Trois types de soupapes isovolumétriques existent actuellement: les soupapes commandées par le liquide pompé qui sont peu précises; les soupapes à tiroir commandées par l'extérieur qui sont difficiles à maintenir étanches, et celles comprenant une membrane formant une paroi d'une enceinte étanche remplie d'un liquide non compressible commandée par un électroaimant. Ce dernier type de soupapes est encombrant et nécessite des conduits non rectilignes qui facilitent la rétention des bulles d'air.
La présente invention a pour objet une soupape isovolumétrique tendant à obvier aux inconvénients précités. Cette soupape isovolumétrique, obturant un conduit déformable traversant une enceinte étanche en l'écrasant entre un appui fixe et une armature mobile de commande, se caractérise par le fait que le conduit déformable est rectiligne et que l'enceinte étanche est entièrement remplie d'un fluide incompressible, par le fait que ladite armature mobile de commande est constituée par un premier piston coulissant à travers une paroi de l'enceinte étanche, et par le fait que cette armature mobile de commande est reliée à un second piston coulissant également à travers une paroi de l'enceinte étanche et déplaçable selon un mouvement opposé audit premier piston par rapport à l'espace interne de ladite enceinte,
la liaison entre le premier et le second piston étant telle que des déplacements de va-et-vient de l'armature mobile de commande soient sans effet sur le volume de l'einceinte étanche.
Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple trois formes d'exécution et un mode d'utilisation de la soupape selon l'invention.
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'une première forme d'exécution de la soupape.
La fig. 2 est une coupe longitudinale de la soupape illustrée à la fig. 1 suivant un plan perpendiculaire.
La fig. 3 est une coupe transversale d'une seconde forme d'exécution de la soupape.
La fig. 4 est une coupe longitudinale d'une troisième forme d'exécution de la soupape.
La fig. S est une coupe d'une pompe utilisée avec deux soupapes selon l'invention.
En référence aux fig. 1 et 2, la soupape isovolumétrique, c'est-à-dire qui ne provoque aucun changement du fluide à l'intérieur du conduit qu'elle ouvre ou obture lors de son fonctionnement, comporte une enceinte étanche 1 et une portion d'un conduit déformable rectiligne 2.
Le conduit 2 est maintenu en place à ses deux bouts à l'aide d'une rondelle 3, d'un joint comprimé 4 et d'un écrou 5 assurant ainsi une étanchéité parfaite de l'enceinte 1.
Cette enceinte étanche 1 est traversé transversalement, donc perpendiculairement au conduit rectiligne déformable 2, par un appui fixe formé par un axe traversant 6, fixé à chacune de ses extrémités dans la paroi latérale de l'enceinte 1. Le conduit 2 repose toujours contre cet appui fixe 6.
La soupape comporte encore une pièce mobile comprenant un piston supérieur ou armature mobile de commande 7 et un piston inférieur 7', cette pièce traversant l'enceinte étanche 1 perpendiculairement au conduit 2 et à l'appui fixe 6. Cette pièce mobile 7, 7' comporte un évidement central 8 donnant passage au conduit 2 et à l'appui fixe 6, et coulisse de façon étanche, grâce à des joints 9 chacun dans l'un des passages de l'enceinte. On réalise de cette façon que cette pièce mobile ne provoque aucune variation du volume de l'enceinte étanche 1 lors de ses déplacements de va-et-vient. L'armature mobile 7 comporte encore un poussoir 10 entrant en contact avec le conduit 2 susceptible, suivant la position de l'armature, d'écraser complètement ce conduit contre l'appui 6 et donc de l'obturer.
L'enceinte étanche 1 est entièrement remplie d'un fluide non compressible 11. Le volume du fluide 1.1 entourant entiè
rement la partie du conduit 2 enfermée dans l'enceinte restant
toujours constant, l'écrasement dudit conduit ne provoque
aucun changement du volume à l'intérieur de celui-ci, tout
pincement étant compensé par une déformation en sens
inverse 'de la partie non pincée du conduit déformable 2.
De ce fait, la fermeture du conduit 2 ne provoque aucun
déplacement du liquide transporté dans ce conduit et l'on a
bien réalisé une soupape isovolumétrique.
Cette soupape comporte encore un dispositif de commande
hydraulique des mouvements de va-et-vient de la pièce mobile
7, 7'. Une canalisation 12 solidaire de l'enceinte 1 se termine
contre la face frontale extérieure de l'armature mobile 7. A
l'autre extrémité de cette canalisation 12, celle-ci renferme un
piston de commande (non illustré) actionné dans son déplace
ment de va-et-vient par un excentrique par exemple. La cana
lisation 12 étant remplie d'un liquide non compressible, les
déplacements du piston provoquent des déplacements corres
pondants de la pièce mobile 7, 7'.
La soupape comporte encore un dispositif de réglage de la
pression de fermeture appliquée par l'armature mobile 7 sur le
conduit 2 constitué par un piston 13 émergeant dans la canali
sation 12 et soumis à une action de rappel élastique réglable.
Dans le cas illustré, cette action élastique réglable est fournie
par des joints O-ring élastiques 14 dont la compression peut
être réglée à l'aide d'un chapeau fileté 15.
Enfin, la soupape comporte encore un dispositif de réglage
de la durée de fermeture de la soupape, donc du conduit 2.
Ce dispositif est constitué par une vis-piston 16 modifiant le
volume de la canalisation 12 et donc la position d'ouverture de
L'armature mobile 7.
La seconde forme d'exécution illustrée à la fig. 3 ne diffère
de la première déjà décrite que par le dispositif de commande
des déplacements de va-et-vient de la pièce mobile 7, 7'.
Ce dispositif de commande comporte un organe élastique,
par exemple en caoutchouc 17, reliant l'armature mobile 7 à
une bielle de longueur variable 18.
La dureté de cet élément élastique 17 détermine la force de
fermeture de la soupape. A l'aide d'une vis de réglage à file
tages opposés, on modifie la distance séparant l'excentrique -20
de l'armature mobile 7, et influence donc la durée de ferme
ture de la soupape.
Le fonctionnement de cette soupape est identique à celui de
la forme d'exécution précédente.
La fig. 4 illustre une troisième forme d'exécution dans
laquelle le piston 7a remplace l'armature mobile 7 des figures
précédentes. n ne traverse qu'une paroi de l'enceinte 1, écrase
le conduit 2 contre l'appui fixe 6 et est relié à l'aide du levier
basculant 21 et des deux bielles 22 au piston 7b (piston 7' des
figures précédentes). Celui-ci traverse également la paroi de
I'enceinte 1 et il a le même diamètre que le piston 7a. Le levier
21 en basculant autour de son axe 23 impose des mouvements
identiques opposés par rapport à l'espace interne de l'enceinte
1 aux deux pistons 7a, 7b qui ne provoquent aucune variation
du volume à l'intérieur de l'enceinte 1. Leur fonction jumelée
est identique à celle de la pièce mobile 7,7 des figures précé
dentes.
Le dispositif de commande de cette soupape comporte un
entraînement excentrique 24, une bielle 25 et un tube coulis
sant 26. Le bras 27 du levier 21 traverse le tube coulissant 26.
Le ressort 29, dont la force est ajustée par la vis de réglage 30,
se trouve dans la position dessinée, comprimée au maximum
obturant le conduit 2 avec une force maximale.
L'excentrique tournant, cette force diminuera et, après un
quart de tour, la tige d'appui 28 fixée dans le tube coulissant
26 butera contre le bras 27 et libérera le conduit 2 qui s'ou
crira de par sa propre élasticité et, sous l'effet du liquide
pompé, cette ouverture atteindra son maximum après un
deuxième quart de tour de l'excentrique 24. A la fin du 3ème quart de tour, le piston 7a sous l'effet du ressort 29 obturera le conduit 2 en l'écrasant contre l'appui fixe 6 et la tige d'appui 28 quittera le bras 27 du levier 21 pour arriver au terme du quatrième quart de tour à la position montrée. Pendant le dernier quart de tour, le ressort 29 se comprime progressivement, le bras 27 ne bougeant plus, tandis que le tube coulissant se déplacera vers la droite.
Exactement le même cycle d'ouverture pendant 1800, respectivement de fermeture pendant 1800, du conduit 2 est réalisé par les autres formes d'exécution montrées sur les fig. 1, 2 et 3. Le fonctionnement des trois formes d'exécution de la soupape est identique.
A noter qu'en substituant la bielle 25 par une bielle réglable, telle que montrée à la fig. 3, la durée de fermeture peut être réglée.
La fig. 5 illustre une utilisation possible de la soupape selon l'invention. Deux soupapes S1 et S2 sont montées de part et d'autre d'un piston 31 relié à l'excentrique 32 et actionnées à l'aide de roues dentées par un moteur rotatif.
Au repos, les deux soupapes S1 et S2 sont fermées. Au démarrage, S1 amorce l'ouverture qui passera par un maximum et se fermera après 1800 de course de l'excentrique, simultanément S2 augmente sous l'effet de son élément élastique mentionné la pression de fermeture, qui tombera à sa valeur initiale après 1800 de course. Pendant ce temps, la pompe B crée une dépression autour du conduit ouvrant activement S1 et aspirant le liquide à pomper dans le conduit 2.
La vitesse d'aspiration suit une courbe sinusoïdale passe par un maximum, et atteint la valeur de zéro après 1800. En continuant à tourner, c'est S2 qui s'ouvrira (S1 restant fermé) et, sous l'action de P, le liquide sera expulsé par S2 pendant le deuxième demi-cycle de l'excentrique.
Dû au fait que la soupape proposée est non seulement isovolumétrique, mais aussi parfaitement insensible à des variations de pression exercées sur le fluide 1 1 (par exemple par le piston P) (fig. 5), la construction d'une pompe à une seule enceinte hébergeant les deux soupapes et le piston du pompage devient possible.
Le diamètre et la course du piston P détermineront le volume pompé en agissant sur le conduit déformable 2 par l'intermédiaire du fluide incompressible 11. Pour que ce conduit puisse être déformé dans les deux sens (augmentation et diminution de son volume), il faut qu'il ait une section ovale entre les deux soupapes. Une vis-piston 32 permet d'ajuster le volume du conduit 2, sa section devenant plus petite plus sa forme ovale devient allongée.
Du fait du jeu des deux soupapes S1, S2 reliées l'une avec l'autre (par exemple à l'aide de roues dentées), et les éléments élastiques des soupapes (14, fig. 1; 17, fig. 3; et 29, fig. 4) travaillant l'un contre l'autre, la pompe s'arrête automatiquement immédiatement après une aspiration ou après une expulsion, dès qu'elle est débranchée de l'axe du moteur entraîneur, par exemple à l'aide d'un accoupement électromagnétique. Les soupapes sont réglées à l'aide des moyens de réglage (16, fig. 1 et 19, fig. 3) de manière qu'à l'arrêt, les deux soupapes soient juste fermées, la pression d'obturation exercée par chacune étant identiques, les éléments élastiques mentionnés travaillant l'un contre l'autre.
Three types of isovolumetric valves currently exist: valves controlled by the pumped liquid which are imprecise; externally controlled spool valves which are difficult to maintain tight, and those comprising a membrane forming a wall of a sealed enclosure filled with a non-compressible liquid controlled by an electromagnet. This latter type of valve is bulky and requires non-rectilinear conduits which facilitate the retention of air bubbles.
The present invention relates to an isovolumetric valve tending to obviate the aforementioned drawbacks. This isovolumetric valve, closing a deformable duct passing through a sealed enclosure by crushing it between a fixed support and a mobile control frame, is characterized by the fact that the deformable duct is rectilinear and that the sealed enclosure is completely filled with a incompressible fluid, by the fact that said movable control armature is constituted by a first piston sliding through a wall of the sealed enclosure, and by the fact that this movable control armature is connected to a second piston also sliding through a wall of the sealed enclosure and movable in a movement opposite to said first piston relative to the internal space of said enclosure,
the connection between the first and the second piston being such that back-and-forth movements of the movable control armature have no effect on the volume of the sealed enclosure.
The appended drawing illustrates schematically and by way of example three embodiments and one mode of use of the valve according to the invention.
Fig. 1 is a longitudinal section of a first embodiment of the valve.
Fig. 2 is a longitudinal section of the valve illustrated in FIG. 1 in a perpendicular plane.
Fig. 3 is a cross section of a second embodiment of the valve.
Fig. 4 is a longitudinal section of a third embodiment of the valve.
Fig. S is a section of a pump used with two valves according to the invention.
With reference to fig. 1 and 2, the isovolumetric valve, that is to say which does not cause any change in the fluid inside the duct which it opens or closes during its operation, comprises a sealed enclosure 1 and a portion of a straight deformable duct 2.
The duct 2 is held in place at both ends using a washer 3, a compressed gasket 4 and a nut 5 thus ensuring perfect sealing of the enclosure 1.
This sealed enclosure 1 is traversed transversely, therefore perpendicularly to the deformable rectilinear duct 2, by a fixed support formed by a through axis 6, fixed at each of its ends in the side wall of the enclosure 1. The duct 2 always rests against this fixed support 6.
The valve also comprises a movable part comprising an upper piston or movable control armature 7 and a lower piston 7 ', this part passing through the sealed enclosure 1 perpendicularly to the duct 2 and to the fixed support 6. This movable part 7, 7 'has a central recess 8 giving passage to the conduit 2 and to the fixed support 6, and slides in a sealed manner, thanks to joints 9 each in one of the passages of the enclosure. In this way, it is realized that this moving part does not cause any variation in the volume of the sealed enclosure 1 during its back-and-forth movements. The movable frame 7 also comprises a pusher 10 coming into contact with the duct 2 capable, depending on the position of the frame, of completely crushing this duct against the support 6 and therefore of closing it.
The sealed enclosure 1 is completely filled with a non-compressible fluid 11. The volume of the fluid 1.1 entirely surrounding
the part of duct 2 enclosed in the remaining enclosure
always constant, the crushing of said duct does not cause
no change in the volume inside it, all
pinching being compensated by a deformation in direction
reverse 'of the non-pinched part of the deformable duct 2.
Therefore, the closure of duct 2 does not cause any
displacement of the liquid transported in this conduit and we have
well realized an isovolumetric valve.
This valve also includes a control device
hydraulic reciprocating movements of the moving part
7, 7 '. A pipe 12 integral with the enclosure 1 ends
against the exterior front face of the mobile armature 7. A
the other end of this pipe 12, it contains a
control piston (not shown) actuated in its movement
back and forth by an eccentric for example. The cana
ization 12 being filled with a non-compressible liquid, the
displacements of the piston cause corresponding displacements
laying of the moving part 7, 7 '.
The valve also includes a device for adjusting the
closing pressure applied by the mobile armature 7 on the
conduit 2 consisting of a piston 13 emerging in the canali
station 12 and subjected to an adjustable elastic return action.
In the illustrated case, this adjustable elastic action is provided
by elastic O-rings 14, the compression of which can
be adjusted using a threaded bonnet 15.
Finally, the valve also includes an adjustment device
the duration of the closure of the valve, therefore of pipe 2.
This device consists of a screw-piston 16 modifying the
volume of pipe 12 and therefore the opening position of
The movable frame 7.
The second embodiment illustrated in FIG. 3 does not differ
of the first already described only by the control device
back and forth movements of the moving part 7, 7 '.
This control device comprises an elastic member,
for example rubber 17, connecting the movable armature 7 to
a variable length connecting rod 18.
The hardness of this elastic element 17 determines the force of
closing the valve. Using a threaded adjustment screw
opposite stages, we modify the distance separating the eccentric -20
of the mobile armature 7, and therefore influences the duration of the
ture of the valve.
The operation of this valve is identical to that of
the previous embodiment.
Fig. 4 illustrates a third embodiment in
which the piston 7a replaces the movable armature 7 of the figures
previous ones. n only crosses one wall of enclosure 1, crushes
duct 2 against the fixed support 6 and is connected using the lever
tilting 21 and the two connecting rods 22 to the piston 7b (piston 7 'of
previous figures). This also passes through the wall of
The enclosure 1 and it has the same diameter as the piston 7a. The lever
21 by rocking around its axis 23 imposes movements
identical opposites with respect to the internal space of the enclosure
1 to the two pistons 7a, 7b which do not cause any variation
volume inside speaker 1. Their twin function
is identical to that of the moving part 7,7 of the figures above
teeth.
The control device of this valve comprises a
eccentric drive 24, a connecting rod 25 and a grout tube
sant 26. The arm 27 of the lever 21 passes through the sliding tube 26.
The spring 29, the force of which is adjusted by the adjusting screw 30,
is in the drawn position, compressed to the maximum
closing the duct 2 with maximum force.
As the eccentric turns, this force will decrease and, after a
quarter turn, the support rod 28 fixed in the sliding tube
26 will butt against the arm 27 and free the duct 2 which is or
will squeal by its own elasticity and, under the effect of the liquid
pumped, this opening will reach its maximum after a
second quarter turn of the eccentric 24. At the end of the 3rd quarter turn, the piston 7a under the effect of the spring 29 will close the duct 2 by crushing it against the fixed support 6 and the support rod 28 will leave the arm 27 of the lever 21 to arrive at the end of the fourth quarter turn at the position shown. During the last quarter turn, the spring 29 gradually compresses, the arm 27 no longer moving, while the sliding tube will move to the right.
Exactly the same opening cycle during 1800, respectively closing during 1800, of the duct 2 is achieved by the other embodiments shown in FIGS. 1, 2 and 3. The operation of the three embodiments of the valve is identical.
Note that by replacing the connecting rod 25 by an adjustable connecting rod, as shown in FIG. 3, The closing time can be set.
Fig. 5 illustrates a possible use of the valve according to the invention. Two valves S1 and S2 are mounted on either side of a piston 31 connected to the eccentric 32 and actuated by means of toothed wheels by a rotary motor.
At rest, the two valves S1 and S2 are closed. On start-up, S1 initiates the opening which will pass through a maximum and will close after 1800 of the eccentric stroke, simultaneously S2 increases under the effect of its elastic element mentioned the closing pressure, which will drop to its initial value after 1800 race. During this time, the pump B creates a vacuum around the duct actively opening S1 and sucking the liquid to be pumped in the duct 2.
The suction speed follows a sinusoidal curve through a maximum, and reaches the value of zero after 1800. Continuing to rotate, it is S2 which will open (S1 remaining closed) and, under the action of P, the liquid will be expelled by S2 during the second half-cycle of the eccentric.
Due to the fact that the proposed valve is not only isovolumetric, but also perfectly insensitive to pressure variations exerted on the fluid 1 1 (for example by the piston P) (fig. 5), the construction of a single pump enclosure housing the two valves and the pumping piston becomes possible.
The diameter and the stroke of the piston P will determine the volume pumped by acting on the deformable duct 2 via the incompressible fluid 11. For this duct to be able to be deformed in both directions (increase and decrease in its volume), it is necessary that it has an oval section between the two valves. A screw-piston 32 makes it possible to adjust the volume of the duct 2, its section becoming smaller the more its oval shape becomes elongated.
Due to the play of the two valves S1, S2 connected with each other (for example by means of toothed wheels), and the elastic elements of the valves (14, fig. 1; 17, fig. 3; and 29, fig. 4) working against each other, the pump stops automatically immediately after a suction or after an expulsion, as soon as it is disconnected from the axis of the driving motor, for example using of an electromagnetic coupling. The valves are adjusted using the adjustment means (16, fig. 1 and 19, fig. 3) so that when stationary, the two valves are just closed, the sealing pressure exerted by each being identical, the elastic elements mentioned working against each other.