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L'invention est relative à une soupape, spécialement à une soupape à gaz, commandée par membrane, pour un régulateur de pression et comportant un corps de soupape susceptible d'obturer de façon étanche un siège de soupape.
.fin de réaliser une fermeture étanche entre le corps et le siège de soupape, il est d'usage de disposer des rondelles d'étanchéité en cuir ou en matière analogue, soit contre le corps, soit co ntre le siège
La réalisation de l'étanchéité entre deux surfaces de contact dures, par exemple, métalliques, exige une coûteuse opération de finissage qui, dans la plupart des cas, ne peut être envisagée. D'autre part, les divers àoyens d'étanchéité à surface molle utilisés habituellement, tels le cuir et le caoutchouc, ont tendance à coller et à se souiller en compromettant ainsi la aécurité de fonctionnement de la soupape.
L'invention se caractérise par le fait que le siège de soupape est formé par le bord intérieur, élastiquement mobile dans le sens axial, d'une mince rondelle, Contrairement à un siège de soupape rigide avec revêtement mou d'étanchéité, le bord élastique de la mince rondelle formant siège comporte une surface dure qui ne peut ni coller ni se souiller de façon suffisante pour troubler le fonctionnement du dispositif. Spécialement lorsque le corps de soupape est pourvu, de façon connue, d'une surface de contact sphérique, le bord intérieur élastique de la rondelle du siège s'adapte, en position de fermeture, audit corps de soupape et assure une étanchéité absolue, même dès qu'une très faible pression se produit.
Par la coopération entre le corps de soupape et le bord élastique du siège, il se produit un nettoyage automatique et permanent des surfaces d'étanchéité. Avantageusement, la rondelle formant siège de soupape consiste en une matière synthétique résistant aux gaz, comme, par exemple, le produit dénommé "Simrit".
Il a été établi qu'avec l'utilisation d'une soupape selon l'invention pour un régulateur de pression de gaz, la pression de fermeture pouvait être extrêmement'petite, fait qui doit être attribué aux qualités spéciales d'étanchéité que présente une telle soupape.
L'invention est également applicable à des soupapes dans lesquelles on prévoit un second siège pour le corps, siège contre lequel le corps produit une obturation lorsqu'il occupe une seconde position extrême par exemple, lorsque le gaz vient à faire défaut.
Les soupapes précitées à double siège peuvent être réalisées avec deux sièges tels que mentionnés ci-avant. Spécialement dans le cas de soupapes à double siège, on est amené à ne pas relier rigidement le corps à la tige de soupape, afin de permettre de compenser des tolérances dans le parallélisme entre les faces de siège et entre les guides de la tige de soupape.
Dans une autre forme de réalisation de l'invention, on peut avoir un corps de soupape creux et reposant, de façon mobile, sur une base en forme de boule d'une tige de soupape, la cavité intérieure du corps de soupape étant close par une membrane à ressort solidaire du corps et de la tige de soupape.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront de la description d'une forme de réalisation avantageuse applicable à un régulateur de pression de gaz, description donnée ci-après, à titre d'exemple nullement limitatif et avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une vue en coupe verticale de l'ensemble du dispositif; et
La figure 2 est une vue à plus grande échelle et également en coupe verticale d'un détail de la fig. 1.
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Dans un boîtier 1 d'un régulateur de pression d'un gaz est tendue une membrane active 3 supportant une charge ou masse 2. La chambre 4 supérieure à la :membrane active 3, est en communication avec l'atmosphère par une ouverture 5 ménagée dans le couvercle 6 du boîtier, tandis que la chambre 4', inférieure à ladite membrane active, est clôturée par une membrane compensatrice 7. Au centre et de part et d'autre de cette dernière sont disposés, par exemple, par adhésion, deux disques métalliques 8 et 8' formant plateaux de membrane. La membrane active 3 est disposée également entre deux plateaux de membrane 9 et 9'. Une tige de soupape 10 traverse, par une extrémité ou broche filetée 10', les plateaux de membrane 8, 8',9 et 9'.
Entre les plateaux 8' et 9', des pièces d'écartement 11 et 11' sont montées sur la broche filetée 10'. Un écrou 12 assure la réunion ferme et rigide de la tige de soupape 10 et des deux membranes 3 et 7.
La tige de soupape 10 comporte une partie renflée 13 en forme de boule, sur laquelle repose un corps de soupape 14 en forme de demi-sphère creuse. La cavité 17 du corps de soupape 14 est clôturée par une membrane à ressort 15, qui est fixée, d'une part, intérieurement à la tige de soupape 10 au moyen d'un écrou 15', d'autre part extérieurement, au corps de soupape 14 par un anneau fileté 16. Ainsi, pour autant que l'élasticité de la membrane 15 le permet, le corps de soupape 14 est mobile par rapport à la tige de soupape 10.
Le corps de soupape 14 est entouré d'un corps de siège de soupape 18 disposé concentriquement dans le boîtier 1 et supportant une rondelle de siège de soupape 20 qui lui est fixée de façon étroite par un écrou annulaire 19. La rondelle de siège de soupape 20 est réalisée en une matière synthétique mince; son bord 21 faisant saillie vers l'intérieur est élastiquement souple en direction axiale et se place, élastiquement et de fagon étanche, contre la surface extérieure, sphérique du corps de soupape 14, lorsque celui-ci est dans une position de fermeture.
Le bord inférieur 14' du corps de soupape 1,Ç.se place, lorsque ce dernier occupe une autre position extrême, sur un secoua siee 22 du corps de siège de soupape 18 et ferme ainsi le conduit 23 de sortie du gaz qui est réalisé à la manière d'un tube de Venturi. La partie la plus étroite du conduit 23 est formée par une partie de paroi 23' qui est cylindrique sur une longueur correspondant à une course normale du corps et de la tige de soupape. De ce fait, dans le conduit 23 est constituée une région d'aspiration correspondant à la longueur précitée. Dans cette région d'aspiration pénètre un prolongement 24 de la tige de soupape 10.
Un conduit de transmission de pression 25, ménagé à l'intérieur de la tige de soupape 10 et de son prolongement 24, débouche, d'un côté, dans la région d'aspiration du conduit 23 de sortie de gaz, de l'autre côté, dans la chambre inférieure 4'.
Entre la paroi du boîtier 1 et le corps de siège de soupape 18 se trouve un canal d'entrée de gaz 26 de forme enveloppante. Les conduits concentriques 23 et 26 débouchent dans une platine de raccordement 27 commune et pouvant comporter un disque d'étanchéité également commun 28.
Le régulateur de pression décrit ci-avant fonctionne de la manière suivante.
Le gaz affluant par le conduit enveloppant 26 passe par le siège de soupape 21 , entoure le corps ou régulateur de soupape 14 et, s'écoule par le conduit 23 vers la canalisation d'utilisation. La pression s'exercant d'avant vers l'arrière et régnant dans le conduit 23 est dirigée, par le conduit de transmission de pression 25, dans la chambre inférieure 4', OÙ elle agit sur la surface de la membrane active 3 dans le sens opposé à l'action de la masse 2. De ce fait, le corps de soupape 14 se place toujours de façon telle que la pression du gaz maintienne en équilibre la masse 2.
Etant donné toutefois le fait que la pression se réduit dans la partie la plus étroite du conduit 23, celle qui soutient la membrane active 3 diminue par l'accroissement de la vitesse d'écoulement dû à une augmentation
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de débit, par suite d'une aspiration plus forte qui produit un effet d'éjection dans le conduit de transmission de pression 25. De ce fait, la soupape s'ouvre plus largement et la pression s'accroît à nouveau.
De cette façon, connue en soi, on compense l'abaissement, dû à l'action de la charge,du régleur, et on accroît notablement le domaine d'action de ce dernier.Par la fermeture complète de la canalisation de consomma- tion reliée au conduit 23, la pression s'accroît à tel point que la mem- brane active 3 est soulevée et que le corps de soupape se place en posi- tion de fermeture. Il s'ensuit que le bord élastique 21 de la rondelle
20 de siège de soupape se place contre la face sphérique du corps de soupape 14, dès que ce contact est établi, et assure parfaitement l'étan- chéité, de sorte qu'il ne subsiste plus qu'une pression réduite assurant la fermeture de la soupape.
Lorsque le gaz vient à faire défaut, également en l'absence d'une contre-pression, le corps de soupape 14 se place sur le siège 22 et ferme le conduit 23, la masse 2 s'étant au préalable abaissée de façon connue. Grâce à la liberté de déplacement du corps de soupape 14 sur la tige 10, on a l'assurance qu'également, par un léger déplacement de la tige 10, une fermeture étanche se réalise entre le corps de soupape 14 et le siège 22. La disposition concentrique des conduits 23 et 26 permet un raccordement central et exempt de tension, du régulateur de pression; elle présente ainsi un aevantageparticulier.
REVENDICATIONS. la/ Soupape, notamment soupape à membrane pour régulateur de pression de gaz, comportant un corps de soupape et un siège de soupape clôturable de façon étanche par ledit siège, caractérisée en ce que le siège de soupape est constitué par le bord intérieur (21), élastiquement souple en direction axiale, d'une rondelle (20) formant ledit siège.
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The invention relates to a valve, especially a gas valve, controlled by a membrane, for a pressure regulator and comprising a valve body capable of sealing off a valve seat.
. in order to achieve a tight seal between the body and the valve seat, it is customary to have sealing washers made of leather or similar material, either against the body or between the seat
Achieving the seal between two hard contact surfaces, for example metallic, requires an expensive finishing operation which, in most cases, cannot be envisaged. On the other hand, the various soft-surface sealing aids commonly used, such as leather and rubber, tend to stick and become dirty, thus compromising the operational safety of the valve.
The invention is characterized by the fact that the valve seat is formed by the inner edge, elastically movable in the axial direction, of a thin washer, Unlike a rigid valve seat with soft sealing coating, the elastic edge of the thin seat washer has a hard surface which cannot stick or become dirty enough to interfere with the operation of the device. Especially when the valve body is provided, in a known manner, with a spherical contact surface, the elastic inner edge of the seat washer adapts, in the closed position, to said valve body and ensures absolute sealing, even as soon as very low pressure occurs.
By the cooperation between the valve body and the elastic edge of the seat, an automatic and permanent cleaning of the sealing surfaces takes place. Advantageously, the washer forming the valve seat consists of a synthetic material resistant to gases, such as, for example, the product called "Simrit".
It has been established that with the use of a valve according to the invention for a gas pressure regulator, the closing pressure could be extremely small, a fact which must be attributed to the special sealing qualities which a gas exhibits. such valve.
The invention is also applicable to valves in which a second seat is provided for the body, a seat against which the body produces a seal when it occupies a second extreme position for example, when the gas is lacking.
The aforementioned double-seat valves can be produced with two seats as mentioned above. Especially in the case of double-seat valves, it is necessary not to rigidly connect the body to the valve stem, in order to make it possible to compensate for tolerances in the parallelism between the seat faces and between the guides of the valve stem .
In another embodiment of the invention, there may be a hollow valve body movably resting on a ball-shaped base of a valve stem, the interior cavity of the valve body being closed by a spring diaphragm integral with the body and the valve stem.
Other details and features of the invention will emerge from the description of an advantageous embodiment applicable to a gas pressure regulator, description given below, by way of non-limiting example and with reference to the accompanying drawings, wherein :
Figure 1 is a vertical sectional view of the entire device; and
FIG. 2 is a view on a larger scale and also in vertical section of a detail of FIG. 1.
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In a housing 1 of a gas pressure regulator is stretched an active membrane 3 supporting a load or mass 2. The chamber 4 upper than the: active membrane 3, is in communication with the atmosphere through an opening 5 provided. in the cover 6 of the housing, while the chamber 4 ', lower than said active membrane, is closed by a compensating membrane 7. In the center and on either side of the latter are arranged, for example, by adhesion, two metal discs 8 and 8 'forming membrane plates. The active membrane 3 is also placed between two membrane plates 9 and 9 '. A valve stem 10 passes through the end or threaded pin 10 'through the diaphragm plates 8, 8', 9 and 9 '.
Between the plates 8 'and 9', spacers 11 and 11 'are mounted on the threaded spindle 10'. A nut 12 ensures the firm and rigid union of the valve stem 10 and the two membranes 3 and 7.
The valve stem 10 has a swollen part 13 in the form of a ball, on which rests a valve body 14 in the form of a hollow hemisphere. The cavity 17 of the valve body 14 is closed by a spring diaphragm 15, which is fixed, on the one hand, internally to the valve stem 10 by means of a nut 15 ', on the other hand externally, to the body valve 14 by a threaded ring 16. Thus, insofar as the elasticity of the diaphragm 15 allows, the valve body 14 is movable relative to the valve stem 10.
The valve body 14 is surrounded by a valve seat body 18 concentrically disposed in the housing 1 and supporting a valve seat washer 20 which is tightly secured thereto by an annular nut 19. The valve seat washer 20 is made of a thin synthetic material; its inwardly projecting edge 21 is resiliently flexible in the axial direction and is placed elastically and in a sealed manner against the outer, spherical surface of the valve body 14, when the latter is in a closed position.
When the latter occupies another extreme position, the lower edge 14 ′ of the valve body 1, sits on a shake 22 of the valve seat body 18 and thus closes the gas outlet duct 23 which is produced. like a Venturi tube. The narrowest part of the conduit 23 is formed by a wall part 23 'which is cylindrical over a length corresponding to a normal stroke of the body and the valve stem. Therefore, in the duct 23 is formed a suction region corresponding to the aforementioned length. Into this suction region penetrates an extension 24 of the valve stem 10.
A pressure transmission duct 25, formed inside the valve stem 10 and its extension 24, opens, on one side, into the suction region of the gas outlet duct 23, on the other side, in the lower chamber 4 '.
Between the wall of the housing 1 and the valve seat body 18 is a gas inlet channel 26 of enveloping shape. The concentric conduits 23 and 26 open out into a common connection plate 27 which may include an equally common sealing disc 28.
The pressure regulator described above operates as follows.
The gas flowing through the enveloping duct 26 passes through the valve seat 21, surrounds the valve body or regulator 14 and, flows through the duct 23 to the use line. The pressure exerted from front to back and prevailing in the duct 23 is directed, by the pressure transmission duct 25, into the lower chamber 4 ', where it acts on the surface of the active membrane 3 in the direction opposite to the action of the mass 2. As a result, the valve body 14 is always placed in such a way that the gas pressure keeps the mass 2 in balance.
Since, however, the pressure is reduced in the narrowest part of the duct 23, that which supports the active membrane 3 decreases by the increase in the flow velocity due to an increase
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of flow rate, as a result of a stronger suction which produces an ejection effect in the pressure transmission duct 25. As a result, the valve opens more widely and the pressure increases again.
In this way, known per se, the lowering, due to the action of the load, of the adjuster is compensated for, and the latter's range of action is considerably increased. By completely closing the consumption pipe. connected to duct 23, the pressure increases to such an extent that the active diaphragm 3 is lifted and the valve body is placed in the closed position. It follows that the elastic edge 21 of the washer
20 of the valve seat is placed against the spherical face of the valve body 14, as soon as this contact is established, and ensures perfect sealing, so that there remains only a reduced pressure ensuring the closing of the valve. the valve.
When the gas is lacking, also in the absence of a back pressure, the valve body 14 is placed on the seat 22 and closes the duct 23, the mass 2 having previously lowered in a known manner. Thanks to the freedom of movement of the valve body 14 on the rod 10, it is ensured that also, by a slight movement of the rod 10, a tight seal is produced between the valve body 14 and the seat 22. The concentric arrangement of the conduits 23 and 26 allows a central and tension-free connection of the pressure regulator; it thus presents a particular advantage.
CLAIMS. the / valve, in particular diaphragm valve for gas pressure regulator, comprising a valve body and a valve seat which can be sealed off by said seat, characterized in that the valve seat is formed by the inner edge (21) , elastically flexible in the axial direction, of a washer (20) forming said seat.