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"Perfectionnements aux butées flexibles à diaphragmes".
L'invention concerne lesbutées flexiblesà diaphragme, applicables aux appareils actionnés par des gaz sous pression, et a pour objet un système perfectionné de butée de ce type.
'Les butées flexibles ou diaphragmes connus à ce jour présentent des inconvénients importants qui avaient jusqu'ici limité leur application aux cas où ce diaphragme est soumis à des pressions relativement faibles, et à des courses s effec... tives d'un ordre de grandeur assez faible.
Dans le cas d'un diaphragme de forme 'plane, ou sensible,
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ment plane, il est évident que la déplacement du diaphragme depuis sa position médiane correspondant à cette forme plane, est nécessairement accompagné d'une déformation du diaphragme donnant naissance a des forces ou tensions infâmes qui tendent â ramener la diaphragme â sa position médiane.
Ces forces sont relativement peu importantes lorsque le diaphragme est constitué d'une matière élastique mince, et lorsqu' on n'envisage qu'une course relativement faible du diaphragme; .lais on conçoit que dans tous les cas,la. réaction du diaphragme aux variations de la pression de gaz a laquelle il est soumis, est considérable-' mant modifiée par l'action desefforts occasionnéspar sae des placements, et 1a position du diaphragme n'est donc pas Entière... ment dépendante des pressions de gaz utilisées.
Dans le cas le diaphragmesdestinésà être soumis L des pressions relativement considérables, et constitués en vue de résister â de talles pressions, en une matière flexible relati- vement épaisse et sensiblement inextensible, les tensions inter- nes produites par le déplacement du diaphragme par rapport L sa position médiane deviennent tout à fait considérables, @ moins du diaphragme que ce déplacement/ne soit relativement faible;
en général, il est impossible d'utiliser des diaphrmes de ce type dans tous les cas on une margeda course suffisamment grande est néceseai- re, sansproduire une augmentation de la pression nécessitée par l'augmentation du déplacement,par suite de l'augmentation des tensions internesà surmonter.
On a déjà proposé,pour parer à ces inconvénients,différai-' tes formes dediaphragme autres que la forme plane, ou sensible- ment plane,mais toutes ces formes présentent l'inconvénient que la marge de course possible est relativement faible,tandis que les tensions internes produites dans le diaphrme par suite de son déplacement affectent sérieusement la sensibilité du diaphragme aux variations de pression motrice, en introduisant une pression nuisible et indéterminée pour ramener le diaphragme
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à sa position originale nan reformée.
Certaines formes de diaphragme déjà proposées présentent également l'inconvénient que la surface effective du diaphragme est différente pour différentes valeurs du déplacement, da sorte , que la sensibilité du diaphragme) aux variations de pression auxquelles il est soumis dépend de sa position dans sa marge de course,ce qui pour de nombreuses considérations est fâcheux et inadmissible.
Le mode de construction perfectionne, cent orme à la présen- te invention, est destiné à surmonter les inconvénients cidessus, et permet la réalisation d'un diaphragme pouvant être considéré comme équivalent, en cee qui concerne sa marge de course et l'indépendance de l'effet des tensions internes à une butée à piston même lorsqu'elle est soumise à des variatione considérablesde pression, et qui peut être utilisée sous diverses conditions de travail sans subir de détérioration.
L'invention est représentée à titre d'exemple au'dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une coupe en élévation d'une moitié de diaphragme constitué suivant une forme préférée de l'invention.
Les figures 2 et 3 sont des vues analogues montrant le diaphragme- maintenu en position de fonctionnement dans ses organes de support fixes et mobiles,ce diaphragme étant disposé pour travailler sous différentes conditions de pression.
En se référant au dessin, on voit que la butée flexible représentée comporte un diaphragme dont les bridas intérieure et extérieure annulaires sensiblement planes sont indiquées en 1 et 2, et qui, dans la position originale pour laquelle le diaphragme n'est soumis à aucun effort et représentée figure 1, sont placées dans deux plans parallèles différents et reliées par une partie intermédiaire 3, Le diaphragme est réalisé de préférence' en caoutchouc moulé avec un renforcement interne de construction consistant dans des fils disposés radialement lui
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permettant de résister aux efforts en direction radiale tout en permettant une dilatation circonferentielle et une flexion du c aout ch ouc .
La distance axiale séparant les plans des brides 1 et 2 et par conséquent la longueur de la partie intermédiaire conique 3 du diaphragme sont déterminées en fonction de la marge de course nécessaire,
La bride extérieure 2 est fixée de toute manière appropriée sur un support extérieur cylindrique 4, la bride intérieure étant fixée à l'élément mobile 5, tendis que la partie intermédiaire 3 du diaphragme est déformée suivant deux plis concentriques annulaires 6 et 7 disposés en sens inverse , de manière que, dans la position moyenne normale du diaphragme représentée figures 2 et 3, les brides extérieure et intérieure 1 et @ soient reliées par une partie doublement pliée;
les creux et les saillies annulaires des plis 6 et 7 étant disposés dans des plans décalés de part et d'autre du plan debrides.
Le pli interne 7 est disposé de manière à âtre supporté ou maintenu danssa position déformée indépendamment de la course du diaphragme, de manière que toutes les portions de ce diaphragme autres que la portion conique intermédiaire 3 puissent, soit reprendre leur forme moulée en position non déformée, soit être volontairement déformées et maintenues ou supportées rigidement à leur forme voulue ; ainsi aucune portion du diaphragme autre que la portion intermédiaire conique 3 ne peut être changée de forme quels que soient les déplacements durant la course puisque tous sent fixés en position et par conséquent ne pauvent pas être affectés par le déplacement du diaphragme pendant le travail.
Les tensions internes s'exercent des le début dans la portion intermédiaire conique 3 du diaphragme par suite du double pli,mais ces tensions restent constantes pendant toute la course du diaphragme, et par suite n'ont pas d'effet sur
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son mouvement.
Ces tensions s'exercent à la compression eta la traction Puisqu'elles sont dues à un mouvemant de flexion et elles restent constantes lorsque le diaphragme se déplace ,puisqu'ellesprennent naissance dans une partie de la portion intermé- diaire 3,tandis qu'elles sont supprimées dans l'autre partie.
Bandant la course de la butée, le rayon des plis annulaires 6 et 7 reste constant,de sorte que la position radiale et la forme de chaque pli sont invariables bien que la zoae annulaire de la portion intermédiaire comprise entre chaque pli varie pendant la c ourse.
Ce mouvement de la portion intermédiaire 3 du diaphragme peut être limité par les formes du support cylindrique 4 et de l'élément mobile 5, le pli extérieur 6 se déplaçant le long de la surface oylindrique 8 contre laquelle la portion intermédiaire du diaphragme, extérieure au pli 6, vient s'appuyer , tandis que la portion du diaphragme correspondant à la face extérieure du pli extérieur 6 s'appuie contre le bord eylindri- que 9 de l'élément mobile 5.
On voit ainsi, qu'en ce qui concerne le pli extérieur 6, la portion intermédiaire du diaphragme roule en se rapprochant ou en s'éloignant de la surface cylindrique du support 4, en s' éloignant ou en se rapprochant au contraire de la surface cylindrique9de l'élément mobile 5, en même temps que cet élément 5 se déplace par rapport au support 4,la portion du diaphragme placée entre ces surfaces,constituant le pli 6 lui- même .
Le pli interne 7 peut rester pendant la course continuellament en prise avec une saillie annulaire 10 appropriée de l'élément mobile 5.
Les conditions exposées ci-dessus se maintiennent dans les cas ou, comme indiqué figure 2,la pression du.gaz dans l'espaceau-dessus de la surface supérieure du diaphragme qui
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ast tourné vers la concavité du pli extérieur 6, ast plus grande que la pression an gaz sur 1a face opposée. Dans le cas contraire représente figure 3,pour lequel l'espace tourné vers la concavité du pli intérieur 7 est à une pression plus élevée,la pli extérieur 6 peut rester en prise avec une sail- lie annulaire 11 du support cylindrique 4, tandis que le pli intérieur 7 modifie sa position axiale pendant la course.
Il est évident que le pli mobile,intérieur ou extérieur, suivant la cas, a un diamètre invariable pendant toute la course,de sorte que la surface effective de la butée est éga- lement invariable et qu'en outre les tensions internes dans une zone particuliers quelconque de la portion intermédiaire du diaphragma, bien qu'elles varient en ce qui concerne leur intensité et leur sens lorsque la butée se déplace, sont sensi- blement neutralisées par la variation inverse des tensions dans une autre ou dans d'autres zones, ces tensions étanten fait transmises d'une zone à l'autre pendant le mouvement du pli.
Les tensions initiales produites par le pliage original du diaphragme lorsqu'il est mis en position sont ainsi, non sensiblement seulement/équilibrées dans leur ensemble, mais encore mainte- nues équilibrées pandant la course bien qu'elles passent d'une portion à l'autre pondant son mouvement.
La portion intermédiaire S du diaphragme a été définie dans l'exemple ci-dessus comme d'une forme sensiblement coni- que,mais pour que les conditions ci-dessus soient antièrement remplies,la forme conique peut dans certains cas être modifiée de manière @ obtenir une surface de section transversale origi- nale courbe,ce qui conduit à une modification correspondante de l'importanceet de la distribution destensions initialespro- duites par le pliage du diaphragme.
Dans certains cas, la bride intérieure peut être consti- tuée par une base sensiblement plate et non. perforée fixée à
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l'élément mobile 5, et le diaphragme conporte de préférence, comme indiqué figure 1, de légères courbures intermédiaires 12 et 13, reliant la portion intermédiaire principale 3 et les brides 1 et 2,ce qui facilite l'opération de moulage.
L'invention n'est évidemment pas limitée à une forme particulière de construction tant en ce qui concerne le support et l'élément mobile qu'en ce qui concerne la constitution du diaphragme décrit et représenté à titre d'exemple.
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RETENDICATIONS. l.-Butés flexible du type diaphragme p our appareils agtionnés par un fluide sous pression comprenant un diaphragme comportant des brides extérieure et intérieure connectées par une partie intermédiaire,
qui est disposée pour être déformée en plis annulaires opposés de rayons différents et qui sont constants pendant le mouvement de diaphragme et disposés de telle manière relativement l'un par rapport à l'autre que l'augmentation et la diminution des efforts de compression et de traction produits dans les différentes zones annulaires du diaphragme lors du déplacement de ce dernier en substance, se neutralisent,dans le but spécifié.
2,-Diaphragme flexible comme revendiqué dans revendication 1, comprenant substantiellement des brides interne et externe planes ,.connectées par une partie intermédiaire conique, dans le but spécifié.
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"Improvements to flexible diaphragm stops".
The invention relates to flexible diaphragm stops, applicable to devices operated by pressurized gases, and relates to an improved stop system of this type.
The flexible stops or diaphragms known to date have significant drawbacks which had hitherto limited their application to cases where this diaphragm is subjected to relatively low pressures, and to effective strokes of the order of rather small size.
In the case of a diaphragm with a flat or sensitive shape,
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flatly, it is obvious that the displacement of the diaphragm from its middle position corresponding to this planar shape, is necessarily accompanied by a deformation of the diaphragm giving rise to infamous forces or tensions which tend to bring the diaphragm back to its middle position.
These forces are relatively small when the diaphragm is made of a thin elastic material, and when only a relatively small travel of the diaphragm is considered; .lais it is understood that in all cases, the. The reaction of the diaphragm to variations in the gas pressure to which it is subjected is considerably modified by the action of the forces caused by its placements, and the position of the diaphragm is therefore not entirely dependent on the pressures. of gas used.
In the case of the diaphragms intended to be subjected to relatively considerable pressures L, and made with a view to resisting such pressures, of a relatively thick and substantially inextensible flexible material, the internal stresses produced by the displacement of the diaphragm with respect to L its median position becomes quite considerable, less than the diaphragm that this displacement is relatively small;
In general, it is not possible to use diaphrms of this type in all cases where a sufficiently large margin of stroke is required, without producing an increase in pressure required by the increase in displacement, as a result of the increase in internal tensions to overcome.
To overcome these drawbacks, various diaphragm shapes other than the plane shape, or substantially plane shape, have already been proposed, but all these shapes have the drawback that the possible margin of travel is relatively small, while the internal stresses produced in the diaphragm as a result of its displacement seriously affect the sensitivity of the diaphragm to changes in driving pressure, introducing harmful and indeterminate pressure to return the diaphragm
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to its original reformed nan position.
Certain forms of diaphragm already proposed also have the disadvantage that the effective surface of the diaphragm is different for different values of the displacement, so that the sensitivity of the diaphragm) to the pressure variations to which it is subjected depends on its position within its margin of displacement. race, which for many reasons is unfortunate and unacceptable.
The improved mode of construction, one hundred elm in the present invention, is intended to overcome the above drawbacks, and allows the realization of a diaphragm which can be considered as equivalent, as regards its travel margin and the independence of the effect of internal stresses in a piston stopper even when it is subjected to considerable pressure variations, and which can be used under various working conditions without suffering damage.
The invention is shown by way of example in the accompanying drawing in which: FIG. 1 is a sectional elevation of a diaphragm half formed according to a preferred form of the invention.
FIGS. 2 and 3 are similar views showing the diaphragm held in the operating position in its fixed and movable support members, this diaphragm being arranged to work under different pressure conditions.
Referring to the drawing, it can be seen that the flexible stopper shown comprises a diaphragm whose substantially planar annular inner and outer bridles are indicated at 1 and 2, and which, in the original position for which the diaphragm is not subjected to any force and shown in figure 1, are placed in two different parallel planes and connected by an intermediate part 3, The diaphragm is preferably made of molded rubber with an internal reinforcement of construction consisting of threads arranged radially to it.
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allowing to resist the forces in the radial direction while allowing a circumferential expansion and a bending of the c aout ch ouc.
The axial distance separating the planes of the flanges 1 and 2 and consequently the length of the conical intermediate part 3 of the diaphragm are determined according to the necessary stroke margin,
The outer flange 2 is fixed in any suitable manner on a cylindrical outer support 4, the inner flange being fixed to the movable element 5, tending that the intermediate part 3 of the diaphragm is deformed in two concentric annular folds 6 and 7 arranged in direction reverse, so that, in the normal average position of the diaphragm shown in Figures 2 and 3, the outer and inner flanges 1 and @ are connected by a double folded part;
the hollows and the annular projections of the folds 6 and 7 being arranged in planes offset on either side of the plane of the flanges.
The internal ply 7 is arranged so as to be supported or maintained in its deformed position independently of the travel of the diaphragm, so that all the portions of this diaphragm other than the intermediate conical portion 3 can either resume their molded shape in the undeformed position. or be deliberately deformed and held or rigidly supported in their desired shape; thus no portion of the diaphragm other than the conical intermediate portion 3 can be changed in shape whatever the displacements during the race since all feel fixed in position and therefore cannot be affected by the displacement of the diaphragm during work.
The internal tensions are exerted from the start in the conical intermediate portion 3 of the diaphragm as a result of the double fold, but these tensions remain constant throughout the travel of the diaphragm, and therefore have no effect on
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its movement.
These tensions are exerted in compression and traction Since they are due to a bending movement and they remain constant when the diaphragm moves, since they originate in a part of the intermediate portion 3, while they are deleted in the other part.
Contouring the stroke of the stop, the radius of the annular folds 6 and 7 remains constant, so that the radial position and the shape of each fold are invariable although the annular area of the intermediate portion between each fold varies during the course. .
This movement of the intermediate portion 3 of the diaphragm can be limited by the shapes of the cylindrical support 4 and of the movable element 5, the outer fold 6 moving along the cylindrical surface 8 against which the intermediate portion of the diaphragm, external to the ply 6 comes to rest, while the portion of the diaphragm corresponding to the exterior face of the exterior ply 6 rests against the cylindrical edge 9 of the movable element 5.
It can thus be seen that, with regard to the outer ply 6, the intermediate portion of the diaphragm rolls by approaching or moving away from the cylindrical surface of the support 4, by moving away or by moving towards the surface on the contrary. cylindrique9de the movable element 5, at the same time as this element 5 moves relative to the support 4, the portion of the diaphragm placed between these surfaces, constituting the fold 6 itself.
The internal ply 7 may remain during the stroke continuously engaged with a suitable annular projection 10 of the movable member 5.
The conditions set out above are maintained in the cases where, as shown in Figure 2, the gas pressure in the space above the upper surface of the diaphragm which
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ast turned towards the concavity of the outer ply 6, ast greater than the gas pressure on the opposite face. In the opposite case is shown in figure 3, for which the space facing the concavity of the inner ply 7 is at a higher pressure, the outer ply 6 can remain in engagement with an annular projection 11 of the cylindrical support 4, while the inner ply 7 changes its axial position during the race.
It is obvious that the movable ply, inside or outside, as the case may be, has an invariable diameter during the whole stroke, so that the effective surface of the stop is also invariable and that in addition the internal stresses in a zone peculiarities of the intermediate portion of the diaphragm, although they vary in intensity and direction as the stopper moves, are substantially neutralized by the inverse variation of voltages in another or other areas, these tensions being in fact transmitted from one zone to another during the movement of the ply.
The initial stresses produced by the original folding of the diaphragm when put into position are thus not only substantially / balanced as a whole, but still kept balanced during the stroke although they pass from portion to portion. other laying his movement.
The intermediate portion S of the diaphragm has been defined in the above example as of a substantially conical shape, but in order for the above conditions to be fully met, the conical shape may in some cases be altered so. obtaining an original curved cross-sectional area, which results in a corresponding change in the magnitude and distribution of the initial tensions produced by the folding of the diaphragm.
In some cases, the inner flange may be a substantially flat base and not. perforated attached to
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the movable element 5, and the diaphragm preferably has, as indicated in FIG. 1, slight intermediate curvatures 12 and 13, connecting the main intermediate portion 3 and the flanges 1 and 2, which facilitates the molding operation.
The invention is obviously not limited to a particular form of construction both as regards the support and the movable element and as regards the constitution of the diaphragm described and shown by way of example.
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CLAIMS. 1.-Flexible diaphragm-type stops for devices agitated by a pressurized fluid comprising a diaphragm comprising outer and inner flanges connected by an intermediate part,
which is arranged to be deformed into opposite annular folds of different radii and which are constant during the diaphragm movement and so arranged relatively to each other that the increase and decrease of compressive forces and traction produced in the various annular zones of the diaphragm during the displacement of the latter in substance, neutralize each other, for the specified purpose.
2, A flexible diaphragm as claimed in claim 1, comprising substantially planar inner and outer flanges, connected by a tapered intermediate portion, for the specified purpose.
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