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Régulateur à membrane pour basses pressions
Les membranes de régulateurs servant au règlage de la pression de gaz, ou de vapeurs, pour de basses pressions jusqu'à environ 1000 m/m d'eau, sont généralement fabriquées en cuir, en toile imprimée, ou en une autre matière flexible similaire.
Si alors on dispose des régulateurs munis de telles membranes dans des espaces dans lesquels règnent des tempéra- tures élevées 4 appareils d'éclairage par exemple - on court le risque de voir les membranes détruites pi on ne prévoit pas un refroidissement des régulateurs par des moyens appropriés.
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Les régulateurs munis de telles membranes ne conviennent pas mieux pour l'emploi dans des pièces d'habitation, puisqu'il y a lieu de craindre des fuites de gaz au régulateur si la membrane perd son étanchéité. Le régulateur doit comporter des dispositifs spéciaux empêchant les fuites de gaz dans le cas d'un manque d'étanchéité de la membrane.
Les inconvénients inhérents aux régulateurs à membrane en tissu peuvent être supprimés conformément à la présente invention en équipant les régulateurs avec des membranes métal- liques. Mais dans la plupart des cas vient s'opposer à cette disposition le fait que la course des membranes métalliques est trop faible si on ne veut être amené à construire des ré- gulateurs de dimensions excessives et qu'il n'est pas possib- le de loger par exemple dans des appareils d'éclairage, et aussi le fait que la membrane elle-même est trop peu élasti- que et que sa manoeuvre exige des efforts de déplacement ex- cessfis, de sorte que les membranes métalliques peuvent dif- ficilement être employées pour de basses pressions.
Afin de pouvoir utiliser des membranes métalliques comme organes régulateurs malgré les faibles effors de dépla- cement, on évite conformément à l'invention les renforcements et on rend inefficaces les tensions internes. Des recherches ont en effet montré que lors du montage de membranes, préfé- rablement réalisées en tôle mince, il existait le danger de production de tensions internes agissant sur toute la surfa- ce de la membrane et diminuant son élasticité. Il y a donc lieu de prévoir une forme particulière de membrane qui permet d'empêcher avec certitude la transmission de tensions, pro- duites à l'endroit du serrage, sur la surface restante de la membrane, surface que l'on peut appeler surface effective de travail et qui, suivant l'invention, ne doit pas être rigide et doit par conséquent être lisse.
On obtient ce résultat en séparant les surfaces de serrage ou de montage de la surface
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utilisée pour le règlage c'est à dire de la surface dite effective de travail, cette séparation étant réalisée au moyen d'un décrochement, d'une rainure ou d'un moyen analogue inter- calé dans la membrane. On peut par exemple disposer la surface de travail - qui peut être plane ou légèrement bombée ou confor- mée de manière similaire - dans un plan différent de celui dans lequel se trouvent les surfaces de serrage, au-dessus ou au- dessous de celles-ci. Les raccordements inclinés, verticaux, ou analogues entre le plan de montage et le plan de travail pro- tègenet alors la surface de travail contre l'effet des tensions internes des surfaces de montage.
Les métaux, par exemple, le laiton ou analogues,servant à la construction des!membranes de régulateurs de ce genre, qui entrent plus particulièrement en ligne de compte pour le règlage de la pression du gaz de houille fourni par des usines à gaz, peuvent facilement être attaqués par les constituants chimiques du gaz. Il est donc avantageux de munir la surface de' la membrane exposée au gaz, ou encore la totalité de la membra- ne, d'un revêtement en bakélite.
Les possibilités de règlage d'une membrane métallique sont encore diminuées du fait que sur le cône de la soupape vient agir, d'un côté, la pression d'entrée ; il se produit ainsi une pression qui s'oppose à la charge du c8ne. Lorsque la pression d'entrée atteint une valeur déterminée, la pression de sortie agissant sur la surface de la membrane avec la pres- sion d'entrée agissant sur la surface du cône de la soupape, sera plus grande que la charge de la membrane nécéssaire au réglage. La conséquence en est la fermeture de la soupape qui se manifeste par une baisse de la pression de sortie.
Cet inconvénient est particulièrement ressenti lorsqu'il. faut envoyer à travers la soupape des quantités de gaz telati- vement importantes, et que l'on est obligé de choisir une di- mension disproportionnée pour le cône de la soupape.
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Suivant l'invention, on évite cet inconvénient en emplo- yant pour charger la membrane au l@@u des poids habituels un ressort travaillant à la compression et dont les dimensions sont telles que sa résistance augmente à peu près dans la même propor- tion que la pression de charge qui s'y oppose lors de l'augmen tation de la pression d'entrée. En donnant à ces dimensions des valeurs appropriées la membrane conserve toujours une position d'équilibre malgré l'augmentation de la pression d'entrée et il ne se produit pas de baisse dans la pression de sortie réglée.
L'emploi du ressort présente par ailleurs d'autres avantages importants; la charge peut être réalisée en tendant plus ou moins le ressort de compression, opération qui peut se faire par des moyens simples tels que capuchon à vis ou analogues. Il n'y a donc plus lieu de mettre en place ou d'enlever constamment des poids, opération fastidieuse et demandant beaucoup de temps.
La manoeuvre du régulateur s'en trouve considérablement simpli- fiée.
Lors de la rotation du capuchon à vis il peut arriver que le ressort tourne avec celui-ci et déforme ainsi la membrane sur @ laquelle il repose par sa face inférieure. En vue d'empêcher ce- ci, le ressort comporte suivant l'invention un capuchon à son ex- trémité supérieur et dont une pointe creuse vient s'opposer à une pointe du capuchon à vis. Par suite de cette disposition le frottement entre le ressort et le capuchon à vis est tellement faible qu'un entrainement du ressort lors de la rotation est rendu impossible.
Afin d'empêcher la rotation du capuchon à vis par suite de vibrations ou par des manoeuvres frauduleuses, on prévoit conformément à l'invention une couronne d'orifices à son extré- mité inférieure ; couronne permet l'immobilisation du capuchon dans n'importe quelle position en reliant l'un des ori- fices à un oeillet fixé sur l'enveloppe du régulateur, au moyen d'un scellé en plomb ou analogue.
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On a constaté qu'il peut arriver lors de l'emploi de ressorts de charge au lieu de poids de charge pour des membranes métalliques, que la queue de soupape ne travaille plus dans une position exactement orthogonale par rapport au plan de serrage de la membrane. Le cône de la soupape peut alors venir reposer sur un côté seulement de son siège, ce qui diminue considérable- ment l'effet du régulateur.
Suivant la présente invention, on ne réunit donc le cône de la soupape avec la queue de celle-ci que d'une manière pendu- laire. La queue est creuse et le cône de la soupape est fixé sur une tige dont l'autre extrémité porte une sphère. La sphère est disposée à l'intérieur de la queue creuse de telle sorte, que le cône de la soupape puisse osciller d'une certaine quanti- té, et se centrer constamment par rapport à son siège, sans toutfois pouvoir jouer dans le sens vertical,
Dans des régulateurs de ce genre, à membrane métallique et ressorts de charge, il peut arriver que les pièces intérieures mobiles amorcent des vibrations indésirables.
La possibilité en existe en particulier lorsque l'étage de pression entre la pression d'entrée non réglée, en amont de la soupape, et la pression de sortie réglée, en aval de la soupape, atteint une certaine valeur= Conformément à l'invention, on empêche ceci en disposant dans le canal amenant le gaz à la chambre haute pression sous la soupape, un dispositif régleur réglable. En agissant de la manière voulue sur ce dispositif, on maintient la valeur de la pression dans la chambre haute pression du régula- teur à une valeur inférieure à celle de la pression dans la conduite d'amenée, ce qui permet de maintenir la pression dans la chambre haute pression par rapport à celle de la chambre de la membrane à un étage pour lequ 1 il ne se produit pas encore d'oscillation.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple non limita- tif, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
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Dans ses parties principales, le régulateur se compose d'une enveloppe intérieure 1, d'une pièce de raccordement 13 et d'une partie supérieure 14 avec capuchon à vis 15. Entre la partie inférieure 1 et une bague de tension 16 est formée une surface de serrage dans laquelle est serrée la membrane mé- tallique 2. La partie centrale de la membrane métallique 2 est réunie au moyen d'une broche 17 avec une pièce support 18 percée d'orifices 33 pour le passage du gaz, la broche 17 étant vissée dans la pièce 18, de telle sorte qu'il se forme ici une deuxième surface de serrage pour la membrane. Les deux surfaces de ser- rage sont séparées de la surface de travail de la membrane par les deux décrochements 19 et 20 visibles sur la figure. Dans le cas représenté, cette surface de travail se trouve au-dessous des deux surfaces de serrage, et est bombée vers le haut.
Pour charger la membrane, on emploie un ressort en hélice 4 prenant appui d'un côté sur la broche 17, et .le l'autre côté sur un support conique 21. Ce dernier support prend appui à son tour sur un creux 22 du capuchon 15, de sorte que lors de la rotation du capuchon à vis il ne puisse se produire une fatigue exagérée du ressort. Le capuchon à vis 15 comporte à son extrémité in- férieure une couronne d'orifices 23, et la partie supérieure 14 du régulateur porte un oeillet 24, vissé sur elle, et servant à l'immobilisation et au plombage. Les dimensions du ressort sont telles que l'augmentation de sa résistance à la compression est, comme il a été dit plus haut, à peu près la même que celle de la pression de charge qui vient s'y opposer lors de l'aug- menation de la pression à l'entrée.
Le réglage de la charge s'effectue en faisant tourner le capuchon 13. La broche 17 est creuse et comporte à son extrémité inférieure un fond percé d'un orifice central 25 ; elle peut être fermée à son extrémité supérieure par un bouchon fileté 26. A l'intérieur de cette broche se trouve un ressort en hélice 27 sur lequel repose la sphère 28 terminant la queue de soupape 29 dont l'extrémité
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inférieure est solidaire du cône de soupape 3? La levée de la soupape peut être réglée en faisant tourner le bouchon 26. Le cône peut effectuer librement un mouvement pendulaire mais ne présente aucun jeu dans le sens vertical. La partie inférieure de l'enveloppe 1 est germée au moyen du bouchon 30.
L'arrivée et le départ du gaz se font par les conduites 6 et 9 prévues dans la pièce de raccordement 13 et terminés par les raccords 5 et 10. La pièce 13 comporte par ailleurs deux orifices 34 et 35 pouvant être obturés par les bouchons 31 et 32. Ces orifices font communiquer les chambres à haute et à basse pression avec l'atmosphère, de sorte qu'il est possible après enlèbement des ces bouchons de raccorder des manomètres pour mesurer la pression. Pour régler la pression d'entrée arrivant par le raccord 5 et le canal 6 dans la chambre 7, ceci en vue de réaliser un étage de pression dé- terminée entre la chambre 7 et la chambre à basse pression 8, pour le gaz réglé, une vis 11 pénètre dans le canal 6 et peut être immoblilistée par le contre-écrou 12.
La forme d'exécution représentée à trait à un régula- teur sur lequel ont été appliqués tous les points de l'inven- tion mentionnés plus haut. On peut aussi sans sortir du cadre ni de l'esprit de l'invention, supprimer l'un ou l'autre de ces points, ou même plusieurs à la fois, Le point essentiel réside dans le forme de la membrane métallique..
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Diaphragm regulator for low pressures
Regulator membranes for use in regulating the pressure of gases, or vapors, at low pressures up to about 1000 m / m of water, are generally made of leather, printed canvas, or other similar flexible material. .
If, then, regulators fitted with such membranes are placed in spaces in which high temperatures prevail - 4 lighting devices, for example - there is the risk of the membranes being destroyed; or cooling of the regulators by means of means is not provided. appropriate.
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Regulators fitted with such membranes are not more suitable for use in living rooms, since there is a fear of gas leakage from the regulator if the membrane loses its seal. The regulator must have special devices to prevent gas leaks in the event of a membrane leakage.
The disadvantages inherent in fabric membrane regulators can be overcome in accordance with the present invention by equipping the regulators with metal membranes. But in most cases, this arrangement is opposed by the fact that the stroke of the metal membranes is too small if we do not want to be led to build regulators of excessive dimensions and that it is not possible. to house, for example, in lighting devices, and also the fact that the membrane itself is too inelastic and that its operation requires excessive displacement forces, so that the metal membranes can hardly be used for low pressures.
In order to be able to use metal membranes as regulating members despite the low displacement forces, reinforcements are avoided in accordance with the invention and internal tensions are rendered ineffective. Research has in fact shown that during the assembly of membranes, preferably made of thin sheet metal, there was the danger of producing internal tensions acting on the entire surface of the membrane and reducing its elasticity. It is therefore necessary to provide a particular form of membrane which makes it possible to prevent with certainty the transmission of tensions, produced at the location of the clamping, on the remaining surface of the membrane, a surface which can be called surface. effective working and which, according to the invention, must not be rigid and must therefore be smooth.
This is achieved by separating the clamping or mounting surfaces from the surface.
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used for the adjustment, that is to say of the so-called effective working surface, this separation being carried out by means of a recess, a groove or the like interposed in the membrane. For example, the working surface - which can be flat or slightly convex or similarly shaped - can be arranged in a plane different from that in which the clamping surfaces are located, above or below them. this. Angled, vertical, or the like connections between the mounting plane and the worktop then protect the work surface from the effect of internal stresses in the mounting surfaces.
The metals, for example, brass or the like, used in the construction of membranes of regulators of this kind, which are more particularly relevant for the regulation of the pressure of the coal gas supplied by gas works, can easily be attacked by the chemical constituents of the gas. It is therefore advantageous to provide the surface of the membrane exposed to the gas, or alternatively the entire membrane, with a bakelite coating.
The possibilities of adjusting a metal diaphragm are further reduced owing to the fact that the inlet pressure acts on the cone of the valve; a pressure is thus produced which opposes the charge of the cone. When the inlet pressure reaches a determined value, the outlet pressure acting on the surface of the diaphragm with the inlet pressure acting on the surface of the valve cone, will be greater than the required diaphragm load. to the setting. The consequence is the closing of the valve which is manifested by a drop in the outlet pressure.
This drawback is particularly felt when it. It is necessary to send through the valve such large quantities of gas, and that one is obliged to choose a disproportionate size for the cone of the valve.
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According to the invention, this drawback is avoided by employing, to load the membrane at the usual weights, a spring working in compression, the dimensions of which are such that its resistance increases in approximately the same proportion. than the charge pressure which opposes it when the inlet pressure increases. By setting these dimensions to the appropriate values the diaphragm always maintains an equilibrium position despite the increase in the inlet pressure and there is no drop in the set outlet pressure.
The use of the spring also has other important advantages; the load can be achieved by tensioning the compression spring more or less, an operation which can be carried out by simple means such as a screw cap or the like. There is therefore no longer any need to constantly put on or remove weights, a tedious operation requiring a lot of time.
The operation of the regulator is considerably simplified.
During the rotation of the screw cap it may happen that the spring rotates with it and thus deforms the membrane on which it rests from its underside. In order to prevent this, the spring comprises according to the invention a cap at its upper end and a hollow point of which opposes a point of the screw cap. As a result of this arrangement, the friction between the spring and the screw cap is so low that driving the spring during rotation is made impossible.
In order to prevent the screw cap from rotating as a result of vibrations or by fraudulent maneuvers, a ring of orifices is provided in accordance with the invention at its lower end; crown enables the cap to be immobilized in any position by connecting one of the holes to an eyelet fixed to the regulator casing, by means of a lead seal or the like.
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It has been observed that when using load springs instead of load weights for metal membranes, the valve stem no longer works in a position exactly orthogonal to the clamping plane of the membrane. . The valve cone can then come to rest on only one side of its seat, which considerably reduces the effect of the regulator.
According to the present invention, therefore, the cone of the valve is only joined with the stem of the latter in a hanging manner. The tail is hollow and the cone of the valve is fixed on a rod, the other end of which carries a sphere. The sphere is placed inside the hollow tail in such a way that the cone of the valve can oscillate by a certain amount, and be constantly centered in relation to its seat, without however being able to play in the vertical direction. ,
In such regulators with metal diaphragms and load springs, it may happen that the moving interior parts initiate unwanted vibrations.
The possibility exists in particular when the pressure stage between the unregulated inlet pressure, upstream of the valve, and the set outlet pressure, downstream of the valve, reaches a certain value = According to the invention , this is prevented by placing in the channel bringing the gas to the high pressure chamber under the valve, an adjustable regulating device. By acting in the desired manner on this device, the value of the pressure in the high pressure chamber of the regulator is maintained at a value lower than that of the pressure in the supply pipe, which makes it possible to maintain the pressure in the regulator. the high pressure chamber relative to that of the single-stage diaphragm chamber so that oscillation does not yet occur.
The appended drawing represents, by way of non-limiting example, an embodiment of the subject of the invention.
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In its main parts, the regulator consists of an inner casing 1, a connection piece 13 and an upper part 14 with screw cap 15. Between the lower part 1 and a tension ring 16 is formed a clamping surface in which the metal diaphragm 2 is clamped. The central part of the metal diaphragm 2 is joined by means of a pin 17 with a support part 18 pierced with holes 33 for the passage of gas, the pin 17 being screwed into the part 18, so that a second clamping surface for the membrane is formed here. The two clamping surfaces are separated from the working surface of the membrane by the two recesses 19 and 20 visible in the figure. In the case shown, this work surface is located below the two clamping surfaces, and is curved upwards.
To load the membrane, a helical spring 4 is used, bearing on one side on the pin 17, and the other side on a conical support 21. The latter support in turn rests on a recess 22 of the cap. 15, so that during the rotation of the screw cap there can be no excessive fatigue of the spring. The screw cap 15 has at its lower end a ring of orifices 23, and the upper part 14 of the regulator carries an eyelet 24, screwed onto it, and serving for immobilization and sealing. The dimensions of the spring are such that the increase in its compressive strength is, as has been said above, approximately the same as that of the load pressure which opposes it during the increase. menation of inlet pressure.
The load is adjusted by rotating the cap 13. The pin 17 is hollow and has at its lower end a bottom pierced with a central orifice 25; it can be closed at its upper end by a threaded plug 26. Inside this pin is a helical spring 27 on which rests the sphere 28 terminating the valve stem 29 whose end
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lower is integral with the valve cone 3? The valve lift can be adjusted by rotating the plug 26. The cone can swing freely but has no play in the vertical direction. The lower part of the envelope 1 is germinated by means of the stopper 30.
The arrival and departure of gas are made through the pipes 6 and 9 provided in the connection piece 13 and terminated by the fittings 5 and 10. The piece 13 also has two orifices 34 and 35 which can be closed by the plugs 31 and 32. These orifices make the high and low pressure chambers communicate with the atmosphere, so that after removal of these plugs it is possible to connect manometers to measure the pressure. To regulate the inlet pressure arriving via connection 5 and channel 6 into chamber 7, with a view to achieving a defined pressure stage between chamber 7 and low pressure chamber 8, for the regulated gas, a screw 11 penetrates the channel 6 and can be immobilized by the lock nut 12.
The embodiment shown relates to a regulator to which all the points of the invention mentioned above have been applied. It is also possible, without departing from the scope or the spirit of the invention, to eliminate one or other of these points, or even several at the same time. The essential point lies in the shape of the metal membrane.