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.