CH345185A

CH345185A - Pressure regulator for fluid, in particular for pneumatic metrology installations

Info

Publication number: CH345185A
Authority: CH
Inventors: Maurice Mennesson Robert
Original assignee: Applic Et De Const Pour Materi
Priority date: 1957-03-28
Filing date: 1958-03-11
Publication date: 1960-03-15

Description

Itegulateur de Pression pour fluide, notamment pour les installations de metrologie pneumatique L'invention est relative aux regulateurs de Pres sion pour fluides, c'est-ä-dire aux appareils propres ä debiter un fluide ä une Pression pratiquement cons- tante (superieure ou inferieure ä la Pression atmo- sph6rique), quelles que soient les variations, entre certaines limites, du debit de 1'appareil et de sa Pres sion d'alimentation ; et eile concerne plus particu- lierement, parce que c'est dans ce cas que son appli- cation semble devoir presenter 1e plus d'interet, mais non exclusivement, parmi ces appareils, ceux destines ä eire incorpores aux installations de metrologie pneumatique devant etre alimentees en air ä Pres sion constante. Pressure regulator for fluids, in particular for pneumatic metrology installations lower than atmospheric pressure), whatever the variations, between certain limits, of the flow rate of the apparatus and of its supply pressure; and it concerns more particularly, because it is in this case that its application seems to be of greatest interest, but not exclusively, among these devices, those intended to be incorporated in pneumatic metrology installations to be supplied with air at constant pressure.

Elle a pour but, surtout de rendre tels, lesdits appareils, qu'ils repondent mieux que jusqu'ä present aux divers desiderata de la pratique, notamment en raison de leur simplicite et de leur sürete de fonc- tionnement. Its purpose is, above all, to make said apparatus such that it responds better than hitherto to the various desiderata of practice, in particular because of its simplicity and its operational safety.

Le regulateur de Pression selon 1'invention est caracterise par 1e fait qu'il comprend une chambre reliee par une conduite presentant un etranglement ä une enceinte oü regne une Pression Pe telle, que la Pression constante ä etablir dans ladite chambre soit comprise entre la Pression atmospherique et ladite Pression Pe, la chambre communiquant avec Fune des extremites d'un Passage de detente en forme d'en- tonnoir dont 1'autre extremite communique avec Fat- mosphere, ledit Passage toumant sa grande extremite vers 1e haut et contenant un ecran propre ä y flotter librement, Fensemble etant agence de maniere teile que cet ecran soit souleve, contre 1'action de la gra- vite, par les effets conjugues de la Pression regnant dans ladite chambre qui agit sur l'une de ses faces et de la Pression atmospherique qui agit sur la face opposee et cet ecran portant, vers 1e bas, un pro- longement dispose partiellement dans une cuve con- tenant un liquide propre ä amortir les deplacements de 1'ecran, de fagon-que ledit ecran se place dans une Position d'equilibre pour laquelle la Pression regnant Jans la chambre presente une valeur constante. The pressure regulator according to the invention is characterized by the fact that it comprises a chamber connected by a pipe having a constriction to an enclosure where there is a pressure Pe such that the constant pressure to be established in said chamber is between the pressure atmosphere and said Pe pressure, the chamber communicating with one of the ends of a funnel-shaped expansion passage the other end of which communicates with the atmosphere, said passage turning its large end upwards and containing a screen able to float therein freely, the assembly being arranged in such a way that this screen is raised, against the action of gravity, by the combined effects of the pressure prevailing in the said chamber which acts on one of its faces and the atmospheric pressure which acts on the opposite face and this screen carrying, towards the bottom, an extension placed partially in a tank containing a liquid capable of damping the displacements of the screen, so that the said screen is placed in a position of equilibrium for which the pressure prevailing in the chamber presents a constant value.

Le dessm annexe represente, schematiquement et ä titre d'exemple non limitatif, deux formes d'ex6cu- tion particulieres du regulateur objet de 1'invention. The appended dessm represents, schematically and by way of non-limiting example, two particular embodiments of the regulator which is the subject of the invention.

La fig. 1 de ce dessin represente, en coupe ver- ticale, la Premiere forme d'execution, constituant un regulateur de Pression pour air comprime. fig. 1 of this drawing represents, in vertical section, the first form of execution, constituting a pressure regulator for compressed air.

La fig. 2, enfin, represente, semblablement ä la fig. 1, laRTI ID="0001.0270" WI="14" HE="4" LX="1251" LY="1937"> deuxieme forme d'execution constituant un regulateur de depression. La Premiere forme d'execution est destinee ä alimenter en air ä une Pression constante pr6d6ter- minee superieure ä la Pression atmospherique, une installation de metrologie pneumatique. fig. 2, finally, represents, similarly to FIG. 1, theRTI ID="0001.0270" WI="14" HE="4" LX="1251" LY="1937"> second embodiment constituting a depression regulator. The first embodiment is intended to supply air at a pre-determined constant pressure greater than atmospheric pressure to a pneumatic metrology installation.

Elle est constituee, ainsi que montre par la fig. 1, par un corps vertical 1 comportant interieurement une chambre 2, dans laquelle debouche un Passage d'entree 3 muni d'un orifice restreint ou calibre 4 et alimente en air comprime par une source 5 d6bi- tant, ä volonte, de Fair ä une Pression d'alimentation superieure ä la Pression constante predeterminee precite. Cette Pression d'alimentation n'a pas ä etre constante mais, bien entendu, an s'arrangera n6an- moins pour que ses variations soient aussi reduites que pratiquement possible. Des moyens sont prévus à l'intérieur de la cham bre 2, pour briser le jet d'air entrant par le passage 3. Dans l'exemple décrit, ces moyens consistent en un déflecteur 6, situé en regard du débouché dudit passage. On pourrait aussi, en variante, faire débou cher ledit passage obliquement dans la capacité 2. Sur la chambre 2 est tranché un conduit 7 menant l'air à la pression constante à un orifice de sortie 8 au-delà duquel peut régner une pression inférieure ou égale à la pression constante prédéterminée. It is constituted, as shown in fig. 1, by a vertical body 1 having a chamber 2 on the inside, into which opens an inlet passage 3 provided with a restricted orifice or caliber 4 and supplied with compressed air by a source 5 flowing, at will, from Fair to Supply Pressure greater than the aforementioned Predetermined Constant Pressure. This supply pressure does not have to be constant but, of course, we will nevertheless arrange for its variations to be as small as practically possible. Means are provided inside the chamber 2, to break the jet of air entering through the passage 3. In the example described, these means consist of a deflector 6, located opposite the outlet of said passage. One could also, as a variant, cause said passage to emerge obliquely into the capacity 2. On the chamber 2 is cut a conduit 7 leading the air at constant pressure to an outlet orifice 8 beyond which a lower pressure may prevail. or equal to the predetermined constant pressure.

La chambre 2 communique avec la petite extré mité d'un passage de détente 9 en forme d'entonnoir, de préférence de révolution et à axe vertical, tour nant vers le haut sa grande extrémité par laquelle il communique avec l'atmosphère. Avantageusement, on donne à ce passage une forme tronconique et on le dispose coaxialement au-dessus de la chambre 2 qui peut alors être en forme de cylindre à axe ver tical. The chamber 2 communicates with the small end of an expansion passage 9 in the form of a funnel, preferably of revolution and with a vertical axis, turning its large end upwards through which it communicates with the atmosphere. Advantageously, this passage is given a frustoconical shape and is arranged coaxially above chamber 2 which can then be in the form of a cylinder with a vertical axis.

Dans ledit passage 9 est disposé un écran dont la forme générale en vue en plan est semblable à celle des sections horizontales du passage (circulaire dans l'exemple envisagé), cet écran est agencé de telle manière qu'il puisse flotter librement dans l'enton noir constitué par le passage 9, soulevé sous l'effet de la pression régnant dans la chambre 2, pression qui agit sous ledit écran contre l'action de la gravité tendant à le rappeler vers le bas. In said passage 9 is arranged a screen whose general shape in plan view is similar to that of the horizontal sections of the passage (circular in the example considered), this screen is arranged in such a way that it can float freely in the black enton constituted by the passage 9, raised under the effect of the pressure prevailing in the chamber 2, pressure which acts under said screen against the action of gravity tending to recall it downwards.

Cet écran est constitué par un disque ou clapet circulaire 10 fixé, en son centre, perpendiculairement à une tige 11 qui, lorsque le disque est situé horizon talement coaxialement à l'entonnoir, se prolonge au- dessous et au-dessus de ce disque. This screen consists of a disk or circular valve 10 fixed, in its center, perpendicularly to a rod 11 which, when the disk is located horizontally coaxial with the funnel, extends below and above this disk.

Le prolongement inférieur de cette tige passe li brement par l'ouverture reliant le passage 9 à la chambre 2, puis se prolonge vers le bas, au travers d'une ouverture 12, jusque dans une cuve 13 par tiellement remplie d'un liquide dans lequel plonge une masselotte 14 assujettie au bas de la tige 11. On choisit un liquide de préférence un peu volatil et à viscosité relativement élevée, tel qu'une huile mi nérale ou synthétique (par exemple une huile de silicone). The lower extension of this rod passes freely through the opening connecting the passage 9 to the chamber 2, then extends downwards, through an opening 12, into a tank 13 partially filled with a liquid in which plunges a flyweight 14 secured to the bottom of the rod 11. A liquid is preferably chosen which is a little volatile and of relatively high viscosity, such as a mineral or synthetic oil (for example a silicone oil).

Le prolongement supérieur de la tige 11 est enfilé avec jeu dans un anneau 15 (qu'il ne touche pas), fixé au haut du passage 9, cet anneau servant aussi de butée vers le haut au disque 10. The upper extension of the rod 11 is slipped loosely into a ring 15 (which it does not touch), fixed to the top of the passage 9, this ring also serving as an upward stop for the disc 10.

L'ensemble est agencé de telle manière que l'équi page mobile 10, 11, 14 puisse librement se déplacer verticalement sans frottement appréciable (seuls exis tent des frottements solide-liquide ou solide-gaz) sous les effets opposés de son poids apparent (compte tenu de la poussée d'Archimède s'exerçant sur la masse- lotte 14) et de la poussée exercée sous le disque 10 par l'air à la pression régnant dans la chambre 2. The assembly is arranged in such a way that the mobile team 10, 11, 14 can freely move vertically without appreciable friction (only solid-liquid or solid-gas friction exists) under the opposite effects of its apparent weight ( taking into account the Archimedean thrust exerted on the flyweight 14) and the thrust exerted under the disc 10 by the air at the pressure prevailing in the chamber 2.

Au-dessus de l'anneau 15 et autour de la tige 11 est monté un tube transparent .16 protégeant la tige contre les chocs. Il est prévu, sur lesdits tube et tige, un jeu de repères constitués, par exemple, par un trait fixe 17 sur le tube et par deux traits 18, 19 sur la tige. Above the ring 15 and around the rod 11 is mounted a transparent tube .16 protecting the rod against shocks. There is provided, on said tube and rod, a set of marks consisting, for example, of a fixed line 17 on the tube and of two lines 18, 19 on the rod.

Le tout est agencé de façon telle que, lorsque la masselotte repose au fond de la cuve 13, un léger jeu subsiste entre le disque 10 et la paroi du passage 9, le trait supérieur 18 étant alors, par exemple, au niveau du trait fixe 17, ou mieux, légèrement au dessous, tandis que, lorsque le disque 10 bute contre le guide 15, la masselotte soit encore complètement immergée, le trait inférieur 19 se trouvant alors, par exemple, au niveau du trait fixe 17, ou mieux, lé gèrement au-dessus. The whole is arranged in such a way that, when the flyweight rests at the bottom of the tank 13, a slight clearance remains between the disc 10 and the wall of the passage 9, the upper line 18 then being, for example, at the level of the fixed line 17, or better, slightly below, while, when the disc 10 abuts against the guide 15, the weight is still completely immersed, the lower line 19 then being, for example, at the level of the fixed line 17, or better, slightly above.

Le fonctionnement de l'appareil est le suivant, l'ensemble étant disposé verticalement et la cuve 13 emplie au niveau voulu. The operation of the device is as follows, the assembly being arranged vertically and the tank 13 filled to the desired level.

Si l'on suppose, tout d'abord, qu'à l'orifice la pression d'alimentation soit nulle, la masselotte 14 repose dans le fond de la cuve 13, le trait 18 se trou vant alors au-dessous du trait fixe 17. If it is assumed, first of all, that at the orifice the supply pressure is zero, the flyweight 14 rests in the bottom of the tank 13, the line 18 is then found below the fixed line 17.

Si l'on augmente progressivement la pression d'alimentation, le disque 10 se soulève et le trait 18 passe au-dessus du trait 17. Lorsque la pression d'alimentation continue à croître, le disque 10 se soulève de plus en plus jusqu'à ce que le trait 19 passe au-dessus du trait 17 et que le disque 10 vienne au contact de l'anneau 15. A partir de cet instant, si la pression d'alimentation croit encore, la pression dans la chambre 2 n'est plus constante, pas plus qu'elle ne l'était d'ailleurs tant que la masselotte 14 reposait au fond de la cuve 13. Par contre, pendant toute la portion de la course où les traits 18 et 19 encadrent le trait fixe 17, la pression dans la chambre 2 est pratiquement constante. If the supply pressure is gradually increased, the disc 10 lifts and the line 18 passes above the line 17. As the supply pressure continues to increase, the disc 10 lifts more and more until line 19 passes above line 17 and disc 10 comes into contact with ring 15. is more constant, no more than it was for that matter as long as the flyweight 14 rested at the bottom of the tank 13. On the other hand, throughout the portion of the race where the lines 18 and 19 frame the fixed line 17 , the pressure in chamber 2 is practically constant.

Ceci nécessite toutefois que l'on prenne certai nes précautions. C'est ainsi notamment que la por tion de la tige 11 immergée dans le liquide 13 doit avoir une section aussi faible que possible, par exem ple quelques mm2, de façon que l'immersion varia ble de la tige ne modifie pas sensiblement le poids apparent de l'équipage mobile 10, 11, 14. However, this requires that certain precautions be taken. It is thus in particular that the portion of the rod 11 immersed in the liquid 13 must have a section as small as possible, for example a few mm2, so that the variable immersion of the rod does not significantly modify the weight. visible from the moving assembly 10, 11, 14.

En outre, le diamètre moyen du passage 9 doit être suffisamment grand pour que l'air débité ne subisse, ni en amont ni en aval du disque 10, de va riation appréciable de perte de charge lorsque ledit disque se déplace entre ses positions limites. In addition, the average diameter of the passage 9 must be large enough so that the air delivered does not undergo, either upstream or downstream of the disc 10, any appreciable variation in pressure drop when said disc moves between its limit positions.

Si ces précautions ont été prises, la pression ré gnant dans la chambre 2 est telle que, s'exerçant sur la face inférieure du disque 10, elle équilibre exactement le poids apparent de l'équipage 10, 11, 14, compte tenu de l'immersion de la masselotte 14 et d'une partie de la tige 11. L'équilibrage 10, 11, 14, ayant un poids apparent sensiblement constant (aux variations d'immersion de la tige 11 près), il en résulte que la pression dans la chambre 2 est pratiquement constante. If these precautions have been taken, the pressure re gnant in the chamber 2 is such that, acting on the underside of the disc 10, it exactly balances the apparent weight of the crew 10, 11, 14, taking into account the immersion of the counterweight 14 and a part of the rod 11. The balance 10, 11, 14, having a substantially constant apparent weight (to the variations of immersion of the rod 11 near), it follows that the pressure in chamber 2 is practically constant.

Il est bien évident que si, au lieu d'agir sur la pression d'alimentation, on avait agi sur la variation de section de l'orifice de sortie 8, les résultats au raient été les mêmes, le disque 10 se déplaçant tou jours de façon telle que la pression régnant dans la chambre 2 équilibre le poids apparent de l'équipage mobile. It is obvious that if, instead of acting on the supply pressure, we had acted on the variation in section of the outlet orifice 8, the results would have been the same, the disc 10 always moving in such a way that the pressure prevailing in the chamber 2 balances the apparent weight of the moving assembly.

Le jeu entre la masselotte 14 et la paroi de la cuve 13 est, bien entendu, choisi, ainsi que le fluide, de façon à obtenir l'amortissement désiré. The clearance between the flyweight 14 and the wall of the tank 13 is, of course, chosen, as well as the fluid, so as to obtain the desired damping.

L'appareil régulateur de dépression faisant l'objet de la fig. 2 comporte, désignés par les mêmes chiffres de référence, les mêmes éléments que celui repré senté par la fig. 1, à ceci près que c'est avec la grande extrémité, donc avec l'extrémité supérieure du passage de détente 9 en forme d'entonnoir, et non avec la petite extrémité dudit passage, que commu nique la chambre 2 à laquelle sont raccordés le pas sage 3 et le conduit 7, la petite extrémité du susdit passage communiquant alors avec l'atmosphère par une lumière 20 située au-dessus de l'ouverture 12. The vacuum regulator apparatus which is the subject of FIG. 2 comprises, designated by the same reference numerals, the same elements as that represented by FIG. 1, except that it is with the large end, therefore with the upper end of the funnel-shaped expansion passage 9, and not with the small end of said passage, that the chamber 2 communicates to which are connected the passage 3 and the duct 7, the small end of the aforesaid passage then communicating with the atmosphere through a light 20 located above the opening 12.

Un couvercle plein 21 ferme la partie supérieure de la chambre 2, ce couvercle étant traversé par un passage axial 22 jouant le rôle de l'anneau 15, la base du tube 16, lequel est fermé à son extrémité supérieure, étant raccordé, de préférence de façon étanche, au pourtour dudit passage 22. A solid lid 21 closes the upper part of the chamber 2, this lid being crossed by an axial passage 22 acting as the ring 15, the base of the tube 16, which is closed at its upper end, being connected, preferably in a sealed manner, around said passage 22.

Le fonctionnement de ce second appareil est pra tiquement identique à celui du premier, à ceci près que c'est la dépression régnant au-dessus du disque 10 qui provoque le soulèvement de ce dernier jus qu'au point d'équilibre. The operation of this second device is practically identical to that of the first, except that it is the depression prevailing above the disc 10 which causes the lifting of the latter to the point of equilibrium.

D'autres formes d'exécution sont possibles, no tamment celles où la masselotte 14 serait remplacée par une simple plaque horizontale ; et celles où le fluide mis en oeuvre dans la cham bre 2 serait un fluide gazeux autre que l'air dont il n'a été question ici qu'à titre d'exemple. Other embodiments are possible, in particular those where the flyweight 14 would be replaced by a simple horizontal plate; and those where the fluid implemented in the chamber 2 would be a gaseous fluid other than air which has been discussed here only by way of example.

Claims

CLAIM Pressure regulator for fluid, in particular for a pneumatic metrology installation, characterized in that it comprises a chamber (2) connected by a pipe having a constriction (4) to an enclosure (5) where there is a pressure Pe such , that the constant pressure to be established in said chamber (2) is between atmospheric pressure and said pressure Pe, the chamber (2) communicating with one of the ends of an expansion passage (9) in the form funnel whose other end communicates with the atmosphere, said passage (9) turning its large end upwards and containing a screen (10) able to float freely therein, the assembly being arranged in such a way that this screen is raised, against the action of gravity, by the combined effects of the pressure prevailing in the said chamber (2) which acts on one of its faces and of the atmospheric pressure which acts on its opposite face and this screen (10) carrying, downwards, an extension (11, 14) placed partially in a tank (13) containing a liquid capable of damping the movements of the screen, so that the said screen is placed in a position equilibrium for which the pressure in the chamber (2) has a constant value. SUB-CLAIMS 1. Pressure regulator according to claim, characterized in that the chamber (2) comprises a duct (7) having a constriction (8) serving to take off the constant pressure.

2. Pressure regulator according to claim, at pressure greater than atmospheric pressure, characterized in that the chamber (2) communicates with the small end of the passage (9), which is open to the atmosphere by its other end. (fig. 1).

3. Regulator according to sub-claim 2, characterized by the fact that it comprises means (6) for breaking the jet of fluid entering the chamber (2) from the enclosure (5).

4. Pressure regulator for fluid according to claim, at pressure lower than the atmospheric pressure, characterized in that the chamber (2) communicates with the large end of the passage (9) which is open to the atmosphere by its other end (20), (fig. 2).

5. Regulator for fluid according to sub-claims 1 and 4, characterized in that it comprises means (6) for breaking the jet of fluid entering the chamber (2) through the conduit (7).

6. Regulator according to claim, characterized in that the extension (11-14) consists of a weight (14) fully immersed in the liquid contained in the tank (13) and connected to the screen by a rod (11 ) of small section.

7. Regulator according to sub-claim 6, ca acterized in that the rod (11) is extended upwards beyond the screen (10), is arranged vertically, and passes away from the walls of the body of the device.

8. Regulator according to sub-claim 6, ca acterized in that the movable assembly formed by the screen (10), the rod (11) and the weight (14) com door stops limiting its upward movement and downwards and means (17, 18, 19) allowing to identify if it is in the vicinity of its stops.