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"P rf otionneB nt8 apportés aux soupapes de régira jour f;l.u.der"
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La présente invention est relative aux soupapes à membrane, pour le réglage de fluides, soupapes du type comprenant une membrane qui, à l'état libre, présente une forme qui correspond à la position de fermeture de la soupape, la partie marginale de cette membrane étant serrée entre, d'une part, un chapeau, dont une surface plane de serrage de la membrane se raccorde par une surface de jonction arrondie à la paroi intérieure de ce chapeau et, d'autre part, un boîtier de soupape présentant un alésage essentiellement droit et à section transversale sensiblement constante, ainsi qu'un siège formé en partie par la surface d'une ouverture latérale, qui, partant d'un tronçon ou épaulement arrondi à grand rayon de courbure,
qui la relie à une surface plane de serrage de membrane, présentée par le boîtier de soupape, s'étend vers l'intérieur, avec une conver- gence prononcée, les côté* convergents de l'ouverture se raccordant progressivement à la section transversale de l'alésage, ce qui complète ainsi le siège, la disposition étant telle que, dans la position fermée de la soupape, la membrane est prêtée par un organe d'application, auquel elle est attachée, contre le siège.
vers l'intérieur par rapport au tronçon arrondi, et est légèrement tendue dans la région du tronçon arrondi, tandis que, lorsque la soupape est ouverte à la suite de son retrait par l'organe d'application, elle forme un repli extérieur à l'intérieur du chapeau, intérieurement par rapport à la partie marginale serrée* Les soupapes de cette espèce sont décrites, par exemple, dans le brevet belge il* 490.724. Toutefois, l'in- vention est également applicable aux soupapes du même type gêné* ral, dans lesquelles le corps a été modifié par une réduction de la hauteur à laquelle la surface de serrage pour la membrane a été prévue, ainsi que par une légère élévation du tond du passage ou alésage de la soupape, en direction de la membrane, à partie de chaque extrémité,
la section transversale du passage
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étant maintenue sensiblement constante grâce & l'élargisse- ment de ce passage, à partir de son extraites, en direction de la membrane* De telles modifications permettent de munir la soupape d'une membrane de moindre diamètre, tout en lais- tant une section de passage constante, exempte de brusque changements et qui offre la possibilité d'un passage franc.
Dans de telles soupapes, la zone annulaire de la membre- ne, située immédiatement à l'intérieur de la partie marginale serrée est soumise à des changements considérables de sa forme entre la position de fermeture et la position d'ouverture, ce qui oblige de doter le siège et la membrane d'un tronçon arrondi à grand rayon de courbure, entre la partie conique et la partie marginale serrée. On est également obligé d'arrondir la jonction entre, d'une part, la surface plane de serrage prévue sur le ahapeau et, d'autre part, la paroi intérieure de ce dernier, afin d'éviter une détérioration de la membrane, lorsque cette dernière t'infléchit vers l'ex- térieur.
Afin de permettre plus aisément la formation du repli extérieur de la membrane lors de l'ouverture de la sou- pape, on donne à la partie marginale de la membrane une forme non pas plane, mais inclinée, bien que de façon moins abrupte, dans le même sens que la face latérale de la partie conique voir à ce propos le brevet belge N 528.115.
Le*' tolérances qui doivent être prévues au cours de l'exécution pratique, font qu'il est impossible de doter l'organe d'application d'un retroussis extérieur appelé à s'adapter au tronçon arron- di prévu dans le boîtier, raison pour laquelle l'organe d'ap- sur plioation n'exerce/la membrane, lorsque la soupape est fermée, qu'une pression dirigée vers l'intérieur par rapport au tron- çon arrondi, tandis que, par-dessus ce tronçon, la légère tension imprimée à la matière de la membrane est appelée à assurer un joint étanche dans cette région. Ce joint doit
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être prévu sur les cotés, si l'on regarde dans le sens longi- tudinal du passage de la soupape.
On a constaté, en particulier dans les soupapes à large passage, par exemple/8 pouces (20 cm), ou plus, qu'une soupape du type en question, qui peut s'avérer étanche nous une pression d'essai appropriée, a tendance, après l'assemblage initial, à donner lieu à des fuites, après avoir été ouverte ou fermé deux ou trois foin* On suppose que ceci est dû à ce que le seul fait de serrer la partie marginal.
oblique de la membrane provoque ou tend à provoquer la formation d'une légère fronce ou ride sur la face inférieure de la zone située immédiatement à l'intérieur par rapport à la partie marginale serrée et que, bien que cette zone puisse être tendue étroitement par l'action d'étirage qui s'exerce lorsqu'on forme la soupape pour la premiè- re foie, l'action de coincement de l'organe d'application tend à accentuer la ride intérieurement par rapport à la partie marginale serrée, à proximité immédiate de celle-ci, tandis que la friction de la membrane contre le tronçon arrondi, formé dans le boîtier, a pour résultat un effort d'étirage dont la valeur va eu diminuant de la partie conique vers la partie marginale serrée,
de aorte que cet effort est insuffisant pour aplanir la ride accentuée située à l'intérieur de la partie marginale pincée, à proximité immédiate de celle-ci*
Suivant la présente invention, la surface de serrage pro- prement dite prévue sur le chapeau se situe, sur la majeure partie de la périphérie,à l'extérieur de la ligne le long de laquelle la surface de serrage prévue sur le bottier rejoint le tronçon arrondi d'autre part, sur une zone étroite située de chaque coté, cette surface de serrage s'étend vers l'inté- rieur, de sorte que, dans ces zones, une plus grande largeur radiale de la membrane est fermement serrée,
sans que l'exten- sion vers l'intérieur soit suffisamment importante pour entraver
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la formation correcte du repli extérieur lors de l'ouverture de la soupape.
On suppose que, sous l'effet de la largeur plus grande de la partie marginale, qui est serrée sur les deux zones, l'étirage est limité à la partie située sur le tronçon arrondit entre la face de serrage prévu* sur le boîtier et le reste de l'ouverture latérale. Que cette théorie soit correcte ou non, on constate dans la pratique qu'une soupape aine± modifiée demeure étanche après des ouvertures et des fermetures répétées, nous une pression d'essai appropriée.
La légère asymétrie par rapport à l'axe de la membrane ne donne lieu à aucune entrave dans la formation correcte du repli supérieur lors de l'ou- rerture de la soupape ;en réalité, elle favorite la formation de ce repli, en ce sens que l'obstacle est moindre que dans le cas où la surface de serrage prévue sur le chapeau serait prolongée 'fera l'intérieur sur tout le pourtour.
L'application de l'invention n'est pas limitée à des sou- papes à large passage, bien que le problème qui en fait l'objet se pose d'une façon plus marquée dans de telles soupapes que dans celles d'une section de passage plus réduite* L'applica- tion de l'invention aux soupapes d'une plus petite section de passage permet à celle-ci de fonctionner de façon satisfaisante, avec des pressions linéaires plus élevées que celles des sou- papes de formes existantes
Une méthode simple pour former les extension$ intérieures consiste à laisser la section transversale de la paroi inté- rieure du chapeau inchangée sur tout le pourtour et de réduire, dans les deux sones en question$,
le rayon de la jonction arron- dit de la surface de serrage, prévue sur le chapeau, avec la paroi intérieure de ce dernier* Afin d'éviter toute modifica- tion brusque dans la surface de la jonction arrondie, on prévoit, aux extrémités des deux sones latérales, des zones de
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transition dont le rayon va en augmentant.
Ces soute de transition peuvent occuper la totalité du restant de la pé- riphérie, mais elles seront très courtes, le reste de la périphérie présentant une donation arrondie à rayon de courbure constant, plus grand que celui des deux zones latérales*
Une autre méthode pour former les extensions intérieures consiste à laisser inchangé.
la paroi intérieure du chapeau$ sur la majeurs partie de la périphérie de cette paroi.et detan- dre la paroi vers l'intérieur dans les deux zones latérales, ce qui peut être réalisé convenablement en faisant en sorte que ce$ deux zones Constituent les cordes de la forme générale de la section transversale, ces zones pouvant en outre être si- tuées de telle manière que, dans le plan transversal médian, la jonction arrondie du chapeau soit situé* légèrement vers l'intérieur par rapport à la jonction entre le tronçon ou l'épaulement arrondi et la surface de serrage prévue sur le bottier.
Comme précédemment, on doit éviter des changements brusques dans une partie quelconque de la jonction arrondi**
La diminution du rayon peut être appliquée conjointement avec l'extension, rêva l'intérieur, de la paroi interne du chapeau, dans les deux sones latérale..
La présente invention sera décrite d'une Manière plus détaillée, en se reportant aux dessins annexés, dans lesquels t
La Figure 1 est une vue en coupe axiale d'une soupape suivant l'invention, dans un plan transversal médian.
La Figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la Figure 1.
La Figure 3 est une vue de détail en coupe suivant la ligne III-III de la Figure 2.
La Figure 4 est une vue en doupe axiale du chapeau d'une autre soupape suivant l'invention, dans un plan transversal
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médian. ,
La Figure 5 est une vue en coupe suivant la ligne V-V de la Figure 4; et
La Figura 6 est une vue de détail en coupe suivant la ligne VI-VI de la ligure 5.
La soupape représentée dans la Figure 1 comprend un bot- tier 11 présentant un alésage ou passage droit 12 et un orifice latéral, symétrique par rapport à un axe perpendicu- laire à cet alésage, lequel, partant d'une face de serrage plane 13, prévue sur le boîtier transversalement audit axe, rejoint,par une partie arrondie 14, une paroi convergente 15 qui, comme indiqué dans la Figure 1, se raccorde tangentielle- ment à la paroi de l'alésage 12. La partie marginal* d'une membrane flexible 16 est serrée entre la face 13 et une face de serrage transversale plane 17, prévue sur un chapeau 18 fixé au bottier 11 à l'aide de boulons, comme indiqué en 19 @ qui traversent des orifices prévus dans la membrane.
La mem- brane porte un goujon 21, dont la tête 22 est encastrée au centre de la membrane, ce goujon servant à la fixation d'un organe d'aotionnement 23, qui peut être déplacé dans le sens axial, en vue de l'ouverture et de la fermeture de la soupape, au moyen d'éléments appropriés, représentés à titre d'exemple sous la forme d'un volant à main 24, d'une tige filetée 25 et d'un écrou 26.
En dehors de la partie marginale pincée, la membrane est moulée sous une forme qui correspond à la position fermée de la soupape, dans laquelle cette membrane s'applique intimement contre l'arrondi 14, la paroi convergente 15 et la partie de l'alésage qui s'étend d'un coté à l'autre de la paroi. Dans cette position, la membrane est pressée contre la paroi con- vergente 15 et ladite partie de l'alésage par le dispositif d'actionnement 23, lequel présente une forme correspondante
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toutefois, l'élément d'actionnement n'épouse pas la forme de l'épaulement 14 et il ne .'exerce .. cet endroit aucune pression directe.
Les divers éléments sont proportionnés de telle ma- nière que, dans la position de fermeture, la partis de la *sa- brane qui s'étend sur l'épaulement est légèrement tendue,la pression exercée par la membrane sur l'épaulement, due à la tension, étant appelée à assurer un joint étanche dans ce* ré- gions. Pour que la soupape terme .. joint étanche, il suffit que cette étanchéité, engendrée par la tension, se manifeste de chaque coté sur une zone étroite orientée perpendiculairement au plan de la Figure 1.
Lorsqu'on ouvre la soupape en exerçant une traction sur l'organe d'application ou d'actionnement, le goujon écarte la membrane de son siège, la disposition étant telle que, lorsque la soupape est entièrement ouverte, elle s'infléchit vers le haut, comme indiqué en 27 dans la Figure 1, le repli se situant immédiatement à l'intérieur de la partie marginale serrée.
pour éviter toute détérioration, la jonction entre la face de
28 serrage 17 et la paroi intérieure/du chapeau 18 est arrondie, comme indiqué en 29, Figure 1 et en 31, Figure 3. D'autre part, et afin d'assurer une meilleure adaptation du repli sur la majeu- re partie de la périphérie des faces de serrage, la limite in- térieure de la face de serrage 17 - c'est-à-dire, le point où la jonction arrondie 29 s'amorce à partir de la face de serrage proprement dite 17 - est située au-delà de la limite intérieure de la face plane 13 du bottier, soit, au-delà du point où l'é- paulement 14 s'amorce à partir de la face 13.
Ainsi, la face 13 présente une zone annulaire intérieure étroite, qui est plane, mais contre laquelle la partie marginale de la membrane n'est pas serrée. Dans les soupapes connues à ce jour, cette zone annulaire était complète.
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Afin de faciliter la formation du repli supérieur et réduire l'effort s'exerçant sur le goujon à la suite de l'in- version de la membrane lors de l'ouverture de la soupape,la partie marginale de la membrane,à l'état non serré, n' est pas plane comme les surfaces de serrage 13, 17, main est incurvée* dans le môme sono que la paroi convergente 15,tout en présentant une pente moins raide que celle-ci
On suppose que, par suite de cette mesure, une légère ride ou fronce tent à se former sur la face inférieure de la membrane, immédiatement à l'intérieur de la limite de la partie marginale qui est fermement serrée entre les face 13, 17, c'est-à-dire, la partie qui repose sur la zone annulaire mentionnée ci-dessus.
Lors de la première fermeture de la soupape, on constate que cette dernière est étanche tandis que dans les soupapes construites à ce jour, une fuite tend à se former dans cette région après que la soupape a été ouverte et fermée quelques fois. On suppose que ceci est dû à ce que la ride est aplanie à la suite de la première fermeture mais se reconstitue lorsque la soupape est ouverte, pour prendre graduellement un caractère plus nettement permanent.
En considérant la Figure 2 on voit que, dans la construction suivant la présente invention, la paroi intérieure du chapeau est étendue vers l'intérieur dans deux zones latérales opposées, qui présentent convenablement la forme de cordes 32. Il s'ensuit que la face de serrage plane proprement dite 17 présentée par le chapeau, est étendue vers l'intérieur et, dans cet exemple par- ticulier, on réalise une légère extension supplémentaire de la surface plane en donnant à la surface de raccordement arrondie 29, figure 1, dans cette zone, un rayon inférieur à celui présenté par cette surface de raccordement arrondie dans le reste de la sont annulaire 31, ltigure 1.
Ces deux différences peuvent être mises en lumière par une comparaison des Figures 1 et 3, ainsi
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quepar la ligne de chaînette 33 de la Figure 1,qui indique la même section que celle représentât dans la Figure 3,
Le fait de donner à la paroi intérieure du chapeau la for- me d'une corde a pour résultat que la largeur radiale accrue de la face de serrage 17 proprement dite,présentée par le chapeau, va en diminuant progressivement depuis le plan de la Figure 1 jusqu'aux extrémités de la corde. Une forme de corde, c'est-à-dire, présentant une ligne droite, n'est pas essentielle.
On peut appliquer n'importe quelle autre forme appropriée, qui détermine une largeur convenable de la zone, de façon à assurer une superficie de serrage accrue, pourvu que l'on évite des changements brusques du tracé, suscepti- bles d'entraver la formation correcte du repli dans la membra- ne ou de causer une autre perturbation. Il n'est pas toujours essentiel que le rayon de la surface de raccordement 29 soit moindre dans les zones en question que dans les autres partie..
On suppose que l'extension, vers l'intérieur, de la par- tie marginale effectivement serrée a pour résultat que la fron- ce se forme plus loin vers l'intérieur, en un endroit où l'action d'étirage par-dessus l'épaulement 14 s'exerce plus efficacement pour aplanir cette fronce lors de la fermeture de la soupape. Que cette hypothèse soit correcte ou non, on obtient, dans la pratique, une amélioration importante en ce qui concerne les fuites dans les régions en question, tour- tes autres conditions étant égaler
Dans l'exemple représenté, les deux cordes 32 sous-tendant un angle d'envirou 36 , dont le sommet se trouve sur J'axes de qui correspond à une extension appropriée, vers l'intérieur, de la surface de serrage formée sur le chapeau.
Cependant, cette disposition est susceptible de variantes dans certaines limites, d'une part sans une diminution de l'étanchéité et,
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d'autre part, sans perturbation excessive dans la formation du repli.
Dans l'exemple représenté dans les Figures 4, 5 et 6, l'extension, vers l'intérieur, de la surface de serrage pro- présent dite, formée sur le chapeau, est obtenue simplement en réduisant le rayon de la zone de raccordement arrondie, prévue entre la surface de serrage 34 formée sur le chapeau 35, et la paroi intérieure 36 de ce chapeau. Il ressort de la Figure 4 que la paroi intérieure 36 est cylindrique au voisi- nage de l'extrémité inférieure du chapeau.
Sur la majeure partie de la périphérie,la largeur radiale de la surface de serrage 34 cet inférieure à celle de la surface de serrage plane 37, formée sur le boîtier 38, de sorte que la limite ex- térieure de la face 34 est située extérieurement par rapport à la limite extérieure de la face 37;
toutefois,dans une zone 39, prise de part et d'autre et présentant une largeur angu- laire de 16 environ, le rayon est moindre, de sorte que, la surface de serrage proprement dite 34 présente une largeur sensiblement égale à celle de la surface plane 37, comme il ressort de la Figure 4. Dans une autre zone, 41,le rayon de la zone de jonction entre la surface 34 et la paroi 36 varie progressivement depuis la valeur qu'il présente dans la zone 39 jusqu'à la valeur représentée dans la Figure 6, cette valeur étant celle que ce rayon possède sur toute la périphérie comprise entre les extrémités des zones 41.
ces dernières zones peuvent embrasser un angle de 14 , les angles embrassés par les zones 39 et 41 pouvant cependant s'écarter considérablement des valeurs indiquées Le rayon de la surface de jonction ou de raccordement peut, dans les zones 39, être égal à la moitié du rayon des parties de cette surface comprises entre les zones 41,
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ce rapport ne constituant toutefois pas une limite$ ])au, le cas d'une soupape ayant un passage nominal de 3 pouce. (75 mm), le rayon de la surface de jonction, dans les zones 39, peut être de 3/16 de pouce (4,76 mm), soit, D/16, où D représente le diamètre nominal de l'alésage.
La construction représentée Une les ligure. 1 à 3 convient mieux aux soupapes présentant un grand alésage$ par exemple de 8 pouces (200 ma) et plus, tandis que celle représenté* dans les Figurée 4, 5 et 6 convient mieux aux soupapes d'un alésage de moindre diamètre. @