Brevet FR2614674A1 — publié le 19881104

1. La présente invention concerne des tuyaux sou- ples amortissant le bruit et les perturbations d'écoule- ment pour raccordements hydrauliques et, plus particuliè- rement, un composant mécanique pour tuyau de ce type pour insertion dans une conduite hydraulique, plus particuliè- rement pour utilisation dans le raccordement à un robinet. Les tuyaux amortisseurs sont constitués d'un ma- tériau élastomère configuré de façon à être inséré dans une conduite hydraulique, dans la plupart des cas, dans un raccord utilisé pour connecter l'extrémité d'un tuyau souple à sa source d'alimentation, dans le but d'absor- ber les fluctuations rapides de la pression et d'atténuer le niveau de bruit de l'équipement. Pour exécuter cette fonction, les tuyaux amortisseurs sont capables d'emprison- ner une certaine quantité d'air dans une chambre définie par une paroi flexible. Cet air fonctionne en "poumon" extrêmement élastique qui absorbe sous l'effet de la compression et de la dilatation les fluctuations rapides de pression et évitent leur transmission. L'efficacité d'un tuyau amortisseur de ce type dépend principalement 2. de la quantité d'air emprisonnée, c'est-à-dire du volume de la chambre à air. Dans les réalisations connues, les parois déformables de ces tuyaux amortisseurs forment, en l'absence de pression, pour la plus grande partie de leur extension,un cylindre ayant un diamètre intérieur adéquat pour permettre un canal de dimension convenable. Par conséquent, le cylindre a un diamètre extérieur qui n'a qu'une valeur relativement légèrement inférieure à celui de la conduite dans lequel le tuyau souple est in- séré. La chambre à air est constituée d'un espace torol- dal relativement limité, interposé entre les parois cy- lindriques flexibles et la paroi de la conduite. Dès que la pression du système est comprise entre 300 et 400 kPa, l'air entourant la paroi flexible est grandement comprimé avec deux conséquences fâcheuses. D'une part, le volume de la chambre à air est grandement réduit et d'autre part, la paroi flexible, initialement de forme cylindrique, prend une concavité notable qui est encline aux tourbillons et aux cavités, d'o l'augmenta- tion de la résistance opposée à l'écoulement du fluide et la génération de bruit. Ce dont on a besoin, c'est d'un tuyau amortis- seur ayant une efficacité plus grande sans accroissement des coûts de fabrication. Selon la présente invention, la paroi flexible du tuyau souple a, en l'absence de pression hydraulique, une forme fortement convexe par rapport à l'intérieur qui est sensiblement incurvé vers son axe et qui forme une section de canal limité, de petite taille par rapport à celle requise sous la pression hydraulique attendue. A cause. de sa forme distincte et selon la pré- sente invention, le tuyau définit, en l'absence de pres- sion, un étranglement apparemment inacceptable et par trop restrictif pour le passage du fluide. Cependant, lorsque le système est soumis à la pression de service, 3. celle-ci provoque la compression de l'air dans la chambre par le mouvement de déformation de la paroi flexible du tuyau. La paroi fléchit pour devenir approximativement cylindrique sous la pression normale de service attendue, et par conséquent stoppe l'étranglement. De cette façon, la paroi flexible du tuyau prend une forme qui provoque une perturbation réduite de l'écoulement de l'eau, et en même temps, la chambre à air définie par la paroi flexible a un volume beaucoup plus grand que le volume correspondant de la poche d'air d'un tuyau souple ayant la construction de l'art antérieur et par conséquent offre une efficacité beaucoup plus grande comme système absorbant les bruits. La présente invention sera bien comprise lors de la description suivante faite en liaisonavec les dessins ci-joints dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe longitudinale prise le long de la ligne I-I de la figure 2 d'un tuyau amortisseur selon la présente invention; La figure 2 est une vue en coupe transversale prise le long d'une ligne II-II de la figure 1; Les figures 3 à 5 sont des vues en coupe longi- tudinales identiques à celles de la figure 1, d'un second, d'un troisième et d'un quatrième mode de réalisation de la présente invention; La figure 6 est une vue en coupe longitudinale prise le long de la ligne VI-VI de la figure 7 d'un cinquième mode de réalisation incorporant des ailettes extérieures de stabilisation; La figure 7 est une vue en coupe transversale prise le long de la ligne VII-VII de la figure 6; La figure 8 est une vue en coupe longitudinale prise le long de la ligne VIII-VIII de la figure 9 d'un sixième mode de réalisation incorporant des ailet- tes internes de stabilisation; La figure 9 représente un segment d'une coupe 4. transversale prise le long de la ligne IX-IX de la figure 8; et La figure 10 est une vue en coupe transversale semblable à la figure 9, représentant un septième mode de réalisation incorporant des ailettes internes de stabilisation. Dans les figures 1 et 2, la lettre T indique une section de conduite (représentée par une ligne en trait interrompu) dans laquelle on a inséré le tuyau amortisseur. Celle-ci peut représenter généralement n'importe quel type de conduite dans un raccordement hydraulique. Un usage envisagé concerne une section de raccord excentrique qu'on utilise pour relier un robi- net à la source d'alimentation, par exemple, un robinet de mélange pour baignoire. Le tuyau amortisseur 3 est représenté par les traits pleins dans les conditions de son installation lors- qu'il n'est pas soumis à une pression hydraulique. Le tuyau 3 est en caoutchouc élastique ou autre matériau élastique approprié et comporte une bride d'étanchéité 1 dimensionnée de manière à être insérée dans la conduite T en butant contre celle-ci de manière étanche. La paroi flexible 2 s'étend entre les deux brides 1 et a une forme sensiblement convexe par rapport à la longueur longitu- dinale intérieure. Dans la forme décrite, la section longitudinale de la paroi flexible 2 est approximative- ment un arc de cercle. La paroi 2 définit un passage étroit dans la section en coupe transversale du tuyau comme cela est illustré en figure 2. Le diamètre du pas- sage est évidemment insuffisant pour permettre le pas- sage de l'écoulement hydraulique attendu. De fait, dans la forme dans laquelle elle est représentée, la surface de la section limitée de la paroi 2 n'atteint même pas la vingtième partie de la surface de la conduite T. Le tuyau 3 est inséré dans la conduite T 5. lorsqu'il est vide, et pour cette raison, la chambre ou poche C se formant entre les parois de la conduite T, c'est-à-dire la bride 1 qui est contre elle, et la paroi flexible 2, se remplit d'air à la pression atmosphérique. Celle-ci est destinée à fonctionner en chambre à air pour obtenir l'effet d'un tuyau d'amortissement du bruit. Comme on peut l'observer, la chambre à air C présente un volume beaucoup plus grand que celui qu'on rencontrerait dans un tuyau du type classique, qui présente au repos des pa- rois flexibles sensiblement cylindriques-et un diamètre extérieur seulement légèrement inférieur à celui de la conduite T. Lorsque la pression hydraulique (comprise normale- ment entre 300 et 400 kPa) est appliquée à la conduite T et que 1' air présent dans la chambre C subit une compres- sion correspondante, la chambre C est réduite en volume et les parois flexibles se dilatent, prenant la forme in- diquée par la ligne 2' en trait mixte. Par conséquent, le diamètre de la section limitée défini par la paroi flexible 2 augmente et devient suffi- sant pour permettre le passage à partir de l'orifice at- tendu. Cependant, aucune concavité n'est formée dans les parois flexibles et par conséquent, l'écoulement n'est pas perturbé par les tourbillons et les cavités. D'autre part, le volume de la chambre à air C, réduit par suite de la pression appliquée, devient proche du volume déjà présenté par les chambres à air des tuyaux amortis- seurs connus au repos,dans les conditions d'inactivité, et par conséquent, est beaucoup plus grand que le volume de la chambre à air de ces amortisseurs connus sous la même pression, ce qui donne une meilleure efficacité à la pression de service. L'efficacité du tuyau amortisseur est considérablement accrue. Dans le mode de réalisation représenté en figu- res 1 et 2, la chambre à air C est fermée par une bride 1 6. reposant sur la surface intérieure de la paroi de la con- duite T. Si l'on ne souhaite pas dépendre de ce joint pour avoir un fonctionnement efficace du tuyau amortisseur, on peut utiliser le second mode de réalisation illustré en figure 3 dans lequel les brides 11 sont connectées à la paroi flexible 12 et sont reliées aux extrémités d'un tu- be 13, qui peut être en métal, en matériau plastique ou autre matériau non poreux approprié, lequel ferme la chambre à air C sans dépendre de forces extérieures. Dans ce cas, le tuyau assemblé 11-13 peut être inséré dans la conduite T. D'une façon analogue, dans un troisième mode de réalisation illustré en figure 4, les brides 21 connec- tées à la paroi flexible 22 sont fermées, par exemple vulcanisées à l'intérieur de la partie interne d'un tube en élastomère 23 qui bouche la chambre à air C. La cham- bre à air C peut dans ce cas être également divisée en plusieurs sections; par exemple, la paroi flexible 22 peut former par rapport au centre du tube 23, une forme lenticulaire semblable à celles qu'on utilise dans cer- tains matériaux de garniture. Dans les second et troisiè- me modes de réalisation illustrés en figures 3 et 4 et également dans la forme dont il est maintenant question, o la chambre à air C est constituée d'une forme lenticu- laire, l'air enfermé dans la chambre C peut être rempla- cé par un autre gaz. En outre, la chambre C peut aussi être pressurisée avant introduction de la pression dans la conduite T en fermant la chambre dans un environne- ment sous pression ou en introduisant dans la chambre C une substance qui est prédisposée à émettre progressi- vement un gaz. En figure 5,la paroi flexible 32 qui relie les brides 31, au lieu d'avoir la forme d'un arc de cercle, ressemble davantage à une tuyère hydrodynamique. Dans ce cas, dans des conditions expérimentales, on peut obtenir 7. une pertubation encore plus petite en termes d'écoulement hydraulique traversant le tuyau amortisseur.Avec ce mo- de de réalisation, la paroi flexible 32 se dilate moins que la paroi correspondante des trois premiers modes de réalisation et la section limitée est par conséquent plus grande que dans les cas précédents, restant d'elle-même insuffisamment dimensionnée pour le passage à partir de la source attendue. Dans cet exemple, l'air dans la sec- tion limitée représente environ 1/9 de la surface de la conduite T. Selon lès figures 6 et 7, la paroi flexible 42 reliant les brides extérieures 41 comporte des ailettes 43 qui s'étendent longitudinalement et radialement dans la direction de l'extérieur. La fonction de ces ailettes est principalement d'opposer une certaine résistance longi- tudinale à la flexion dirigée vers l'extérieur de la paroi 42 de manière à éviter la déformation et les contraintes pour l'écoulement d'eau dans son intérieur. En outre, les ailettes 43 confèrent à la paroi flexible 42 un certain support qui permet à cette paroi d'avoir une épaisseur minimum pour tirer le plein avantage de la possibilité de la déformer localement et par conséquent d'augmenter l'efficacité du tuyau souple. En variante, comme cela est représenté en figures 8 et 9, la paroi flexible 52 qui relie les brides extérieu- res 51 comprend des ailettes 53 qui s'étendent longitudina- lement et radialement vers l'extérieur en formant des liai- sons élastiques entre zones diamétralement opposées de la. paroi flexible 52. L'action élastique des ailettes 53, qui se raidissent et s'allongent lorsque la paroi flexible se déplace vers l'extérieur sous l'effet de la pression hydraulique, s'ajoute à l'effet d'amortissement de la cham- bre à air. Comme l'élasticité de l'air est linéaire alors que l'élasticité des matériaux élastomères ne l'est pas, le tuyau amortisseur illustré en figures 8 et 9 combine 8. opportunément l'effet des deux actions, permettant d'obte- nir les effets très favorables d'un amortisseur modifié. Comme représenté en figure 10,la paroi flexible 62 qui relie les brides extérieures 61 peut comporter égale- ment des ailettes 63 dirigées vers l'intérieur là o l'élément tubulaire 64 est connecté aux extrémités radiale- ment intérieures des ailettes 63. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsqu'on souhaite une modération de l'effet de traction des ailettes radiales. Naturellement, les différents modes de réalisa- tion du tuyau amortisseur, représentés séparément selon la présente invention, peuvent être combinés entre eux. De cette façon, un tuyau amortisseur sous forme d'une tuyè- re hydraulique, selon la figure 5, peut avoir des parois extérieures vulcanisées tubulaires selon la figure 4 et/ou comporter des ailettes extérieures selon les figures 6 et 7, ou même des ailettes intérieures selon les figures 8, 9 ou 10. La présence des ailettes antérieures 53 ou 63 selon les figures 8 et 10 est compatible avec la présence des ailettes extérieures 43 selon les figures 6 et 7, ou aussi des ailettes extérieures s'étendant radialement et transversalement, ou aussi des ailettes extérieures se cou- pant longitudinalement et transversalement pour définir une structure ressemblant à une ruche. Il est également évident que d'autres modes de réalisation sont possibles dans le domaine de la pré- sente invention. On peut adopter diverses réalisations pour la paroi flexible et pour les brides extérieures. Par exemple, la paroi flexible qui présente une section en coupe circulaire peut avoir une section carrée ou polygo- nale. Les éléments de raidissement et de renforcement qu'on peut ajouter au tuyau amortisseur dans les différen- tes façons indiquées, peuvent avoir également des concep- tions diverses. 26 1 4 6 7 4 9. REVENDICATIONS 1 - Tuyau souple (3) amortissant le.bruit pour insertion dans un raccord de tuyau (T), caractérisé en ce qu'il comprend: - des brides extérieures annulaires (1) et une paroi tubulaire flexible (2) qui s'étend entre les brides extérieures et qui définit en partie une chambre à air (C), - la paroi flexible du tuyau souple ayant, en l'absence de pression hydraulique, une forme nettement convexe par rapport à son centre radial, ce qui provoque un passage limaité de petites dimensions par rapport à celui requis par la source hydraulique devant être connectée au raccord. 2 - Tuyau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi flexible a une courbure longitudina- le, dans une section en coupe, sensiblement semblable à un arc de cercle. 3 - Tuyau selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que la paroi.flexible a le profil d'une tuyère hydrodynamique (32). 4 - Tuyau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la paroi flexible comporte des ailettes longi- tudinales (43), sensiblement radiales et dirigées vers l'extérieur. - Tuyau selon la revendication 1, caractéri- sé par des parois flexibles comportant des ailettes lon- gitudinales, sensiblement radiales, dirigées sers l'inté- rieur. 6 - Tuyau selon la revendication 5, caractérisé par des ailettes (53) reliant des zones diamétralement op- posées de la paroi flexible (52). 7 - Tuyau selon la revendication 5, caracté- risé par des ailettes qui font partie d'un élément tubu- laire intérieur. 10. 8 - Tuyau selon la revendication 5, caractéri- sé en ce que la paroi flexible comporte des ailettes sensiblement radiales dirigées vers l'extérieur. 9 - Tuyau selon la revendication 5, caractéri- sé en ce que les brides extérieures (21) sont reliées à une paroi tubulaire extérieure rigide (23). - Tuyau selon la revendication 9, caractéri- sé en ce que la chambre délimitée par la paroi flexible et par les parois du tube extérieur est remplie d'un gaz à une pression supérieure à la pression atmosphérique. 11 - Tuyau selon la revendication 1, caractérisé en ce que les brides extérieures sont reliées de façon étanche à une paroi tubulaire extérieure d'un matériau élastomère d'étanchéité. 12 - Tuyau selon la revendication 11, caracté- risé en ce que la paroi flexible et les parois tubulaires ex- térieures définissent une structure ayant une forme lenti- culaire.