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Soupape automatique ou clapet
L'invention concerne une soupape ou un clapet cylin- drique muni d'une ou de plusieurs ouvertures.
Il est connu de réaliser une soupape en glissant un tube de caoutchouc sur un corps de soupape percé d'une ou de plusieurs ouvertures. Cette soupape s'utilise parfois pour les cha'bres à air de bicyclettes. Elle présente la particularité de nécessiter une pression d'ouverture assez elevée car le tube doit s'étendre sur toute la périphérie. Pour une soupape de chambre à air de bicyclette, cette grande pression d'ouverture ne constitue pas un grave inconvénient.
Par contre, les soupapes automatiques utilisées dans les machines et les pompes, par exemple dans les machines à piston à gaz chaud, les turbines à gaz chaud, les compresseurs, les machines frigorifiques à compression et les pompes à liquide,
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doivent satisfaire, en général, aux conditions suivantes:
1.- leur section de passage doit être très grande;
2. - leur pression d'ouverture doit être très petite;
3.- à l'état fermé, elles doivent être à même de résister à de grandes différences de pression;
4. - elles doivent assurer une fermeture hermétique, même dans le cas d'une petite difference des pressions ;
5. - leur ouverture et leur fermeture doivent être très rapides, et pouvoir s'effectuer, par exemple, au rythme de 3.000 fois à la minute.
Ces conditions empêchent d'utiliser la soupape connue pour bicyclettes comme soupape automatique, car tant sa pression d'ouverture que son inertie sont trop grandes.
La soupape cylindrique conforme à l'invention obvie à ces inconvénients.
Elle présente la particularité suivante ; ouvertures ménagées dans la paroi du corps de soupape sont fermées par une membrane élastique affectant la forme d'une bande, qui s'applique, du moins par une partie de sa surface, avec une faible pression contre la paroi du corps ; tout de manière que, sous l'influence d'une difference des pressions exercées sur ses deux faces, la mem- brane s'écarte, au moins le long d'un de ses bords longitudinaux, de la paroi de la soupape. Pour assurer un bon fonctionnement de la soupape, il importe que l'écarteiaent de la membrane soit assez petit par rapport à la longueur de cette dernière. L'ouver- ture dela soupape ne necessite alors pas une forte extension de la membrane.
Pour que le joint soit hermétique, même dans le cas de petites différences de pression, il est désirable que la bande ou les bandes de la membrane élastique pressent légèrement
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la paroi du corps de soupape. Pour obtenir ce résultat de façon très simple il suffit que, conformément à une forme de réalisation de l'invention, le corps de soupape et la membrane présentent la particularite suivante : lorsque les pressions exercées sur les deux faces de la membrane sont égales, un espace subsiste entre la zone centrale d'une bande et la paroi du corps de soupape, tandis que les bords de cette bande sont appliqués contra la paroi. La paroi du corps de soupape peut affecter plusieurs formes. File peut être plane ou incurvée. Dans ce dernier cas, la membrane peut s'appliquer tant à l'intérieur qu'à l'extérieur de la paroi.
Suivant l'invention, dans certains cas, la forme de réalisation décrite ci-dessus peut se réaliser de manière très simple lorsque, à l'eta.t non tendu de la bande, sa section normale est incurvée avec un rayon de courbure qui est plus petit que celui de la paroi en cet endroit, le coté concave de la bande étant tourné vers la paroi.
Si le corps de soupape comporte plus diune ouverture, qu'il serait difficile de recouvrir par une seule bande, il est avantageux, conformément à une forme de réalisation de l'invention, qu'un certain nombre d'ouvertures ménagées dans la paroi du corps de soupape soient fermées par un certain nombre de bandes assemblées par leurs extrémités.
En particulier, lorsque la paroi du corps de soupape comporte des ouvertures qui sont étalees sur une assez grande longueur, il se peut que la fréquence propre de la bande soit trop basse comparativement à la fréquence d'ouverture désirée, ce qui empêcherait l'obtention d'une bonne fermeture. On peut obvier à cet inconvénient, lorsque, suivant une forme de réali- sation de l'invention, un certain nombre de bandes, assemblées par leurs extrémités, se trouvent dans le prolongement l'unede
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l'autre. Dans certains cas, il peut être désirable qu'en certains endroits, les bandes s'appliquent sur toute leur lar- geur, ou pratiquement sur toute leur largeur, contre la paroi du corps de soupape.
Dans certains cas, 13 corps de soupape peut aussi affecter la forme d'un tonneau de sorte que la bande est incurvée non seulement latéralement mais aussi longitudinalement.
Si le corps de soupape est un cylindre ou un tonneau, dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention la paroi est entourée d'une membrane tubulaire comportant au moins deux entailles qui ne se prolongent pas juqu'aux extrémités, et les bandes subsistant entre ces entailles recouvrent une ou plusieurs des ouvertures ménagées dans la paroi.
La pression d'application de la bande (ou des bandes) sur la paroi peut être modifiée de plusieurs manières. Cette variation permet de modifier la différence de pression pour laquelle la soupape peut s'ouvrir. La pression sur la paroi peut se régler en tendant plus ou moins la bande. Dans cer- taines formes de réalisation, ce résultat peut s'obtenir en écartant plus ou moins les extrémités de la membrane tubulaire ou en déplaçant par rotation les extrémités l'une par rapport à l'autre, ce qui, conformément à une forme de réalisation de l'invention, fournit une membrane tubulaire constituée par des bandes hélicoïdales. Dans ce dernier cas, il est aussi possible que la membrane tubulaire comporte, à l'état non tendu, des entailles en forme d'hélices.
On peut aussi faire en sorte que les bords des bandes s'appliquent, avec une legère pression, contre le corps de soupape : dans une forme de réalisation, la membrane tubulaire non tendue a un perimètre intérieur plus petit que le périmètre extérieur du corps de soupape. Pour assurer une bonne herméti- cité dans une forme de réalisation de l'invention, la paroi du
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corps de soupape est polie.
Comme il a déjà été mentionné, 1?. soupape conforme à l'invention peut s'utiliser dans les cas qui nécessitent une soupape automatique. Cependant, il est aussi avantageux de munir une machine à piston à gaz chaud d'une soupape telle uue decrite ci-dessus.
Dans les machines à piston à gaz chaud à cycle fermé (moteurs à piston à gaz chaud, machines frigorifiques fonc- tionnant suivant le principe inverse de celui du moteur à gaz chaud et pompes thermiques), il arrive que, pendant le fonction -nment, du fluide actif s'échappe de la machine, de sorte que la puissance absorbee ou fournie par la machine, change. Si l'on désire que cette puissance reste constante, il est nécessaire d'amener, périodiquement ou d'une manière continue, une certaine quantité de fluide actif à la machine. Vu les propriétés prcitées de la soupape conforme à l'invention il est avan- tageux de l'utiliser corr.e soupape d'alimentation complémentaire dans une machine à piston à gaz chaud.
En effet, elle peut s'ouvrir et se fermer très rapidement, et de plus, elle ne nécessite qu'une faible pression d'ouverture, de sorte que, même dans le cas d'une faible fuite du fluide actif de la machine, la soupape peut s'ouvrir, ce qui permet l'amenée d'un complément de fluide actif.
Pour assurer un bon fonctionnement de la soupape, l'épaisseur de la membrane doit lui permettre de résister à la plus grande supression. Il importe donc que les ouvertures ménagées dans la paroi du corps de soupape ne comportent pas d'arêtes trop vives qui pourraient couper la membrane. En outre, pour assurer à la membrane une bonne fermeture,et une longue durée, ces ouvertures ne doivent pas être trop grandes.
La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donne à titre d'exemple non limitatif, fera bien
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comprendre comment l'invention peut être réalisée, les parti- cularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de ladite invention.
Sur la Fig. 1, la soupape comporte un corps cylin- drique sur lequel est glissée une membrane tubulaire pourvue de bandes rectilignes.
La Fig. 2 montre un corps de soupape cylindrique entoure d'une membrane tubulaire, dont les bandes affectent la forme d'hélices.
La Fig. 3 montre un corps de soupape en forme de tonneau.
Sur la Fig. 1, le corps de soupape cylindrique 10 est entouré d'une membrane tubulaire 11 dont le diamètre intérieur est légèrement plus petit que le diamètre extérieur du corps de soupape. Dans cette membrane sont ménagées des entailles droites 12 entre lesquelles se trouvent les bandes 13.
Ces entailles ne sont pas prolongées jusqu'à l'extrémité de la membrane tubulaire. Dans la paroi du corps de soupape 10 sont ménagées des ouvertures 14 qui sont fermées par les membranes en forme de bandes.
Dans cette forme de réalisation, il est possible que même pour une légère surpression du coté des ouvertures 13, les bords des bandes s'écartent de la paroi, ce qui provoque 'ouverture de la soupape. Dans certains cas, il se peut que seul l'un des bords d'une bande s'écarte.
Par contre, lorsque la pression sur l'autre face de la membrane devient plus grande, une surpression s'exerce sur cette face, et les bandes ferment d'aoord par leurs bords.
Cependant, dans le cas d'une plus grande surpression , la bande peut être complètement appliquée contre la surface de la paroi, de sorte que la fermeture s'effectue sur toute la largeur des dites bandes. La pression d'application des bandes contre la paroi du corps de soupape, dépend du diamètre de la membrane @
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tubulaire.
Dans cette forme de réalisation, la soupape peut être bien fermée, même lorsque la différence des pressions agissant sur les deux faces de la membrane est petite, bien que la différence de pression nécessaire pour ouvrir la soupape, soit elle aussi très petite.
Sur la fig. 2, le corps de soupape 20 est cylindrique t est entouré d'une membrane tubulaire 21 dont le diamètre intérieur est au maximum égal au diamètre extérieur du corps de soupape. La membranetubulaire 21 comporte des bandes en forme d'hélice. Ces bandes peuvent s'obtenir en ménageant dans la membrane tubulaire des entailles en forme d'hélice ou bien des entailles droites, auquel cas on imprime une torsion à la membrane. Les ouvertures 24 ménagées dans le corps de soupape peuvent éventuellement affecter aussi une forme hélicoïdale.
Pour regler la pression d'application, il suffit d'écarter plus ou moins les extrémités 22 et 23, ce qui provoque une extension des bandes hélicoïdales et partant une plus ou moins forte application contre la paroi du corps de soupape.
Le corps de soupape en forme de tonneau 30 de la Fig. 3 est entouré d'une membrane tubulaire 31, qui, à l'état non tendu, a un diamètre égal au plus petit diamètre extérieur à recouvrir de la piece en forme de tonneau. La membrane tubulaire comporte des entailles 32, qui ne s'étendent pas jusqu'aux extrémités 33 et 34. Les bandes 35 qui en résultent recouvrent les ouvertures ménagées dans la paroi du corps de soupape. Pour codifier la pression d'application, il suffit d'écarter plus ou moins les extrémités 33 et 34. La section normale du corps de soupape peut affecter diverses formes; elle peut être circulaire, elliptique ou polygonale.
Le corps de soupape peut aussi consister en un segment de pièce cylindrique ; ce cas, les couvertures sont ménagées, de préférence, dans la partie in- curvée de la paroi.
Dans certains cas, il peut être nécessaire que la
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membrane soit serrée sur la paroi du corps de soupape, les ouvertures étant ménagées dans la partie de paroi qui est entourée par la membrane.