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PERFECTIONNEMENTS APPORTES. AUX SOUPAPES REGULATRICES D'UNE PRESSION, PLUS SPECIALEMENT AUX SOUPAPES REDUCTRICES D'UNE PRESSION DE VAPEUR.
L'invention est relative à une soupape régulatrice de pression, plus spécialement à une soupape réductrice d'une pression de vapeur ou analogue avec un clapet obturateur non chargé qui est commandé, par 1'intermédiaire d'une tige de soupape, par un organe actif, qui a la forme de membrane ou de soufflet élastique et qui est soumis à l'effet d'une pression d'im- pulsion, contre l'action d'un ressort régulateur.
Elle a pour but de perfectionner les soupapes de réglage connues de ce genre, de rendre leur fabrication plus économique et de simplifier leur stockage.
Une particularité importante de l'invention réside dans le fait que la soupape de réglage entière est constituée à l'aide de trois parties constitutives interchangeables indépendamment les unes des autres contre d'autres parties variables de même espèce comme les éléments d'un jeu de construction, ces parties formant une partie supérieure, une partie médiane et une partie inférieure de la soupape parmi lesquelles la partie médiane, laquelle comporte la tige et le plateau ou cône de soupape, le ressort régulateur avec l'organe de réglage ainsi que l'organe d'étanchéité ou d'équilibrage, est munie à ses deux extrémités d'organes de fixation à usage universel de manière à pouvoir être reliée, d'une part, à la partie supérieure constituée par une boite à soupape ayant des dimensions qui peuvent varier à volonté et, d'autre part,
à la partie inférieure constituée par une boite contenant un soufflet ou une membrane de commande et dont les dimensions peuvent également varier à volonté. Les organes de fixation de la partie médiane peuvent alors être constitués d'une manière particulièrement simple, d'une part,, par une bride de raccordement sur laquelle peuvent être appliquées les brides de boîtes à soupapes ayant des dimensions différentes et, d'autre part, par des entretoises qui peuvent être fixées à la bride citée
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en premier lieu et dont les extrémités libres peuvent être reliées à des boites,.à soufflet ou membrane, qui ont des dimensions différentes sans que les diverses parties aient à subir, à cet effetdes modifications constructives importantes.
On obtient ainsi que toute la soupape de réglage ne doit pas être remplacée, par exemple quand les dimensions des canalisations ou les conditions de pression changent, mais qu'il suffit,dans ce cas, que la partie supérieure ou la partie inférieure ou même les deux soient échangées contre une partie de format plus grand ou plus petit. De même on peut, suivant les conditions à remplir, combiner à volonté des parties supérieures ou inférieures plus grandes ou plus petites avec une partie médiane. Comme le nombre de combinaisons possibles est très grand, il n'est plus nécessaire de fabriquer et de garder en dépôt un nombre aussi grand de soupapes régulatrices, différentes et complètes.
Il suffit, conformément à l'invention, que l'on ait en réserve seulement un jeu complet de parties supérieures différentes, c'est-à-dire de boites de soupapes, un autre jeu de parties inférieures ayant des grandeurs différentes, c'est-à-dire des boites à soufflet ou à membrane avec des soufflets ou des membranes de commande qui diffèrent d'une manière analogue entre elles et au,moins une partie médiane pour.que l'on puisse assembler une soupape de réglage qui satisfasse entre des limites écartées aux conditions à remplir sans que l'on ait à modifier ou à usiner d'une manière appréciable les différentes pièces qui s'adaptent, selon l'invention, les unes aux autres comme dans un jeu de construction.
De cette manière, exception faite que le nombre de pièces à garder en dépôt est moindre, il devient possible d'obtenir, dans chaque cas particulier, une soupape dont le rendement, 1'encombrement, le poids et, par conséquent, le prix de revient sont les plus favorables.
Alors que la plupart des réducteurs de pression connus, plus spécialement des réducteurs de pression de vapeur, sont constitués, en substance, par un corps en fonte qui convient plus ou moins à toutes les pressions et qui contient non seulement la boîte à soupape mais également le soufflet élastique pour l'équilibrage ou l'étanchéité, la membrane de com- mande et le ressort de réglage, ce corps nécessitant un usinage important et, par conséquent, onéreux par enlèvement de copeaux, il est aisément possible, suivant une autre disposition faisant l'objet de l'invention, de fabriquer la soupape de réglage, jusqu'à un degré important, sans que l'on ait à procéder à l'enlèvement de copeaux.
A cet effet, on constitue la partie inférieure et la partie médiane de la soupape de réglage principalement par des éléments de construction séparés qui peuvent être fabriqués, sans enlèvement de copeaux, comme produits de laminage tels que des tôles, des tubes étirés ou laminés, des tiges, etc. Par exemple, on peut constituer la boite, contenant le soufflet ou la membrane, par deux coquilles en tôle, les parties constitutives internes de la partie médiane par des bouts de tubes et le revêtement de la partie médiane également par un tube ou par une chemise en tôle.
En outre, suivant une autre particularité avantageuse de l'invention on adopte, comme partie supérieure de la soupape de réglage, une boite à soupape dont les faces d'entrée et de sortie ainsi que la face de raccordement à la partie médiane sont seulement usinées alors que sa paroi supérieu- re est fermée. Les soupapes réductrices de pression usuelles, du genre en question, comportent à leur paroi supérieure une ouverture pour des raisons déterminées, par exemple pour permettre l'introduction, généralement nécessaire dans ce cas, du plateau de la soupape par le haut, le bord de cette ouverture ayant la forme d'une bride ou d'un filetage, ce qui nécessite l'intervention d'un usinage supplémentaire qui est supprimé pour la soupape de réglage établie selon l'invention.
De cette manière, on supprime également des frais inutiles. La fermeture de la soupape est, à cet effet, obtenue avantageusement de manière telle que le plateau de soupape vient s'appliquer sur son siège quand la tige de soupape est déplacée vers le haut.
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Finalement, la constitution particulière de la soupape de ré- glage, établie selon l'invention, permet de lui faire comporter aisément un dispositif pour indiquer la course de la soupape et une échelle pour le réglage de la pression à obtenir.
Les dessins ci-annexés montrent,à titre d'exemple, un mode de réalisation de l'invention.
La fig, 1 montre, en coupe verticale axiale, une soupape réduc- trice de pression de vapeur, le plateau de la soupape et la membrane de commande ne subissant aucune charge.
La fig. 2 montre, en élévation, une partie de l'enveloppe en tôle de la partie médiane avec les échelles graduées pour indiquer la course de la soupape et régler la pression à obtenir.
La fig. 3 montre, schématiquement, les trois parties constitu- tives, séparées les unes des autres, d'une soupape réductrice de la pression de vapeur.
La fig. 4 montre, semblablement, une autre combinaison de trois parties constitutives.
La fig. 5 montre, une partie inférieure ayant d'autres dimen- sions.
Les soupapes réductrices de pression sont essentiellement formées par des groupes de trois parties constitutives dont chacune forme un ensemble complet en soi et qui peuvent être combinées entre elles sans modifications constructives appréciables en choisissant chaque partie dans une série de pièces supérieures 1, le, 1", etc. de dimensions différentes, dans une série de pièces inférieures 3, 3', 3", etc. de dimensions différentes et éventuellement dans une série de pièces médianes différentes 2, 2', 2", etc.
Les organes de raccordement de la pièce médiane, que l'une au moins de ces parties doit comporter, sont alors constitués et dimensionnés, selon l'invention, de manière telle que l'on puisse fixer sur la partie médiane une partie supérieure de n'importe quelle grandeur et sous cette partie médiane une partie inférieure de n'importe quelle grandeur.
La partie supérieure 1, l'ou 1", etc. comporte, dans chaque cas, une boite à soupape 4, en métal coulé, qui n'est usinée qu'à sa bride d'entrée 5, sa bride de sortie 6 et sa bride de raccordement 7 prévue à sa partie inférieure, cette 'boite comprenant également un siège de soupape 8 qui, de préférence, est refoulé de force dans son logement. Comme le siège de soupape 8 est introduit par le bas dans la boîte. 4, celle-ci peut être fermée à sa partie supérieure et ne nécessite donc pas un usinage en cet endroit. Comme boites de soupape, on peut se servir des corps de soupapes d'ar- rêt que l'on trouve sur le marché.
Le siège de soupape peut comporter une pièce intermédiaire qui peut être engagée de force dans son logement ménagé dans le corps coulé et dans laquelle est ensuite vissé le siège proprement dit de la soupape. On obtient ainsi un montage particulièrement étanche et solide du siège de la soupape. '
La partie médiane 2, 2', 2", etc. contient, essentiellement, les organes d'étanchéité, d'équilibrage et de, réglage. Suivant son axe, est établie une tige de soupape 9 qui porte, à sa partie supérieure, le plateau ou cône 10, à siège unique, de la soupape alors que sa partie inférieure 11 est filetée.
La tige 9 traverse un tube 12 qui assure 7.'étanchéité et le guidage et dont le fond 13 porte de façon étanche un soufflet élastique 14 servant à l'équilibrage et dont la section transversale correspond à celle du plateau de la soupape. Le fond supérieur 15 de ce soufflet 14 est fixé par emmanchement étanche sur la tige 9. La liaison entre le soufflet élastique 14 et les fonds 13 et 15 a lieu, de préférence, sans avoir recours au soudage et en ayant recours à un procédé de refoulement ou d'emboutissage particulier. Le tube de guidage 12 est fixé, d'une manière étanche, à une bride de raccordement 16, par exemple par refoulement. Cette bride 16 est consti- tuée de manière telle qu'elle puisse être fixée, à volonté, à des boites de
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soupape 4 ayant des dimensions différentes.
A la bride de raccordement sont fixées les extrémités supérieures d'au moins deux boulons 17, qui forment des entretoises et qui sont constitués et disposés de manière telle que leurs extrémités inférieures peuvent, à volonté, être fixées à des boites à membrane ayant des dimensions différentes, qui forment les parties inférieures et qui sont décrites en détail plus loin.
Un ressort régulateur 18 prend appui, par son extrémité supérieure, sur la face inférieure de la bride de raccordement 16 ou sur une plaque intermédiaire recouvrant celle-ci, et, par son extrémité inférieure, sur un plateau 19 qui forme un écrou de réglage et qui comporte une encoche latérale 20 dans laquelle peut être introduite une clé à ergot, Le plateau de réglage 19 est vissé sur une partie filetée d'un tube 21 qui est engagé librement sur la tige 9 de la soupape et qui est empêché de tourner à l'aide d'un levier à un bras 22 engagéen partie, dans la boite à membrane,
Par conséquent, le tube 21 ne peut transmettre à la tige de la soupape 9 que des composantes de force axiales mais pas des composantes de force tangentielles, ce qui empêche la rotation du soufflet élastique servant à 1'équilibrage.
La partie médiane 2 comporte en outre, une enveloppe protectrice tubulaire 23 qui peut être déplacée angulairement entre la bride de raccordement 16 et la partie inférieure 3. Cette enveloppe 23 comporte au moins une fente longitudinale 24 dont les bords portent, à l'extérieur de l'enveloppe, une échelle millimétrique 25 et une échelle des pressions 26. En regard de l'échelle 25 se déplace un repère 27 fixé au tube 21 alors qu'en regard de l'échelle 2± se déplace un repère 28 solidaire du plateau de réglage 19 du ressort. Sur l'échelle millimétrique 25, on peut donc lire; à tout moment, la course de la soupape et sur l'échelle des pressions 26 la valeur réglée de la pression que lon veut obtenir dans chaque cas.
La partie inférieure 3, 3', 3", 3'', etc. comprend, dans chaque cas, une boite à membrane formée par deux coquilles 29, 30 et une membrane 31 logée dans cette boite. La membrane est constituée, de préférence, en une matière caoutchouteuse, par exemple les matières protégées par les marques de fabrique "Buna ou "Perbunan". La membrane 31 est renforcée par un plateau 32 et est reliée à une plaque dappui 33 qui comporte un trou taraudé central dans lequel 1?extrémité filetée 11 de la tige de soupape 9 peut être vissée.
Le réducteur de pression de vapeur, montré sur les figs 1 et 2, fonctionne comme suite.
La vapeur s'écoule, comme indiqué par la flèche, par l'intervalle annulaire dégagé par la soupape dans la boite à soupape 4, dans le morne sens que celui suivant lequel le plateau ou cône 10 de la soupape se ferme.
Le soufflet d'équilibrage 14, 15 constitué de préférence en acier inoxydable, est sollicité à l'extérieur par la pression initialede la vapeur, cette pression agissant, avec une force égale, depuis le bas sur la face active du plateau ou cône de soupape 10,¯de sorte que celui-ci ne subit aucune sollicitation de la part de la pression initiale. L'intérieur du soufflet d'équilibrage communique avec l'air libre, de sorte qu'il est sollicité, uniquement par la pression agissant à 1'extérieur.
La pression réduite, qui est à régler et qui règne à la sortie de la boite à soupape 4 agit, en passant par un tube (non montré) et, le cas échéant, par des condenseurs, dans la chambre d'impulsions 34 qui se trouve entre la membrane 31 et la coquille inférieure 30 de la boite à membrane. La pression d'impulsion qui agit par en dessous sur la membrane 31 tend à appliquer le plateau ou cône de soupape 10 sur son siège contre l'action du ressort régulateur 18. En déplagant le plateau 19 du ressort vers le haut ou le bas, on tend plus ou moins le ressort régulateur, ce qui permet de régler la pression réduite voulue.
La rotation du plateau 19, en le vissant vers le haut ou le bas sur le tube fileté 21 a lieu en introduisant, par la fente 24 de l'enveloppe, l'ergot d'une clé dans l'encoche 20 pour fai-
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re tourner le plateau susdit. L'enveloppe protectrice 23 participe à cette rotation.
Le réducteur de pression de vapeur est assemblé pour une certai- ne puissance et pour une zone prédéterminée de pressions réduites. Si le dé- bit est modifié par exemple, en ce sens que pour un conduit avec une vitesse de vapeur très faible, on ait besoin d'une boîte à soupape plus grande,on peut détacher la boite à soupape 4 existante, c'est-à-dire toute la partie supérieure 1, de la bride de raccordement 16 et, par conséquent, de la par- tie médiane 2 et de la partie inférieure 3. A sa place, on fixe alors une partie supérieure 1', plus grande, sur la partie médiane 2. Par contre et si nécessaire, on peut remplacer la partie supérieure 1 par une partie plus pe- tite 1".
Quand la zone des pressions varie fortement, par exemple quand on veut obtenir à la place d'une pression réduite d'environ 10 atm. une pression d'environ 1 atm., on doit se servir d'une autre membrane de commande 31 qui, pour des pressions élevées, doit être plus petite et, pour des pressions plus basses, doit être plus grande. Ceci peut être obtenu aisément, selon l'invention, en démontant la partie inférieure utilisée 3 après enlèvement des vis de fixation 35, des entretoises 17 et en la remplaçant par une partie inférieure plus grande 3' ou plus petite 3",
Le principe des jeux de construction, sur lequel est basé l'objet de l'invention, est montré schématiquement sur les figs. 3 à 5.
Chacune des deux parties médianes 2' et 2", qui sont montrées, peuvent être reliées à volonté à chacune des parties supérieures 1', 1", etc. ayant des dimensions différentes et dont on a montré seulement deux modèles sur le dessin. De même on peut relier, à volonté, à chaque partie médiane 2', 2", chacune des parties inférieures 3', 3", 3''',etc, ayant des dimensions différentes et dont on a montré seulement, trois modes pour l'exemple indiqué. Comme ceci peut se faire sans que les différentes parties n'aient à subir, en pratique, des modifications constructives, on peut assembler au dépôt et même chez l'usager, rapidement et avec des frais réduits toute combinaison voulue.
Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite aucunement à celui de ses modes d'application non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant plus spécialement été indiqués; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. C'est ainsi qu'on peut loger à la place d'une membrane de commande un soufflet élastique dans une partie inférieure correspondante. De plus, les organes obturateurs, équilibreurs et régulateurs peuvent, suivant le genre de la soupape de réglage considérée, être constitués autrement en évitant, autant que possible, l'utilisation de parties coulées ou des opérations d'usinage avec enlèvement de copeaux.
REVENDICATIONS.
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