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Régulateur à membrane pour basses pressions
Les membranes de régulateurs servant au règlage de la pression de gaz, ou de vapeurs, pour de basses pressions jusqu'à environ 1000 m/m d'eau, sont généralement fabriquées en cuir, en toile imprimée, ou en une autre matière flexible similaire.
Si alors on dispose des régulateurs munis de telles membranes dans des espaces dans lesquels règnent des tempéra- tures élevées 4 appareils d'éclairage par exemple - on court le risque de voir les membranes détruites pi on ne prévoit pas un refroidissement des régulateurs par des moyens appropriés.
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Les régulateurs munis de telles membranes ne conviennent pas mieux pour l'emploi dans des pièces d'habitation, puisqu'il y a lieu de craindre des fuites de gaz au régulateur si la membrane perd son étanchéité. Le régulateur doit comporter des dispositifs spéciaux empêchant les fuites de gaz dans le cas d'un manque d'étanchéité de la membrane.
Les inconvénients inhérents aux régulateurs à membrane en tissu peuvent être supprimés conformément à la présente invention en équipant les régulateurs avec des membranes métal- liques. Mais dans la plupart des cas vient s'opposer à cette disposition le fait que la course des membranes métalliques est trop faible si on ne veut être amené à construire des ré- gulateurs de dimensions excessives et qu'il n'est pas possib- le de loger par exemple dans des appareils d'éclairage, et aussi le fait que la membrane elle-même est trop peu élasti- que et que sa manoeuvre exige des efforts de déplacement ex- cessfis, de sorte que les membranes métalliques peuvent dif- ficilement être employées pour de basses pressions.
Afin de pouvoir utiliser des membranes métalliques comme organes régulateurs malgré les faibles effors de dépla- cement, on évite conformément à l'invention les renforcements et on rend inefficaces les tensions internes. Des recherches ont en effet montré que lors du montage de membranes, préfé- rablement réalisées en tôle mince, il existait le danger de production de tensions internes agissant sur toute la surfa- ce de la membrane et diminuant son élasticité. Il y a donc lieu de prévoir une forme particulière de membrane qui permet d'empêcher avec certitude la transmission de tensions, pro- duites à l'endroit du serrage, sur la surface restante de la membrane, surface que l'on peut appeler surface effective de travail et qui, suivant l'invention, ne doit pas être rigide et doit par conséquent être lisse.
On obtient ce résultat en séparant les surfaces de serrage ou de montage de la surface
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utilisée pour le règlage c'est à dire de la surface dite effective de travail, cette séparation étant réalisée au moyen d'un décrochement, d'une rainure ou d'un moyen analogue inter- calé dans la membrane. On peut par exemple disposer la surface de travail - qui peut être plane ou légèrement bombée ou confor- mée de manière similaire - dans un plan différent de celui dans lequel se trouvent les surfaces de serrage, au-dessus ou au- dessous de celles-ci. Les raccordements inclinés, verticaux, ou analogues entre le plan de montage et le plan de travail pro- tègenet alors la surface de travail contre l'effet des tensions internes des surfaces de montage.
Les métaux, par exemple, le laiton ou analogues,servant à la construction des!membranes de régulateurs de ce genre, qui entrent plus particulièrement en ligne de compte pour le règlage de la pression du gaz de houille fourni par des usines à gaz, peuvent facilement être attaqués par les constituants chimiques du gaz. Il est donc avantageux de munir la surface de' la membrane exposée au gaz, ou encore la totalité de la membra- ne, d'un revêtement en bakélite.
Les possibilités de règlage d'une membrane métallique sont encore diminuées du fait que sur le cône de la soupape vient agir, d'un côté, la pression d'entrée ; il se produit ainsi une pression qui s'oppose à la charge du c8ne. Lorsque la pression d'entrée atteint une valeur déterminée, la pression de sortie agissant sur la surface de la membrane avec la pres- sion d'entrée agissant sur la surface du cône de la soupape, sera plus grande que la charge de la membrane nécéssaire au réglage. La conséquence en est la fermeture de la soupape qui se manifeste par une baisse de la pression de sortie.
Cet inconvénient est particulièrement ressenti lorsqu'il. faut envoyer à travers la soupape des quantités de gaz telati- vement importantes, et que l'on est obligé de choisir une di- mension disproportionnée pour le cône de la soupape.
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Suivant l'invention, on évite cet inconvénient en emplo- yant pour charger la membrane au l@@u des poids habituels un ressort travaillant à la compression et dont les dimensions sont telles que sa résistance augmente à peu près dans la même propor- tion que la pression de charge qui s'y oppose lors de l'augmen tation de la pression d'entrée. En donnant à ces dimensions des valeurs appropriées la membrane conserve toujours une position d'équilibre malgré l'augmentation de la pression d'entrée et il ne se produit pas de baisse dans la pression de sortie réglée.
L'emploi du ressort présente par ailleurs d'autres avantages importants; la charge peut être réalisée en tendant plus ou moins le ressort de compression, opération qui peut se faire par des moyens simples tels que capuchon à vis ou analogues. Il n'y a donc plus lieu de mettre en place ou d'enlever constamment des poids, opération fastidieuse et demandant beaucoup de temps.
La manoeuvre du régulateur s'en trouve considérablement simpli- fiée.
Lors de la rotation du capuchon à vis il peut arriver que le ressort tourne avec celui-ci et déforme ainsi la membrane sur @ laquelle il repose par sa face inférieure. En vue d'empêcher ce- ci, le ressort comporte suivant l'invention un capuchon à son ex- trémité supérieur et dont une pointe creuse vient s'opposer à une pointe du capuchon à vis. Par suite de cette disposition le frottement entre le ressort et le capuchon à vis est tellement faible qu'un entrainement du ressort lors de la rotation est rendu impossible.
Afin d'empêcher la rotation du capuchon à vis par suite de vibrations ou par des manoeuvres frauduleuses, on prévoit conformément à l'invention une couronne d'orifices à son extré- mité inférieure ; couronne permet l'immobilisation du capuchon dans n'importe quelle position en reliant l'un des ori- fices à un oeillet fixé sur l'enveloppe du régulateur, au moyen d'un scellé en plomb ou analogue.
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On a constaté qu'il peut arriver lors de l'emploi de ressorts de charge au lieu de poids de charge pour des membranes métalliques, que la queue de soupape ne travaille plus dans une position exactement orthogonale par rapport au plan de serrage de la membrane. Le cône de la soupape peut alors venir reposer sur un côté seulement de son siège, ce qui diminue considérable- ment l'effet du régulateur.
Suivant la présente invention, on ne réunit donc le cône de la soupape avec la queue de celle-ci que d'une manière pendu- laire. La queue est creuse et le cône de la soupape est fixé sur une tige dont l'autre extrémité porte une sphère. La sphère est disposée à l'intérieur de la queue creuse de telle sorte, que le cône de la soupape puisse osciller d'une certaine quanti- té, et se centrer constamment par rapport à son siège, sans toutfois pouvoir jouer dans le sens vertical,
Dans des régulateurs de ce genre, à membrane métallique et ressorts de charge, il peut arriver que les pièces intérieures mobiles amorcent des vibrations indésirables.
La possibilité en existe en particulier lorsque l'étage de pression entre la pression d'entrée non réglée, en amont de la soupape, et la pression de sortie réglée, en aval de la soupape, atteint une certaine valeur= Conformément à l'invention, on empêche ceci en disposant dans le canal amenant le gaz à la chambre haute pression sous la soupape, un dispositif régleur réglable. En agissant de la manière voulue sur ce dispositif, on maintient la valeur de la pression dans la chambre haute pression du régula- teur à une valeur inférieure à celle de la pression dans la conduite d'amenée, ce qui permet de maintenir la pression dans la chambre haute pression par rapport à celle de la chambre de la membrane à un étage pour lequ 1 il ne se produit pas encore d'oscillation.
Le dessin annexé représente à titre d'exemple non limita- tif, une forme d'exécution de l'objet de l'invention.
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Dans ses parties principales, le régulateur se compose d'une enveloppe intérieure 1, d'une pièce de raccordement 13 et d'une partie supérieure 14 avec capuchon à vis 15. Entre la partie inférieure 1 et une bague de tension 16 est formée une surface de serrage dans laquelle est serrée la membrane mé- tallique 2. La partie centrale de la membrane métallique 2 est réunie au moyen d'une broche 17 avec une pièce support 18 percée d'orifices 33 pour le passage du gaz, la broche 17 étant vissée dans la pièce 18, de telle sorte qu'il se forme ici une deuxième surface de serrage pour la membrane. Les deux surfaces de ser- rage sont séparées de la surface de travail de la membrane par les deux décrochements 19 et 20 visibles sur la figure. Dans le cas représenté, cette surface de travail se trouve au-dessous des deux surfaces de serrage, et est bombée vers le haut.
Pour charger la membrane, on emploie un ressort en hélice 4 prenant appui d'un côté sur la broche 17, et .le l'autre côté sur un support conique 21. Ce dernier support prend appui à son tour sur un creux 22 du capuchon 15, de sorte que lors de la rotation du capuchon à vis il ne puisse se produire une fatigue exagérée du ressort. Le capuchon à vis 15 comporte à son extrémité in- férieure une couronne d'orifices 23, et la partie supérieure 14 du régulateur porte un oeillet 24, vissé sur elle, et servant à l'immobilisation et au plombage. Les dimensions du ressort sont telles que l'augmentation de sa résistance à la compression est, comme il a été dit plus haut, à peu près la même que celle de la pression de charge qui vient s'y opposer lors de l'aug- menation de la pression à l'entrée.
Le réglage de la charge s'effectue en faisant tourner le capuchon 13. La broche 17 est creuse et comporte à son extrémité inférieure un fond percé d'un orifice central 25 ; elle peut être fermée à son extrémité supérieure par un bouchon fileté 26. A l'intérieur de cette broche se trouve un ressort en hélice 27 sur lequel repose la sphère 28 terminant la queue de soupape 29 dont l'extrémité
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inférieure est solidaire du cône de soupape 3? La levée de la soupape peut être réglée en faisant tourner le bouchon 26. Le cône peut effectuer librement un mouvement pendulaire mais ne présente aucun jeu dans le sens vertical. La partie inférieure de l'enveloppe 1 est germée au moyen du bouchon 30.
L'arrivée et le départ du gaz se font par les conduites 6 et 9 prévues dans la pièce de raccordement 13 et terminés par les raccords 5 et 10. La pièce 13 comporte par ailleurs deux orifices 34 et 35 pouvant être obturés par les bouchons 31 et 32. Ces orifices font communiquer les chambres à haute et à basse pression avec l'atmosphère, de sorte qu'il est possible après enlèbement des ces bouchons de raccorder des manomètres pour mesurer la pression. Pour régler la pression d'entrée arrivant par le raccord 5 et le canal 6 dans la chambre 7, ceci en vue de réaliser un étage de pression dé- terminée entre la chambre 7 et la chambre à basse pression 8, pour le gaz réglé, une vis 11 pénètre dans le canal 6 et peut être immoblilistée par le contre-écrou 12.
La forme d'exécution représentée à trait à un régula- teur sur lequel ont été appliqués tous les points de l'inven- tion mentionnés plus haut. On peut aussi sans sortir du cadre ni de l'esprit de l'invention, supprimer l'un ou l'autre de ces points, ou même plusieurs à la fois, Le point essentiel réside dans le forme de la membrane métallique..