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DISPOSITIF POUR EQUILIBRER-LES PRESSIONS.
La présente invention est relative à un dispositif pour équili- brer les pressions, par exemple celles s'exerçant sur les soupapes des régu- lateurs de pression soumises à des pressions variables.
Le problème et la solution du problème suivant l'invention se- ront décrits ci-après en relation avec un régulateur de-pression, mais il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à la seule application aux régulateurs de pression.
On connaît des régulateurs de pression dont la soupa.pe est li- bérée de la pression antérieure au moyen d'une deuxième soupape (soupape à double siège) ou d'une membrane de compensation correspondant à la surfa- ce effective de la soupape. Par l'emploi de régulateurs à plusieurs étages, on a également obtenu une certaine indépendance entre la contrepression et la pression antérieure variable. Les régulateurs à plusieurs étages présen- tent cependant l'inconvénient d'une construction compliquée; les régula- teurs à double soupape ne ferment pas d'une manière étanche pour une consom- mation zéro et les régulateurs dans lesquels la soupape est équilibrée par des membranes de compensation ne peuvent pas, pour des raisons de matériel, être utilisés aux pressions élevées au assez élevées.
L'invention a pour but de réaliser l'équilibre de la pression d'une manière évitant les inconvénients ci-dessus et convenant particulière- ment bien pour les soupapes des régulateurs de pression soumises à des pres- sions variables.
L'invention consiste en ce que l'on emploie comme élément d'é- quilibre de la pression de la soupape un corps élastique connu en soi.
De préférence, un corps élastique est disposé en connexion avec un siège de soupape et un disque de soupape dans un carter, horizontalement
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ou verticalement de telle manière que des modifications de la pression à - l'intérieur du corps élastique ou en dehors de celui-ci ne puissent pas se traduire, ou seulement très peu, par des modifications de la longueur du corps élastique.
L'arrangement peut être tel que la pression antérieure règne à l'intérieur du corps élastique et la contre-pression à l'extérieur de ce corps élastique, ou vice-versa.
L'une des extrémités du corps de la soupape peut être construi- te en forme de disque de soupape ou de siège de soupape ou être connectée à ceux-ci.
Le diamètre du siège de la soupape est avantageusement égal ou presque égal au diamètre des extrémités cylindriques du corps élasti- que. ,
Le siège de la soupape guidée au-dessus du corps élastique pré- sente avantageusement la forme d'un tube Venturi et l'espace à l'endroit le plus étroit de ce tube est connecté avec le côté du corps élastique qui est placé sous le contrôle du régulateur de pression.
Suivant un mode de réalisation de l'objet de l'invention en relation avec un régulateur de pression à membrane de travail, le mouve- ment de cette membrane et le mouvement de la soupape guidée au-dessus du corps élastique sont accouplés mécaniquement de telle manière que lors d'une modification uniforme de la position de la membrane, on effectue une modification non-uniforme de la position de la soupape, et notamment dans le sens d'une augmentation lorsque les passages deviennent plus grands.
Plusieurs modes de réalisation de l'objet de l'invention sont montrés dans le dessin ci-joint.
Fig. I est un mode de réalisation en relation avec un régula- teur de pression.
Figs. IIa à IVb montrent schématiquement quelques exemples d'autres arrangements du corps élastique.
Le régulateur de la figure I comprend une.partie inférieure de carter a ayant un ajutage d'admission b et un ajutage de sortie c. Dans un élargissement de l'ajutage d'admission se trouve disposé un corps élas- tique d rigidement fixé à son fond e à l'ajutage d'admission b. A son au- tre extrémité, le corps élastique d présente un disque de soupape f pouvant être déplacé au moyen d'une tige de manoeuvre contre un siège g construit en forme de tube ou tuyère de Venturi. La tige de manoeuvre est constituée par une partie h présentantt une perforation longitudinale h' et deux perfora- tions transversales h" et par une partie i articulée à basculement à la par- tie h, la partie 1 pouvant se déplacer en direction longitudinale dans un guidage 1 s'appuyant à son extrémité de droite sur un élément de tension w.
On inprime un mouvement longitudinal à la tige h, i au moyen d'une tige n connectée avec une membrane 0 par l'intermédiaire de leviers m et k articu- lés entre eux, l'autre extrémité du levier k étant articulée au guidage j.
La tige n porte à son extrémité supérieure un siège de soupape p et une tige de guidage q. La membrane o ayant un disque s qui supporte un poids t est pressée par un pont r contre le siège p au moyen d'un ressor.t u. La tige de guidage .9. glisse dans un couvercle v ayant un manchon de guidage et un trou d'aération.
Le régulateur fonctionne de la manière suivante :
A l'état de non fonctionnement, le poids t presse par l'inter- médiaire de la tige n contre les leviers k et m articulés entre eux et les met de la position en prolongement l'un de l'autre dans une position où les deux leviers font un angle entre eux, en déplaçant ainsi la tige i vers l'ajutage b, ce qui fait ouvrir la soupape.
Si un fluide s'écoule dans le régulateur, le fonctionnement est
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réalisé de la manière suivante :
Le fluide peut s'écouler, presque sans opposition, par l'aju- tage d'admission b en dehors du corps élastique d entre le disque f de la soupape et le siège g vers l'espace situé en-dessous de la membrane o et de là par l'ajutage de sortie c vers l'utilisation. La pression ainsi éta- blie soulève la membrane o avec le poids t et la tige n d'une manière connue en soi, et les leviers k et m qui formaient un angle entre eux se mettent dans le prolongement l'un de l'autre et la tige d'actionnement avec ses par- ties ieet h se déplace vers l'ajutage de sortie et la soupape est fermée pour une consommation zéro.
L'espace à l'intérieur du .corps élastique d est con- necté au moyen de la perforation longitudinale et des deux perforations transversales de la partie h de la tige d'actionnement avec l'espace si- tué en-dessous de la membrane o, de sorte, que lors d'une consommation zéro pour laquelle la soupape est fermée, les mêmes rapports de pression exis- tent dans les deux espaces.
Lorsque la consommation augmente, la pression en-dessous de la membrane o diminue d'une manière connue en soi, le poids t presse la tige de manoeuvre vers le bas, les leviers k et m font un an- gle entre eux, la soupape s'ouvre et laisse le fluide s'écouler jusqu'à ce que la contre-pression déterminée par le poids t soit rétablie- Lorsque la consommation augmente, il se produit à cause de la plus grande vitesse d'é- coulement, et d'une manière connue en soi, une diminution de la pression dans le siège g en forme de tube Venturi à son endroit le plus étroit;
cette diminution de la pression se transmet par les perforations transver- sales et la perforation longitudinale de la partie h de la tige de manoeu- vre, à l'espace à l'intérieur du corps élastique d, en provoquant ainsi u- ne plus grande ouverture de la soupape, ce qui donne la possibilité'd'avoir une pression plus grande pour des passages plus grands.
Un effet analogue est provoqué mécaniquement par une transmis- sion en fonction du sinus de l'angle, du mouvement de guidage vertical de la membrane o au mouvement horizontal de la tige de manoeuvre- Par des modifi- cations uniformes de la position de la membrane, on provoque une modifica- tion non-uniforme de -la position de la soupape et cela notamment dans le sens d'une augmentation lorsque les passages deviennent plus grands; on ob- tient ainsi des pressions plus grandes pour des passages plus grands. En même temps, à cause du grand rapport de transmission d'énergie dû à l'al- longement des leviers m et k qui font partie de la transmission de môuve- ment dépendant du sinus de l'angle des deux leviers, on crée pour une consom- mation zéro une pression plus grande de la soupape, en réalisant ainsi une fermeture étanche.
Dans le cas d'un dérangement du fonctionnement lorsqu'on dépasse d'une certaine valeur la contre-pression, la membrane o est soule- vée d'une manière connue en soi, au-dessus de la position extrême de la ti- ge n contre l'action du ressort, et le fluide créant la surpression peut s'échapper par le siège de la soupape et par l'ouverture prévue dans le couvercle v.
L'indépendance est réalisée suivant l'invention, dans l'exemple de la figure 1, entre le dispositif de soupape et les pressions variables de la manière suivante :
Le diamètre du siège g de la soupape correspond exactement au diamètre des extrémités cylindriques du corps élastique d. Le fond du corps élastique d est introduit rigidement dans l'ajutage d'admission b du carter a. La pression externe et la contre-pression interne de ce corps élastique sont absorbées par le carter a.
La pression qui existe aux plus du corps é- lastique d et sur les deux côtés du disque 1 est compensée, quelle que soit la valeur de ladite pression- Une modification de la longueur du corps élas- tique par cette pression n'est donc pas possible* Une modification de la longueur du corps élastique d n'est créée que par l'intermédiaire de la ti- ge de manoeuvre par la membrane guidée par la contre-pression et par la dif- férence de pression créée par le siège g en forme de tube de Venturi à l'a- vant et à l'arrière du disque f.
Les figures IIa, IIb, IIIa, IIIb et IVa, IVb montrent quelques
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autres exemples de construction de corps élastiques,dans lesquels les pressions régnant à l'intérieur ou à l'extérieur du corps élastique et les variations de ces pressions sont complètement équilibrées. Dans toutes ces figures, on a choisi les désignations suivantes : P1 pour la pression antérieure, P2 pour la contre-pression, x pour le dis- que de soupape, y pour le siège de celle-ci et z pour la transmission du mouvement vers la soupape.
Afin d'obtenir un équilibre parfait, dans les arrangements suivant ces figures, le diamètre du siège de la soupape est égal au diamè-. tre des extrémités cylindriques du corps élastique. S'il y avait des dif- férences entre le diamètre du siège de la soupape et celui des extrémités cylindriques du corps élastique, il y aurait une tendance vers une ouver- ture ou fermeture amplifiée lors d'une augmentation de la pression anté- rieure ou des pressions de régulation, et la position des courbes de ré- glage pour diverses pressions antérieures peut être déterminée à volonté.
Figs. IIa et IIb montrent une disposition horizontale du corps élastique, dans laquelle la pression antérieure se trouve à l'extérieur du corps élastique, tandis qu'à l'intérieur il y a une pression réglée. Les mouvements de guidage pour les positions "ouvert" et "fermé" sont opposés dans les deux figures.
Figs. IIIa et IIIb montrent un arrangement vertical du corps élastique. Ici aussi les mouvements de guidage de la soupape pour les posi- tions "ouvert" et "fermé" sont opposés. Dans la figure IIIa, la pression antérieure se trouve à l'intérieur du corps élastique, le dispositif de mouvement se trouve à l'extérieur du siège de la soupape. Dans la figure IIIb, contrairement à ce qui a lieu dans la figure IIIa, la pression anté- rieure se trouve à l'extérieur, la pression de réglage se trouve à l'in- térieur du corps élastique.
Figs. IVa et IVb montrent également un arrangement vertical du corps élastique pour des mouvements de guidage opposés. Dans les deux figures, la pression antérieure agit à l'intérieur, la contre-pression agit à l'extérieur du corps élastique. Dans ce deux cas, on obtient l'équi- libre de la soupape par le fait que les pressions exercées sur les disques de la soupape et sur les fonds des corps élastiques sont compensées et sont ainsi rendues inefficaces.
Le progrès technique de la présente invention se trouve dans l'ar- rangement d'un corps élastique, dans le fait que les modifications de la pres- sion dans ou à l'extérieur du corps élastique ne se traduisent pas, ou très peu, par des modifications de la longueur du corps élastique, ce qui fait qu'en plus d'autres possibilités d'utilisation, on rend possible l'utilisa- tion préférentielle de l'invention à l'équilibre des soupapes dans les ré- gulateurs de pression.