Dispositif pour la commande de l'écoulement d'un (aide. La présente invention a pour objet un dispositif pour la commande de l'écoulement d'un fluide, notamment de vapeur.
Le dispositif selon l'invention comprend un corps de soupape ayant des passages d'entrée et de sortie et un siège de soupape fixe, un organe de soupape mobile par rap port au siège de la soupape, un diaphragme flexible associé avec l'organe de soupape qu'il déplace, en fléchissant, entre la position d'ouverture maximum et la position de fer meture, des moyens formant une chambre sur un côté du diaphragme pour recevoir un fluide de commande dont la pression varie, des moyens formant un espace fermé sur l'autre côté du diaphragme,
un réservoir fermé contenant une masse de liquide et des moyens établissant une communication entre le réservoir et l'espace mentionné en dernier lieu, tout en limitant l'écoulement du liquide afin d'amortir les mouvements du diaphragme.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du dispo sitif faisant l'objet de la présente invention. Fig. 1 en est une vue- en élévation, en coupe. Fig. 2 est une coupe transversale d'un détail à plus grande échelle, montrant l'ajus tage pour l'introduction ou l'évacuation du gaz de charge.
Fig. 3 est une coupe transversale d'un détail à grande échelle, montrant l'orifice limitant l'écoulement, et fig. 4 est un détail à grande échelle, montrant la face supérieure de la paroi située au-dessous du diaphragme.
Il a déjà été imaginé un régulateur à réduction de pression susceptible d'agir sur de la vapeur à des pressions relativement hautes et dans lequel le diaphragme pour l'actionnement de l'organe de soupape est chargé par de l'air ou autre gaz sous pres sion. L'espace sur le côté supérieur du dia phragme est relié au côté d'écoulement du régulateur, et une colonne d'eau de conden sation est maintenue sur le diaphragme pour le protéger. L'action de pompage du dia- phragme qui tend à rompre la colonne d'eau de condensation est empêchée au moyen d'une chicane qui s'étend tout près du côté infé rieur du diaphragme.
La chicane présente un petit orifice établissant une communication entre l'espace confiné au-dessous du dia phragme et un espace plus grand au-dessous de la chicane contenant le gaz de chargement sous pression.
Le régulateur donne satisfaction dans bien des installations, sans échauffement indési rable ou détérioration du diaphragme. On a trouvé cependant que, dans certaines condi tions, le diaphragme peut être soumis à un surchauffement sérieux avec détérioration rapide, en particulier lorsque des coudes ou angles des tubulures peuvent se trouver entre le régulateur et le point auquel une liaison sous pression revient dans l'espace au-dessus du diaphragme.
Le dispositif qui va être décrit a pour but d'éviter les difficultés ci-dessus et de rendre possible un fonctionnement dans toutes les conditions sans qu'il y ait de sur- chauffement ou de détérioration rapide du diaphragme d'actionnement.
Un autre but de ce dispositif est de four nir des moyens nouveaux pour la protection d'un diaphragme formé en une matière telle que du caoutchouc naturel ou synthétique, et qui tend en particulier à empêcher une oxydation indésirable à de hautes tempéra tures.
Le régulateur à vapeur représenté à la fig. 1 est constitué par un corps de soupape 10 muni de passages d'entrée et de sortie 11 et 12. A l'intérieur du corps se trouve un pont 13 comportant un anneau de siège 14. Un organe de soupape 16 mobile verticale ment coopère avec le siège 14 et est disposé de manière à être déplacé entre les positions extrêmes d'ouverture et de fermeture au moyen d'une tige d'actionnement verticale 17.
Des moyens variés peuvent être utilisés pour guider l'organe de soupape 16, dans le cas présent, un manchon 15 est ajusté à l'in térieur de l'orifice 18 ménagé dans le côté supérieur du corps de soupape. Une plaque de fermeture 19 est fixée sur le corps de soupape et maintient en place le manchon 15. Un piston cylindrique 21 est monté de manière à se déplacer librement à l'intérieur du manchon 15 et son extrémité inférieure est fixée ou est formée d'une seule pièce avec l'organe de soupape 16. Un faible ressort de compression 22 est intercalé entre la plaque 19 et le piston 21 et sert à pousser à la fois le piston et l'organe 16 vers le bas, sur le siège 14.
L'extrémité inférieure de la tige d'ac- tionnement 17 est reliée à un diaphragme flexible 24. Ce diaphragme est formé par une matière élastique telle que, par exemple, du caoutchouc naturel ou synthétique, de pré férence avec renforcement de tissu. Bien que l'on puisse utiliser un diaphragme plan, il est désirable d'utiliser un diaphragme moulé de forme sphérique, comme représenté.
Pour établir la liaison avec la tige 17, le côté supérieur du diaphragme vient en prise avec une plaque bombée 26 de diaphragme dont la partie centrale présente un bouton 27 en forme de douille pour recevoir l'extrémité inférieure de la tige 17.
La monture du diaphragme 24 comporte plusieurs parties assemblées comprenant une plaque 28 s'étendant au-dessus du dia phragme, une plaque bombée 29 s'étendant directement au-dessous du diaphragme, une partie inférieure 31 en forme de dôme et une partie supérieure 32 également en forme de dôme. Toutes ces parties peuvent être for mées par des feuilles de métal pressées. La partie 28 présente un contour annulaire et comporte une portion intérieure 28a, bombée de manière à se conformer à la courbure du diaphragme.
Une bride 28b de cette partie s'étend au delà, de la périphérie du dia phragme et comporte un rebord extérieur 28, tourné vers le bas. L'extrémité supérieure de la partie 31 est formée de manière à consti tuer une bride 31a et également un rebord 31b tourné vers le haut et entourant le bord périphérique du diaphragme. La partie 29 est bombée ou de forme sphérique de manière à se conformer avec le contour du diaphragme 24 et son bord péri phérique est logé à l'intérieur du rebord 31b, directement au-dessous du bord périphérique du diaphragme.
Les parties qui viennent d'être décrites sont figées ensemble au moyen de boulons 33 de serrage s'étendant à travers des anneaux de fixation supérieur et inférieur 34 et 36 et à travers des trous ménagés dans la bride 28b et espacés sur la circonférence de celle-ci. Lorsqu'on serre l'ensemble, le bord périphérique du diaphragme est légèrement pressé de manière à fournir une fermeture étanche. Le bord inférieur de la partie 32 est soudé ou fixé d'une autre manière à la face supé rieure de la partie 28.
Un tube 37 s'étendant vers le bas à travers les parties 32 et 28 .est fixé à celles-ci par soudure. L'extrémité supé rieure de cette conduite est soudée ou fixée d'une autre manièré sur un prolongement 38 s'étendant vers le bas à partir du corps -de soupape. Le tube 37 forme un passage 39 pour loger la tige d'actionnement 17.
La partie 28 est représentée munie d'ou- vertures 41 de telle manière que la chambre ou l'espace 42 formé par la partie 32 soit en communication libre avec l'espace se trouvant directement au-dessus du diaphragme. De façon semblable, cet espace est en communi cation directe avec le passage 39 par des lumières 40 et peut être relié à une source de fluide de commande sous pression au moyén du passage 43.
Lorsque le dispositif est utilisé comme réducteur automatique de pression, le passage 43 est relié par une tubulure séparée au point à basse pression du système où l'on désire maintenir une pression voulue.
A l'extrémité inférieure de la tige d'ac- tionnement 17 est disposé un faible ressort de compression 44 destiné à pousser la plaque de diaphragme 26 vers le bas. L'extrémité inférieure de ce ressort est représentée portant sur le bouton 27, et l'extrémité supérieure porte sur un guide 46 disposé à l'intérieur de l'extrémité inférieure du tube 37.
Un fourreau 47 de forme cylindrique peut être prévu pour aider à disperser la chaleur provenant de la monture du diaphragme. La bride supérieure 46 de ce fourreau, tournée vers l'intérieur, vient en prise sous les an neaux supérieurs 'de serrage 34. Des rainures <B>19</B> espacées circonférentiellement sont ména gées dans le fourreau pour permettre le passage des courants d'air de convexion.
Un raccord 51 est relié à la partie infé rieure 31 de la monture, en vue d'admettre ou d'évacuer les gaz chargeants. Une cons- truction judicieuse pour ce raccord est repré sentée à la fig. 2. Elle consiste en un corps 52 ayant une partie filetée 53 destiné à venir en prise avec le dôme 31. A l'intérieur de l'orifice ou passage central 54 du corps 52 est disposé un assemblage de soupape. de rete nue 56.
Cet assemblage consiste en un raccord 57 auquel une pompe à pression peut être appliquée, l'extrémité intérieure de ce raccord étant munie d'une saillie cylindrique 58 sur laquelle est placé un tube élastique en caout chouc 59.
Le passage principal 61, à travers le raccord 57, communique avec la surface intérieure du tube 59 ou manchon, à travers une petite lumière 62. Lorsqu'une pression suffisante est appliquée à l'extrémité exté rieure du raccord 57, le tube 59 est dilaté de manière à permettre à l'air de passer à tra vers la lumière 52 dans le passage 54.
Pour laisser échapper de l'air ou un autre gaz, le corps 52 présente une partie filetée pour recevoir un pointeau 60. En ouvrant légèrement ce pointeau par rapport à son siège 63, on peut laisser échapper une quan- tité désirée de gaz comprimé à partir du passage central 54. Le corps 52 comporte également une ouverture filetée 64 pour établir la liaison avec un manomètre 66.
A l'intérieur du dôme 31 se trouve nor malement une quantité de liquide ou de fluide incompressible 67 pouvant être n'im porte quel liquide restant stable aux tempé ratures de fonctionnement utilisées et n'ayant pas d'effet corrosif ou nuisible sur les parties assemblées de métal et de caoutchouc. La glycérine qui a été utilisée a donné de bons, résultats.
Le raccord 51 comporte un tube 68 débouchant au-dessus de la. surface du liquide 67, de sorte que du gaz peut être introduit et évacué de l'espace 70 au-dessus du liquide.
Un tube 69 s'étendant vers le bas, dans le liquide 67, a son extrémité supérieure soudée à l'argent dans un orifice 71 prévu dans la partie 29 (fig. 3). Un petit raccord 72 est vissé dans l'extrémité supérieure de ce tube et forme un orifice 73 limitant l'écoulement. Il est évident que le tube 69 avec le raccord 72 sert à établir la communication avec l'es pace situé entre la partie 29 et le côté infé rieur du diaphragme, et l'espace principal 70 du dôme 31 en un point situé à l'intérieur de la masse liquide 67. A la place du raccord 72, le tube 69 peut être fait suffisamment petit pour fournir la limitation désirée de l'écoule ment.
Pour assurer l'écoulement de liquide dans l'espace au-dessous du diaphragme, lors que celui-ci fléchit vers le haut à partir de la position en contact avec la partie 29, la face supérieure de cette dernière est munie d'une ou de plusieurs rainures 74 (fig. 4) reliées à l'orifice 73. Les mouvements de flexion du diaphragme qui occasionnent nécessairement un changement de capacité volumétrique de l'espace situé entre le dia phragme et la partie 29, doivent être accom pagnés par un afflux de liquide à travers le tube 69 et l'orifice de limitation 73.
Le fonctionnement du dispositif décrit ci-dessus est le suivant: On suppose que l'ouverture d'entrée 11 est reliée à un système à haute pression de vapeur et que le passage d'écoulement 12 est relié à une tubulure et à des dispositifs for mant un système à basse pression de vapeur. On suppose également que le passage 43 est relié à une conduite raccordée en un point du système à basse pression dans lequel on veut maintenir une pression pratiquement cons tante.
Pour dissiper la chaleur de la mon ture du diaphragme, par radiation et courants d'air de convexion, on maintient une colonne d'eau de condensation à l'intérieur de la chambre 42 et dans le passage 39, et la pres- sion d'écoulement de sortie est exercée à travers cette colonne d'eau de condensation sur le côté supérieur du diaphragme 24. Au moment de l'installation du dispositif, aucune pression de gaz n'existe à l'intérieur du dôme 31.
Après l'installation et avant l'utilisation, on applique de l'air sous pression dans la chambre 70,à travers le raccord 51, jusqu'à ce qu'une pression soit atteinte, comparable à la pression désirée sur le côté d'écoulement du régulateur. Tandis qu'une pression est ainsi appliquée, toute quantité d'air se trou vant dans le tube 69 et dans l'espace situé entre la partie 29 et le diaphragme, est com primée fortement et le liquide s'écoule ainsi à, travers le tube 69 et occupe la majeure partie de l'espace situé entre le diaphragme et la partie 29.
En supposant maintenant que le dispositif fonctionne normalement, le dia phragme prend une position telle que l'écoule ment de vapeur après la soupape 16 est suffisant pour maintenir la pression sur le côté de sortie à la valeur désirée. Des varia tions de pression d'écoulement transmises à la. chambre 42 provoquent une flexion du diaphragme pour faire apparaître des chan gements correspondants de compensation dans la position de l'organe de soupape.
Quoique la pression de charge, sur le dia phragme, soit maintenue par des moyens pneumatiques, la, contrainte sur le diaphragme est hydraulique. Toute flexion du diaphragme doit être accompagnée par un écoulement de liquide à. travers le tube 69 et l'orifice 73, ce qui a pour résultat que des forces de retenue relativement élevées sont imposées contre les mouvements rapides du diaphragme. Des mouvements rapides du diaphragme n'ont donc pas tendance à apparaître; par consé quent, une colonne d'eau de condensation est maintenue en tout temps sur le diaphragme et celui-ci n'est pas soumis à un surchauffe- ment ou à un battement rapide.
Le surchauffement du diaphragme et sa détérioration qui en résulte sont également diminués par le fait que sa face inférieure est en contact avec le liquide plus qu'avec l'air. Le liquide sert plus spécialement à évacuer la chaleur et à empêcher une oxydation ten dant à apparaître lorsque le caoutchouc est en contact avec l'air à des températures éle vées.
Un autre caractère du dispositif décrit consiste en ce que, tandis qu'il permet de retenir effectivement le diaphragme contre un mouvement rapide de flexion, répondant aux variations de la pression d'écoulement, il existe une certaine liberté d'action de mou vement pendulaire. Ainsi, lorsqu'un change ment de pression apparaît sur le côté d'écou lement, une flexion correspondante du dia phragme apparaît en vue de replacer l'or gane de soupape, mais après que le dia phragme a été fléchi à une position correspon dant à la sollicitation, il n'y a plus de mou vement pendulaire continu.
On sait que le mouvement pendulaire n'est pas désirable, car il tend à provoquer des fluctuations dans la pression d'écoulement n'ayant aucun rap port spécifique avec la sollicitation.
La masse du liquide 67 peut être intro duite dans le dôme 31, par exemple, par un bouchon amovible 76, soit au moment où le régulateur est assemblé à l'usine, soit au moment de son installation et avant qu'il ait été placé pour l'utilisation. La quantité de liquide sera suffisamment grande pour occu per l'espace entre le diaphragme 24 et la paroi 29 lorsque le diaphragme -est fléchi vers le haut, un excédent suffisant étant prévu pour assurer que l'extrémité inférieure du tube 69 soit submergée en tout temps.
En même temps, la quantité de liquide ne doit par dépasser une valeur pour laquelle un espace insuffisant existerait dans le dôme 31, pour l'air enfermé sous pression. Un certain volume d'air enfermé est désirable, de telle manière que la flexion du diaphragme ne provoque pas de changement appréciable de la pression de l'air enfermé.
La dimension de l'orifice 73 peut varier dans différents cas dépendant des divers fac teurs tels que, les conditions de fonctionne ment, la dimension du diaphragme et le degré de limitation désirée. Par exemple, lorsque le régulateur est prévu pour des pressions d'entrée de vapeur variant d'environ 42 à 49 kg/cm' (lb.: sq. in. 600 à 700), et pour des pressions de sortie variant de 31 à 35 kg/cm' (lb.: sq. in. 450 à 500), l'orifice 73 peut être de l'ordre de 0,795 mm à 1,59 mm pour des diaphragmes de l'ordre d'environ 7,6 cm à 20,5 cm de diamètre.
Au lieu d'utiliser une quantité fixe ou limitée d'air comprimé dans le dôme 31, il est possible de relier ce dôme à une source d'air à la pression désirée. Dans cette conne xion, il est possible d'utiliser un régulateur de réglage de charge au lieu du régulateur pour les différentes pressions de sortie, tel que celui décrit dans le brevet suisse No 244134.
Device for controlling the flow of a (aid. The present invention relates to a device for controlling the flow of a fluid, in particular vapor.
The device according to the invention comprises a valve body having inlet and outlet passages and a fixed valve seat, a valve member movable with respect to the valve seat, a flexible diaphragm associated with the valve member. valve which it moves, by bending, between the maximum open position and the closed position, means forming a chamber on one side of the diaphragm for receiving a control fluid of which the pressure varies, means forming a closed space on the other side of the diaphragm,
a closed reservoir containing a mass of liquid and means establishing communication between the reservoir and the space last mentioned, while limiting the flow of the liquid in order to damp the movements of the diaphragm.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the device forming the subject of the present invention. Fig. 1 is an elevation view thereof, in section. Fig. 2 is a cross section of a detail on a larger scale, showing the fitting for the introduction or discharge of the feed gas.
Fig. 3 is a cross section of an enlarged detail, showing the orifice limiting the flow, and fig. 4 is an enlarged detail, showing the upper face of the wall located below the diaphragm.
It has already been imagined a pressure reduction regulator capable of acting on steam at relatively high pressures and in which the diaphragm for actuating the valve member is charged with air or other gas under pressure. The space on the upper side of the diaphragm is connected to the flow side of the regulator, and a column of condensing water is maintained over the diaphragm to protect it. The pumping action of the diaphragm which tends to break up the column of condensation water is prevented by means of a baffle which extends close to the lower side of the diaphragm.
The baffle has a small orifice establishing communication between the confined space below the diaphragm and a larger space below the baffle containing the pressurized charge gas.
The regulator is satisfactory in many installations, without undesirable heating or deterioration of the diaphragm. It has been found, however, that under certain conditions the diaphragm can be subjected to serious overheating with rapid deterioration, particularly where elbows or angles of the tubing may be between the regulator and the point at which a pressurized connection returns to the valve. space above the diaphragm.
The purpose of the device which will be described is to avoid the above difficulties and to make operation possible under all conditions without there being overheating or rapid deterioration of the actuating diaphragm.
Another object of this device is to provide new means for the protection of a diaphragm formed of a material such as natural or synthetic rubber, and which tends in particular to prevent undesirable oxidation at high temperatures.
The steam regulator shown in fig. 1 consists of a valve body 10 provided with inlet and outlet passages 11 and 12. Inside the body is a bridge 13 comprising a seat ring 14. A vertically movable valve member 16 cooperates with the seat 14 and is arranged so as to be moved between the extreme open and closed positions by means of a vertical actuating rod 17.
Various means can be used to guide the valve member 16, in this case a sleeve 15 is fitted inside the port 18 provided in the upper side of the valve body. A closure plate 19 is attached to the valve body and holds the sleeve 15 in place. A cylindrical piston 21 is mounted so as to move freely within the sleeve 15 and its lower end is fixed or formed of. one piece with the valve member 16. A weak compression spring 22 is interposed between the plate 19 and the piston 21 and serves to push both the piston and the member 16 down onto the seat 14.
The lower end of the actuating rod 17 is connected to a flexible diaphragm 24. This diaphragm is formed by an elastic material such as, for example, natural or synthetic rubber, preferably with fabric reinforcement. Although a planar diaphragm can be used, it is desirable to use a spherically shaped molded diaphragm as shown.
To establish the connection with the rod 17, the upper side of the diaphragm engages with a domed diaphragm plate 26, the central part of which has a button 27 in the form of a socket for receiving the lower end of the rod 17.
The diaphragm mount 24 has several assembled parts including a plate 28 extending above the diaphragm, a domed plate 29 extending directly below the diaphragm, a dome-shaped lower portion 31, and an upper portion 32. also dome-shaped. All these parts can be formed by pressed sheets of metal. Part 28 has an annular contour and includes an inner portion 28a, convex so as to conform to the curvature of the diaphragm.
A flange 28b of this part extends beyond the periphery of the diaphragm and comprises an outer rim 28, facing downwards. The upper end of part 31 is formed so as to constitute a flange 31a and also a rim 31b facing upwards and surrounding the peripheral edge of the diaphragm. Part 29 is domed or spherical in shape so as to conform with the contour of diaphragm 24 and its peripheral edge is housed inside rim 31b, directly below the peripheral edge of diaphragm.
The parts which have just been described are fixed together by means of clamping bolts 33 extending through upper and lower fixing rings 34 and 36 and through holes made in the flange 28b and spaced around the circumference thereof. -this. When the assembly is tightened, the peripheral edge of the diaphragm is slightly pressed so as to provide a tight seal. The lower edge of part 32 is welded or otherwise secured to the upper face of part 28.
A tube 37 extending downwardly through portions 32 and 28 is secured thereto by welding. The upper end of this line is welded or otherwise secured to an extension 38 extending downward from the valve body. The tube 37 forms a passage 39 to house the actuating rod 17.
Part 28 is shown provided with openings 41 such that the chamber or space 42 formed by part 32 is in free communication with the space directly above the diaphragm. Similarly, this space is in direct communication with passage 39 through openings 40 and can be connected to a source of pressurized control fluid through passage 43.
When the device is used as an automatic pressure reducer, the passage 43 is connected by a separate tubing to the low pressure point of the system where it is desired to maintain a desired pressure.
At the lower end of the actuating rod 17 is disposed a weak compression spring 44 for urging the diaphragm plate 26 downward. The lower end of this spring is shown bearing on the button 27, and the upper end bears on a guide 46 disposed inside the lower end of the tube 37.
A cylindrically shaped sleeve 47 may be provided to help disperse heat from the diaphragm mount. The upper flange 46 of this sleeve, facing inward, engages under the upper clamping rings 34. Circumferentially spaced grooves <B> 19 </B> are provided in the sleeve to allow passage of the tubes. convection air currents.
A connector 51 is connected to the lower part 31 of the frame, in order to admit or evacuate the charging gases. A judicious construction for this connection is shown in fig. 2. It consists of a body 52 having a threaded portion 53 intended to engage with the dome 31. Within the central orifice or passage 54 of the body 52 is disposed a valve assembly. rete nude 56.
This assembly consists of a fitting 57 to which a pressure pump can be applied, the inner end of this fitting being provided with a cylindrical projection 58 on which is placed an elastic rubber tube 59.
The main passage 61, through fitting 57, communicates with the interior surface of tube 59 or sleeve, through a small lumen 62. When sufficient pressure is applied to the outer end of fitting 57, tube 59 is applied. expanded so as to allow air to pass through lumen 52 into passage 54.
To let air or another gas escape, the body 52 has a threaded part to receive a needle 60. By opening this needle slightly with respect to its seat 63, a desired amount of compressed gas can be released. from the central passage 54. The body 52 also has a threaded opening 64 to establish the connection with a pressure gauge 66.
Inside the dome 31 is normally a quantity of liquid or incompressible fluid 67 which can be any liquid which remains stable at the operating temperatures used and which has no corrosive or harmful effect on the parts. assembled of metal and rubber. The glycerin which has been used has given good results.
The connector 51 comprises a tube 68 opening above the. liquid surface 67, so that gas can be introduced and discharged from the space 70 above the liquid.
A tube 69 extending downwardly into the liquid 67 has its upper end soldered to the silver in an orifice 71 provided in part 29 (Fig. 3). A small connector 72 is screwed into the upper end of this tube and forms an orifice 73 limiting the flow. It is evident that the tube 69 with the fitting 72 serves to establish communication with the space between the part 29 and the lower side of the diaphragm, and the main space 70 of the dome 31 at a point located at the bottom. inside the liquid body 67. In place of the fitting 72, the tube 69 can be made small enough to provide the desired limitation of flow.
To ensure the flow of liquid into the space below the diaphragm, as the latter flexes upward from the position in contact with part 29, the upper face of the latter is provided with one or more several grooves 74 (fig. 4) connected to the orifice 73. The flexural movements of the diaphragm which necessarily cause a change in the volumetric capacity of the space situated between the diaphragm and the part 29, must be accompanied by a flow of liquid through tube 69 and restriction orifice 73.
The operation of the device described above is as follows: It is assumed that the inlet opening 11 is connected to a high vapor pressure system and that the flow passage 12 is connected to a tubing and to devices for mant a low vapor pressure system. It is also assumed that the passage 43 is connected to a pipe connected to a point of the low pressure system in which it is desired to maintain a substantially constant pressure.
In order to dissipate the heat from the diaphragm mounting, by radiation and convection air currents, a column of water of condensation is maintained inside the chamber 42 and in the passage 39, and the pressure of The outlet flow is exerted through this column of condensed water on the upper side of the diaphragm 24. At the time of installation of the device, no gas pressure exists inside the dome 31.
After installation and before use, pressurized air is applied to chamber 70, through fitting 51, until a pressure is reached, comparable to the desired pressure on the side of the tube. regulator flow. While pressure is thus applied, any amount of air passing through tube 69 and the space between portion 29 and the diaphragm is strongly compressed and the liquid thus flows through the diaphragm. tube 69 and occupies most of the space between the diaphragm and part 29.
Assuming now that the device is operating normally, the diaphragm assumes a position such that the flow of steam past valve 16 is sufficient to maintain the pressure on the outlet side at the desired value. Variations in flow pressure transmitted to the. chamber 42 cause the diaphragm to flex to reveal corresponding compensatory changes in the position of the valve member.
Although the charge pressure on the diaphragm is maintained by pneumatic means, the stress on the diaphragm is hydraulic. Any flexion of the diaphragm must be accompanied by a flow of liquid to. through tube 69 and orifice 73, which results in relatively high retaining forces being imposed against rapid movements of the diaphragm. Rapid movements of the diaphragm therefore do not tend to appear; therefore, a column of condensed water is maintained on the diaphragm at all times and the diaphragm is not subject to overheating or rapid beating.
Overheating of the diaphragm and its resulting deterioration are also reduced by the fact that its underside is in contact with liquid more than with air. The liquid is more especially used to remove heat and to prevent oxidation which tends to occur when the rubber is in contact with air at elevated temperatures.
Another feature of the device described is that, while it allows the diaphragm to be effectively retained against rapid bending movement, responding to variations in flow pressure, there is a certain freedom of pendulum action. . Thus, when a pressure change occurs on the flow side, a corresponding flexure of the diaphragm occurs in order to replace the valve member, but after the diaphragm has been flexed to a corresponding position. on stress, there is no longer any continuous pendulum movement.
It is known that pendular motion is undesirable because it tends to cause fluctuations in flow pressure having no specific relation to stress.
The mass of the liquid 67 can be introduced into the dome 31, for example, by a removable plug 76, either when the regulator is assembled at the factory, or at the time of its installation and before it has been placed. for use. The quantity of liquid will be large enough to occupy the space between the diaphragm 24 and the wall 29 when the diaphragm is flexed upwards, sufficient excess being provided to ensure that the lower end of the tube 69 is completely submerged. time.
At the same time, the quantity of liquid must not exceed a value for which insufficient space would exist in the dome 31, for the air enclosed under pressure. A certain volume of enclosed air is desirable, so that flexing the diaphragm does not cause an appreciable change in the pressure of the enclosed air.
The size of the orifice 73 may vary in different cases depending on various factors such as, operating conditions, the size of the diaphragm and the degree of limitation desired. For example, when the regulator is rated for inlet steam pressures varying from about 42 to 49 kg / cm '(lb .: sq. In. 600 to 700), and for outlet pressures varying from 31 to 35 kg / cm '(lb .: sq. In. 450 to 500), orifice 73 may be on the order of 0.795 mm to 1.59 mm for diaphragms on the order of about 7.6 cm to 20.5 cm in diameter.
Instead of using a fixed or limited quantity of compressed air in the dome 31, it is possible to connect this dome to a source of air at the desired pressure. In this connection, it is possible to use a charge control regulator instead of the regulator for the different outlet pressures, such as that described in Swiss Patent No. 244134.