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DISPOSITIFDE COMMANDE'DESOUPAPE OUDEVANNEAU
MOYEND'UNFLULDESOUSPRESSION.
A la première ligne de La. page 6, il faut lire :"haut vers le bas" au lieu de "bas vers le haut".
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Les soupapes ou vannes commandées par fluide sous pression le sont généralement, soit au moyen d'un dispositif à membrane, soit au moyen d'un cylindre dans lequel se déplace un piston..
Dans le système à mambrane par exemple, celle-ci peut être placée dans une chambre que la membrane divise en deux parties et selon quel'on adm et un fluide sous pression au-dessus ou en-dessous de la membrane, on provoque la fermeture ou l'ouverture de la soupape ou de la vanne. Il en est de même pour la soupape avec cylindre et piston.
On peut aussi n'envoyer le fluide sous pression que d'un côté de la membrane ou du piston et provoquer le mouvement, inverse au moyen d'un ou plusieurs ressorts.
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Le système de commande par un fluide sous pression pouvant agir des deux côtés de la membrane ou du piston, présente l'inconvénient qu'au cas où la pression de ce fluide' vient à disparaitre, la soupape ou la vanne peut prendre une position quelconque préjudiciable au circuit dans lequel la vanne ou la soupape est placée.
Lorsque le fluide agit d'un seul côté, on peut alors prévoir deux réalisations différentes: dans l'une, le fluide sous pression provoque l'ouverture de la soupape ou de la vanne et le ou les ressorts antagonistes en déterminent la fermeture ; dans l'autre réalisation, le fluide sous pression détermine au contraire la fermeture etctest le ressort antagoniste qui provoque l'ouverture.
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Le second type d'organe présente l'inconvénient qu'en cas de manque de pression du fluide moteur, la soupape ou la vanne s'ouvre.
Dans le premier cas, le manque de pression ne détermine pas l'ouverture du circuit mais, pour obtenir l'étanchéité il est nécessaire de recourir à un ou plusieurs ressorts suffisamment puissants pour provoquer non seulement la @ fermeture de la soupape ou de la vanne, mais aussi son étanchéité complète.
Cela conduit à des dispositifs coûteux, par suite notamment de la nécessité d'avoir des ressorts ayant une force suffisante pour provoquer la fermeture et l'étanchéité . lorsqu'ils sont au bout de leur course.
Un inconvénient complémentaire du dernier système est l'encombrement et le poids fort élevés de la tête de commande dus non seulement à l'importance du ou des ressorts, mais aussi au fait que le cylindre et son
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piston doivent .être adaptés à provoquer lé déplacement malgré l'effort antagoniste développé par le ou les ressorts.
Le dispositif faisant l'objet de la présente invention permet de réaliser la commande d'une soupape ou d'une vanne au moyen d'un système avec piston et cylindre de dimensions modérées, sans utilisation de ressorts antagonistes ; de plus; il permet de maintenir la soupape ou la va.nne bien fermée dans le cas où la pression du fluide moteur viendrait à tomber ou à disparaitre.
L'organe reste d'autre part ouvert s'il se trouve dans une position ouverte, si la pression du fluide moteur vient aussi à disparaitre.
L'invention consiste en un dispositif de commande de soupa.pe ou de vanne par un fluide moteur sous pression sur les' deux faces soit d'une membrane ou d'un piston, caractérisé par le fait que la transmission du mouvement du piston ou de la.membrane à l'organe de fermeture de la soupape ou de la vanne s'effectue au moyen d'une pluralité de leviers adaptés par leur agencement à maintenir la fermetureavec étanchéité, lorsque la pression du fluide moteur vient à diminuer ou à disparaitre.
Lorsque la soupape ou son siège ne sont punis d'aucune partie élastique, on intercale dans la pièce commandant la soupape un dispositif élastique permettant d'exercer un effort intense pour la fermeture, tout en limitant cet effort à une valeur déterminée pour éviter des ruptures ou des déformations.
En général, l'effort appliqué pour la fermeture de la soupape ou de la vanne sera beaucoup plus grand que l'effort ' 'développé sur le piston moteur.
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La tige de commande du piston sera.. avantageusement connectée à une tige de commande de la soupape ou vanne par l'intermédiaire d'un jeu de leviers articulés de manière qu'un petit effort transmis par le piston à sa tige soit amplifié à la tige ou vanne de la soupape! ,Lorsque celle-ci approche et arrive sur son siège.
Lorsque la soupape est arrivée en position finale de fer- meture, les divers leviers sont en position telle que tout le système soit )bloqué tout en continuant d'exercer une pression de la soupape (ou vanne) sur son siège, assurant l'étanchéité.
Les figures 1 et 2 représentent schématiquement le dispositif faisant l'objet de l'invention.
En se reportant aux dessins, le dispositif selon l'invention comporte un cylindre fermé A dans lequel se déplace un piston B relié à une tige C qui commande la barre D à laquelle se trouvent articulés les leviers E1 et, E2.
Les leviers complémentaires F1 et F2 ainsi que H1 et H2 permettent, avec les leviers El et E de transmettre le mouvement de la barre D à la barre J qui la transmet à la soupape K par l'intermédiaire de la tige L qui se déplace dans des guides M et N.
Suivant que le piston B est au point haut ou au point bas de sa course, la soupape K est complètement levée ou est appliquée sur son siège P.
Suivant la figure 1, le piston @ est au point haut de sa course et, à ce moment, les leviers E1 et H1, E2 et H2 d'autre part sont sensiblement dans le prolongerez' l'un de l'autre.
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Au débùt du mouvement, l'effort agissant sur le piston B est ainsi transmis intégralement, aux résistances passives près, à la soupape K.
Les points R et S étant fixes, lorsque le piston B descend les points d'articulation T et U s'écartent l'un de l'autre d'une manière progressive et, lorsque le piston B atteint sa position inférieure (fig.2), les points et U' ont atteint des positions telles que les leviers F1 et H1 d'une part, F2 et H2 d'autre part, sont à peu près en ligne aroite.
A ce moment, un très léger effort exercé par les leviers E1 et E2 sur les points d'articulation T et U est en mesure de provoquer une pression considérable de la soupape K sur son siège P.
Il s'ensuit que/lorsqu'on se trouve dans le cas de, la fig. 2, si la pression motrice disparait sur la face supérieure du piston, la soupape restera fermée et l'effort développé de la soupape K sur le siège P continuera à assurer la fermeture comme si la pression existait.
Le fluide moteur est en général admis à la même pression sur chacune des deux faces du piston, cette admission étant commandée pour l'une et l'autre face au moyen d'organes complémentaires tels que des servo-soupapes.
Selon une variante, le fluide moteur peut être admis à la partie supérieure lorsqu'il faut déplacer l'organe vers le bas, tandis que le même fluide moteur, mais à pression réduite, est admis en permanence par le bas. selon cette variante
Il est prévu/, que ces soupapes sont alimentées à la partie supérieure par le pleine pression du fluide moteur et sous le piston par une pression réduite de ce fluide' moteur.
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Il s'ensuit que le déplacement du bas vers le haut, suivant les figures 1 et 2, se fait sous l'effet d'une différence de pression.
Lorsqu'on veut provoquer l'ouverture.de la soupape, on raet la partie supérieure du cylindre en communication avec la pression atmosphérique ou un fluide à basse pression et, à ce moment, la pression agissant sous le piston étant supérieure à celle qui existe au-dessus de celui-ci, le mouvement inverse est obtenu.
Il est à noter que la pression réduite de la tuyauterie alimentant la partie inférieure du cylindre est obtenue à partir de la tuyauterie sous forte pression alimentant la partie supérieure agec interposition d'un détendeur.
Le système décrit donduit dans les deux cas, c'est-à-dire que la. pression des deux côtés du piston ou membrane soit la même ou différente, à dimensionner le cylindre et son piston beaucoup plus faiblement que si le piston devait développer un effort pour appliquer directement la soupape sur son siège et obtenir l'étanchéité.
Par exemple, si l'on considère une soupape K dont là course est de 50 mm, en adoptant pour le piston une course de 70 mm, en prenant pour les leviers F comme pour les leviers H une longueur de 50 mm et, pour le levier E une longueur de 40 mm, on obtient en développant un effort de 1050 kgs à la tige C un effort total de 1650 kg. de la soupape K sur son joint d'étanchéité 5 mm avant que ' la soupape K n'atteigne sa position finale.
Cet effort croît ensuite d'une manibre très rapide jusqu'à ce point final pour atteindre théoriquement une valeur infinie lorsque les leviers, F et H sont en ligne droite.
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La nature du joint d'étanchéité usuel que l'on place sur la soupape K, soit sur le siège P (non montré dans le dessin) dépend du fluide qui traverse 1'organe et des conditions de service. On peut choisir par exemple du caoutchouc, du cuir ou toute autre matière pouvant se déformer légèrement, de manière à assurer une étanchéité totale sous l'effet d'une pression élevée avec une latitude de quelques dixièmes de millimètre, dans le déplacement reluit de la soupape K par rapport au siège P.
Pour le cas 'où il serait indiqué de ne pas placer de tels joints d'étanchéité sur la soupape K ou son siège, on peut réaliser l'étanchéité par exemple métal sur métal ; le dispositif comporte alors sur la tige L ou au point de liaison de la tige L soit avec la barre J soit avec la barre K, une l'iaison élastique constituée par exemple par un ressort d'un type connu ou une matière plastique..
Tout ce qui précède est évidemment valable pour le cas où il s'agit d'une vanne. La tige L commande alors un obturateur constitué, soit par un opercule, soit par deux opercules articulés et qui peuvent être à sièges parallèles ou à sièges obliques.
Le dispositif décrit ci-dessus peut être prévu dans n'importe quelle position, c'est-à-dire que la tige C du piston peut avoir son axe vertical, horizontal ou oblique.
Le fluide sous pression sera généralement de l'air comprimé.
Les tiges C et L sont guidées. Le guidage de la tige C. a été montré en X, celui de la tige L a été montré en M et N.
Une variante des guides M, N et X relatifs aux tiges C et L, consiste à maintenir le guide N et à réaliser un guidage télescopique profond de la tige C dans la tige L.
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@ -, .Le pression effective, au-dessus du piston par exemple (la fig. 1) pourra/être de o kg/cm , et en-dessous de ce piston de 1 kg/cm
Tout autre fluide que l'air peut être utilisé, qu'il soit élastique ou non.
On peut notamment recourir à l'emploi de l'huile, de l'eau et de tout autre liquide ou gaz sous pression.
Une particularité éventuelle de ia réalisation consiste à choisir un déplacement du piston tel que les points d'articulation T et U dépassent légèrement la position qui correspond à la position en prolongement des leviers F et H, de telle sorte que lorsque la pression sur les deux faces du piston vient à disparaitre, le système ne se trouve pas dans une position instable et reste bloqué dans la position de fermeture.
Ce léger déplacement n'est pas de nature à nuire à l'étanchéité car il correspond à un déplacement infime de la barre J c'est-à-dire à une décompression négligeable du système élastique (joint, etc. ) qui se se trouve, soit sur la tige L, soit sur la soupape, soit sur le siège.
Il est à noter que si l'on désire que la soupape ou la vanne reste ouverte avec sécurité lorsque la pression vient à manquer des deux cotés du piston on peut, soit placer le cylindre en-dessous de la soupape, c'est-à-dire monter la soupape ou la vanne avec la tête en bas, soit monter la soupape ou la vanne en plaçant l'axe de la tige C horizontalement, soit dans une position intermédiaire entre les deux positions précitées.
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Toutefois, en positipn verticale, le système reste normalement ouvert, les résistances passives, nota.: .ment du piston, étant supérieures au poids du système qui doit faire descendre le piston ou les leviers.
Tout ce qui précède s'applique au cas où le piston serait remplacé par une membrane qui pourrait se mouvoir dans une enceinte qu'elle divise en deux parties ; celle qui est située au-dessus d'elle suivant la position de la fig. 1 et correspondant à la haute pression et ltautre à la basse pression.
Il est bien certain que, tant pour le piston que pour la membrane, on réalise l'étanchéité par des prodédés connus tels que le presse-étoupe ou le joint d'étanchéité du passage V de la tige' C au travers de-la paroi inférieure du cylindre.
La lettre de référence Z, selon le mode particulier de réalisation à deux pressions différentes montre le fluide à haute pression et la lettre Y montre le fluide à basse pression.
Diverses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit.
Ainsi la description qui précède décrit un système de leviers consistant en deux agencements des leviers E, F et H. On n'est cependant pas obligé de se limiter à deux ensem- bles de ce genre et la présente invention couvre le cas où l'on placerait par exemple trois systèmes de leviers E, F, H placés par exemple à 120 l'un de l'autre, les tiges D et H devenant à ce moment des plateaux ou un ensemble de bras présentant chacun trois points d'articulation ; il peut être possible également de prévoir plus de trois ensembles.
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Egalement) il est dit dans la description du dispositif que les barres E1 et H1 dtune part, E2 et H2 d'autre part, sont sensiblement en ligne droite lorsque le piston est au point haut de sa course suivant la figure 1. On peut cependant très bien réaliser le système en prévoyant que les leviers E1 et H1 d'une part et E2 et H2 d'autre part fassent une obliquité marquée.
On peut aussi réaliser l'installation en ramenant l'une des deux barres D et J ou les deux barres ensemble à une longueur nulle, c'est-à-dire en confondant les axes d'articulation des extrémités supérieures des leviers E ou les points d'articulation inférieurs des leviers H ou les deux ensemble.
Suivant cette réalisation, certains leviers doivent alors être dédoublés. Si par exemple les points d'articulation supérieurs des leviers E1 et E2 sont confondus, on peut maintenir le levier E1 unique et dédoubler le levier E, . de telle manière qu'une brandhe de ce levier se trouve devant E1 et une autre branche derrière.
La description mentionne qu'on intercale un dispositif élastique permettant d'exercer un effort intense pour la fermeture, tout en limitant cet effort à une valeur déterminée pour éviter des ruptures ou des déformations. Il est cependant à noter que le placement de cette pièce élastique n'est pas limité à la tige L ou à ses extrémités, mais qu'elle peut aussi être obtenue dans la barre J sous la forme d'un ressort à lànie par exemple, ou dans la soupape Il,en dehors des-surfaces portant sur le siège ou dans les leviers H1 et H2 ou dans les leviers F1 et F2 ou dans les supports des points d'articulation R et S.
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OPENING VALVE CONTROL DEVICE
MEANS OF A FLOW OF UNDERPRESSION.
On the first line of page 6, it should read: "top to bottom" instead of "bottom to top".
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Valves or valves controlled by pressurized fluid are generally controlled, either by means of a membrane device, or by means of a cylinder in which a piston moves.
In the mambrane system for example, it can be placed in a chamber that the membrane divides into two parts and depending on whether one admits and a fluid under pressure above or below the membrane, it causes the closure. or the opening of the valve or valve. It is the same for the valve with cylinder and piston.
It is also possible to send the pressurized fluid only to one side of the diaphragm or of the piston and to cause the movement, reversed by means of one or more springs.
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The control system by a pressurized fluid which can act on both sides of the membrane or of the piston, has the drawback that in the event that the pressure of this fluid 'comes to disappear, the valve or the valve can take any position. detrimental to the circuit in which the valve or valve is placed.
When the fluid acts on one side only, two different embodiments can then be provided: in one, the pressurized fluid causes the opening of the valve or of the valve and the opposing spring or springs determine its closure; in the other embodiment, the pressurized fluid on the contrary determines the closing and this is the opposing spring which causes the opening.
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The second type of member has the drawback that in the event of a lack of pressure in the working fluid, the valve or the valve opens.
In the first case, the lack of pressure does not determine the opening of the circuit but, to obtain the seal, it is necessary to resort to one or more springs sufficiently powerful to cause not only the closing of the valve or the valve. , but also its complete tightness.
This leads to expensive devices, owing in particular to the need to have springs having sufficient force to cause the closing and sealing. when they are at the end of their race.
An additional drawback of the latter system is the large size and heavy weight of the control head due not only to the size of the spring (s), but also to the fact that the cylinder and its
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piston must be adapted to cause displacement despite the opposing force developed by the spring or springs.
The device which is the subject of the present invention makes it possible to control a valve or a valve by means of a system with piston and cylinder of moderate dimensions, without the use of antagonist springs; Furthermore; it makes it possible to keep the valve or the va.nne well closed in the event that the pressure of the driving fluid should drop or disappear.
The member also remains open if it is in an open position, if the pressure of the working fluid also disappears.
The invention consists of a valve or valve control device by a working fluid under pressure on both sides of either a membrane or a piston, characterized in that the transmission of the movement of the piston or from the membrane to the valve or valve closing member is effected by means of a plurality of levers adapted by their arrangement to maintain the closure with tightness, when the pressure of the working fluid comes to decrease or disappear .
When the valve or its seat are not punished by any elastic part, an elastic device is inserted in the part controlling the valve allowing an intense force to be exerted for closing, while limiting this force to a determined value to avoid ruptures or deformations.
In general, the force applied to close the valve or the valve will be much greater than the force '' developed on the driving piston.
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The piston control rod will be .. advantageously connected to a valve control rod or valve via a set of articulated levers so that a small force transmitted by the piston to its rod is amplified at the valve stem or valve! , When she approaches and arrives in her seat.
When the valve has reached the final closed position, the various levers are in a position such that the whole system is blocked while continuing to exert pressure from the valve (or valve) on its seat, ensuring the seal .
Figures 1 and 2 schematically represent the device forming the subject of the invention.
Referring to the drawings, the device according to the invention comprises a closed cylinder A in which moves a piston B connected to a rod C which controls the bar D to which the levers E1 and, E2 are articulated.
The complementary levers F1 and F2 as well as H1 and H2 make it possible, with the levers El and E to transmit the movement of the bar D to the bar J which transmits it to the valve K via the rod L which moves in of guides M and N.
Depending on whether the piston B is at the high point or at the low point of its stroke, the valve K is fully raised or is applied to its seat P.
According to Figure 1, the piston @ is at the high point of its stroke and, at this time, the levers E1 and H1, E2 and H2 on the other hand are substantially in the prolongation of one another.
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At the start of the movement, the force acting on the piston B is thus transmitted entirely, except for passive resistances, to the valve K.
The points R and S being fixed, when the piston B goes down the articulation points T and U move away from each other in a progressive manner and, when the piston B reaches its lower position (fig. 2 ), the points and U 'have reached positions such that the levers F1 and H1 on the one hand, F2 and H2 on the other hand, are roughly in aroite line.
At this moment, a very slight force exerted by the levers E1 and E2 on the articulation points T and U is able to cause considerable pressure from the valve K on its seat P.
It follows that / when in the case of, FIG. 2, if the driving pressure disappears on the upper face of the piston, the valve will remain closed and the force developed from the valve K on the seat P will continue to ensure the closing as if the pressure existed.
The working fluid is generally admitted at the same pressure on each of the two faces of the piston, this admission being controlled for one and the other face by means of complementary elements such as servo-valves.
According to a variant, the driving fluid can be admitted to the upper part when the member has to be moved downwards, while the same driving fluid, but at reduced pressure, is admitted permanently from the bottom. according to this variant
Provision is made for these valves to be fed at the top by the full pressure of the working fluid and under the piston by a reduced pressure of this working fluid.
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It follows that the movement from the bottom to the top, according to Figures 1 and 2, takes place under the effect of a pressure difference.
When we want to cause the opening of the valve, we reet the upper part of the cylinder in communication with atmospheric pressure or a fluid at low pressure and, at this time, the pressure acting under the piston being greater than that which exists above this, the reverse movement is obtained.
It should be noted that the reduced pressure of the piping supplying the lower part of the cylinder is obtained from the high pressure piping supplying the upper part with the interposition of a regulator.
The system described leads in both cases, that is to say that the. pressure on both sides of the piston or membrane is the same or different, to size the cylinder and its piston much smaller than if the piston had to develop a force to apply the valve directly to its seat and obtain the seal.
For example, if we consider a valve K whose stroke is 50 mm, adopting for the piston a stroke of 70 mm, taking for the levers F as for the levers H a length of 50 mm and, for the lever E a length of 40 mm, we obtain by developing a force of 1050 kgs to the rod C a total force of 1650 kg. of valve K on its seal 5 mm before valve K reaches its final position.
This force then increases very rapidly up to this end point to theoretically reach an infinite value when the levers, F and H are in a straight line.
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The nature of the usual seal which is placed on the valve K, or on the seat P (not shown in the drawing) depends on the fluid which passes through the member and on the operating conditions. One can choose for example rubber, leather or any other material which can deform slightly, so as to ensure a total seal under the effect of high pressure with a latitude of a few tenths of a millimeter, in the shining displacement of the valve K in relation to seat P.
For the case 'where it would be advisable not to place such seals on the valve K or its seat, the seal can be carried out, for example metal on metal; the device then comprises on the rod L or at the point of connection of the rod L either with the bar J or with the bar K, an elastic connection constituted for example by a spring of a known type or a plastic material.
All of the above is obviously valid for the case where it is a valve. The rod L then controls a shutter consisting either of a cover or of two articulated covers which may have parallel seats or oblique seats.
The device described above can be provided in any position, that is to say that the piston rod C can have its vertical, horizontal or oblique axis.
The pressurized fluid will generally be compressed air.
The C and L rods are guided. The guidance of rod C. has been shown in X, that of rod L has been shown in M and N.
A variant of the guides M, N and X relating to the rods C and L, consists in maintaining the guide N and carrying out a deep telescopic guide of the rod C in the rod L.
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@ -,. The effective pressure, above the piston for example (fig. 1) may / be o kg / cm, and below this piston 1 kg / cm
Any fluid other than air can be used, whether elastic or not.
In particular, recourse can be had to the use of oil, water and any other liquid or gas under pressure.
A possible particularity of the embodiment consists in choosing a displacement of the piston such that the articulation points T and U slightly exceed the position which corresponds to the position in extension of the levers F and H, so that when the pressure on the two faces of the piston disappears, the system is not in an unstable position and remains blocked in the closed position.
This slight displacement is not likely to harm the sealing because it corresponds to a tiny displacement of the bar J, that is to say to a negligible decompression of the elastic system (seal, etc.) which is located , either on the rod L, or on the valve, or on the seat.
It should be noted that if you want the valve or the valve to remain open safely when the pressure is lacking on both sides of the piston, you can either place the cylinder below the valve, that is - ie mounting the valve or the valve with the head down, either mounting the valve or the valve by placing the axis of the rod C horizontally, or in an intermediate position between the two aforementioned positions.
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However, in vertical position, the system remains normally open, the passive resistances, nota .: .ment of the piston, being greater than the weight of the system which must lower the piston or the levers.
All of the above applies to the case where the piston is replaced by a membrane which could move in an enclosure which it divides into two parts; that which is located above it according to the position of FIG. 1 and corresponding to high pressure and the other to low pressure.
It is quite certain that, both for the piston and for the membrane, the sealing is achieved by known prodédés such as the stuffing box or the sealing of the passage V of the rod 'C through the wall. lower cylinder.
The reference letter Z, according to the particular embodiment at two different pressures shows the high pressure fluid and the letter Y shows the low pressure fluid.
Various modifications can be made to the device described.
Thus the foregoing description describes a system of levers consisting of two arrangements of the levers E, F and H. However, it is not necessary to be limited to two sets of this kind and the present invention covers the case where the one would place for example three systems of levers E, F, H placed for example at 120 from one another, the rods D and H becoming at this moment plates or a set of arms each having three points of articulation; it may also be possible to provide more than three sets.
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Also) it is said in the description of the device that the bars E1 and H1 on the one hand, E2 and H2 on the other hand, are substantially in a straight line when the piston is at the high point of its stroke according to FIG. 1. However, it is possible to very well realize the system by providing that the levers E1 and H1 on the one hand and E2 and H2 on the other hand make a marked obliquity.
The installation can also be carried out by bringing one of the two bars D and J or the two bars together to zero length, that is to say by merging the articulation axes of the upper ends of the levers E or lower pivot points of the H levers or both together.
According to this realization, certain levers must then be duplicated. If for example the upper articulation points of the levers E1 and E2 are the same, it is possible to maintain the single lever E1 and split the lever E,. so that a brandhe of this lever is in front of E1 and another branch behind.
The description mentions that an elastic device is interposed making it possible to exert an intense force for the closure, while limiting this force to a determined value in order to avoid breaks or deformations. It should be noted, however, that the placement of this elastic part is not limited to the rod L or to its ends, but that it can also be obtained in the bar J in the form of a spring for example, or in the valve II, outside the surfaces bearing on the seat or in the levers H1 and H2 or in the levers F1 and F2 or in the supports of the articulation points R and S.