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" Joint articulé pour tubes de conduites de liquides et va- peurs sous pression ".
Dans les applications mécaniques on a fréquemment la nécessité de devoir mettre en communication entre eux deux éléments de machines, comme réservoirs , chaudières, cylindres de moteurs, etc. contenant des liquides sous pression ou des vapeurs dans le but d'égaliser les pressions ou de permettre le passage de liquides ou de vapeurs de l'un à l'autre élément.
Cette communication peut être fournie par des tubes qui doivent conserver une parfaite étanchéité, tout en permettant, en bien des cas, le déplacement relatif des éléments de machines mis en communication.
Pour rendre la chose possible, on peut faire usage de tubes flexibles, dont il existe une très grande variété de types, ou bien de tuyauteries qui, tout en étant composées par des -éléments rigides, sont intercalées, en certaines parties, par des systèmes articulés ou à rotule.
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Ces systèmes comportent toujours des parties en contact entre elles, suivant dessurfaces ajustées l'une sur l'autre.
L'étanohéité au liquide ou à la vapeur en ce point de contact des dites surfaces, s'obtient par un usinage soigné et par l'interposition de matières élastiques ou plastiques, qui assurent le mieux possible l'interceptation du passage du fluide, en permettant le déplacement relatif des surfaces.
L'usinage exacte et soigné des surfaces en contact est cependant le moyen qui répond le mieux à une bonne étanchéitémais il n'est pas toujours possible de l'exécuter avec le degré de soin nécessaire . en outre las surfaces subissent des altérations ou s'usent irrégulièrement pendant le fonctionnement.
Il n'existe pas de matières élastiquesou plastiques que l'on puisse interposer, pouvant résister d'une manière eertaine et continue aux pressions, à l'usure, à la température, assez souvent élevée, et aux corrosions de nature chimique et en tous cas sont la cause principale des déformations des surfaces en contact, en demandant toujours un entretien soigneux.
Dans tous les cas il est convenable d'intervenir avec la lubrification des surfaces en contact,mais ceci est un problème qui n'est pas d'une solution tout à fait facile, et parmi les difficultés qu'il présente il y a celle de faire parvenir le lubrifiant entre les surfaces pressées en contact intime sous des fortes pressions et celle d'éviter l'entraînement du lubrifiant par le fluide parcourant les conduites.
Dans le but d'éliminer, dans la mesure plus grande possible, les susdits inconvénients, on a inventé le joint articulé que l'on va décrire et qui forme l'objet de la présente demande de brevet industriel.
Les figures 1, 2 et 3, montrent trois exemples d'exécution .
Le long de la conduite, qui est représentée par 1 et 2
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dansa fig. 1, on interpose, suivant le degré de mobilité que l'on veut permettre aux éléments réunis entre eux par la conduite, un ou plusieurs joints articulés semblables à celui illustré.
L'extrémité de la conduite 1 est formée en sphère 3.
Dans la cavité intérieure de cette sphère, solidaire et concentrique à celle-ci, il y a une autre sphère 4 de dimensions plus réduites.
La sphère 3 peut tourner librement d'un angle convenable ment calculé, en glissant avec sa surface extérieure dans les bagues sphériques 5 et 6, retenues, par les vis 8 et par le ressort à hélice cylindrique 9, en position avec la grande boîte à cavité cylindrique 7.
Le système de vis 8 et le ressort 9 peuvent être remplaoés par des organes même différents, pourvu qu'ils remplissent les buts que l'on se propose et qui consistent principalement: dans la fermeture de la partie supérieure de la boite à cavité cylindrique 7 et dans le maintien en position toujours centrée de la sphère 3 par rapport à l'axe vertical de la boite à cavité 7.
La sphère 4 tourne avec la sphère 3 autour du centre commun et se maintient toujours en contact, suivant son diamètre maximum, avec la surface cylindrique 10 solidaire avec la boite 7, tout en ne formant pas fermeture hermétique, ce qui n'est, pas nécessaire.
La surface cylindrique 10 peut en quelques cas, être remplacée par la surface sphérique 11, comme il est indiqué dans la fig. 2, qui restera en contact avec la sphère 4 parce que elle a le centre commun avec celle-ci. En certains cas spé - ciaux, pour assurer que ce contact entre surfaces sphériques soit mieux conservé, la surface 11 peut être rendue solidaire avec le corps de la boite 7 au moyen de la paroi tubulaire 12, déformable et élastique .
Avec cet arrangement des différents éléments on forme la cavité naturelle 13, limitée par les surf aces intérieures
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de la botte 7 et de la sphère 3, par la surface extérieure de la sphère 4 et par le diaphragme tubulaire 10.
Cette cavité 13 se remplit d'une partie du fluide qui passe par le tuyau 1-2 qui s'est infiltré au travers de la ligne de contact de la sphère 4 avec le cylindte 10 et qui y reste isolé en état de repos.
Le joint articulé sera toujours disposé avec l'axe x-x en position verticale . Dans le cas où le fluide passant par la conduite 1-2 soit de l'eau, il y aura certainement de l'eau en 13, mais ceci arrivera également lorsque le fluide qui passe est de la vapeur d'eau saturée, car, par suite de la perte de chaleur par les parois du corps 7, la vapeur en 13 se condensera en eau.
Pour assurer cette condensation et pour empêcher une réévaporation éventuelle, les parties 10,11 et 12 pourront être formées avec du matériel mauvais conducteur de la chaleur et recouvertes en tout ou en partie par de5substances isolantes.
Le liquide occupera en tous cas la cavité 13 jusqu'au bord supérieur 14 et, à travers le conduit 15 percé dans la partie du corps 7, remontera de manière à occuper la chambre annulaire 16, qui se trouve à peu près dans le plan horizontal contenant le centre des sphères et par conséquent à une hauteur moindre du bord 14.
Le liquide contenu en 13 aura la même pression statique de celui qui est dans la conduite 1-2 et pourra s'échapper à l'extérieur au travers du contact des surfaces de la sphère 3 et de la bague sphérique 5 si le contact intime de l'un sur l'autre ne l'empêchera, contact intime que l'on obtient avec un usinage précis.
Afin d'assurer l'étanchéité on se sert de la pression existante à l'intérieur, mais mieux encore de la couche de huile lubrifiante qui s'est glissée entre les surfacesen contact sous la poussée de la pression . En fait, la cavité 16 sera constamment remplie d'huile lubrifiante, qui, étant de
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poids spécifique de l'eau, ne pourra pas desoendre à un niveau inférieur pour passer dans la cavité 13, et sera au contraire poussée continuellement contre la bague 5 et la sphère 3.
L'alimentation de l'huile dans la cavité 16 est rendue possible par l'ouverture 17 mettant en communication la dite cavité avec le réservoir 18, suivant la position que l'an donne au robinet à trois veies 19. Cette disposition a pour but:
1) de mettre graduellement et automatiquement à disposition de la lubrification, la masse de lubrifiant contenue en 18;
2) d'empêcher l'introduction dans les cavités 13 et 16, d'un excès de lubrifiant, qui pourrait s'unir au fluide passant dans la conduite 1-2 en provoquant un nombre d'inconvénients;
3) de pouvoir introduire en 18 du nouveau lubrifiant lorsqu'il est nécessaire, sans avoir à vaincre des pressions;
4) d'empêcher au lubrifiant d'entrer d'une façon quelcon- que en circulation avec le fluide.
Pour ce qui est formulé dans la revendication 1, il apparait en effet que, afin que le lubrifiant contenu en 18 puisse passer dans la chambre annulaire 16, il faut qu'un volume équivalent d'eau,puisse descendre au fond de la chambre 18; ceci est possible lorsque le niveau de séparation entre le lubrifiant et l'eau monte en 16, l'eau qui a un poids spécifique plus grand, aura pu s'écouler comme indiqué par la flèche 21 (fig.3) le long de la paroi inférieure du conduit 20, en descendant ensuite au fond de la cavité 18. Alors le lubrifiant, en parcourant le chemin indiqué par la flèche 22, montera du réservoir 18 à la cavité 16, jusqu'à ce que le dit niveau de séparation ne soit descendu au niveau inférieur de la communication 17.
Ce fait remplira la condition indiquée en 2, c'est-à-dire que la quantité de lubrifiant qui entre dans la cavité 16, ne pourra excèder le juste volume qu'elle peut contenir et;par
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conséquent, ne pourra passer l'excédent dans la cavité 13, ou pire encore , dans la conduite 1-2.
La condition dont au numéro 3, qui aoncerne la possibili- té d'introduire du nouveau lubrifiant, sans qu'il soit néces- saire de vaincre la pression régnant dans la conduite 1-2, et dans la cavité 16, sujette à la même pression susdite, s'ob- tient en tournant le robinet 19 de manière à intercepter la communication entre 18 et 16 et d'établir selle entre 18 et 24. En ouvrant alors le robinet 23, on laissera évacuer l'eau qui , éventuellement aurait remplacé un égal volume de lubri- fiant et on introduira par 24 le nouveau lubrifiant nécessai- re.
En invertissant la moneuvre des robinets 23 et 19 on ré- tablira en 18 une pression égale à celle de la conduite 1-2 et des cavités qui communiquent avec celle-ci et on permettra au lubrifiant introduit en 18,de passer, si nécessaire , en 16.
Comme il a été dit en 4, le lubrifiant qui, à cause de son poids spécifique moindre par rapport à l'eau, reste isolé en 16, ne peut passer en 13 qu'en traversant une couche d'eau qui s'y trouve, c'est-à-dire en surmontant la poussée de flottage.
Le liquide de la cavité 13 étant en repos, il ne peut y avoir des faits hydrodynamiques qui puissent favoriser des déplacements comme ceux mentionnés ci-dessus, et des traces éventuelles parvenues en 13., finiraient par s'isoler vers le sommet de cette cavité.
Les impuretés éventuelles contenues dans le lubrifiant, étant en général de poids spécifique sensiblement plus grand du lubrifiant même et de l'eau, se déposeraient sur le fond des cavités 13 et 18, d'où elles pourront être enlevées par l'ouverture des bouchons 25 ou du robinet 23.
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