BE1000713A4 - Robinet d'arret et de commande d'ecoulement. - Google Patents

Abstract

Le robinet d'arret et de commande d'écoulement à bouton-poussoir (39) pour bouteille de gaz sous pression se fixe sur la bouteille et comporte des moyens de manoeuvre magnétiques (35, 41) qui éliminent les dangers de fuites autour des parties mobiles. La régulation de l'écoulement est effectuée par des éléments de soupape (21, 23, 25, 27) qui empechent tout écoulement de fluide supérieur à une limite déterminée. Une régulation de pression est aussi réalisée par des éléments situés dans le meme boitier, ce qui permet d'avoir une très faible section et un nombre réduit de connexions.

Description

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  Robinet d'arrêt et de commande d'écoulement. 



   La présente invention concerne les robinets   d'arret   pour bouteilles d'alimentation en gaz com- 
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 prime. ren < ent, par un bouton-poussoir qui fournit une fonction d'arret de fluide. une commande manuelle   d'écroulement   de fluide, une commande de limitation    d'äcoulomont, et   une commande de regulation de pression. le tout à l'intérieur d'un boitier de sécurité qui se fixe di-   rec : tement à une bouteille d'alimentation   en gaz sous   pression.   



   Certains robinets connus de commande de l'ecoulement d'un gaz sous pression reposent sur des   éléments   de soupape internes qui sont commandés   extra-   rieurement par une tige de soupape rotative. ou analogue. et ces tiges de soupape nécessitent des joints tournante ou coulissants pour empicher le fluide sous pression de s'échapper autour de la tige de soupape. Ces robinets. manoeuvres manuellement. 
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 sont largement utilisés comme robinet. d'arrêt cipaux 8ur le haut d'une bouteille d'alimentation fluide sous pression.

   Cependant, les développements récents de l'utiliaation gaz fortement prin-ducteurs ont incité a un examen approfondi des mediocres caractéristiques de   sécurité   associées aux robinets d'arrét classiques qui sont bases sur un joint tournant. lequel est fortement subjet à défaillance et qui obligent à faire de nombreux tours à la main pour   arreter   l'écoulement du gaz sous pression à partir de la bouteille. De tels robinets ne sont pas appropriés pour contrôler de manière rapide des con- 
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 ditiono d'ureomeo en caa d'Lncendie au da fulte de 9*Wtoxique ou analogue.

   De plus, ces robinets    d'arrêt   sont habituellement   tros   encombrés par des vannes 

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 de commande de limitation d'écoulement, des régulateurs de   pression   et analogues qui leur sont reliés 
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 et qui. en outre. empechent une commande manuelle ailé. de ces robineta classiQues. De mime, les connexiona e fixés au robinet principal sant fortement < oue preoion elcvaux fuites et ruptures dues aux chutes de la bouteille ou à l'exposition des composants à des coups violents 
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 ou l'arrachement sont reliVes, Selon la presente invention. le robinet d'arret sur une bouteille d'alitnentation on par un robinet perfectionn6 manoeuvre par un soir, qui ne de joints pouvant laisser das conduites de fluide qui leursfuir le fluide sous pression dans l'environnement.

   La presente invention fournit une limitation d'écoulement et une regulation de pression à l'intértieur d'une seule unite qui   presente   un minimum da composants   exposba au-desaus   de la bouteille d'alimentation. Un degré élevé d'efficacité contre les fuites de gaz est assuréparl'utilisationd'unecommandemagnétiquedes composants du robinet   situes   à l'intérieur du corps qui rendu étanche après assemblage en utilisant des technique8 de soudage par   faiseeau   d'électrons sur toua les joints et soudures. 



   La description qui va suivre se   refere   aux figures annexées qui représentent respectivement : - Fig. 1, une vue en coupe d'un mode da réalisation du robinet de la présenta invention : - 1a Fig. 2, une vue en coupe du robinet de la Fig. 1 en fonctionnement totalement ouvert par commande manuelle :   la Fig. 3. une vue en coupe   du robinet de 

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 la Fig. 1 fonctionnant en tant que limiteur   d'écou-   liement - la Fig. 4. une vue en coupe du robinet de la Fig. 1 comportant un   regulateur de pression per-     fectionné   à l'intérieur du corps du robinet. 



   En liaison maintenant avec la figure 1, on a   rePrésenté   une vue interne du boitier ou corps de forme   generale cylindrique 9.   qui est fileté à son extrémité   inferieure   pour être directement visse à l'extrémitésupérieured'unebouteilled'alimentation en gaz. Un raccord de sortie standard 11 est soude en 13 au boltier 9. par exemple. par des techniques classiques de soudage par faisceau d'électrons.

   Le corp. 9 comporte une ouverture interne centrale 15, entre une conduite    d'entré.   17 et une conduite de sortie 19. et comprend une surface d'étanchéité ou siège de soupape 21 entourant le cote d'entrée de   l'ouverture 15.   Un élément de piston 25 est monte en coulissement à l'intérieur de la conduite d'entrée 17 et comporte une rondelle ou joint   elastomerique   23 en un matériau approprie tel    u 'un perfluoroelastomère   
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 (disponible sous la marque KALREZ chez DuPant Co.) cour formez VA joint Atneh e < e de soupape 21.

   L'element 25 comporte des tut fiuide < vcc rainures ou méplats aur ses surfaces extérieures généralement cylindriques. pour des raisons qui seront décrites   ci-apree.   pour permettre au gaz sous pression 
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 de s'écouler au-deli de l'element et par de piston 25l'ouverture 15 (lorsqu'ell est ouverte) vers la conduite de sortie 19. Un ressort 29 et un appui de   ressort   31 sont placés en dessous de l'element de piston 25 pour pousser, de maniere élastique, le joint 23 en contact étanche au fluide, normalement fermé. avec le   slee   de soupape 21. Bien entendu, l'appui de 

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 ressort 31 est dispose pour permettre le passage du fluide sous   oreeaion   par le passage 32 ou par une 
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 forme earree dans un alésage cylindrique ou analogue.

   L et la pression entre 21 et 23 est commande per la tige centrale 33 qui est fixée à l'élément de piston 25 et qui fait saillie à travers   l'ouverture 15 dans 1a conduite   de sortie 19. Un   élément   coulissant   35,   contenant un aimant 37 enferme dedans. est monte en coulissement   Åa   l'intérieurdelaconduitedesortie19pourexercer de maniere selective une force de commande sur la tige 
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 33 pour ouvrir 18 joint forme de 15. Cet element 35 est supporte par le ressort 29 (via autourle piston 25 et la tige centrale 33). et ainsi n'affecte pas l'état normalement fermé du robinet pendant que le bouton-poussoir de manoeuvre 39 
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 comportant l'aimant plua oloignee comme représenté.

   On remarquera que les aimants 37 et 41 vont orienté. de maniere à se repousser, de sorte que les poids 39 et de l'aimant mädiaire des 1 par le ressort 29. 



  Une plaque d'extrémité 40 peut être soudée par faiseeau   d'electrons   au boitier 9 à   l'extremite auperieure   de la conduite de sortie IS pour rendre le boitier étanche à toute possibilitè de fuite. Les pièces de la présente invention peuvent etre formées en des matériaux tels que l'acier inoxydable ou l'aluminium ou 
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 une matière plastique, ou analogue. pour fournir une efficacité par soudure contre toute fuite, sans interferrer de maniere 81gnificatv8 avec le champ magnetque de commande applique extérieurement par l'aimant 41.

   Un appui cylindrique et un guide 43 du bouton 39 peuvent itre fixés au boitier par une vis d'arrèt 45 

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   ou tout autre moyen de fixation approprié, pour@ établir les trois positions de fonctionnement dis-    
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 tinctes de bouton 39 comme représenté aux Fig. 1, 2 et 3. 



   En fonctionnement, avec le bouton 39 en position relàchée comme   repreaente   Fig. 1. le robinet demeure normalement ferme en réponse à l'étanchéité renforcee par le ressort et la pression établie entre 
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 -l-u 8 i 6 0 9 d e s 0 u P a P 0 P 0 u r o u v r i r 10 - e ttiege de eoupape 21 et le joint 23. Pour ouvrir lerobinet complètement, on appuie   complètement sur 19   bouton 39 contre la force élastique das aimants en opposition 37 et 41 comme représente Fig. 2.

   On exerce ainsi une force de répulsion   magnent. que   notable sur l'aimant41associéàl'élémentcoulissant35qui, à son tour exerce une force suffisante contre la tige 33, le piston 25 et le   ressort   29 pour   dépasser 1a   force d'étanchéité renforcée par le ressort et la pression et ouvrir l'ouverture 15 pour que le fluide s'écoule au travers. Dans ce mode de fonctionnement du mode de réalisation représenté, une force manuelle 42 peut être continuellement appliquee sur le bouton 39 pour le maintenir dans sa position la plus proche. comme représenté, aussi longtemps que le robinet doit demeurer ouvert.

   Sien entendu, la taille, le poids, le flux magnétique et l'ecartemont relatif des aimants 37 et   41   ainsi que la force de ressort exercée par le ressort 29 peuvent être choisis de manière   a   établir le mode da fonctionnement ci-dessus. 



   En liaison maintenant avec la Fig. 3, le mode de réalisation du robinet des Fig. 1 et 2 est représente avec le bouton 39 verrouillé" dans une position intermédiaire, par introduction de la collerette supérieure 46 de l'appui et guide 43 au contact da   l'epaulement 47 aur le   bouton 39. Dans cette position 

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 du bouton 39, de répulsion magnktiöüb combinée entre les aimants 37 et 41, et le poids de l'element et du pi. pour dtpa 29. 



  Ceci maintient ouvert avec la force magnetiqu de l'element 35 et du to 5 choian gerement ressort du ressort 29. ofttidrant stnJ. s- & u-Mnures 27 dans la surface du piston 25, la surface de îa foreeseetion droite de ces passages d'écoulement de fluide est choisie de manière à établiir un accroissement de force qui est fonction du debit de fluide (de masse spécifique donnéel au travers. Ainsi, un debit de 
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 fluide à travers lea meplate ou rainures 27 dépassant une valeur choisie, établit une force qui. combinée avec la force du ressort 29, soulève le piston 25 et amine le joint 23 en contact avec le siege da soupape 21 contre le poids de l'element 35 et du piston 25 et 
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 les force. de repulsion des aimanta 37 et 41.

   Le robinet ainsi ferme par un écoulement de fluide an excea armé ressort et la pression. qui est formée sur l'ouverture 15, Jusqu'à et revienne en demeureposition par abaissement complet du bouton 39 vers la position et le mode da fonctionnement représenté et décrit en liaison avec la Fig. 2. 



   Le mode da réalisation du robinet représenté Fig. 1,2 et 3 comporte une jupe ou ecran descendant supporte par l'élément 35 qui comprend dos ouvertures latérales 52 pour permettre le passage au travers du gat qui s'écoule à travers l'ouverture lorsque le ro- 
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 binet est totalement OU partiellement ouvert. L'écran SO a pour effet d'empecher 

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 aupplementairetiduva entre l le developpement de forcesment 35 et   la   surface 54 du boitier 9. Par effet Bernoulli. l'écoulement de fluide   a   vitesse'levée entre deux surfaces diminue la pression et, par là, les forces relatives agissant sur les sufaces.

   L'écran 50 avec les ouvertures 52 permet de s'assurer que le fluide qui s'écoule à travers l'ouverture ouverte 15 
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 ne diminuera pas los forces ad sur l'element 35 9, et uno tause per rapport 1 par rapportajm Loitier e da 35 est   santéliminée,  
En liaison maintenant avec la Fig.   4.   on a repreaente un mode da   realization   de   18   présente 
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 invention qui est similaire au mode de réalisation de la Fig.

   1 mais qui comporte lee plémentaires caractéristiques aup-l'intérieur du boitier 9,   10.   Les élémente structurels similaires des Fig.1 à 4 portent les mimes numeros de   référence   dans un but de clarté et les   elements     supplementaire.   assemblés à l'intérieur de la conduite d'entree 17 du boltier 9 sous l"appui 31 sont places 
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 pour soufflet étanche 55 avec des parois latérales 57 est monte en dessous de l'appui de ressort 31 pour placer fonctionner comme regulateur de preaaion. Unsa paroi   d'extrefnite 59 en un   endroit qui est fonction du   diferentiel   existent entre les   pressions   interne et externe agissants sur le soufflet 55.

   La paroi   d'extremity   59 agit sur une tige centrale 61 qui est fixes un piston auxiliaire 62 et qui fait saillie à travers une deuxième ouverture 63 formée ä l'interieur du   sou-bestier   10 qui enferme le piston auxiliaire 62. Le piston auxiliaire 62 comporte un joint élasto-   métrique     65.   semblable au joint   23,   et qui forme un joint etanche au fluide autour de l'ouverture 63. 

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 - quelle epar de fluide et par le reasort qui est montA entre le piaton auxiliaire et l'appui de ressort 69 pour pousser 5 le joint 65 autour de l'ouverture 63. Ce joint étanche au fluide peut etre - modifib et commandé tion d'8trémt'59 du soufflet 55 agissant l'intermediaire de la tige 61.

   Le soufflet 55 peut - une däti > rminie lreprésentant la valeur de la pression de gaz pour laquelle la regulation de pression doit avoir lieu. 



  Ainsi, la pression de fluide dans la conduite 17 qui dépasse la pression du soufflet provoque l'éloignement 
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 de la piaque de l'ouverture mesure que le soufflet 55 so comprime. Ceel provoque le 't/l'"*"' lLutt l < olo L pour diminuant ainsi la Pression de fluide en aval de d'extrentite S9l'ouverture et permettant au soufflet 55 de so dilater. 



   Inversement, la pression de fluide dans la conduite 17,   lorsqu'elle eat inferieure a la pression   du soufflet. provoque la dilatation du soufflet 55 et 
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 place de l'ouver- la plaque d'extremité 59 plus presture 63. Ceci provoque l'éloignement du piston au liaire 62 comportant le joint 65 hors du contact étanche autour de l'ouverture 63, permettant ainsi un écoulement de fluide au travers de ladite ouverture et une montée en pression   dan   l'entree   17.

   La pression de fluide en aval de l'ouverture 63 est ainsi auto-   réglée   autour de la valeur de la pression interne du soufflet en réponse au déplacement de la plaque d'extrémité 59 à mesure que le soufflet 55 se dilate et so comprime en   reponae     ä   la pression de fluide dans 

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 la conduite 17 agissant sur la surface de   comma --   effective du soufflet 55. La plaque d'extrémité 59 
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 comporte une jupe ou ä < ouvertures 6ales Bernoulli du fluide a' & coulant efe afture öcran descondant 70 compromant63, comme décrit antérieurement en relation   avec -   l'écran 50, et ceci diminue lea sources possibles de mouvements oscillants du piston auxiliaire 62. 



  Enconséquence, ledispositifdelaprésante invention est un robinet d'arrèt normalement fermé. manoauvrable par bouton-poussoir pour une bouteille d'alimentation an gaz qui fournit aussi une suppression de l'écoulement en excès et une régulation de pression dans un corps de robinet i faible section, ce qui supprime le beaoin de joint glissant ou rotatif. 
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  De plus, le robinet de commande de la présente inven- tion. assure une fonction d'arrêt rapide, manuelle simplement par   déverrouillage   du bouton de commande pour permettre la restauration immediate de la fermeture   renforcé.   par la pression et le ressort a l'encontre de tout écoulement de fluide ultérieur hors de la bouteille d'alimentation.

Claims (1)

1. EMI10.1

   REVENDICATIONS t. Dispositif de commande de l'écroulement d'un fluide sous pression a partir d'une bouteille d'alimentation en fluide sous pression, le dispositif comportant: EMI10.2 - une ouverture (15) une deuxième conduite (10) pour pefmottr t'oolmont J. do au travere vers la deuxienme conduite (19), ayant une face d'etanch6it tu eur de la premiere conduite (17), et le boitier (9) comportant une partie inferieure filetée extérieurement, pour permettre une fixation étanche au fluide par vissage directement à une bouteille d'alimentation, pour EMI10.3 rtt rniärm osn ri4rip-iant A nT-nx* xnrtm au < *e rfttt < < < ftfluide sous pression, et la premiere conduite (17) étant pratiquement concentrique.

   18 partie inférieure filetée extérieurement du boitier (9) pour former une entree de fluide en alignement axial pratiquement concentriaue à l'ouverture (15); . des moyens (13,11) pour former une sortie de flude raccordée a la deuxieMo conduite (19);

   EMI10.4 un de la premi6re conduite (17 et monté ial dans et 9 element 125) place a l'interieurhors de l'ouverture pour venir en contact avec l'ouverture (15) pour former au choix un joint etanche au fluide avec cette dernière, l'élément (25) fournissant un passage de fluide de surface de section droite EMI10.5 déterminée à partir de l'entree de fluide verse l'ou- verture pour imprimer une force de déplacement autocommande i l'élément (25) vers la face d'étanchéité <Desc/Clms Page number 11> (21)del'ouverture(15)enréponseàunécoulementde fluide a travers los passages de fluide (27) da surface de section droite déterminée ;

   um moyen de manoeuvre (33) pouvant se de- placer à travers l'ouverture (15) pour imprimer un déplacement électif à l'élément (25) dans la première conduite (171 à partir de la seconde conduite (19) ; EMI11.1 - commande (35) comportant un aimant-- < )7)fnontedemaniereap < tttvrsedepeer pratiquement axialement à l'intérieur de la deuxième conduite (19) appui de contact avec le moyen de des moyens demanoeuvre (33) ; un ressort (29) monté à l'interieur de la première conduite (17) pour fournir un support élastique à l'element (25). au moyen de manoeuvre (33) et au moyen de commande (35) et pour comprimer élastiquement les elements en position de contact étanche au fluide, normalement t fermée avec l'ouverture (15);

   - un aimant (41) monté à l'extérieur du boitier (9) pour se déplacer en alignement axial avec l'élément (25), le moyen de manoeuvre (33) et le moyen de commande (35) entre des positions de fonctionnement proche, eloignee et intermédiaire pour agir auivant une force de répulsion magnetique avec le moyen de commande (35) pour dépasser le support élastique four ni par le ressort (29), l'aimant (41) étant dans les positions de fonctionnement proche ou intermédiaire, pour déplacer l'element (25) hors de contact d'étan- EMI11.2 cheire avec la face d'étanchéité 115) et permettre l de fluide au travers - lactique est contact d'étanchéité face d'étanchéité pour etre pra- <Desc/Clms Page number 12> EMI12.1 tiquement egal i la orce lement (25), du moyen de manoeuvre (33) et de l'ele- (21)

   de l'ouverturement da commande (3S) avec l'aimant (41) agissant avec eux dan une position de fonctionnement intermédiaire.

   2. Dispositif selon la revendication 1. dans lequel la surface de section droite des passages defluide (27) est choisie de manière à solliciter l'élément (25), le moyen de manoeuvre (33) et le moyen de EMI12.2 < -Dour liaer : oaftm < LOLde UHUauto-commande de l'élément (25) avec l'ouverture (21) en reponae a l', 6coulement en exces du fluide sous pression au travers desdits Passagen Par rapport à un debit determine du fluide sous pression. EMI12.3

   3. Dispositif solon la revendication 1, Caracterise en ce qu'il comporte : dea de presaion eee ne sens de l'écroulement du fluide et par rapport au moyena de regulationressort (29). à l'élément (25) et l'ouverture (15); - les moyens de régulation de pression eomportant une ouverture auxiliaire (52) placée entre la premier conduite (17) et une conduite auxiliaire pour permettre l'écroulement du fluide A partir da la conduite auxiliaire vers la première conduite (17), un element auxiliaire 162. 65) et un ressort auxiliaire EMI12.4 (61) de ladite chambre auxiliairel place, à l'intérieur- un soufflet (55) placé à l'intértieur de la premier conduite (17) pour se dilater et so contracter pratiquement axialement en réponse i une pression de fluide exercée zur lui ;

   un moyen de manoeuvre auxiliaire (59. 6t) place dans l'ouverture auxiliaire (62) pour relier le <Desc/Clms Page number 13> EMI13.1 deplacement axjnl tvt auxiliaire pour moditier rapport i du waufl'ouverture auxiliaire (63) en reponle à une pression defluideappliquéesurlesoufflet (55);et - un ressort auxiliaire (67) qui comprime EMI13.2 élastiquement l'elément-Hare pour vienne en contact étanche avec l'ouverture (63). oi-ti 3 dans lequel le soufflet (55) eat comprime intérieurement jusqu'a une dimension de dilatation telle ou'elle permet au le moyen de manoeuvre auxiLiaire (59, 61) de solliciter élastiquement l'd auxiliaire (62, (62. 65Jhors d'un contact d'étanchéité avec l'ouverture auxiliaire (63) et contre la force élastique du ressort auxiliaire (67).

   5. Dispositif pour commander l'eeoulement d'un fluide sous pression à partir d'un cylindre EMI13.3 en fluide sous pression, le dispositif comprenant comportant une partie cylindrique inférieure filetée pour Former directement une jonction filetée avec la bouteille d'alimentation pour former un récipient étanche avec dernière ; des moyens de vanne (21,23,25,29,39) à l'intérieur du boitier (9) pour commander silecti- vementl'écoulementdufluidesouspressionàpartir de la bouteille d'alimentation :

   et - des moyens de regulation (59,61,62,65,67) à l'interieur du boitier en un endroit tel qu'il se trouve en amont des moyen. de vanne pour permettre l'eeoulement de fluide au travers. les moyens de EMI13.4 regulation modifiant le debit da fluide sous pression qui les travers. en Proportion inverse de la pression <Desc/Clms Page number 14> EMI14.1 diTTYuide 6. Dispositif selon la revendication 1, caraetrne un ecfan pratiquement concentriquement autour du mayen du manoeuvre (33) te 91entre de c t-ure t du fluide s'écoulant ment vers I'exterieur de 1'ouverture --Lecran ej-K-d < -passagea-5)-orientes latéralement pour canaliser 1e fluide pour ompichor le developpement des forces da Bernoulli entre le corps entourant l'ouverture (15) et le moyen de commande