Dispositif régulateur de pression, à membrane, pour le combustible alimentant un moteur à combustion interne. La présente invention a pour objet un dispositif régulateur de pression, à mem brane, pour le combustible alimentant un mo teur à combustion interne, comprenant une soupape commandant le débit de combusti ble.
Le dispositif suivant. l'invention est carac térisé en ce qu'il comporte au moins une mem brane soumise à la pression qui règne dans le combustible en aval de ladite soupape, au moins une membrane soumise à la pression qui règne dans le combustible en amont de ladite soupape, et des organes de liaison en tre ladite soupape et lesdites membranes, le tout étant disposé de telle sorte que, grâce au dispositif, la. pression du combustible soit abaissée à une valeur déterminée indépen dante du débit.
Si les dimensions de la soupape sont no tables, la poussée exercée par le combustible sur la face d'entrée de ladite soupape n'est pas négligeable. Cette poussée tend à provo quer soit l'ouverture, soit la fermeture de la dite soupape, suivant le montage de celle-ci.
La pression d'entrée est généralement une pression variable notamment lorsque le com bustible est fourni par une pompe et l'effort que cette pression exerce sur la. face d'entrée de la soupape est une .source d'imprécision dans le réglage de la pression de sortie. L'er reur ainsi introduite est d'autant plus impor tante que la pression d'entrée est plus grande.
On peut remédier à cet inconvénient en prévoyant, dans le dispositif, l'élimination de l'influence de la pression d'entrée sur la sou pape par l'équilibrage des efforts auxquels est soumise la face d'entrée de ladite sou pape.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution du dispositif.
La fig. 1 est une vue schématique, en coupe longitudinale, d'une -première forme d'exécution, comprenant une membrane d'é quilibrage; La fig. 2 représente une variante de la fi-. 1 dans laquelle la membrane d'équili brage est reliée<B>à</B> la soupape par un méca nisme à leviers; La fig. 3 représente une variante de la fig. 1, dans laquelle l'équilibrage est réalisé par l'action différentielle de deux membra nes; Les fig. 4 et 5 représentent des variantes de réalisation du dispositif de la fig. 3;
La fig. 6 représente une variante de la fig. 5, dans laquelle la soupape est solidaire des membranes d'équilibrage et de la mem brane du régulateur;
Les fig. 7 et 8 représentent des variantes des fig. 3 et 4, dans lesquelles une membrane a été supprimée, une -des membranes d'équi librage jouant à la fois le rôle de membranes du régulateur; La fig. 9 représente une variante :de la fig. 3 comportant une modification des trans missions mécaniques; La fig. 10 représente une variante de la fig. 5; La fig. 11 représente une autre forme d'exécution.
Sur la fig. 1, le combustible dont on veut abaisser et régler la pression est amené par le conduit 1 à la chambre 2. Ce combustible s'écoule dans la chambre 3, l'écoulement étant commandé par la soupape 4. La soupape 4 est reliée à une membrane déformable 5 par la tige 6. La chambre 3 est munie d'un conduit de sortie 7 se rendant aux appareils d'utili sation, par exemple au gicleur du carbura teur. La membrane 5 est chargée par un res sort 8. Le ressort 8 peut d'ailleurs être sup primé si l'on :désire réaliser une sortie du combustible sous pression nulle; il peut éga lement être remplacé par l'action d'un poids.
Du côté opposé à la tige 6, la soupape 4 porte une tige 9 fixée à son extrémité à une membrane 10 fermant la chambre 2. La sur face de la membrane 10 est égale à la surface de la face d'entrée de la soupape 4. De cette manière, l'ensemble des efforts qui s'exercent sur l'équipage mobile constitué par la sou pape 4 et les deux tiges 6 et 9, comprend: <B>10</B> La poussée du fluide de sortie s'exer çant sur la membrane 5; 20 La poussée du fluide de sortie s'exer çant sur la face de sortie de la soupape 4; <B>30</B> La poussée du fluide d'entrée sur la face d'entrée de la soupape 4; 40 La poussée du fluide d'entrée sur la membrane 10; 50 La pression du ressort 8.
La surface utile de la membrane 10 étant égale à la surface de la, face d'entrée de la soupape 4, les poussées sur ces deux éléments s'équilibrent et l'influence de la pression d'entrée sur les déplacements de la soupape 4 est éliminée. La soupape 4 se sta bilise dans une position qui correspond à un débit tel que la pression de sortie qui s'exerce sur la membrane 5 et la face de sor tie de la soupape 4 équilibre la pression du ressort 8.
Bien que l'on utilise de préférence une soupape relativement grande pour éviter de grands déplacements de la membrane 5, la surface de cette soupape est généralement trop petite pour que l'on puisse réaliser une membrane 10 de même surface utile. Les déplacements que peut subir une membrane sent, en effet, d'autant plus faibles que cette membrane est plus petite et une mem brane 10 de dimension équivalente à celle de la soupape ne permettrait généralement pas une levée suffisante de ladite soupape.
La fig. 2 représente une variante -de la fig. 1 où la membrane d'équilibrage 10 est re liée à la tige 9 de la soupape 4 par un levier 11. Pour obtenir l'équilibrage, il faut alors que la surface utile de la membrane 10 et la surface d'entrée de la soupape 4 soit inverse ment proportionnelles aux bras de levier correspondants. En choisissant le rapport des bras -de levier d'une manière convenable, on pourra prendre une membrane 10 de surface plus grande que la soupape 4.
Il faut remarquer, en outre, que la dé multiplication introduite par le levier conduit non seulement à une membrane plus grande, mais également à des déplacements de ladite membrane plus faibles, ce qui contribue en core à améliorer le fonctionnement de la membrane et permet de s'en tenir à. des di mensions relativement faibles.
Au lieu de démultiplier l'effort transmis par la. membrane d'équilibrage à la soupape, on peut encore, pour éviter l'emploi de mem branes trop petites, utiliser l'action diffé rentielle de deux membranes soumises à la pression d'entrée et agissant en sens inverse.
Cette forme d'exécution a été représentée à la fig. 3. Sur la fig. 3, la membrane uni que d'équilibrage est remplacée par deux membranes 12 et 13@ dont les surfaces utiles présentent une différence égale à la surface de la face d'entrée de la soupape 4. Les mem branes utilisées sont de préférence des mem branes inextensibles ne présentant pas de réaction élastique. Les membranes 12 et 1.3 font partie de la paroi d'une chambre 14 à l'intérieur -de laquelle est transmise la pres sion d'entrée par le conduit 115 relié au con duit 1. Les faces extérieures des membranes 12 et 13 sont soumises à l'action de la pres sion atmosphérique.
Les déplacements des membranes 12 et 13 sont solidaires et sont également solidaires des déplacements de la membrane 5 et de la soupape 4, l'ensemble de ces éléments mobiles étant réuni par une tige unique 15. Les membranes 12 et 13 trans mettent à la. tige 15 un effort égal à la dif férence entre les poussées exercées par le fluide d'entrée sur les membranes 12, et 13, c'est-à-dire un effort résultant qui est égal au produit de la surface d'entrée de la soupape 4 par la pression d'entrée et qui, par consé quent, équilibre la poussée du fluide d'entrée sur la. soupape 4.
Comme dans le cas de la fig. 1, les efforts provenant de la pression d'entrée sont éliminés et les seuls efforts agissant sur le déplacement de la soupape 4 sont la. pression du ressort 8 et les poussées exercées par la pression de sortie sur la mem brane 5 et la face de sortie de la soupape 4. Les trois membranes 12, 13 et 5 pourront être disposées dans une enveloppe unique 16 dont le compartiment médian 17 communique avec l'atmosphère par un ou plusieurs orifices 1:8. Il va de soi que la pression -du fluide d'entrée pourrait aussi bien être transmise aux faces extérieures des membranes 12 et 13, les faces de ces membranes qui se font face étant soumises à la pression atmosphé rique.
La pression qui s'exerce sur les faces in térieures des membranes 12 et 13, dont l'ac tion différentielle équilibre la pression du fluide sur la face d'entrée de la soupape, n'est pas nécessairement la pression atmosphéri que. Ces faces extérieures peuvent être sou mises à. une pression constante différente de la pression atmosphérique ou encore à la pression de sortie du fluide qui, d'ailleurs, est sensiblement constante par le fonctionne- ment même du dispositif décrit.
La fig. 4 représente une variante de la fig. 3 où l'une des membranes d'équilibrage est soumise sur sa face extérieure à l'action de la pression du fluide sortant. La chambre 14 qui communique avec le conduit d'entrée 1 est fermée, d'une part, par la membrane 13 dont la face extérieure est ,soumise à la pression de l'air atmosphérique et, d'autre part, par une membrane 19 qui, au point de vue de l'équilibrage, joue le rôle de la mem brane 1,21 de la fig. 3.
Sur la fig. 4, la membrane 19 sépare la chambre 14 de la chambre 3, par laquelle s'effectue la sortie du fluide. La pression atmosphérique qui s'exerçait sur la face ex térieure de la membrane 12 à la fig. 3 est remplacée par la pression du fluide sortant. La tige 15 qui réunit les trois membranes 5, 19 et<B>13,</B> commande les déplacements de la soupape 4 guidée en 29 par l'intermédiaire d'un levier 2,0. La tige 15 pourra être gui dée au moyen du piston 27 se déplaçant dans le cylindre 28.
On déterminera les surfaces des mem branes 19 et 13, ainsi que les bras du levier 2.0, de manière que la poussée exercée par le fluide d'entrée sur la soupape 4 soit équili brée par la différence entre les poussées exer- cées par ledit fluide d'entrée sur les mem branes 19 et 13. De cette manière, l'influence de la pression d'entrée est encore éliminée et la .soupape se stabilise dans une position telle que la pression du ressort 8 soit équilibrée par la résultante des pressions exercées par le fluide de sortie sur les membranes 5 et 19 et sur la face de sortie de la soupape 4.
La pression de sortie se stabilisera donc encore à une valeur constante indépendante de la pres sion d'entrée.
Sur la fig. 4, la surface utile, sur laquelle s'exerce la pression du fluide de sortie pour équilibrer la charge du ressort 8, est égale à la surface utile de la membrane 5 diminuée de la surface utile de la membrane 19 et de la surface de la soupape 4, tandis que dans le dispositif de la fig. 3, cette surface utile est égale à la totalité de la surface utile de la membrane 5 diminuée seulement -de la sur face de la soupape 4.
Comme on est conduit, pour des raisons que l'on a exposées ci dessus à. prendre des membranes 19 et 13 de dimensions relativement assez grandes, le dispositif de la fig. 4 conduit à utiliser une membrane 5 plus grande que dans la fig. 3 pour une même tension du ressort 8, tension qui ne peut pas être abaissée au-dessous d'une certaine valeur pour des considérations de ta- rage. C'est pourquoi on préfère générale ment, lorsque l'on veut réaliser un appareil peu encombrant, utiliser le dispositif repré senté à la fig. 5,
dans lequel les deux mem branes d'équilibrage sont soumises extérieu rement à la pression du fluide sortant.
La fig. 5 diffère de la fig. 4 par la pré sence d'une chambre 21 adjacente à la face extérieure de la membrane 13 et communi quant avec la sortie du fluide par un conduit 22. Dans ce dispositif, les poussées exercées par le fluide d'entrée sont nulles comme dans les dispositifs précédents, mais la sur face utile sur laquelle s'exerce la pression de sortie est augmentée de la surface utile de la. membrane 13 par rapport à la surface utile dans le dispositif de la fig. 4.
La poussée exercée par le fluide de sortie sur la surface 13 se transmet, en effet, directement à la tige 15. De même que les poussées du fluide d'entrée sur les membranes 19 et 1:3, d'une part, et sur la face d'entrée de la soupape 4, d'autre part, s'équilibrent grâce aux dimen sions -de ces divers éléments et des bras de levier 20, les poussées exercées par le fluide sortant sur les faces extérieures des mêmes membranes 13 et 19 et sur la face de sortie de la soupape 4 se font équilibre, si bien que l'ensemble de l'équipage mobile est soumis seulement à la poussée du fluide sortant sur la membrane 5, d'une part, et à l'effort an tagoniste du ressort 8, d'autre part.
La sou pape se stabilise dans une position où ces deux efforts s'équilibrent, c'est-à-dire pour une valeur constante de la pression de sor tie.
La surface de la membrane 5 participant intégralement à la commande de la soupape 4, ce dispositif conduit à des ,dimensions plus réduites que les dispositifs précédents.
La fig. 6 montre une variante de la. fig. 5, dans laquelle on supprime le renvoi de com mande par levier entre la tige 15 et la sou pape 4. Sur cette figure, la soupape 4 est portée par l'extrémité de la tige 15.
Dans les figures précédentes, la mem brane effectuant le réglage proprement dit de la pression de sortie, d'une part, et las membranes d'équilibrage de la soupape, d'au tre part, étaient distinctes, mais il peut en être autrement, la membrane, de réglage de pression étant confondue avec l'une des mem branes d'équilibrage, comme le montre la fig. 7.
Le dispositif représenté à la fig. 7 dérive du dispositif représenté à la fig. 3 par fu sion des membranes 13 et 5 en une seule membrane 23, les membranes '13 et 5 ayant les mêmes dimensions et le compartiment 17 étant supprimé. Le dispositif ainsi constitué fonctionne exactement de la même manière que le dispositif de la fig. 3.
De même, la fig. 8. représente une va riante,du dispositif de la fig. 4, dans laquelle les membranes 5 et 13 sont remplacées par une seule membrane 24. I1 est. bien entendu que les liaisons mé caniques entre les diverses membranes et la soupape pourront être réalisées de bien des manières. A tire d'exemple, on a représenté à la fig. 9 une variante de la fig. 4, :dans la quelle les membranes d'équilibrage 19 et 13 transmettent .directement leurs mouvements à la soupape 4 par une tige 25, les mouve ments de la membrane 5 étant transmis à la soupape 4 par le levier 20.
La meilleure liai son mécanique à adopter dépendra, du cas concret que l'on aura à traiter. Elle dépen dra notamment de la pression de sortie que l'on veut réaliser, des dimensions de mem branes admissibles et de considérations rela tives au tarage du ressort antagoniste.
Dans les dispositifs que l'on a décrits. l'influence de la pression d'entrée n'est élimi née que si le fluide commandé par la sou pape exerce effectivement sur la face d'entrée de celle-ci une pression égale à la pression qui s'exerce sur la membrane ou sur les mem branes d'équilibrage. En réalité, si la vitesse du fluide au voisinage de la soupape est grande, il se produit un abaissement de la. pression du fluide sur cette soupape, abaisse ment qui, dans une certaine mesure, dépend de la, forme de la soupape.
Pour compenser l'influence de cet abaissement de pression, il est prévu d'animer d'une certaine vitesse le fluide dont la pression agit sur la, membrane ou les membranes d'équilibrage; de cette ma nière, on crée sur lesdites membranes une diminution de pression due à. la vitesse et cette diminution de pression peut. compenser l'effet de la diminution de pression qui s'exerce sur la soupape pendant le même temps.
En outre, on utilisera :de préférence -des soupapes en forme de disques, comme on l'a représenté aux fig. 4, 6 et 9. Ces soupapes offrent une grande section de passage pour une faible levée de la. soupape.
On a représenté à la fig. 10 une variante du dispositif de la fig. 5, dans lequelle une eertaine vitesse s'établit dans le comparti ment 14. A cet effet, le conduit 1 débouche dans le compartiment 14 à l'extrémité oppo sée à la. soupape 4. On règle l'épaisseur du compartiment 14, de manière à compenser approximativement l'effet de la diminution de pression sur la soupape 4 par une diminu tion de pression semblable sur les membranes 13 et 19 :du fait de la vitesse.
Dan le brevet belge no 369960, du ler mai 1930, pour "Régulateur de pression du com bustible pour moteurs à combustion interne", on a indiqué qu'il était possible d'obtenir une pression indépendante de l'orientation et des forces d'inertie non pas à l'intérieur même du :dispositif régulateur, mais en un point extérieur situé dans le conduit de sortie. On remarquera que dans les formes d'exécution décrites ci-dessus, les inclinaisons et les forces d'inertie transmettent aux dif férentes membranes des variations de charge indépendantes de l'ouverture de la soupape, pourvu que cette soupape ne soit pas entiè rement fermée.
Au point de vue de l'influence des forces d'inertie -et des inclinaisons, tout se passe donc comme si la soupape n'existait pas et tout ce qui a. été indiqué dans le bre vet précité est applicable aux dispositifs dé crits ci-dessus.
Oh pourra donc, en, chargeant l'équipage mobile .de l'un quelconque des dispositifs ci- dessus décrits par l'action simultanée d'un ressort et d'un poids, l'un de ces deux or ganes pouvant être supprimé dans, des cas particuliers, réaliser, en un point déterminé du conduit de sortie, une pression de sortie indépendante des efforts d'inertie et des in clinaisons.
On pourra placer en ce point un gicleur ou, d'une manière plus générale, un orifice alimenté en combustible pur et à la sortie du quel le combustible est mélangé d'air. Le dé bit :de cet orifice sera ainsi soustrait aux ef fets des inclinaisons et -des forces d'inertie. On pourra :d'ailleurs, comme dans le brevet cité, placer ledit gicleur ou ledit orifice en un point où est éliminée seulement l'influence des forces d'inertie ou des inclinaisons paral lèles à un plan vertical déterminé, dans le cas d'un- moteur d'aviation, par exemple, pa rallèles au plan de symétrie de l'avion.
Ainsi, le conduit de sortie du dispositif peut alimenter en combustible pur un orifice à la sortie duquel le combustible est mélangé à de l'air, cet orifice étant situé en un point où la charge est indépendante des inclinai sons prises par le dispositif parallèlement à un plan vertical donné et des forces d'inertie parallèles audit plan vertical. La charge au dit point peut aussi être indépendante des in clinaisons et des forces d'inertie de toutes directions.
A titre d'exemple, on a représenté à la fig. 10 un équipage mobile chargé par l'ac tion simultanée du ressort 8 et d'un poids <B>26.</B> Le poids 26 a la forme d'un disque figé à la tige 15, ce qui permet de ne pas augmen ter .exagérément le volume @de l'appareil par la présence-de ce poids.
Sur cette figure, l'équipage mobile pré sentant une masse notable, il peut être utile de<B>la</B> guider au moyen d'un piston 27 se dé- plaçant dans le cylindre 28.
Lorsque la membrane de réglage est char gée par un ressort, l'action dudit ressort va rie selon que le ressort est plus ou moins co@m- primé et par suite selon que la soupape est plus ou moins ouverte. Il en résulte que la pression de sortie du combustible varie avec l'ouverture de la soupape. Pour diminuer cette variation de pression, on prévoit une commande démultipliée dudit ressort par la membrane de réglage, afin de réduire la course du ressort.
De plus, on prévoit une commande démultipliée entre la soupape et la membrane de réglage pour réduire la course de ladite membrane.
Sur la fig. 11, 1 est une entrée de com- bustible, 4 est une soupape commandant l'é coulement de combustible à la chambre 3, 5 est la membrane .de réglage, 10 est la mem brane d'équilibrage, 15 est une tige reliant les membranes 5 et 10. La membrane 10 est appliquée contre l'extrémité 51 de la tige 15 grâce à la pression :d'entrée qui charge la face inférieure de la membrane. La soupape 4 est reliée par-un levier 20- à la tige 15. Le bras de levier relatif à la soupape est plus grand que le bras de levier relatif à la tige. La membrane 5 est reliée à l'extrémité du res sort 8 par une commande démultipliée 53, 52.
L'ensemble 5!3, 5<B>,</B>2 est articulé autour de l'axe 54. La membrane 5 s'applique contre l'extrémité 56 du levier 53, et l'extrémité du ressort 8 s'applique contre la pièce 52. Le compartiment situé au-dessus de la mem brane 5 pourra être relié par le conduit 55 à la prise d'air du carburateur du moteur.
Pressure regulator device, diaphragm, for the fuel supplying an internal combustion engine. The present invention relates to a pressure regulator device, with a diaphragm, for the fuel supplying an internal combustion engine, comprising a valve controlling the flow of fuel.
The following device. the invention is charac terized in that it comprises at least one membrane subjected to the pressure which prevails in the fuel downstream of said valve, at least one membrane subjected to the pressure which prevails in the fuel upstream of said valve , and connecting members between said valve and said membranes, the whole being arranged such that, thanks to the device, the. fuel pressure is lowered to a determined value independent of the flow rate.
If the dimensions of the valve are not table, the thrust exerted by the fuel on the inlet face of said valve is not negligible. This thrust tends to cause either the opening or the closing of said valve, depending on the assembly thereof.
The inlet pressure is generally a variable pressure, in particular when the fuel is supplied by a pump and the force that this pressure exerts on the. inlet face of the valve is a source of imprecision in setting the outlet pressure. The error thus introduced is all the greater the greater the inlet pressure.
This drawback can be remedied by providing, in the device, for the elimination of the influence of the inlet pressure on the valve by balancing the forces to which the inlet face of said valve is subjected.
The accompanying drawing shows, by way of example, several embodiments of the device.
Fig. 1 is a schematic view, in longitudinal section, of a -first embodiment, comprising a balancing membrane; Fig. 2 represents a variant of the fi-. 1 in which the balancing membrane is connected <B> to </B> the valve by a lever mechanism; Fig. 3 shows a variant of FIG. 1, in which the balancing is achieved by the differential action of two members; Figs. 4 and 5 show variant embodiments of the device of FIG. 3;
Fig. 6 shows a variant of FIG. 5, wherein the valve is integral with the balancing membranes and the regulator membrane;
Figs. 7 and 8 show variants of FIGS. 3 and 4, in which a membrane has been deleted, one of the equilibration membranes acting as both regulator membranes; Fig. 9 shows a variant: of FIG. 3 including a modification of the mechanical transmissions; Fig. 10 represents a variant of FIG. 5; Fig. 11 shows another embodiment.
In fig. 1, the fuel, the pressure of which is to be lowered and adjusted, is brought through line 1 to chamber 2. This fuel flows into chamber 3, the flow being controlled by valve 4. Valve 4 is connected to a membrane 5 deformable by the rod 6. The chamber 3 is provided with an outlet duct 7 leading to the use devices, for example to the jet of the carburetor. The membrane 5 is loaded by a res out 8. The spring 8 can moreover be suppressed if one: wishes to achieve an outlet of the fuel under zero pressure; it can also be replaced by the action of a weight.
On the side opposite to the rod 6, the valve 4 carries a rod 9 fixed at its end to a membrane 10 closing the chamber 2. The surface area of the membrane 10 is equal to the surface area of the inlet face of the valve 4 In this way, all of the forces which are exerted on the movable assembly formed by the valve 4 and the two rods 6 and 9, include: <B> 10 </B> The thrust of the outlet fluid s 'exerting on the membrane 5; The thrust of the outlet fluid exerted on the outlet face of the valve 4; <B> 30 </B> The thrust of the inlet fluid on the inlet face of the valve 4; 40 The thrust of the inlet fluid on the membrane 10; 50 Spring pressure 8.
The useful surface of the membrane 10 being equal to the surface of the inlet face of the valve 4, the thrusts on these two elements are balanced and the influence of the inlet pressure on the movements of the valve 4 is eliminated. The valve 4 is stabilized in a position which corresponds to a flow rate such that the outlet pressure exerted on the diaphragm 5 and the outlet face of the valve 4 balances the pressure of the spring 8.
Although a relatively large valve is preferably used to avoid large displacements of the diaphragm 5, the area of this valve is generally too small for a diaphragm 10 of the same useful area to be made. The displacements that a membrane can undergo feel, in fact, all the smaller the smaller this membrane is and a membrane 10 of size equivalent to that of the valve would generally not allow sufficient lifting of said valve.
Fig. 2 shows a variant of FIG. 1 where the balancing membrane 10 is connected to the rod 9 of the valve 4 by a lever 11. To obtain the balancing, it is then necessary that the useful surface of the membrane 10 and the inlet surface of the valve 4 is inversely proportional to the corresponding lever arms. By choosing the ratio of the lever arms in a suitable manner, it is possible to take a membrane 10 with a larger surface area than the valve 4.
It should also be noted that the de-multiplication introduced by the lever leads not only to a larger membrane, but also to smaller displacements of said membrane, which further contributes to improving the functioning of the membrane and makes it possible to stick to. relatively small dimensions.
Instead of multiplying the effort transmitted by the. balancing diaphragm at the valve, it is also possible, to avoid the use of membranes that are too small, to use the differential action of two membranes subjected to the inlet pressure and acting in the opposite direction.
This embodiment has been shown in FIG. 3. In fig. 3, the single balancing membrane is replaced by two membranes 12 and 13 @ the useful surfaces of which have a difference equal to the surface area of the inlet face of the valve 4. The membranes used are preferably membranes. inextensible, showing no elastic reaction. The membranes 12 and 1.3 form part of the wall of a chamber 14 inside which the inlet pressure is transmitted through the duct 115 connected to the duct 1. The outer faces of the membranes 12 and 13 are subjected to the action of atmospheric pressure.
The displacements of the membranes 12 and 13 are integral with and are also integral with the displacements of the membrane 5 and of the valve 4, all of these mobile elements being joined by a single rod 15. The membranes 12 and 13 transmit to the. rod 15 a force equal to the dif ference between the thrusts exerted by the inlet fluid on the membranes 12, and 13, that is to say a resulting force which is equal to the product of the inlet surface of the valve 4 by the inlet pressure and which, therefore, balances the thrust of the inlet fluid on the. valve 4.
As in the case of fig. 1, the forces from the inlet pressure are eliminated and the only forces acting on the movement of the valve 4 are. pressure of the spring 8 and the thrusts exerted by the outlet pressure on the diaphragm 5 and the outlet face of the valve 4. The three membranes 12, 13 and 5 can be placed in a single envelope 16, the middle compartment 17 of which communicates with the atmosphere through one or more ports 1: 8. It goes without saying that the pressure of the inlet fluid could equally well be transmitted to the outer faces of the membranes 12 and 13, the faces of these membranes which face each other being subjected to atmospheric pressure.
The pressure exerted on the inner faces of membranes 12 and 13, the differential action of which balances the pressure of the fluid on the inlet face of the valve, is not necessarily atmospheric pressure. These external faces can be put under. a constant pressure different from atmospheric pressure or even from the outlet pressure of the fluid which, moreover, is substantially constant by the very operation of the device described.
Fig. 4 shows a variant of FIG. 3 where one of the balancing membranes is subjected on its outer face to the action of the pressure of the outgoing fluid. The chamber 14 which communicates with the inlet duct 1 is closed, on the one hand, by the membrane 13, the outer face of which is subjected to the pressure of atmospheric air and, on the other hand, by a membrane 19 which, from the point of view of balancing, plays the role of the membrane 1,21 of FIG. 3.
In fig. 4, the membrane 19 separates the chamber 14 from the chamber 3, through which the fluid is released. The atmospheric pressure exerted on the outside face of the membrane 12 in FIG. 3 is replaced by the pressure of the outgoing fluid. The rod 15 which brings together the three membranes 5, 19 and <B> 13, </B> controls the movements of the valve 4 guided at 29 by means of a lever 2.0. The rod 15 can be guided by means of the piston 27 moving in the cylinder 28.
The surfaces of the membranes 19 and 13, as well as the arms of the lever 2.0, will be determined so that the thrust exerted by the inlet fluid on the valve 4 is balanced by the difference between the thrusts exerted by said fluid. inlet on the membranes 19 and 13. In this way, the influence of the inlet pressure is further eliminated and the valve stabilizes in a position such that the pressure of the spring 8 is balanced by the resultant pressures. exerted by the outlet fluid on membranes 5 and 19 and on the outlet face of valve 4.
The outlet pressure will therefore still stabilize at a constant value independent of the inlet pressure.
In fig. 4, the useful surface, on which the pressure of the outlet fluid is exerted to balance the load of the spring 8, is equal to the useful surface of the membrane 5 minus the useful surface of the membrane 19 and the surface of the valve 4, while in the device of FIG. 3, this useful surface is equal to the entire useful surface of the membrane 5 minus only the surface area of the valve 4.
As we are driven, for reasons that we explained above to. take membranes 19 and 13 of relatively large enough dimensions, the device of FIG. 4 leads to the use of a membrane 5 larger than in FIG. 3 for the same tension of spring 8, tension which cannot be lowered below a certain value for calibration considerations. This is why it is generally preferred, when it is desired to produce a compact device, to use the device shown in FIG. 5,
in which the two balancing membranes are subjected externally to the pressure of the outgoing fluid.
Fig. 5 differs from FIG. 4 by the presence of a chamber 21 adjacent to the outer face of the membrane 13 and communicating with the outlet of the fluid via a duct 22. In this device, the thrusts exerted by the inlet fluid are zero as in the previous devices, but the useful surface on which the outlet pressure is exerted is increased by the useful surface of the. membrane 13 relative to the useful surface in the device of FIG. 4.
The thrust exerted by the outlet fluid on the surface 13 is transmitted, in fact, directly to the rod 15. As are the thrusts of the inlet fluid on the membranes 19 and 1: 3, on the one hand, and on the inlet face of the valve 4, on the other hand, are balanced thanks to the dimensions of these various elements and of the lever arms 20, the thrusts exerted by the fluid exiting on the outer faces of the same membranes 13 and 19 and on the outlet face of the valve 4 are balanced, so that the whole of the mobile equipment is subjected only to the thrust of the fluid exiting on the membrane 5, on the one hand, and to the force a tagonist of the spring 8, on the other hand.
The valve stabilizes in a position where these two forces are balanced, that is to say for a constant value of the outlet pressure.
The surface of the membrane 5 fully participating in the control of the valve 4, this device leads to smaller dimensions than the previous devices.
Fig. 6 shows a variant of. fig. 5, in which the control return by lever between the rod 15 and the valve 4 is eliminated. In this figure, the valve 4 is carried by the end of the rod 15.
In the previous figures, the diaphragm carrying out the actual adjustment of the outlet pressure, on the one hand, and the balancing membranes of the valve, on the other hand, were distinct, but it may be otherwise, the pressure regulating membrane being merged with one of the balancing membranes, as shown in FIG. 7.
The device shown in FIG. 7 derives from the device shown in FIG. 3 by fusing the membranes 13 and 5 into a single membrane 23, the membranes '13 and 5 having the same dimensions and the compartment 17 being omitted. The device thus constituted operates in exactly the same way as the device of FIG. 3.
Likewise, FIG. 8. shows a variant of the device of FIG. 4, in which the membranes 5 and 13 are replaced by a single membrane 24. I1 est. of course that the mechanical connections between the various membranes and the valve can be made in many ways. As an example, there is shown in FIG. 9 a variant of FIG. 4: in which the balancing membranes 19 and 13 directly transmit their movements to the valve 4 by a rod 25, the movements of the membrane 5 being transmitted to the valve 4 by the lever 20.
The best link to its mechanics to adopt will depend on the concrete case to be dealt with. It will depend in particular on the output pressure that is to be achieved, the dimensions of the admissible membranes and considerations relating to the calibration of the antagonist spring.
In the devices which have been described. the influence of the inlet pressure is only eliminated if the fluid controlled by the valve effectively exerts on the inlet face thereof a pressure equal to the pressure exerted on the membrane or on the balancing membranes. In fact, if the velocity of the fluid in the vicinity of the valve is large, there is a lowering of the. fluid pressure on this valve, lowering which to some extent depends on the shape of the valve.
To compensate for the influence of this pressure drop, provision is made to animate the fluid, the pressure of which acts on the balancing membrane or membranes, at a certain speed; in this way, a reduction in pressure due to said membranes is created. speed and this pressure decrease can. compensate for the effect of the pressure decrease exerted on the valve during the same time.
In addition, the following will be used: preferably - disc-shaped valves, as shown in FIGS. 4, 6 and 9. These valves offer a large flow section for low lift. valve.
There is shown in FIG. 10 a variant of the device of FIG. 5, in which eertaine speed is established in compartment 14. For this purpose, duct 1 opens into compartment 14 at the end opposite to the. valve 4. The thickness of the compartment 14 is adjusted so as to approximately compensate for the effect of the decrease in pressure on the valve 4 by a similar decrease in pressure on the membranes 13 and 19 due to the speed.
In Belgian Patent No. 369960, dated May 1, 1930, for "Fuel Pressure Regulator for Internal Combustion Engines", it has been stated that it is possible to obtain a pressure independent of the orientation and the forces of movement. inertia not inside the regulating device itself, but at an external point located in the outlet duct. It will be noted that in the embodiments described above, the inclinations and the forces of inertia transmit to the various membranes load variations independent of the opening of the valve, provided that this valve is not fully closed. .
From the point of view of the influence of the forces of inertia - and of the inclinations, everything thus happens as if the valve did not exist and all that has. been indicated in the aforementioned patent is applicable to the devices described above.
Oh will therefore be able, by loading the mobile unit with any one of the devices described above by the simultaneous action of a spring and a weight, one of these two organs being able to be removed in , in special cases, achieve, at a determined point of the outlet duct, an outlet pressure independent of inertia forces and inclinations.
A nozzle or, more generally, an orifice fed with pure fuel and at the outlet of which the fuel is mixed with air can be placed at this point. The de bit: of this orifice will thus be removed from the ef fects of inclinations and forces of inertia. We can: moreover, as in the cited patent, place said nozzle or said orifice at a point where only the influence of inertia forces or inclinations parallel to a determined vertical plane is eliminated, in the case of an aviation engine, for example, has its lines to the plane of symmetry of the airplane.
Thus, the outlet duct of the device can supply pure fuel to an orifice at the outlet of which the fuel is mixed with air, this orifice being located at a point where the load is independent of the inclinations taken by the device parallel to it. a given vertical plane and inertial forces parallel to said vertical plane. The load at the said point can also be independent of the inclinations and inertia forces from all directions.
By way of example, there is shown in FIG. 10 a mobile unit loaded by the simultaneous action of the spring 8 and a weight <B> 26. </B> The weight 26 has the shape of a disc fixed to the rod 15, which makes it possible not to increase .exaggeratedly the volume @of the apparatus by the presence of this weight.
In this figure, the moving assembly having a significant mass, it may be useful to <B> it </B> guide by means of a piston 27 moving in the cylinder 28.
When the adjusting diaphragm is loaded by a spring, the action of said spring varies according to whether the spring is more or less controlled and consequently according to whether the valve is more or less open. As a result, the fuel outlet pressure varies with the opening of the valve. To reduce this pressure variation, a geared control of said spring is provided by the adjusting diaphragm, in order to reduce the stroke of the spring.
In addition, a geared control is provided between the valve and the adjusting diaphragm to reduce the stroke of said diaphragm.
In fig. 11, 1 is a fuel inlet, 4 is a valve controlling the flow of fuel to chamber 3, 5 is the regulating diaphragm, 10 is the balancing diaphragm, 15 is a rod connecting the valves. membranes 5 and 10. The membrane 10 is applied against the end 51 of the rod 15 by virtue of the inlet pressure which loads the underside of the membrane. The valve 4 is connected by a lever 20 to the rod 15. The lever arm relating to the valve is larger than the lever arm relating to the rod. The membrane 5 is connected to the end of the res out 8 by a geared control 53, 52.
The assembly 5! 3, 5 <B>, </B> 2 is articulated around the axis 54. The membrane 5 is applied against the end 56 of the lever 53, and the end of the spring 8 s' applied against the part 52. The compartment located above the membrane 5 can be connected by the duct 55 to the air intake of the engine carburetor.