Réalisation du volume fluide d'un groupe de sécurité hydraulique de chauffe-eau

(tiré du sujet de concours de l'E.N.I.T.R.T.S 1989 )

Vous allez réaliser le volume fluide d'un groupe de sécurité de chaudière.
C'est un système monté sur l'arrivée d'eau froide de l'appareil.

Le groupe assure plusieurs fonctions:

• Permettre l'alimentation du groupe en eau froide par rotation d'une vis de commande

• Empêcher le retour d'eau chaude vers la canalisation d'alimentation grace à un clapet anti-retour

• Permettre l'évacuation automatique de l'eau si la pression atteint 7 bar ( pour des problèmes de simplicité et de rapidité de convergence, le calcul sous Fluent sera réalisé avec une pression de 2 bar )

• Permettre la vidange du chauffe-eau, en soulevant le levier de vidange

Consignes et remarques:

• Au cours de votre travail, sauvegardez régulièrement, n'oubliez pas de l'enregistrer à la fin de l'examen.
  En cas de problèmes techniques manifestes ou apparents, nous ne pourrons que vous proposer de revenir à l'épreuve de rattrapage.

• pour réaliser le volume, voici les trois plans dont vous aurez besoin : celui du volume fluide sans le clapet ni robinet ( sur ce plan , le point O représente l'origine du repère), celui-du volume fluide avec clapets et robinet soustraits dans les deux modes de fonctionnement, et celui des clapets et robinets seuls.

• Vous débuterez cette épreuve à partir du fichier catia que vous pourrez télécharger à ce lien.

• Vous veillerez à respecter les consignes et à réaliser des esquisses iso-contraintes avec les mêmes cotes que celles des plans (cela rentrera en compte dans votre évaluation)

Travail à réaliser:

Création du volume fluide sans les éléments de régulation

Les plans qui vous sont fournis représentent le volume fluide complet, vous ne représenterez que le demi-volume correspondant à X<0

1. Passez dans l'atelier surfacique (Generative Shape Design) si vous n'y êtes pas.

2. Cachez le corps de pièce Robinet (dans ce corps de pièce il y a une esquisse que vous utiliserez plus tard)

3. Définissez le Corps principal comme objet de travail

4. Créez la demi-surface de révolution corespondant au cylindre central menant jusqu'au chauffe-eau en haut.

   Vous ferez attention à bien vous positionner par rapport à l'origine (O) et aux axes

   

5. Réalisez l'esquisse correspondant au cylindre d'entrée de la vis d'alimentation (diamètre 40mm).

7. Faites la demi-révolution de l'esquisse tracée

7. Réalisez la bonne découpe assemblée entre ces deux surfaces

9. Créez l'esquisse qui va permettre de réaliser le rebord sur lequel se situera la canalisation du clapet de sécurité

9. Extrudez le contour en dépassant du cylindre

9. réalisez le découpage assemblé entre cette extrusion et le point déplié issu du découpage précédent.

9. Réalisez des congés sur les deux arêtes droites horizontales du bas de votre point déplié obtenu.

9. Créez un congé de rayon R=2mm sur la dernière arête « anguleuse » du bas ( voir image ci-dessous).

9. Repassez dans l'atelier Part Design et remplissez cette découpe assemblée

   

10. Réalisez dans l'atelier volumique le volume fluide correspondant à l'arrivée d'eau du chauffe-eau ( zone du clapet anti-retour d'alimentation )

Le plus simple de faire ça en deux opérations, une révolution puis une gorge (enlèvement de matière en révolution ).

9. Réalisez par une révolution volumique la zone fluide où doit se trouver clapet de vidange de sécurité

   

10. Réalisez l'évacuation de l'eau au bas du clapet de sécurité. Pour cela le plus simple est d'insérer un corps de pièce évacuation. De créer dans ce plan un cylindre tronqué par un plan incliné. De réaliser le congé d'arête (R=2,5 mm). Puis d'ajouter ( opérations booléennes > ajouter ) ce corps de pièce au corps principal.

Réalisation et soustraction du robinet

1. Définissez le corps de pièce Robinet comme objet de travail.

2. Réalisez la Révolution volumique de l'esquisse qui se trouve dans ce corps de pièce ( révolution de 180° dans le volume fluide )

9. Pour représenter le robinet en position ouverte, réalisez une translation du corps de pièce de 11mm

9. Réalisez la soustraction booléenne du robinet au Corps principal

Réalisation et soustraction du clapet de sécurité

1. Insérez un nouveau corps de pièce et nommez-le Clapet de sécurité

2. Réalisez la révolution volumique permettant d'obtenir le volume du clapet de sécurité (le représenter en position ouverte, avec 5mm d'ouverture par rapport à la position fermée)

3. Faites une translation de 5mm au corps de pièce pour le mettre en position fermée

4. Opérez la soustraction booléenne du corps de pièce au corps de pièce principal

Réalisation du clapet anti-retour

1. Insérez un nouveau corps de pièce et renommez-le Support clapet

2. Représentez le demi support clapet en position

     
   
   
   
   
   
   
   

3. Insérez un nouveau corps de pièce et renommez-le Clapet

4. Créez le clapet en position fermée à partir du plan

   
   
   
   
   
   
   

5. Créez le point A comme centre de l'arête circulaire de jonction de la tête et de la tige du clapet

   
   
   
   
   
   
   

6. Créez le point B comme centre d'une l'arête circulaire du Support de clapet sur laquelle repose la tête du clapet lorsque celui-ci est complètement ouvert

7. Opérez une translation du clapet du point A vers le point B, pour qu'il soit en position ouverte

   
   
   
   
   
   
   

8. Réalisez l'opération booléenne d'ajouter le Support de clapet au Clapet

9. Faites la soustraction booléenne (retirer) du volume obtenu au corps principal

   
   
   
   
   
   
   

Création des fichier au format STEP pour le maillage

Dans cette partie vous allez créer deux fichiers step correspondant aux deux configurations de fonctionnement du clapet, en alimentation en eau du chauffe-eau ( robinet, clapet d'alimentation ouverts; clapet de sécurité fermé ) et en vidange (clapet de sécurité ouvert; robinet, clapet d'alimentation fermés)

1. En alimentation du chauffe-eau

   1. Sauvegardez votre fichier

   2. Enregistrez votre fichier sous le nouveau nom NOM_DE_FAMILLE_SECU_REMPLISSAGE

   3. Retirez la partie basse du volume fluide inutile car la vitesse du fluide y sera nulle.

      
      
      
         
      
      
      

   Pour éviter les problèmes, ne pas découper le volume fluide exactement à la jonction du clapet et de son siège.

   1. Sauvegardez votre fichier

   2. Exportez-le au format step ( pour cela il suffit de lancer la commande enregistrer sous et dans le menu déroulant du type de fichier de choisir l'extension stp )

   3. Fermez votre fichier mais pas CATIA

2. En vidange

1. Ouvrez votre fichier original

2. Enregistrez votre fichier sous le nouveau nom NOM_DE_FAMILLE_SECU_VIDANGE

3. En modifiant les paramètres destranslations fermez le robinet d'alimentation, ouvret le clapet de sécurité (position initiale avant la translation ). si vous avez un message d'erreur, appelez immédiatement votre enseignant !

4. Retirez la zone de volume fluide inutile autour du clapet anti-retour

5. Sauvegardez votre fichier

6. Exportez-le au format step

Félicitations vous avez terminé le travail