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APPAREIL D'EMMAGASINAGE D'UN GAZ, AVEC DISPOSITIF D'ETANCHEITE
FONCTIONNANT A SEC.
Cette invention concerne les appareils destinés à emmagasi- ner des fluides et appartenant au type général comprenant un récipients un piston capable de se déplacer verticalement dans ce récipient et formant soit la paroi supérieure., soit la paroi inférieure de la cham- bre d'emmagasinage de l'appareil, et un dispositif d'étanchéité du ty- pe fonctionnant à sec destiné à obturer hermétiquement l'espace annulai- re compris entre ladite paroi latérale et le bord périphérique du pis- ton, ce dispositif d'étanchéité étant constitué par une sorte de ri- deau souple placé entre le piston et la paroi latérale du récipient, la construction de ce rideau étant étudiée de manière à lui permettre de s'affaisser ou bien,, au contraire, de se prêter pour suivre les mouve- ments du piston.
Le but principal de l'invention est de permettre la réalisa- tion d'un appareil de ce genre comportant un piston et un dispositif d' étanchéité du type fonctionnant à sec, cet appareil destiné à renfer- mer un fluide étant équipé d'un mécanisme de construction nouvelle ser- vant à absorber effectivement les pressions qui s'exercent sur le rideau d'étanchéité souple qui est placé entre le piston et la paroi latérale du récipient et à obliger ce rideau à prendre une forme approximativement prédéterminée pendant la montée et la descente du piston.
Un autre but de 'l'invention est de permettre la réalisation d'un appareil du type indiqué dont le mécanisme de construction nouvelle dont il vient d'être parlé est utilisé pour influer sur la forme du ri- deau souple d9étanchéisation du piston et pour absorber les efforts ou les pressions qui s'exercent sur lui,, la construction de ce mécanisme étant spécialement étudiée de façon de façon qu9il n'augmente pas le diamètre de la paroi latérale du récipient et qu'il augmente que relativement peu la hauteur totale de cette paroi latérale.
Une autre particularité de l'appareil réside dans un d4sposi= tif détanchéité de support et de renforcement du piston comportait un système annulaire mobile verticalement placé entre le piston et la paroi
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latérale du récipient ce système annulaire ayant une construction telle qu'il peut résister efficacement à la pression appliquée contre sa surfa- ce externe par des efforts de compression et subir victorieusement la pression appliquée contre sa surface interne par des efforts de tension.
Une autre particularité encore de l'appareil réside dans la disposition d'un dispositif d'arrêt à mobilité verticale, de façon telle que la partie du rideau en étoffe qui étanchéise le piston et qui est voisine de celui-ci ne se ride pas dans une mesure excessive à l'endroit où il est fixé au piston ou bien quand cette partie est en prise avec le dispositif d'arrêt même si le piston et la paroi latérale du récipient sont fortement espacés l'un de l'autre.
Une autre particularité encore réside dans une construction particulière permettant de réduire la quantité d'étoffe imperméable aux gaz dont on se sert pour l'établissement du dispositif d'étanchéisation du piston, ce qui permet de diminuer le prix de revient de ce dispositif et en même temps de réduire le. surface de sa partie dans laquelle des fuites de gaz risquent de prendre naissance.
Une autre particularité encore de cet appareil réside dans un organe perfectionné de construction peu côuteuse pour supporter le disposi- tif d'arrêt à mobilité verticale englobé dans l'appareil quand le piston se trouve au bas de sa course descendanteo
Enfin une autre particularité encore de l'invention consiste à construire le récipient de l'appareil dans des conditions nouvelles capables de réduire grandement l'espace mort de la chambre d'emmagasinage du gaz quand cette chambre est vide.
Dans le dessin schématique annexé :-
La fige 1 est une vue en coupe transversale verticale fragmen- taire de l'appareil d'emmagasinage d'un gaz faisant l'objet de l'inven= tion.
La fig. 2 est une vue en coupe transversale verticale fragmen- taire d'une variante de réalisation de l'objet de l'invention.
Comme représenté, A désigne le fond supérieur du récipient de l'appareil dont la paroi latérale et le fond inférieur sont désignés res- pectivement par B et C. Le piston D va et vient verticalement dans le récipient sous l'action des variations de pression des gaz emprisonnés dans la chambre de travail du récipient. Cette chambre est délimitée par le piston D, par le fond inférieur C du récipient, par 1-'extrémité infé- rieure de sa paroi latérale B, enfin par un organe d'étanchéité assurant l'herméticité du piston et fixé à la paroi latérale du récipient ainsi qu'à la périphérie du piston. La construction de cet organe d'étanchéité est é- tudiée de manière à permettre au piston D de se déplacer verticalement.
En ce qui concerne le principe général de l'invention)) l'orga- ne flexible en forme de rideau qui assure l'étanchéité et qui est placé entre le piston D et la paroi latérale B du récipient et le dispositif d'arrêt ou de butée qui sert à absorber les forces ou les pressions qui sont exercées sur ce rideau flexible peut être construit et disposé de diverses manières.
Suivant le mode de réalisation qui est représenté ici, l'orga- ne qui assure l'étanchéité du piston D est constitué par plusieurs élé- ments étanches en étoffe ayant des pourtours différents et largement écar- tés. De même, le dispositif qui sert à absorber les forces ou les pres- sions qui s'exercent sur le rideau d'étanchéité comprend un organe d'ar- rêt à mobilité verticale placé entre les éléments en étoffe et assujetti à eux.
Ce dispositif d'arrêt ou de butée est pourvu a) d'une surface disposée à peu près horizontalement et qui
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occupe une partie considérable de la largeur transversale de l'espace séparant le piston D de la paroi latérale B du récipient; b) de plusieurs butées annulaires placées concentriquement à quelque distance les unes des autres et dont le rôle est de soute- nir et de renforcer les éléments en étoffe tandis que se déroule le cycle opératoire de l'appareil.
,Ainsi (comme le montrent les figs. 1 et 2) l'organe d'étan= chéisation du piston D se compose de deux éléments annulaires flexi- bles étanches 1 et 2 ayant des circonférences différentes et constitués par une étoffe imperméable aux gaze et d'un élément annulaire en mé- tal sensiblement plan et disposé horizontalement, placé entre les élé- ments 1 et 2. en étoffe et relié à eux de façon étanche aux gaz,, cet élément métallique intermédiaire 2 occupant une partie de la largeur transversale de l'espace compris entre le piston D et la paroi laté- rale B du récipient.
S'il s'agit d'un appareil de grande capacité c'est-à-dire destiné à contenir un grand volume de gaz de gaz l'élément intermé- diaire auquel sont fixés les éléments 1 et 2, en étoffe est relative- ment large; sa largeur peut être au moins égale à 60 cm. Comme repré- senté, l'élément d'étanchéisation externe-1 est assujetti à la région intermédiaire de la paroi latérale B du récipient tandis que l'élément d'étanchéisation interne 2 est assujetti à la partie périphérique du piston D.
Ceci réalise une obturation étanche aux gaz de l'espace com- pris entre le piston D et la paroi latérale B du récipient. L'obtura- tion est simplement assurée par les deux éléments en étoffe ayant des circonférences différentes, largement espacés et assujettis respective- ment à la partie fixe et à la partie mobile de l'appareil, et par 14 élément intermédiaire en métal fixé aux éléments en étoffe et formant pont au-dessus de l'intervalle qui les sépare.
L'élément intermédiaire 2 du rideau d'étanchéisation du piston D fait partie du dispositif d'arrêt à mobilité verticale désigné dans son ensemble par E et muni de deux butées annulaires distinctes et séparées E1 et E2 qui supportent et renforcent respectivement les élé- ments étanchéiseurs en étoffe 1 et 2 comme décrit ci-après. Les butées f et E2 sont de préférence, combinées avec Isolément annulaire 2 de façon à constituer un dispositif d'arrêt annulaire E ayant en section droite la forme d'une gouttière., dont la partie horizontale constitue une surface sensiblement plane offerte à l'action du fluide confiné dans la chambre d'emmagasinage, et dont les parties verticales forment deux butées annulaires concentriques espacées servant d'appuis aux éléments en étoffe.
Comme ceci est de pratique usuelle dans les appareils de ce genre du type à piston et à dispositif d'étanchéité fonctionnant à sec du type sus-décrit, le piston D est muni sur da face supérieure d'une butée annulaire F formant organe d'arrêt de Isolément en étoffe interne 2 quand le piston se trouve en haut de sa course descendante.
N'importe quel moy'- en peut être prévu pour obliger le dispositif d'arrêt E mobile verticale- ment à s'élever et à s'abaisser avec le piston pendant le cycle de travail de celui-ci., notamment un organe de compression annulaire .4 placé à l' extrémité supérieure du dispositif d'arrêt E et disposé de telle sorte que, pendant la course ascendante du piston à partir de sa position in- férieure (dessinée en traits pleins dans la fige 1) la butée F solidai- re du piston D vienne porter contre cet organe ¯4 et entraîne ainsi vers le haut le dispositif d'arrêt E (comme dessiné en traits interrompus dans la fig2).
Dans l'appareil perfectionné ici décrit., quand le dispositif d'arrêt µ ne se déplace pas avec le piston D ou quand il n'est pas sou-
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tenu par le piston, ce dispositif demeure au repos à l'extrémité infé- rieure du récipient l'élément ± qui forme le fond de ce dispositif d'arrêt se trouvant dans un plan horizontalsitué plus haut que le fond C du récipient.
Divers moyens peuvent être utilisés pour supporter le dis- positif d'arrêt E quand il occupe la position qui vient d'être indiquée.
Suivant le mode de réalisation de l'objet de l'invention que montre la fig. 1, la paroi latérale de la chambre d'emmagasinage du gaz est pourvue de plusieurs consoles 5 faisant saillie latéralement et formant une sur- face de support horizontale sur laquelle le dispositif d'arrêt E repose bien à plat et fermement quand il se trouve au repos Par contre, sui- vant le mode de réalisation de l'objet de l'invention que montre la fig.
2, la paroi latérale B du récipient de l'appareil est décalée vers l'in- térieur à son extrémité inférieure en vue de réduire le volume de 1-les- pace mort de la chambre d'emmagasinage du gaz quand elle est vide et aussi de constituer un rebord horizontal 5a capable de supporter le dis- positif d'arrêt E dans une position plus élevée que le fond inférieur C de ladite chambre quand ce dispositif E se trouve au repos. La partie de la paroi latérale B qui se trouve décalée vers l'intérieur réduit l'es- pace mort à environ 0,,2% de la capacité en gaz de l'appareil, de sorte que la purge de la chambre d'emmagasinage quand elle est vide (comme dessiné par les traits interrompus dans la fig. 2) n'est pas nécessaire en régime normal.
Quand le piston D se trouve au bas de sa course de descentes les gaz contenus dans la chambre d'emmagasinage refoulent l'élément d'é- tanchéisation en étoffe 1 et l'obligent à bien porter contre la butée E du dispositif d'arrêt et appliquent l'élément en étoffe 2 contre la butée F solidaire du piston.
Le dispositif d'arrêt E demeure au repos pendant la première partie de la course ascendante du piston,, et le mouvement ascendant du piston,, en conjonction avec la pression qui est exercée par les gaz sur l'élément étanchéiseur 2 détache pro- gressivement ce dernier de la butée F du piston et l'applique progres- sivement contre la butée E2 solidaire du dispositif d'arrêt E.Quand le piston D atteint une hauteur telle que la butée F solidaire de ce piston vient porter contre l'organe de compression surplombant 4 du dispositif d'arrêt E, ce dernier commence à se mouvoir vers le haut en même temps que l'élément d'étanchéité 1 est progressivement détaché de la butée E1 soli- daire du dispositif d'arrêt E et graduellement appliqué contre la partie terminale supérieure de la paroi latérale du récipient,
comme cela est de'ssiné en traits interrompus.
Pendant la course descendante du piston., le dispositif d'arrêt E descend à la même vitesse que le piston D, ce qui détache progressive - ment l'élément 1 de la partie supérieure de la paroi latérale B du ré- cipient et l'applique graduellement contre la butée E1 solidaire du dis- positif E, après quoi ce dernier vient au repos contre la surface de sup- port horizontale µ ou 5a qui se trouve dans le voisinage du fond inférieur de la chambre d'emmagasinage du gaz.
Au cours de cette partie du cycle opératoire c'est-à-dire quand l'élément 1 est engagé à nouveau avec la butée El solidaire du dispositif d'arrêt E. l'élément étanchéiseur 2 reste en contact avec la butée E2 un dispositif E. Mais, après que le dispositif d'arrêt E est venu au repos, la continuation du mouvement descendant du piston D fait que l'élément d'étanchéisation 2 est progres- sivement détaché de la butée E2 solidaire de ce dispositif et graduelle- ment appliqué contre la butée F solidaire du piston D.
Un des principaux avantages de l'appareil qui est décrit ici réside dans ce fait que l'élément détanchéisation interne 2 ne risque pas de gondoler de façon excessive sur son bord interne c'est-à-dire à l'endroit où :1 est assujetti au piston et que cet élément ne présen- te pas de rides quand il est en prise avec la butée E2.
Ce résultat hau- tement désirable est obtenu en utilisant la partie Inférieure 1 du dispo-
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sitif d'arrêt E à mobilité verticale pour former la partie intermédiaire du joint d'étanchéité entre le piston D et la paroi latérale B du réci- pient en utilisant un élément en étoffe de forme tubulaire ayant sersi - blement le même pourtour que cette partie 1 pour la constitution de la partie du joint qui est adjacente au piston et qui est fixée à elle et en employant un élément en étoffe 1 de forme tubulaire ayant une circon- férence supérieure à celle de Isolément 2 pour constituer la partie du joint souple qui est voisine de la paroi latérale B du récipient et qui est assujettie à elle.
La largeur (dans le sens transversal) de Isolément inférieur 3 du dispositif d'arrêt E à mobilité verticale varie'suivant les dimen- sions de l'appareil; elle peut-être égale à 15 cm. ou inférieure, s'il s'agit d'un appareil de plus petite capacité ou bien égale à 60 cm. ou davantage s'il s'agit d'un appareil à grande capacité. Toutefois, l'élément d'étanchéisation interne 2 assujetti au piston D aura toujours une circonférence inférieure à celle de Isolément d'étanchéisation ex- terne qui est assujetti à. la paroi latérale B du récipient et aura, de plus, une circonférence sensiblement égale à celle de la butée E2 con- tre laquelle est assujetti le bord externe de cet élément 2.
Ceci permet, en effet au bord interne de cet élément 2. d'être assujetti au piston D, sans créer de rides, de plis ou de godets de dimensions excessives dans cet élément. Ce résultat doit être évidemment attribué au fait que la circonférence de la butée E2 ne dépasse pas notablement la circonférence du piston D.
Si le joint d'étanchéité entre le piston D et la paroi latérale B du récipient était constitué par un seul élément en étoffe de forme tubulaire ayant la même circonférence que la paroi la= térale du récipient, il faudrait réduire le pourtour du bord interne de cet élément dans une mesure propre à lui permettre d'épouser le piston, ce qui donnerait évidemment naissance dans 19étoffe constitutive de cet élément à des rides à des plis ou à des go- dets de dimensions excessives du fait de l'excès de matière dans la par- tie de cet élément en étoffe qui est adjacente au piston et assujettie à lui.
Par opposition à ce qui vient d'être dits grâce à la structure particulière du joint d'étanchéité du pistonla partie interne de ce joint c'est-à-dire celle qui est adjacente au piston représente une quan- tité de matière notablement inférieure à celle qui constitue la partie externe du joint c'est-à-dire sa partie voisine de la paroi latérale du récipient et elle mesure une circonférence bien inférieure à celle de cette partie externe du joint.
Mais la différence entre les circonférences du bord externe et du bord interne de la partie du joint assujettie au piston nest pas suffisam- ment grande pour produire dedans des rides ou des plis de trop grandes dimensions.
L'invention permet donc de réaliser une économie considérable au point de vue de la dépense en étoffe de constitution des éléments détanchéisation par suite de la séduction de la quantité de matière dont on a besoin pour les constituer. En outre, l'invention réduit au mi- nimum la possibilité de fuite survenant dans le dispositif d'étanchéi- sation du piston par suite de la diminution de la surface utile de la partie en étoffe du joint d'étanchéité. Un autre avantage encore qui résulte de la constitution du dispositif d'arrêt à mobilité verticale sous la forme d'une pièce représentant une notable portion de la largeur transversale de l'espace compris entre le piston et la paroi latérale du récipient c'est que, quand ce dispositif darrêt se trouve au repos,
il est disposé à un niveau nettement plus élevé que le fond'inférieur de la chambre d'emmagasinage du gaz: Ceci permet de diminuer comme dé- jà indiquée l'espace mort de cette chambre et donne la possibilité d' employer'une pièce de support peu coûteuse sur laquelle le dispositif d'arrêt mobile en question vient sappuyer fermement et bien à plat
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quand ce dispositif n'est pas soutenu par le piston.
Les détails de construction peuvent être modifiés, sans s'écar- ter de l'invention, dans le domaine des équivalences mécaniques.
REVENDICATIONS.
1.- Appareil d'emmagasinage d'un fluide comprenant un réci- pient renfermant un piston mobile verticalement et un dispositif d'arrêt à mobilité verticale placé dans lespace compris entre le piston et la paroi latérale du récipient, et caractérisé en ce que ce dispositif d'arrêt est constitué par un élément annulaire horizontal et par deux éléments de support cylindriques verticaux et concentriques qui font saillie vers le haut par rapport à cet élément annulaire horizontale l'étanchéisation étant assurée par deux éléments en étoffée l'un de ces éléments étant assujetti par son bord externe contre la paroi la- térale du récipient et par son bord interne à la partie du dispositif d'arrêt la plus voisine de cet organe annulaire horizontale l'autre élément en étoffe étant assujetti par son bord interne au piston et par son
bord externe à la partie du dispositif d'arrêt la plus voisine dudit élément annulaire horizontal.