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Vannes à diaphragme*
La présente invention concerne des perfectionnements ap- portés aux vannes à diaphragme et., en particulier, une vanne à diaphragme dans laquelle le passage d'écoulement est en substance direct et le diaphragme est du type comportant une partie centrale fortement renflée qui s'étend, quand la vanne est fermée, depuis une ouverture d'un côté du corps,à l'intérieur du passage et ci* contact portant avec le coté opposé du passage.
Depuis de nombreuses années, ces vannes à diaphragme se sont largement répandues, du fait que leurs passages sont exempts des interruptions et des déviations brusques qui caractérisent les vannes à diaphragme plus courantes du type à seuil et les vanne. d'arrêt sphérique,.
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Mais pendant cette m6Ae périoae, des matière .plastiques Chimic, ent inertes telles que le polytétratiuoroéthyâênes ont été large-lent utilisées comme diaphragmes dans des vannes à diaphragme du type à* seuil, par suite de leur aptitude it résister à la corro- sion par les fluides traités,
La difficulté est que$' quoique ces matières plastiques inertes soient suffisamment durables pour résister à des fierons . réputées sans se rompre lorsqu'on les utilise pour des diaphragmes
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de v&nnes du type à seuil, le façonnage de ces Entières plaeticlues en diaphragmes pour de,
% vannes à passade direct produit une défor- =tïon de certaines régions des partira cetitrules fortement renflée ces diaphragmes, teà-le que le, d3ophrnyne se rompt uprfes un relati- vexent petit nombre etc manoeuvres de la vanne.
Fn particulier, dans des vannes du type à passade direct
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ou en substance directe le di.phragmr (cul jusqu'à prient était en caoutchouc ou en matière caoutchouteuse dans ces vannes) assure
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la fermeture de 4a vanne en étant pressé contre un siàfie ayant la forme d'une bande sur Le corps dont une extréait, se trouve sur la surface de la bride de Isouvnrture 4 -.1aphra&ne d'un côté de celle- ci et passe sur le bord de l'ouverture à diaphragme, descend le long d'une paroi inclinée Jusqu'au font du passage et re4ionte en- suite sur l'autre paroi inclinée jusqu'à son outre extr4.ait± située sur la surface de la bride de l'ouverture à diaphrabue ou côté op- posé de cette ouverture.
Alors que la pression exercée contre le siège sur les parois inclinées et sur le fond du passade était
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obtenue grâce à un organe presseur situt derrière le aiophragme à ces endroits, il n'était pas possible de faire en sorte tue l'organe presseur surplombe le siège à l'ongle forcir par les parois inclinées
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et la bride ce j-'ouvertura à diapbra,me ou les extrtl.iltA$ du siège sur cett;
6ride elle-atmet La raison en est que pour fermer la vanne j 1* avancement de l'orcane pressèur vers le siège (suivant l'axe do l'ouverture à diaphragme) assure une compression adéquate des côtéis inGl3,n de la partie centrale du dîaphrae-ne contre les parois in-
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clives après une course en substance supérieure à celle recuise pour comprimer convenablement le diaphragme contre les extrémités du siège qui sont perpendiculaires à cet axe, et on a constaté qu'il n'est pas possible de placer au-dessus des extrémités du siège des parties presseuses qui ne commencent à agir sur le diaphragme que lorsque su partie centrale a été en partie comprimée.
En d'autres termes, le type de construction de ces vannes ne se prête pas à la fabrication critique d'un organe presseur oui commence à comprimer différentes parties du diaphragme à différents points de son avance- ment et qui n'agit sur tout le diaphragme qu'à la fin de sa course.
Des essais dans ce sens n'ont pas donné satisfaction ou ont entraîne des dépenses excessives.
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La solution de ce problème a consisté à now..er le diaphrag- me en caoutchouc ou en matière caoutchouteuse tie façon tiue sans déformation, la partie centrale conique fortement renflée n'attei- gne pus le fond du passage, un étirage substantiel de la ratière du diaphragme par l'avancement de l'organe presseur étant ainsi né- cessaire pour former la vanne.
Cet étirage attire les parties du
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diaphragme qui sont adjacentes z, la briao de l'ouverture et au bo:*d de cette ouverture, assez fortement contre le siège à ces endroits pour assurer uno fermeture., ce qui permet de se passer de parties pros'- seunes surplombant ces partiel du diaphragme, , Cependant, quoique cette technique d'étirago , du diaphragme
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ait donné satisfaction pour des vannes à diaphragmes passage direct lorsqu'on utilise des diaphragmes en caoutchouc ou en matière caout- chouteuse, des diaphragmes fabriqués en certaines matières plasti- ques chimiquement inertes ne reprennent pas leur forme Moulue ori-
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ginale après un étirage initial suffisant F our assurer la fermeture' de la vanne de la f8çon décrite.
Cela étant, sil devient alors typo5- sible de fermer la vanne ou bien les diaphragmes cernent leur in- perméabilité aux liquides commandes par la vanne, après cet étirage.
On a toutefois découvert que ces difficultés peuvent être
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surmontées dans une mesure surprenante et inattendue lorque la
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vanne à oiaphragme à passage direct est pourvue d'un diaphragme
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en matière plastique ;,ui comporte, dans sa partie centrale renflée, suffisaient de matière pour < ue. cette partie attaque en substance le siège sans s'étirer lorsque le prenseur est déplacé xour fermer la vanne, -Le diaphragme comportant un contre-diaphragme renforcé séparé en caoutchouc ou en matière caoutchouteuse dont la partie centrale est placée entre l'organe grosseur et le diaphragme et dont la périphérie est pincée entre la périphérie au diaphragme et le chapeau de la vanne.
Au contraire de la partie centrale renflée du diaphragme en matière plastique, la partie centrale renfl e r.u contre-diaphrag- me est suffisamment courte pour devoir être étirée d'une façon no- table par -'organe presseur pendant la fermeture de la vunne afin
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d'atte1n6re le point oà il commence à comprimer le centre du dia- phragme en matière plastique contre le siège. Cet '-'tirage presse le diaphragme en t1ère plastique fermement contre le siège à ses extrémités qui ne sont pas surplombées par l'organe presseur liais.. en même temps, le diaphragme en aatière plastique n'est pas lui- 111'la" étiré et façon apprdoîqbie Qb no j* u* donc III ;apxe.
La combinaison d'un dlaphrag.4e en matière plastique inex.. tensible avec un contre-diaphragme de support en matière caoutchou-
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teuse ariiée extensible est rendue possible, dans une forme d'exécu- tion préférée de ,,'1nvent1on.. par unit construction nouvelle grâce à laquelle le diaphragma le contre-diaphragme et l'organe presseur sont relias entre eux, Ainsi, en substance dans tous les types de vannes à diaphragme comprenant les vannes du type à passage direct, une liaison doit être prévue entre le diaphragme exposé au fluide et l'organe presseur de sorte que lorsque ce dernier est rétracté pour ouvrir la vanne, il entraîner positivement le diaphragme.
L'ex-
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périence a montré qu'on ne peut pas cotapter sur la pression de flui- de seule pour écarter le diaphragme de son siège en position ouverte et, dans certains cas, cette pression est même négative, c'est-à-
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dire inférieure à la pression atronph4r--(,ue, La nouvelle construc-
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tion mentionnée plus haut comprend, d'une façon générale, un cr- ùne de liaison qui est fixé au centre du diaphragme en matière plastique et qui traverse à coulisse le centre du contre-diaphragme de support et qui est fixe à l'organe presseur.
Suivant une forme d'exécution préférée de l'invention, une liaison à mouvement perdu ! spéciale est prévue pour fixer l'organe de liaison à l'organe près- ! seur de aorte qu'il y a un intervalle entre le diaphragme en matie- , re plastique et le contre-diaphragme lorsque leurs parties centrales! renflées sont avance à fond vers le siège et que le contre-diaphras men'estpas étiré. Ensuite, la fermeture étanche de la vanne s'opère en dépluçant l'organe presseur pour étirer le contre-diaphragme de la distance de cet intervalle et .L'amener en contact tome avec le ; diaphragme en matière plastique.
Cet étirage du contre-diaphragme comprime le diaphragme aux extrémités du siège et ce contact ferme ! comprime le diaphragme au milieu ou siège.
Un très bon résultat de ce dispositif de liaison est que le diaphragme et le contre-diaphragme peuvent être installes dans une vanne sans étirer le contre-diaphragme ou déformer le diaphrag- me, ou le.$ deux, pendant cette installation. Ainsi, pendant le =il- tage d'une vanne ou le remplacement d'un diaphragme, les périphé- ries du diaphragme et du contre-diaphragme doivent être mises en coïncidence l'une avec l'autre ainsi qu'avec les brides du chapeau et du corps de la vanne et entre celles-ci. La liaison à mouve- ment perdu spéciale mentionnée plus haut permet d'installer le dia- phragme et le contre-diaphragme sans entraîner la déformation et l'étirage qui rendraient cette mise en coïncidence extrêmement dif- ficile.
Cela étant, la présente invention a pour buts de procurer : une vanne à diaphragme du type à passage direct ou en sub- tance directe comportant un diaphragme en matière plastique chimi- quement inerte conforme' de façon que, lorsqu'il est amené en contact! avec son siège, il n'est en substance pas étire et il comporte aussi un contre-diaphragme en caoutchouc ou en matière caoutchouteuse qui
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est également conformé de façon que, lorsqu'il est étiré en substan- ce en complet contact avec le diaphragme, il soit étiré d'une façon appréciable;
une vanne à diaphragme du genre décrit, dans laquelle l'é- tirage du contre-diaphragme amène des parties de ce contre-diaphrag'' me à compriuer les parties adjacentes du diaphragme contre leur siège; une vanne à diaphragme au genre décrit, dans laquelle le contre-diaphragme soit étiré par.un organe presseur auquel le dia- phragme est fixé par une liaison à mouvement perdu;
une vanne à diaphragme du genre décrit, dans laquelle la liaison à mouvement perdu couliege à travers le contre-diaphragme et permette au contre-diaphragme de se déplacer en s'écartant du diaphragme; une vanne à diaphragme du genre décrit, dans laquelle, dans une position, le contre-diaphragme soit en substance non étiré lorsqu'il est écarté d'une certaine distance du diaphragme qui à ce moment, n'est en substance pas déformé; une vanne à diaphragme du genre décrit, dans laquelle la liaison à mouvement perdu comporte une nouvelle construction qui est associée à une surface latérale du presseur pour empêcher la liaison de tourner per rapport à ce dernier;
une vanne à diaphragme du genre décrit dans laquelle l'é- paisseur du diaphragme de matière plastirue se modifie d'une nouvel- le façon et dans laquelle le contre-diaphragme comporte une surface en contact avec le diaphragme qui se conforme à cette variation d'épaisseur.
D'autres buts et avantages ressortiront de la description détailla donnée ci-après, à titre d'exemple, avec référence aux dessins aunexés dans lesquels : la Fig. 1 est une coupe verticale longitudinale d'un. ,lA- ne à diaphragme à passade direct suivant l'invention, la vanne étant représentée . vec le diaphragme étiré Jusqu'au siège et avec le
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contre disphragmeavancé vers le diaphragme mais non étiré; ' ' la Fig. 2 est une vue semblableà la Fig. 1 montrant le contre-diaphragme étiré et comprimant le diaphragme contre le . siège, pour fermer la vanne;
la Fig. 3 est une coupe verticale transversale suivant la ligne 3-3 de la Fig. 2 ; la Fig. 4 est une coupe verticale transversale suivant la ligne 4-4 de la Fig. 5; et, la Fig. 5 est une vue semblable à la Fig. 1 mais montre la vanne en position ouverte.
La vanne représentée comprend un corps 10 comportent un passage 12 qui le traverse de part en part entre les orifices d'ex- trémité opposés 14 et 16. Ces orifices sont munis de,brides exté- rieures là par lesquelles le corps de la vanne peut être monte dans une conduite de fluide de la faon habituelle, par exemple en étant boulonna aux brides correspondantes de la conduite. Le passage 12 est en substance droit et de section en substance cylindrique sur toute sa longueur.
Cependant, à mi-distance entre les extrémités du passai le corps 10 est pourvu d'une ouverture latérale 22 qui est en substance circulaire et qui est entourée par une. bride anmu laire 24 disposée dans un plan 26 parallèle au passage 12. à p&rtir de la bride 24, les parois Intérieures du corps convergent vers l'intérieur et, aux cotes du corps, elles se raccordait en substan- ce tangentiellement aux parois cylindriques du passage. Les points de tangence sont indiqués par le chiffre 27 (voir les Figs. 3 et 4).
La bride 24 qui entoure 'ouverture 22 du corps présente une surface de serrage pour le rebord périphérique d'un élément obturateur combiné qui comprend un contre-diaphragme élastique en caoutchouc, ou en matière caoutchouteuse 28 et un diaphragme en ma- tière plastique relativement inerte 30. Ces organes comportent des parties périphériques coïncidentes 32 et 34 respectivement, dispo- sées dans des plans parallèles au plan 26 et d'un côté de ce der- nier.
Ils comportent également des parties centrales renflas coin-
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cidentes 36 et 38, respectivement* qui s'étendent de !'autre cote du plan 26 de sorte que la partie centrale renflée 38 du diaphrag- me en matière plastique s'étend dans le passage 12 et le bloque, D'une façon plus spécifique, les parties périphériques 32 et 34 sont pincées sur la bride 24 par une bride correspondante 40 pré- vue sur l'extrémité inférieure d'un chapeau 42 qui est fixé au corps au moyen de boulons à écrous 44, comme le montre le dessin,
Le serrage de la bride 40 du chapeau contre la bride 24 du corps serre les parties périphériques de façon 0 tanche contre la bride 24 du corps et empêche ainsi le fluide dans le passage 12 de s'é- chapper à l'extérieur de la .vanne et de pénétrer dans le chapeau,
Les côtes inclinas de la' partie centrale renflée du contre- diaphragme Elastique 28 et du diaphragme en matière plastique iner- te 30 sont suffisamment minces pour pouvoir ;
se replier dans la for- me représentée sur les Figs. 4 et 5 lorsque ,L'organe presseur 46, auquel le diaphragme combiné est fixé, est rétracté à l'intérieur du chapeau 42 par un mécanisme d'actionnement 48 monté dans le cha- peau. Les parties centrales renflées du diaphragme combiné, en sor- tant du passage d'écoulement 12, ouvrent la vanne et, au contraire, en manoeuvrant le mécanisme d'actionnement 48 pour faire avancer le presseur 46 vers le passage 12, on étend les parties centrales du diaphragme combiné d'abord jusqu'à la position de la Fige 1 et ensuite, en faisant avancer le grosseur 46 davantage, jusqu'à la position des Figs. 2 et 3.
Dans cette dernière position, la partit centrale renflée du diaphragme en matière plastique est fermement pressée contre le corps 10, pour fermer la vanne.
La Fig. 1 représente la forme de l'obturateur combiné avant qu'il ait été déformé d'une façon substantielle par le mécanis me de Manoeuvre 48. En d'autres termes, le contre-diaphragme élas- tique 28 qui peut avantageusement être fait en caoutchouc synthéti- que, est moulé à la forme représentée sur la Fig. 1. De même, le diaphragme en matière plastique inerte 30, qui est également de pré- férence un organe moul@ (par exemple eu polytéraluoroéthylène),
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a de préférence initialement la forme représentée sur la Fig. A.
Ainsi, suivant l'invention, quoique le diaphragme en matiè- re plastique 30 reçoive, par moulage, une forme correspondant en substance aux surfaces intérieures du corps, le contre-diaphragme élastique 28 n'a pas initialement une forme telle qu'il épouse la surface intérieure du diaphragme, et il subsiste un intervalle 50 (fig. 1). entre la surface extérieure du contre-diaphragme élastique et la surface intérieure du diaphragme de matière plastique.
. La Fig. 1 montre également que la surface extérieure 51 du cône presseur est de préférence ajustée contre -La surface inté- rieure du contre-diaphragme élastique lorsque le cane presseur a été avancé pour étirer le contre-diaphragme élastique fermement en contact avec l'intérieur du diaphragme en matière plastique inerte. Ainsi, en manoeuvrant le mécanisme 48 (en tournant le volant 52), on peut étirer le contre-diaphragme élastique jusqu'à ce qu'il soit en contact parfait avec la surface intérieure du diaphragme en matière plastique. Ensuite, toute nouvelle manoeuvre du mécanis- me d'actionnement amène le contre-diaphragme élastique 28 à compri- mer le diaphragme en matière plastique fermement contre les parois du corps.
Les parties du diaphragme en matière plastique qui s'éten- dent autour de l'arête 54 formée par les parois inclinées du corps et la bride périphérique 24. sont ainsi, par l'étirage du contre- diaphragmé élastique, étroitement pressées contrée corps à cette arête au moment où la partie centrale renflée du diaphragme en ma- tière plastique est pressée fermement en contact avec la paroi in- clinée du corps, toutecette opération étant réalisée sans étirer le diaphragme en matière plastique qui assure en fait l'étanchéité avec le corps de la vanne.
Dans la forme d'exécution de l'invention représentée dans les dessins, le diaphragme de matière plastique et le contre-dia- phragme élastique sont moulés dans les fomes resuectives représen- @ées sur la Fig. 1, Dans se @@s, $ni le disphragme ni le @entre-dia-
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phragme ne subissent aucune déformation dans les positions qu'ils
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occupent sur la F.g, 1.
Il est clair, cependant, que le diaphragme et le contre- diaphragme peuvent être moulas dans les formes respectives qu'ils oc cupent dans d'autres positions de la vanne, sans sortir du cadre de
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.L'invention. Ainsi, la défor.L11.e.t:Lon par flexion des renflements de ces organes doit être distingua de leur étirage*.
Même si le dia-
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phragme et le contre-diaphragme sont moules avec leurs renflements en position repliée., la flexion de ces renflements dans une position telle que sur la Fig. 1 ..ryl.çue une flexion et non un étirage Cependant, suivant la présente Invention, le cône presseur en don-
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tinuant il avancer depuis sa position de la tige 1, étire le contre- diaphragme et tend simplement 10-diaphragme davantage
Le rappel du diaphragme -en matière plastiquer, et donc du contre-diaphragme élastique,
est .réalisé dans cette construction préférée par une liaison à mouvement perdu dans laquelle la tète 58 d'un goujon 56 est noyée dans la partie centrale épatant* 60 du diaphragme en matière plastique à l'extrémité du renflement;
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sa tige 62 sortant de a surface Intérieure du diaphragme en nnt1ère .Çla=t1Clue,paSs2,.t le long de l'axe 64 des renflements du diaphragme et du contre-diaphragme, traversant une ouverture 66 1I1(.na.ée dans le contre-diaphragme élastique 23 et s'enfonçant dans une cavité 68
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nénagée dans le cane pressur. La tige 62 du goujon est filetée à sor extréI11té et se visse dans un écrou 70 qui est monté sans serra- ge dans la cavité 68 et qui est libre de se déplacer suivant l'axe
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du renflement.
Une vis d'arrêt 7 ? "l'empêche cependant de tourner et s'enfonce dans à cavité Jusqu'à' Un point adjacent à un plut z. sur l'écrou 70, l'extrémité inférieure 75 du cône presseur, que la tige du goujon traverse pour atteindre la cavité, limitant le dé-
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placement -tr,"4.Oécrou dans ce sent.-
Avec cet agencements le. diaphragme en matière plastique ne doit pas rester en contact intime avec le contre-diaphragme
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élastique.
PtGêAn . itou.% de 1Y.r'. 4. l, fâimif 18 àityhrii
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me en t1at1ère plastique 30 peut conserver sa forme moulée, s'il tend à le faire mais, lorsque le cône presseur 446 est remonte au-dessus de la position représentée sur la Fig. 1, le goujon reliant le cône presseur au diaphragme de matière plastique replie le dia- phragme en matière plastique, par exemple éventuellement jusqu'à la
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position représentée sur les Figs. 4 et 5.
En ce qui concerne le mécanisme d'actionnèrent 48, le cône presseur 45 est relié par une goupille 76 l'extrémité inférieure d'une tige filetée 78 qui se visse dans une buselure 80 tournant dans une ouverture 82 ménagée dans 1 extrémité supérieure du cha- peau 42. Le volant 52 est à sotour relié à la partie de la buselure 80 qui traverse l'ouverture 82 du chapeau et la rotation de la buse- lure est permise par un roulement de butée 84 placé entre la sur- face intérieure 86 du chapeau autour de l'ouverture 32 du chapeau et une bride 87 sur la buselure.
Ainsi, lorsqu'on tourne le valait 52, la busolure 80 est
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entraînée en rotation et la tige t11ate (qui oit empêchée de tour- ner par :i.e coulissement des bras du cône presseur 88 fur des lames verlt4altit 1 tonndeo sur ,1,.. i4;\'P1J .7t.'1lri du 0f8,,etli mou et descend.par rapport à la buselure, Le volant et le chapeau et déplace ainsi le cône presseur, comme il le tau-0 pour faire fonc- tionner la vanne* - La liaison entre la tige filetée 78 et le cdru presseur A,6 est établie par un moyeu 92 qui est formé sur le cône presseur et qui comporte un logement 94 communiquant, avec la petite cavité 68.
Un disque pais 96, qui repose sur l-épaulement 98 formé par la différence' de diamètres du logement 94 et de la cavité 68, est atta qué par l'extrémité inférieure de la tige lorsque la vanne est fermée. La Goupille 76 qui traverse l'extrémité de la tige est
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ajustée sans serrage clans des ouvertures 100 r.1éna;éos ce :1,1'1. et d'autre du moyeu 92.
Cet ajustage non serre assure que Ja force Ce : fermeture exercée sur le cône presseur par la tige filetée :vit exercée par l'intermédiaire du disque et non par ;.';.".t2r.: .! .ïâ
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de la goupille 76,
Il est clair que le goujon 56 qui relie l'obturateur com- biné au presseur 46 doit s'étendre suffisamment l@n en dessous du presseur (lorsque l'écrou 70 est au fon@ de la cavité 68) pour recevoir les différentes longueurs des parties centrales renflées du contre-diaphragme élastique et du diaphragme en matière plasti- due.
Lorsque le goujon a cette longueur, le diaphragme en matière plastique est libre de prendre sa forme Moulue s'il est sollici- té dans ce sens par les forces auxquelles il est soumis et, en même temps, le contre-diaphragme élastique est également libre ce prendre sa forme moulée.
La cavité 68 dU presseur doit s'étendre suffisamment loir vers le haut, pour que lorsque le diaphragme en matière plastique attaque le siège prévu sur le fond du passage, le cône presseur puisse descendre par rapport à l'écrou 70 jusqu'à ce que le contre-diaphragme élastique 28 soit fermement pressé contre la surface intérieure du diaphragme en matière plastique 30.
Comme le montrent les dessins, la partie centrale renflée du diaphragme se compose rie trois parties.La première partie 38a part de la pastie périphérique pincé* 34 et est d'épaisseur en substance uniforme. La seconde partie 38b part de la première partie et augmente d'épaisseur et la troisième partie 60 est sensiblement plus épaisse que les deux autres et forme la pointe renflée.
La raison de cette nouvelle conformation est d'assurer que la flexion roulante du diaphragme ait lieu dans la partie 38a com- me le montrent les Fias* 4 et 5.
La surface extérieure du contre-diaphragme renflé est con- formée de manière à épouser la forme de la surface intérieure du diaphragme lorsque le centre-diaphragme a été avancé par le cône presseur en contact avec le diaphragme pour fermer la vanne.