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Appareil pour emmagasiner un fluide aveo rideau d'étanchéité souple et soufflet.
Cette invention concerne les récipients à gaz et les appareils pour emmagasiner un fluide du type à piston et à dispositif d'étanchéité dit "sec", c'est-à-dire dans lequel le joint entre le piston et la paroi latérale de l'enveloppe .de l'appareil est rendu étanche par un rideau soupla constitué par une étoffe imperméable au gaz ou par une autre matière souple appropriée.
Un but de la présente invention est de créer un appareil pour emmagasiner un fluide du type sus-indiqué mais équipé d'un
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soufflet, c'est-à-dire d'un organe interoep.teur repliablecontri- buant à maintenir le rideau d'étanchéité du piston selon une certaine conformation approximative et pour absorber effective- ment les pressions exercées sur ce rideau par le fluide emma- gasiné dans l'appareil.
Un autre but de l'invention est de créer un appareil d'emmagasinage de fluide du type indiqué dans lequel le soufflet est soutenu Ou supporté par un organe séparé et distinct du piston dans des conditions telles que quand le piston commence à se déplacer vers le haut à partir de sa position extrême in- férieure, ce soufflet n'exerce ni charge, ni poids sur le piston.
Un autre but encore de l'invention est de créer un appa- reil d'emmagasinage de ce genre dont le soufflet puisse se re-
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plier verticalement sous une forme compacte apte à n'occuper qu'une hauteur relativement faible pendant la partie finale de la course ascendante du piston mais s'allonger ou se distendre aussitôt que le piston commence à descendre.
Enfin, un autre but encore de l'invention est de créer un appareil d'emmagasinage de fluide u type à étanchéité sèche assurée par piston et équipé d'un organe de commande du rideau, cet organe comprenant deux ou plusieurs éléments annulaires montés concentriquement et combinés de manière telle que l'un d'eux puisse se déplacer verticalement par rapport à un élément annulaire conjugué pendant le mouvement du piston.
Dans les dessins schématiques annexés :
La fig. 1 est une vue en coupe verticale fragmentaire d'un réservoir de gaz établi suivant l'invention et équipé du dispositif à rideau d'étanchéité et soufflet, le piston étant représenté à la fin de sa course ascendante, le soufflet étant affaissé ou replié.
La fig. 2 est une vue en coupe verticale fragmentaire montrant le piston à la fin de sa course descendante.
La fig. 3 est une vue en coupe verticale fragmentaire montrant le piston dans une position intermédiaire.
L'invention est représentée ici telle qu'elle est maté- rialisée dans un réservoir de gaz du type à piston comprenant un organe tubulaire monté verticalement dans la partie centrale de la chambre d'emmagasinage et faisant saillie vers le haut à travers un trou central du piston pour supporter le toit, cet organe servant de logement à un contrepoids ou pouvant être muni d'un support combiné à un système à contrepoids. Mais il doit être entendu que l'invention n'est pas limitée à un rêser- voir de gaz muni ainsi d'un organe tubulaire central traversant un trou du piston.
A désigne le piston à mobilité verticale de l'appareil, B la paroi latérale fixe de la chambre d'emmagasinage, C le tablier uu rideau d'étanchéité du piston qui est constitué ici
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par unétoffe étanche au gaz ou une autre matière souple ou flexible appropriée fixée au bord périphérique du piston A @ et à la paroi latérale B de la chambre d'emmagasinage, de manière à'rendre étanche le joint entre ces deux parties. Le rideau C d'étanchéité du piston A peut présenter diverses constructions, et la chambre d'emmagasinage ménagée dans l'appa- reil peut se trouver soit au-dessus, soit au-dessous du piston.
Dans la réalisation ici décrite, c'est le piston A qui constitue la paroi supérieure de la chambre d'emmagasinage, et le rideau C d'étanchéité du piston a une forme et des dimensions telles qu'il permet au piston de s'élever sur une distance relativement grande au-dessus du point Xoù le rideau d'étanchéité C est assu- jetti à la paroi latérale de la chambre d'emmagasinagé, et égaler ment de se déplacer vers le bas d'une distance relativement grande au-dessous du point X, délimitant ainsi une chambre d'em- magasinage mesurant un grand volume quand le piston se trouve au sommet de sa course ascendante(comme représenté en fig. 1) mais ne délimitant pas d'espace ou capacité quand le piston se trouve à l'extrémité de sa cours,e descendante (comme le montre la fige 2).
Le rideau d'étanchéité C a, de préférence, une construction telle que, pendant la montée et la descente du piston A une partie de ce rideau prenne la forme d'une boucle cintrée vers le haut.
L'appareil est étudié, de' préférence, de façon que sa pression intérieure puisse varier entre des valeurs variant par exemple entre 25 mm jusqu'à 500 mm de hauteur d'eau ou davantage.
Le gaz est admis dans la chambre d'emmagasinage par une tubulure d'admission 1 montée dans le fond 2 de cette chambre. La paroi latérale B de l'enveloppe de l'appareil se prolonge vers le haut au delà du point X où le rideau d'étanchéité C est fixé à la paroi latérale B de la chambre de manière à constituer une butée B' qui soutient en l'adossant une partie du rideau d'étan- chéité C quand le piston A se déplace dans la zone située au- dessus du point X où ce rideau est assujetti à la paroi latérale
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B de la chambre d'emmagasinage.
L'appareil sera généralement construit en tôle à paroi latérale verticale, sa moitié inférieure constituant la paroi latérale B de la chambre d'emmagasinage et sa moitié supérieure la butée B' qui soutient le rideau d'étanchéité C du piston pendant une fraction du cycle opératoire de ce dernier. Le pis- ton est constitué, de préférence, par un diaphragme disposé horizontalement et ayant n'importe quelle construction préférée, ce diaphragme étant muni sur son bord périphérique d'une bordure ou margelle verticale Q faisant saillie vers le haut ou vers le bas.
Si cette bordure D fait saillie vers le haut par rapport au piston A, le bord interne du rideau flexible C d'étanchéité du piston est fixé au bord périphérique de ce dernier sur le pourtour inférieur ou à côté du pourtour inférieur de la bordure comme le montre clairement la fig, 1.
Pour protéger le piston des intempéries, l'appareil est muni d'un toit protecteur E supporté par la paroi latérale de son enveloppe et aussi, comme indiqué ci--airant, par l'organe tubu- laire F placé dans la partie centrale de la chambre d'emmagasina- ge et dépassant vers le haut à travers un trou du piston A pour constituer le support du toit combiné à une hotte à contrepoids.
L'espace entre l'organe tubulaire central et le piston A est protégé par un rideau d'étanchéité C' formé d'une étoffe imper- méable aux gaz ou d'une autre matière flexible appropriée. Lex- trémité supérieure de l'organe tubulaire central 1 peut être fixée directement au toit protecteur E ou bien cet organe peut se terminer en un point situé au-dessous du toit et peut être muni de montants 3 se dressant (comme le montre la fig. 1) et fixés au toit protecteur E. Si désirable et si nécessaire, ce toit E peut être renforcé et ar@é par des entretoises comme représenté dans la fig. 1. Le toit E de protection contre les intempéries est muni d'une ou plusieurs cheminées 5 de ventila- tion de l'espace compris entre ce toit et la face supérieure du piston A de l'appareil.
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L'invention consiste, brièvement exposée, à équiper cet appareil d'emmagasinage de fluide du type à joint sec à piston d'une sorte de soufflet capable de s'affaisser ou de se replier vertralement et associé au rideau d'étanchéité du pistqn, ce soufflet comprenant deux ou plusieurs éléments annulaires concentriques placés dans une certaine relation quand il est à l'état distendu et dans une relation différente quand il est à l'état replié. Ce soufflet pouvant s'affaisser verticalement peut être disposé de diverses manières par rapport au piston et à la paroi latérale de l'enveloppe de l'appareil, et différents moyens peuvent être prévus pour le supporter et l'actionner.
Il est préférable cependant d'utiliser le mouve- ment même du piston pour assurer un changement dans la hauteur et la profondeur totale du soufflet ou d'obliger au moins un des éléments annulaires de celui-ci à venir par un mouvementtéles- copique s'engager dans,ou se dégager d'un! autre élément anmilai- re ou bien encore d'obliger un élément anndaire à se déplacer en bloc dans le sens vertical par rapport à un élément ann-ulaire conjugué de ce soufflet. Grâce à ses caractéristiques télesoo- piques ou de repliement dans le sens vertical, ce soufflet n'augmente que légèrement la hauteur de la paroi latérale de l'enveloppe de l'appareil et comme il est logé à tout momentà' l'intérieur de cette paroi latérale il n'augmente pas le diamètre de l'appareil.
Dans la réalisation particulière de l'invention qui est représentée ici, ce soufflet est logé, quand' il est en position @ repliée ou affaissée, dans un espace compris entre le piston
A et le toit E de l'enveloppe et dont la profondeur ne repré- sente qu'une fraction de la hauteur verticale de ce soufflet quand il est en position d'allongement ou d'extension.
Comme' représenté, le soufflet désigné dans son ensemble par G est constitué, de préférence, par une ossature tubulaire pouvant se replier verticalement et formée de plusieurs éléments
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annulaires compressibles dotés d'une raideur suffisante pour maintenir effectivement dans la position désirée le rideau C d'étanchéité du piston et pour absorber la pression qui pour- rait fatiguer ce rideau et le gonfler excessivement vers l'inté- rieur. Ce soufflet peut être établi de manière à s'affaisser sur toute sa hauteur ou longueur ou bien une ou plusieurs de ses parties peuvent être affaissables verticalement et une en plu- sieurs autres parties être non affaissables.
Il est préférable de/soutenir ou de supporter le soufflet G à l'aide d'un mécanisme d'équilibrage à contrepoids de construction telle que pendant la majeure'partie de la course ascendante du piston à partir de sa position intérieure, ce soufflet n'exerce ni poids, ni charge sur le piston. Pendant la dernière partie de la course ascen- dante'de celui-ci, ou, en d'autres termes, après que le piston a atteint un pint tel de'sa course ascendante que le rideau d'étanchéité C ne soit pas comprimé contre la partie affaissable du soufflet, ce dernier se replie automatiquement sous une forme compacte en n'occupant qu'une hauteur relativement faible.
Le soufflet G est assujetti au piston de telle sorte que quand ce dernier commence à descendre à partir du haut de sa course, ce suufflet se distend c'est-à-dire s'allonge pour prendre sa position active ou de travail et descende avec le piston et qu'au moment où celui-ci atteint l'extré ité de sa course descen- dante, ce soufflet soit tout prêt à servir de support d'adosse- ment au rideau d'étanchéité C qui est fixé au bord périphérique du piston A et à maintenir ce rideau Ç dans une certaine posi- tion approximative exempte des pression qui tendent à le gonfler excessivement vers l'intérieur c'est-à-dire à l'écart de la paroi latérale B de la chambre d'emmagasinage.
Suivant la réalisation préférée qui est représentée ici, le soufflet G comprend, d'une part, plusieurs éléments annulaires de compression 6 sensiblement rigides disposés horizontalement et en superposition et, d'autre part, plusieurs élément,s de sup-
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port flexibles Z tels que des tronçons de chaîne ou de câble /,attachés à ces éléments compressibles 6 de manière à les main- tenir espacés'l'un au-dessus de l'autre pendant la course descendante du piston (comme représenté en fig. 2) l'extrémité inférieure de l'ensemble verticalement affaissable ainsi donsti- tué étant assujettie au piston A.
La totalité du soufflet peut se composer d'éléments compressibles 6 et d'éléments de support
7 du type indiqué ou bien peut comprendre une partie supérieure non affaissable 8 pourvue sur ses bords supérieur et inférieur d'éléments de compression annulaire 6, une partie inférieure non affaissable formée par la bordure du piston qui est munie sur son bord supérieur d'un élément de compression annulaire 6, et une partiel intermédiaire capable de s'affaisser dans le sens vertical et formée d'un élément de compression annulaire 6 et d'éléments, de support flexibles 7 du type indiqué attachés res- pectivement aux parties supérieures et inférieures.
Comme représenté dans la fig. 1, les éléments conjugués du soufflet ont des proportions telles que quand il est replié ou.affaissé, la bordure D du piston A qui' constitue la partie terminale inférieure de ce soufflet est emmanchée dans la partie supérieure cylindrique 8 de ce soufflet dont la 'profondeur ou la hauteur totale, après son repliement, n'est pas supérieure à la hauteur ou profondeur de la bordure D du ,piston A.
quelle que soit la construction particulière du soufflet
G, il est soutenu ou supporté, de préférence, par plusieurs câbles 12 s'étendant vers le haut à partir de son extré-mité supérieure et passant sur des poulies 9 supportées par le toit @
E et placées à peu près directement au-dessus de ce soufflet, , puis rentrant vers l'intérieur à partir des poulies 9 pour venir passer sur des poulies 10 solidaires du toit et placées dans l'alignement vertical approximatif de l'organe tubulaire
F de support du toit 'qui se dresse dans la partie centrale de la chambre d'emmagasinage. Les- câbles 12 descendent à partir @ des poulies 10 et sont fixés à un contrepoids H logé dans l'or-
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gane F de support du toit.
AU lieu que tous les câbles 12 salent attachés à un seul contrepoids (comme le montre la fig. 1) ils peuvent s'élever au-dessus du soufflet G pour traverser des presse-étoupe montés dans le toit, puis re- joindre des contrepoids individuels placés à l'extérieur de l'appareil.
Si les gaz sont admis dans la chambre d'emmagasinage de l'appareil par la tubulure 1 quand le piston A occupe sa position inférieure (représentée en fig. 2) ce piston commence à s'élever quand la pression engendrée par lesdits gaz est égale à son poids diminué de la traction ascendante nette exer- cée sur le piston par les câbles 12 en admettant que le contre- poids H pèse plus lourd que les éléments conjugués du soufflet G.
Si, par exemple, le poids total du soufflet est de 900 kilos et que le contrepoids H pèse 1125 kilos, l'ensemble du soufflet tire de bas en haut sur le piston avec un effort de traction net d'environ 225 kilos, quand le piston s'élève, et les élé- ments flexibles 7 qui jonctionnent les éléments compressibles annulaires 6 l'un à l'autre seront maintenus tendus en consti- tuant ainsi une ossature tubulaire capable de maintenir le rideau Ç d'étanchéité du piston sous une forme cylindrique selon un diamètre approximativement égal au diamètre de la bordure D du piston A.
Le soufflet G se soulève avec le piston! et à la même vitesse que lui. Pendant cette montée du piston, le rideau d'étanchéité c, est détaché progressivement du soufflet et appli- qué graduellement contre la butée B' qui forme le prolongement de la paroi latérale B de la chambre d'emmagasinage. Ce dérou- lement du processus se continue jusqu'à ce que l'élément com- pressible 6 qui se trouve au sommet de la partie supérieure c@lindrique 8 du soufflet heurte les poulies 9 montées sur le tuit.
La montée en bloc du soufflet cesse alors, puis pendant le reste du mouvement ascendant du piston A, la partie supérieure cylindrique 8 de ce soufflet demeure au repos et
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sa partie inférieure cylindrique s'élève en s'emmanchant / télescopiquement dans la partie supérieure $, par suite de la montée du piston.
, 1 On 1 voit donc que, grâce à ce soufflet perfectionné, les deux arties cylindriques 8 et D qui se trouvaient précé- demment à des niveaux différents (comme représenté en fig. 2à s'emboîtant l'une dans l'autre (comme le montre la fig. 1) sous l'effet de la montée du piston. Ce dernier vient finale- ment en contact avec des butées (non représentées) qui limi- tent son mouvement ascendant.
Quand le piston 1 descend à partir de, sa position supérieure extrême (représentée en fig.1) le soufflet se distend progressivement, c'est-à-dire s'allonge pour prendre sa position de travail dans laquelle 'il forme une paroi de butée sensiblement cylindrique contre laquelle le rideau d'étanchéité C s'applique progressvement, cette paroi de butée étant suffisamment raide pour maintenir ce rideau Ç sous une forme cylindrique concentriquement à la paroi latérale
B de la chambre d'emmagasinage. Ceci est dû au fait que cette paroi de butée se compose de plusieurs éléments annulaires dont deux ou un plus grand nombre sont étudiés pour pouvoir se mouvoir l'un par rapport à l'autre par un mouvement télesoopi- que.
Bien que le soufflet du rideau C d'étanchéité du piston soit disposé au-dessus ou à la partie supérieure de celui-ci, ce soufflet G n'exige pas une paroi latérale anormalement haute dans laquelle le piston se déplace puisqu'il est établi.de manière à se replier verticalement sous une forme compacte et qu'il se loge à tout moment à l'intérieur de l'espace délimité par la paroi latérale de l'enveloppe de l'appareil entre le piston A et le toit E, quand la chambre d'emmagasinage est @ pleine et que le piston se trouve au haut de sa course ascendan- té.
En même temps, le soufflet joue le rôle qui lui est assigna puisqu'il est constitué par une partie cylindrique @
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raide capable de .maintenir le rideau 0 sous une forme cylin- drique et concentriquement à la paroi latérale de .la chambre d'emmagasinage.
Pendant tout le cycle opératoire du piston, il existe donc un organe rigide, c'est-à-dire incapable de fléchir, mais apte à absorber la pression qui assure l'adossement effectif du rideau d'étanchéité souple C qui est fixé sur le pourtour du piston, cet organe d'absorption de la pression étant consti- tué en partie par le soufflet G qui se déplace avep le piston à la même vitesse que lui et en partie par le prolongement B' de la paroi latérale fixe B de la chambre d'emmagasinage qui se trouve au-dessus du point X. quand le rideau d'étanchéité C est fixé à cette paroi latérale.
REVENDICATIONS ---------------------------
1. Appareil pour emmagasiner un fluide du type à joint sec par rideau en étoffe flexible ou souple imperméable, carac- térisé en ce qu'il comprend un récipient délimité par une paroi latérale, un piston mobile verticalement dans ce récipient et délimitant la chambre d'emmagasinage du gaz de l'appareil, le rideau d'étanchéité étant assujetti à ce piston et à cette paroi latérale, et un soufflet formé de plusieurs éléments annulaires concentriques dont l'un peut se déplacer verticalement par rapport à un élément annulaire conjugué pendant les mouvements du piston.