'organe de robinetterie réalisé selon la présente invention peut être appliqué d'une manière efficace dans le transport hydraulique et pneumatique pour le déplacement de pulpe. Il est également possible d'appliquer l'invention dans le transport des matériaux abrasifs pulvérulents ainsi que d'autres matériaux, par exemple des matières gazeuses, liquides, et de différentes suspensions On conna t un corps d'organe de robinetterie (cf, par exemple le certificat d'auteur soviétique NO 479925) comprenant des tubulures disposées coaxialement et destinées à être raccordées à une conduite par laquelle circule un fluide à transporter contenant des particules solides abrasives pour former avec ladite conduite un canal de courant rectiligne Une vanne pour la fermeture du canal de courant rectiligne est disposée à la partie supérieure le long de l'axe vertical du corps Un grand nombre d'éléments saillants et de cavités alternant entre eux sont ménagés à la partie inférieure du corps, sur sa paroi intérieure Les éléments saillants et les cavités alternant entre eux sont disposés suivant la longueur du canal de courant rectiligne Chaque élément saillant est exécuté sensiblement suivant la section transversale dudit canal, suivant un arc d'angle égal au moins à 1200. Dans la section passant par l'axe longitudinal du canal du courant rectiligne, chaque élément saillant en forme de trapèze non isocèle Les éléments saillants sont fabriqués à partir du même matériau que le corps et les tubulures et sont destinés à former, sur la partie inférieure de la paroi du corps d'organe de robinetterie, une couche de particules solides se trouvant dans le courant du fluide à transporter Au début de l'utilisation du corps d'organe de robinetterie, ces particules solides se déposent entre les éléments saillants et puis les recouvrent. Cette couche de particules solides déposées protège la partie inférieure de la paroi intérieure du corps d'organe de robinetterie contre l'usure provoquée par les particules solides arrivant avec le fluide transporté et qui sont bien souvent abrasives Pour diminuer la résis- tance hydraulique et les pertes de pression dans le corps d'organe de robinetterie, il est avantageux que la hauteur de la couche de particules solides déposées soit minimale. Mais quand la hauteur de la couche de particules solides est faible, les particules solides de grandes dimensions se trouvant dans le fluide transporté pénètrent dans la couche de particules solides déposées. Dans un corps connu d'organe de robinetterie, les éléments saillants sont fabriqués à partir du même matériau, d'une résistance insuffisante à l'usure, que le corps et les tubulures, et c'est pourquoi ils sont détériorés rela- tivement rapidement par les grosses particules solides ayant pénétré dansla couche de particules solides déposées. La détérioration rapide des éléments saillants conduit à une diminution de la durée de vie du corps et des tubulures. Dans la sectinn passant par l'axe longitudinal du canal du corps connu d'organe de robinetterie, la forme des éléments saillants contribue à la création d'une couche departicules solides déposées dont la hauteur n'est pas suffisamment stable, surtout en cas o la vitesse du courant de fluide transporté s'accroit pendant certaines périodes d'utilisation Pendant ces périodes d'utilisation, la hauteur de la couche de particules solides déposées devient inférieure à la hauteur des éléments saillants. En conséquence, la partie inférieure de la paroi du corps s'use plus rapidement. On s'est donc proposé de mettre au point un corps d'organe de robinetterie, dans lequel la forme des éléments saillants, dansieursection passant par l'axe longitudinal du canal de courant rectiligne, serait telle, qu'elle assurerait la formation d'une couche stable de particules solides sur la partie inférieure de la paroi intérieure du canal. Le problème ainsi posé est résolu à l'aide d'un corps d'organe de robinetterie pourvu de tubulures destinées à être raccordées à une conduite pour former avec celle-ci un canal de courant rectiligne de fluide à transporter, le long duquel, sur la partie inférieure de sa paroi, sont disposés une pluralité d'éléments saillants dont chacun s'étend sensiblement suivant un plan de section transver- sale du canal du courant rectiligne, caractérisé, selon l'invention, en ce que chaque élément saillant présente, dans sa section passant par l'axe longitudinal du canal de courant rectiligneune configuration en forme de goutte dont la partie la plus épaiss e est orientée en sens contraire du courant de fluide transporté. Grâce à cette forme de la section des éléments sail- lants passant par l'axe longitudinal du canal, la partie épaisse de chacun des éléments saillants contribue au dépôt des particules solides en amont de ladite partie saillante et forme à la partie inférieure de la paroi intérieure une couche de particules solides déposées qui est assez stable, autrement dit, dont la hauteur ne change pratiquement pas pendant une longè période de travail du corps d'organe de robinetterie Les particules solides arrivant avec le courant de fluide transporté ne peuvent pratiquement pas pénétrer à l'intérieur de cette couche et user les éléments saillants et la paroi du corps. De plus, des éléments saillants ayant cette forme de section peuvent être réalisés Endéposatpar soudageun mlatériau différent du matériau du corps. Il est avantageux de réaliser les éléments millants en matériau résistant à l'usure. Ceci permet d'accroître la durée de service des éléments saillants et, par conséquent, de tout le corps. Il est recommandé que la surface de chaque élément saillant qui est orientée en sens contraire du courant du fluide transporté forme avec le plan de section transversale du canal de courant rectiligne un angle dont la valeur n'est pas supérieure à la valeur de l'angle de frottement des particules solides-du fluide à transporter sur les éléments saillants. Ce mode de réalisation de chaque élément saillant assure la formation d'une couche suffisamment stable de particules solides près de la paroi intérieure du canal, autrement dit, une couche dont la hauteur ne diminue pas même à des vitesses élevées du courant de fluide transporté. Il est avantageux que la hauteur de chaque élément saillant ne dépasse pas 0,03 à 0,05 de la plus grande dimension de section transversale du canal de courant rectiligne. En effet, quand le rapport de la hauteur de chaque élément saillant à la plus grande dimension de la section transversale du canal (qui, lorsque la section transversale du canal est ronde, correspond à son diamètre) est infé- rieur à 0,03, la hauteur de la couche de particules solides devient insuffisante et ne recouvre plus totalement les éléments saillants, ce qui aboutit à leur usure rapide. Quand, par contre, ledit rapport est supérieur à 0,05, la hauteur de la couche de particules solides du -fluide transporté est assez grande et diminue sensiblement 1 'aire de section transversale du canal, en contri- buant ainsi à l'accroissement de la résistance hydraulique du corps et des pertes de pression dans celui-ci, et par conséquent, à l'abaissement de ses performances économiques. Ainsi, le corps d'organe de robinetterie réalisé selon la présente invention a une durée de vie relativement plus importante, qu'on obtient sans diminuer ses performances économiques, autrement dit, sans augmenter les pertes de pression et la consommation de matériau résistant à l'usure difficile à procurer et qu'on utilise seulement puur la réalisation des éléments saillants et non de tout le corps. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels: la figure 1 représente d'une manière schématique un organe de robinetterie dont le corps est réalisé con- formément à la présente invention (en coupe longitudinale) la figure 2 est une coupe suivant II-II de la figure 1; la figure 3 représente un organe de robinetterie analogue à celui de la figure 2, mais dans le cas o la partie inférieure de la paroi du canal de courant recti- ligne est exécutée avec un évidement dans lequel sont disposés les éléments saillants, la figure 4 représente la zone encercléede la figure 1, à échelle agrandie. Le corps 1 (figure 1) d'organe de robinetterie, réa- lisé selon la présente invention, comporte des tubulures 2 disposées coaxialement des deux côtés du corps O Les tubulures 2 sont destinées à être raccordées à une conduite (non représentée) pour former avec celle-ci un canal de cou- rant rectiligne 3 par lequel circule le fluide à transporter (dans le cas concret considéré ici à titre d'exemple une pulpe) Les tubulures 2 sont raccordées à la conduite à l'aide de brides 4 Dans le cas considéré, les tubulures 2 sont réalisées d'une seule pièce avec le corps 1 Dans d'autres cas, les tubulures 2 peuvent être raccordées à la conduite par d'autres moyens connus quelconques, par exemple par filetage, soudage, brasage, etc. Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, les tubulures 2 peuvent être exécutées séparé- ment et fixées rigidement au coups 1. Les tubulures 2 sont disposées suivant l'axe longi- tudinal 5 du corps 1 Une tubulure supérieure 7 à travers laquelle l'élément de soupape ou analogue 8 et le siège 9 sont engagés à l'intérieur du corps 1 est disposée à la partie supérieure du corps 1, suivant son axe 6 passant perpendiculairement à l'axe longitudinal 5 Dans la paroi intérieure du corps 1, on a pratiqué une gorge annulaire (non représentée)dans laquelle est logé le siège 9 fixé rigidement au corps 1 par un procédé quelconque. L'élément de soupape 8 est disposé suivant l'axe 6 et est destiné à coopérer avec le siège 9 par l'intermédiaire d'un bourrelet annulaire 10 prévu à sa périphérie, sur sa surface orientée vers le siège 9 La partie supérieure, opposée à ladite surface, de l'élément de soupape, présente une surface plate 11 disposée perpendiculairement à l'axe , tandis qu'à sa partie inférieure il présente une surface plate 12 inclinée par rapport à l'axe 5 La section trans- versale passant par l'axe 5 et perpendiculaire à l'axe 6 de la partie inférieure de l'élément de soupape 8 est plus petite que celle de sa partie supérieure et augmente progressivement de son point inféÉeur (sur la figure 1) vers l'axe longitudinal 5. L'élément de soupape 8 est mis en mouvement de va- et-vient par une commande (non représentée) d'un type approprié et connu en soi L'élément de soupape 8 est lié cinématiquement à ladite commande par l'intermédiaire d'une tige 13 liée à l'élément de soupape 8 à l'aide d'un assemblage fileté 14 connu en soi A la partie inférieure du corps 1, suivant sa paroi intérieure, est pratiqué un évidement cylindrique 15 s'étendant jusqu'au niveau de l'axe et destiné à recevoir l'élément de soupape 8 lorsqu'il se trouve en position extrême basse, c'est-à-dire en position fermée. L'évidement cylindrique 15 se raccorde à la tubulure droite (d'après la figure 1) au moyen d'un passage conique 16 Lorsque l'élément de soupape 8 est en position inférieure (fermée, il se trouve à une certaine distance de la paroi inférieure de l'évidement cylindrique 15 De ce fait, lors de la descente de l'élément de soupape 8, la couche de particules solides déposée sur la partie inférieure de la paroi du canal 3 se déplace à droite dans la tubulure 2 et n'empêche pas l'élément de soupape 8 d'obturer complè- tement le canal 3. Une pluralité d'élémentssaillants 17 sont disposés le long dela partie inférieure de la paroi du canal 3. Chacun des éléments saillants 17 s'étend sensiblement suivant une section transversale du canal 3, sur un arc de cercle dont l'angle n'est pasde préférence;inférieur à 1200; dans le cas considéré, cet angle est égal à 1200 comme montré sur la figure 2. Dans le cas considéré, les éléments saillants 17 sont exécutés directement sur la partie inférieure de la paroi du canal 3 de la tubulure 2 Selon un autre mode de réalisation, les éléments saillants 17 peuvent être disposés dans un évidement 17 a (figure 3) pratiqué dans la partie inférieure de la paroi du canal 3 de la tubulure 2. En disposant les éléments saillants 17 dans l'évide- ment 17 a, on diminue la résistance hydraulique du corps 1 de l'organe de robinetterie. Chaque élément saillant 17 présente, dans sa section passant par l'axe longitudinal 6 de la soupape 3, une configuration en forme de goutte, comme montré sur la figure 2 La partie épaisse (non désignée) de ladite section de chaque élément saillant 17 est orientée en sens contraire du courant de fluide transporté, dont le sens est montré par la flèche B (figures 1 et 2). Cette forme de la section des éléments saillants qui passe par laxe longitudinal 5 du canal 3 contribue au dépôt des particules solides en amont de ladite partie épaisse. Les éléments saillants 17 sont exécutés en un matériau résistant à l'usure et sont formés par dépôt dudit matériau par soudage sur la paroi intédeure du canal 3 Ledit maté- riau résistant à l'usure permet d'accroître la durée de vie du corps 1 de l'organe de robinetterie Le procédé de fabrication consistant à déposer ledit matériau par soudage permet de diminuer la consommation de matériau résistant à l'usure, qui est coûteux. La surface 18 (figure 4) de chaque élément saillant 17 orientée en sens contraire du courant de fluide trans- porté forme un angle se avec le plan 19 de section trans- versale du canal 3 Le fluide transporté est, dans le cas considéré, une pulpe, c'est-à-dire un mélange d'eau avec des particules minérales solides L'anglec 4 est égal à l'angle de frottement des particules du fluide transporté (qui sont des particules d'un minéral) contre les éléments saillants 17 Comme il ressort des essais réalisés, grâce à cette valeur de l'angle", la hauteur de la couche de particules ne diminue pas, même en cas d'accroissement de de la vitesse du courant de fluide transporté, ce qui protège la partie inférieure du canal 3 contre l'usure par les particules solides du courant de fluide transporté. Chaque élément saillant 17 a une hauteur h égale de préférence à 0,04 du diamètre de la section transversale du canal 3 Une hauteur h de cet ordre de grandeur des éléments saillants 17 permet en effet à la couche de particules solides déposées de protéger assez bien la partie inférieure du canal 3 contre l'usure, sont en n'augmentant pratiquement pas la résistance hydraulique du corps 1 de l'organe de robinetterie et la perte de pression dans celui- ci. Le corps 1 d'organe de robinetterie fonctinnne de la manière suivante. Lorsque l'élément de soupape 8 est déplacé par la commande vers le haut, l'orifice du siège 9 s'ouvre, et le courant de fluide transporté dont le sens est montré par la flèche B passe de la conduite dans la tubulure droite 2 (d'après la figure 1), passe ensuite par le canal 3 et sort du corps 1 de l'organe de robinetterie à travers le siège 1 ouvert. Ce courant entratne les particules solidesqui sont abra- sives L'entraînement des particules solides s'effectue grâce au fait que la forèportante créée par le courant de fluide transporté est, comme on le sait, supérieure à la force de pesanteur de chaque particule solide La vitesse du courant au voisinage des éléments saillants 17 est inférieure à celle du courant au voisinage de l'axe longi- tudinal 5 De ce fait, la force portante devient inférieure à la force de pesanteur des particules solides Sous l'effet de la pesanteur, chaque particule solide descend et est transporté simultanément parle courant le long du canal 3. La trajectoire du mouvement des particules solides, qui est montrée sur la figure 4 par la flèche C, devient curviligne En entrant en contact avec la surface 18 de l'élément saillant 17 orientée en sens contraire du courant de fluide transporté, chaque particule solide agit sur la surface 18 avec une force D La force E normale à la surface 18 et la force tangente F sont les composantes de la force D La force tangente F est égale à la force E, multipliée par la tangente de l'angle O l'angle de frottement. Etant donné que la valeur de l'angle X est inférieure à la valeur de l'angle de frottement des particules solides du fluide transporté contre les éléments saillants 17, la force G est toujours supérieure à la force F, et c'est pourquoi les particules solides se déposent entre les éléments saillants 17 et y sont retenues même en cas d'accroissement de la vitesse du courant de fluide trans- porté En conséquence, une couche stable de particules solides déposées se forme et protège la partie inférieure de la paroi intérieure du corps contre l'usure. Quand la hauteur des éléments saillants 17 est égale sensiblement à 0,04 du diamètre de la section transversale 19 du canal 3, la couche de particules solides déposées protège bien la partie inféÈeure de la paroi du corps 1 contre l'usure par les particules solides du fluide transporté et n'augmente pas la résistance hydraulique du corps 1 de l'organe de robinetterie. Les corps d'organes de robinetterie fabriqués selon la présente invention ont donné de bons résultats quand ils ont été soumis à des essais de transport hydraulique de matériaux pulvérulents abrasifs dans l'industrie houillière Les corps d'organe de robinetterie fabriqués selon la présente invention ont une durée de vie de plu- sieurs fois supérieure à celle des corps réalisés selon d'autres conceptions et utilisés auparavant dans des conditions analogues, sans toutefois augmenter sensiblement la résistance hydraulique. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Corps d'organe de robinetterie,du type muni de tubulures ( 2) destinées à être raccordées à une con- duite pour former avec celle-ci un canal ( 3) d'écoulement rectiligne du fluide à transporter, le long duquel, à la partie inférieure de sa paroi, sont disposés une pluralité d'éléments saillants ( 17) dont chacun s'étend sensiblement suivant un plan de section transversale dudit canal, caractérisé en ce que chaque élément saillant ( 17) présente, dans son plan de section transversale passant par l'axe longitudinal ( 5) du canal ( 3), une configuration en forme de goutte dont la partie épaisse est orientée en sens contraire du courant de fluide transporté. 2. Corps d'organe de robinetterie selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que les éléments saillants ( 17) sont constituéspar un matériau résistant à l'usure. 3. Corps selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la surface de chaque élément saillant ( 17) qui est orientée en sens contraire du courant de fluide transporté, forme avec le plan de section transversale du canal ( 3) un angle ("$') dont la valeur ne dépasse pas la valeur de l'angle de frottement contre les éléments safilants ( 17)jdes particules solides du fluide transporté. 4. Corps selon l'une des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la hauteur (h) de chaque élément saillant ( 1-7) ne dépasse pas 0,03 à 0,05 de la plus grande dimension de la section transversale du canal ( 3) de courant rectiligne.