Manchette anti-bélier en ligne

Domaine technique auquel se rapporte l'invention :

Dans les réseaux de pompage pour les transferts de liquides, des phénomènes transitoires apparaîtront, lors des interruptions d'écoulement par l'arrêt des pompes ou à la fermeture de vannes. Ces phénomènes engendre des coups de béliers qui occasionnent des dégâts importants ; il est donc nécessaire de mettre en place un dispositif pneumatique ou à ressort de manière à atténuer l'onde de choc due au retour brutale du fluide.

Ces dispositifs anti-béliers, souvent des ballons raccordés par une bifurcation au réseau d'adductii d'eau pour atténuer l'onde de choc et préserver les équipements en amont.

Etat des techniques antérieures :

Actuellement les techniques utilisées pour atténuer les coups de béliers sont :

1-L’anti-bélier qui est un ballon métallique doté d’une vessie pour préserver le volume d’air séparé de l’eau, afin de garantir une compressibilité grâce à la poche d’air.

2-L’anti-bélier qui est un ballon métallique peut ne pas disposer de vessie, mais une partie du ballon sera réservée à l’air, celui-ci sera donc en contact du liquide, cette façon de faire nécessite un compresseur pour assurer la compensation de l’air dissipé dans l’eau.

3-11 existe, également, des anti-béliers en ligne dont le concept est basé sur un système plutôt mécanique (ressort] pour des usages de faibles dimensions et ne convient guère pour des grandes installations où le débit et la pression sont importants.

4-Une autre technique, d’une conception un peu particulière : le ballon ARAA. Il est utilisé pour certaines installations de faible pression, mais surtout pour les réseaux d’eaux usées. le but de l'invention :

La manchette anti bélier en ligne aura le même rôle que les équipements traditionnels, mais plus efficace car confrontée directement au retour du fluide, l'onde de choc sera mieux atténuée, garantissant ainsi une meilleure protecüon des équipements. Elle sera d'un coup moindre et de conception plus simple. Le fait qu'elle soit insérer dans la conduite d'adduction permet de gagner l'espace initialement réservé aux ballons. Ce système permet d'utiliser l'énergie de l'écoulement du liquide pour former le coussin pneumatique. Ajouter à cela la possibilité de mettre plusieurs manchettes en série dont certains peuvent mise en stand-by ou remise en fonction pour des périodes particulière de fonctionnement ou utiliser comme réserves. La conception permet de standardiser ces équipements ce qui permet de répondre rapidement et d'avoir un coup moindre. Selon le cas à traiter, au lieu de construire un ballon d'une taille chaque fois différente, il suffit de multiplier de nombre de manchette et ainsi répondre à de multiples réseaux. Enoncé des figures .

Plan 1, Exemple de placement des manchettes servant d'anti bélier dans une installation hydraulique complète :

Fig.l -groupe électropompe ; Fig.2 - série de manchettes anti-bélier ; Fig.3- château d'eau.

Plan 2, Description de la manchette dans les différentes situations de pompage, de dépression, de compression et en état de repos : l.-Fa fig.l montre la manchette pendant l'écoulement du liquide en fonctionnement normale , la description de ses composants : 1.1- le corps de la manchette ; 1.2- clapet- anti-retour ; 1.3 chambre de transit ; 1.4- les orifices permettant à l'air de pénétrer entre la manchette et la gaine en élastomère ; 1.5- le pliage de la gaine sur les brides , la seule partie où elle est solidaire par boulon, autrement sur la partie cylindrique elle n'est pas solidaire à la partie métallique ; 1.6- l' intérieure de la manchette ; 1.7- un petit orifice permettant à l'air de s'échapper ; 1.8- perçage permettant de fixer la manchette en série avec la conduite d'adduction ; 1.9- l'écoulement du liquide à l'intérieure de la manchette ; 1.10- la gaine en position repos lors du pompage.

La Fig. 2 - montre la manchette en état de dépression lors de l'arrêt des pompes ou la fermeture de vannes : 2.1 clapet anti-retour en état d'aspiration ; 2.2 chambre de transit en état de dépression ; 2.3 orifice en état d'injection d'air entre la gaine et la manchette ; 2.4 gaine en état de gonflement ; 2.5 aspiration par l'inertie de l'eau.

Figure 3: Manchette en état de compression lors du retour du fluide où la membrane a tendance à être écrasé par la pression du retour du liquide : 3.1 clapet fermé ; 3.2 chambre de transit sous pression ; 3.3 compartiment entre la gaine et la manchette, pleine d'air sous pression ; 3.4 retour du liquide écrasant la gaine ; 3.5 orifice permettant l'échappement en douceur de l'air ayant servi de coussin pneumatique ; 3.6 état de la gaine durant le retour du liquide.

Figure 4 : manchette en état normale ou tout est à l'arrêt, état stationnaire stable où les gaines a repris progressivement sa forme initiale : 4.1 manchette au repos ; 4.2 pas d'écoulement du liquide.

Présentation de l'essence de l'invention et fonctionnement:

C'est un équipement hydropneumatique pour sécuriser les installations de l'onde de choc généré créé par le retour du fluide.

Dans une installation hydraulique, l'arrêt intempestif de pompage ou la fermeture de vanne, fait que le fluide continu son élan par le phénomène d'inertie mécanique des fluides ce qui génère en amont une dépression. Ce phénomène transitoire agit sur la membrane qui se détache par aspiration du tube en acier et ainsi un coussin d'air est créé à l'intérieur de la manchette qui occupera l'espace intérieur du tube d'où une obturation de la conduite qui sert d'amortisseur lors du retour du fluide et ainsi l'onde de choc sera atténuée.

En effet, le fluide lorsqu'il finira son parcours et prendra le chemin du retour qui peut être très dangereux car il sera soumis à deux forces importantes : -Par aspiration due à la dépression créée par lui-même ;

-L'effet de gravitation de la pente où est placée la conduite.

Ces deux phénomènes font que l'onde de choc est destructrice s'il n'y a pas un coussin pneumatique pour amortir le retour du fluide. Après cette période transitoires, la situation se rétablie progressivement grâce au petit perçage pratiqué sur le corps du tube pour permettre une fuite de l'air en douceur jusqu'à ce que la membrane revient à sa forme initiale qui est schématisé sur le plan 2 : fig. 1 et 4.

Mode de réalisation:

Le principe de la présente invention consiste à utiliser un tube en acier avec deux brides sur ses extrémités sur lequel on emmanche une gaine en caoutchouc souple à l'intérieur qui aura la forme du tube et des brides, elle sera fixée sur les deux extrémités par des boulons avec les brides.

La gaine ne doit pas être fixée solidairement au tube en acier ni par colle ni par vulcanisation et doit être libre sauf aux deux extrémités où elle sera fixé par des boulons. Le clapet anti-retour, peut être placé directement sur le tube de la manchette, mais de préférence une chambre de transit sera réalisée sur la manchette sur laquelle on placera un clapet anti retour afin de permettre à l'air d'être réparti autour de la gaine, il créera une poche d'air entre le tube et la manchette en caoutchouc.

Un autre perçage d'un diamètre plus petit sera pratiqué sur le corps de la chambre de transit afin permettre l'évacuation, en douceur, de la poche d'air.

Les dimensions de la manchette et le nombre à insérer dans la conduite seront définies selon les paramètres hydrauliques de l'installation.