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Joint étanche à membrane enroulât.
L'invention concerné un dispositif comprenant tan cylindre dans lequel se déplace un piston, accouplé à un mécanisme d'en- traînement et séparant deux enceintes, l'étanchéité entré le piéton et le cylindre étant assurée par une membrane invaginée, dite membrane enroulée, Insérée entre l'une desdite enceintes et une enceinte auxiliaire, qui est remplie de liquide, alors que l'enceinte fermée par ladite membrane enroulée contient un gaz.
Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que dans l'autre enceinte se trouve une,' colonne liquide mobile,
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formant l'accouplement entre le piston et le mécanisme d'entraîne- ment. Bien que, dans le dispositif selon l'invention, Un liquide sous pression se trouve d'un coté du piston et un gaz sous pres- sion de l'autre côté, la membrane enroulée empêche le liquide de s'infiltrer dans l'enceinte contenant du gaz.
Grâce à l'ac- couplement du mécanisme d'entraînement au piston par l'intermé- diaire d'une colonne liquide mobile, on dispose d'une grande liberté en ce qui concerne la disposition relative du piston et du mécanisme d'entraînement, sans qu'il soit nécessaire de re- courir à cet effet, à des mécanismes d'entraînement compliqués connus, sujetsà usure.
Une autre forme de réalisation du dispositif selon l'in- vention est caractérisée en ce que l'enceinte auxiliaire est limitée par la membrane enroulée et par les parois du piston et du cylindre, parois dont la forme est telle que le volume de l'enceinte auxiliaire soit maintenu pratiquement constant pen- dant le déplacement du piston. La membrane enroulée, formant joint, doit rester tendue pendant le fonctionnement du dispositif* Cala implique que l'enceinte auxiliaire doit contenir continuelle- ment une quantité de liquide telle que, grâce à la pression du gaz dans l'enceinte formée au-dessus de la membrane enroulée, celle-ci soit appliquée, à l'état tendu, contre le liquide de l'enceinte auxiliaire, ce liquide servant, par conséquent, de support à la membrane enroulée.
Le liquide de l'enceinte auxiliaire étant pratiquement incompressible, la longueur de la membrane, vue en section radiale, reste constante.
On peut introduire du liquide dans l'enceinte auxiliaire de façon que le côté connexe de la membrane enroulée toit tourné vers l'enceinte remplit de gaz. Pour maintenir la ten- sion de la membrane, il faut que la pression du liquide dans l'enceinte auxiliaire soit plus élevée que la pression du gaz dans l'enceinte rendue étanche. D'autre part, la quantité de liquide introduite dans l'enceinte auxiliaire, peut être telle que la
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membrane soit concave vers l'enceinte remplie de gaz; la pression du liquide dans l'enceinte auxiliaire sera alors moins élevée que la pression du gaz dans l'enceinte étanche.
Bien que le matériau de la membrane enroulée soit imperméable , du gaz peut diffuser à travers la membrane enroulée dans l'enceinte auxiliaire
Afin d'éviter que le gaz diffusé dans l'enceinte auxiliaire ne forme des bulles de gaz, ce qui affecterait l'incompressibilité du fluide, dans une autre forme de réalisation du dispositif selon l'invention la pression du liquide dans l'enceinte auxi- liaire sous la membrane étant moins élevée que la pression dans les deux autres enceintes, l'enceinte auxiliaire communique avec l'enceinte dans laquelle se trouve la colonne liquide mobile, un mécanisme de réglage réagissant sur la différence de pression des deux côtés de la membrane et assurant l'évacuation du liquide et la différence de pression constante sur la membrane.
Du li- quide de la colonne liquide mobile afflue à travers la communi- cation vers l'enceinte auxiliaire en une quantité tributaire des dimensions de cette communication et de la différence de pression, alors que le mécanisme de réglage assure l'évacuation de l'excès de liquide introduit. En même temps que le liquide,
S'évacue une partie du gaz diffusé à travers la membrane et dissous dans le liquide, ce qui empêche la formation de bulles de gaz dans l'enceinte auxiliaire. L'amenée du liquide à l'en- ceinte auxiliaire et -- son évacuation de cette enceinte offrent encore un autre avantage : cela assure un certain refroidisse- ment de la membrane enroulée, ce qui augmente sa durée de vie.
Selon une autre forme de réalisation favorable du disposi- tif selon l'invention, la communication entre l'enceinte auxiliaire et l'enceinte de la colonne liquide mobile est formée par l'espace compris entre le piston et la paroi du cylindre. Cette réalisa- tion particulièra.ient simple offre en outre l'avantage que le piston baigne pour ainsi dire dans l'huile.
La communication entre l'enceinte remplie de liquide sous
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la membrane et l'enceinte de la colonne liquide mobile permet d'utiliser un seul liquide dans le dispositif.
Un autre avantage réside dans le fait que, contrairement aux dispositifs connus à membranes enroulées supportées par du liquide, il ne requiert pas de dispositif spécial pour l'ame- née du liquide ; grâce à la différence de pression constante entre l'enceinte remplie de liquide sous la membrane enroulée et l'enceinte de la colonne liquide mobile, une quantité constante de liquide sera amenée par unité de temps à travers la communi- cation.
Une autre forme de réalisation du dispositif selon l'in- vention est caractérisée en ce que la communication entre l'en- ceinte auxiliaire et l'enceinte de la colonne liquide mobile est dimensionnée de maniére à permettre un afflux de liquide vers l'enceinte auxiliaire tel que la concentration du gaz diffusé à travers la membrane et dissous dans le liquide, reste infé- rieure à la concentration de saturation du gaz dans ce liquide aux pressions se produisant dans ladite enceinte.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
La figure représente en coupe un compresseur, le joint entre le piston et le cylindre étant constitué par une membrane enroulée et l'accouplement entre le piston et le mécanisme d'entraînement étant formé par une colonne liquide mobile.
Sur la figure,1 représente un cylindre dans lequel se déplace un piston 2. Ce piston 2 est formé par deux pièces de diamètres différents de façon à former une surface annulaire 3, le cylindre 1 étant également formé par deux pièces de diamètres différents, formant , ; leur tout, une surface annulaire 4.
L'enceinte 5, ainsi formée entre le piston et la paroi du cy- lindre, est fermée du côté supérieur par une membrane enroulée 6.
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@ Le piston et le cylindre étant réalisés de maniée que les surfaces 3 et 4 soient égales, le volume de l'enceinte $ ne varie pas, lors du déplacement du piston par rapport au cylindre, pour autant que la longueur de la membrane enroulée ne varie pas. Le piston 2 repose sur une colonne liquide 7, qui est mobile étant donné que de l'autre côté elle est limitée par un piston en- traîné 8. Le piston 2 limite par son côté supérieur une enceinte 9 remplie de gaz à comprimer. L'enceinte 5 au-dessous de la membrane enroulée est entièrement remplie de liquide.
Par l'intermédiaire d'une soupape d'admission 10, l'en- ceinte 9 communique avec un tuyau d'amenée de gaz 11 et par l'intermédiaire d'une soupape d'échappement 12 avec un tuyau d'évacuation 13. Le cylindre 1 est fixé à un socle de machine 14, dans leq el se trouvent un vilebrequin 15, une manivelle 16 y accouplée et une bielle 17 reliant la manivelle au piston 8. Le vilebrequin 15 est raccordé à un mécanisme d'entraînement, non représenté sur .Le dessin.
De plus, le compresseur comporte un mécanisme de réglage 18, formé par un carter 19, qu'une membrane 20 divise en deux parties 21 et 22. L'enceinte 5 au-dessous de la membrane enroulée 6 communique librement avec l'enceinte 21,par l'intermédiaire d'une canalisation 23. L'enceinte 9 au-dessus du piston 2 communique librement avec l'enceinte 22, par l'intermédiaire d'une canalisation 24. La différence de pression des deux cotés de la membrane 20 est égale à celle entre les deux côtés de la m embrane enroulée 6. De plus, la membrane 20 est munie d'un corps de soupape 25, pouvant fermer ou ouvrir un tuyau d'évacuation de liquide 26.
Le mécanisme de réglage 18 comporte un ressort de pression 27 agissant sur la membrane 20 et assurant le réglage de la différemence de pression des deux cotés de la membrane 20 et de la membrane 6. En vue d'empêcher des résonances de la membrane 20, lors de variations rapides de la pression, on a prvu dans les canalisations 23 et 24 des étranglements 23'
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' et 24', qui amortissent les variations de pression. Le tuyau d'évacuation 26 se raccorde à un réservoir de liquide 28, qui, à son tour, se raccorde à une canalisation 29, munie d'une pompe
30. De l'autre cote, la canalisation 29 débouche dans le cy- lindre 1.
Au réservoir de liquide se raccorde encore une troisième canalisation 31, dont l'autre extrémité se raccorde en 32 au cylindre 1. L'endroit 32 est choisi de façon que la canalisation ne soit dégagée que lorsque le piston 2 occupe sa position extrême supérieure, de sorte que la position supérieure extrême du piston est déterminée.
Le compresseur fonctionne de la manière suivante
Lorsqu'on entraîne le vilebrequin 15, le piston 8 se déplace et, par l'intermédiaire de la colonne liquide mobile 7,il Commu- nique son mouvement au piston 2. Le gaz dans l'enceinte 9 est ainsi comprimé. Pour un bon fonctionnement de la membrane enroulée 6, il faut qu'une différence de pression pratiquement constante soit maintenue des deux côtés de ladite membrane, ce qu'assure le mécanisme de réglage 18, qui agit cornue suit.
Lorsque la différence de pression requise rgne des deux côtés de la membrane enroulée 6, la membrane 20 occupe, sous l'action des forces excercées par le liquide dans l'enceinte 21, du ressort d'application 27 et de la pression de gaz dans l'enceinte 22, une position telle, que l'embouchure du tuyau d'évacuation 26 dans l'enceinte 21 est fermée par le corps de soupape 25.
Quand la différence de pression des deux cotés de la membrane enroulée
6 diminue, comme la même différence de pression régne des deux cotés de la membrane 20, ledit ressort pousse ladite membrane
20 et donc le corps de soupape 25 vers le haut, de sorte que le passage à travers le tuyau d'évacuation 26 est ouvert et que du liquide s'écoule de l'enceinte 5 par l'intermédiaire de la canalisation 23 et de l'enceinte 21, jusqu'à ce que la mène diffère..ce de pression soit rétablie des deux cotés de la membrane
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enroulée 6.
La membrane enroulée 6 étant imperméable au liquide, le gaz dans l'enceinte 9 reste exempt de liquide. Cela offre un grand avantage pour les installations comprenant des enceintes de gaz devant rester exemptes de liquide,comme par exemple lies compresseurs d'air. Bien que la membrane soit imperméable au liquide, elle laisse passer du gaz, de sorte qu'un peu de gaz peut parvenir dans l'enceinte 5, ce qui supprime l'incompressibilité du fluide de l'enceinte ; il en résulte que le support de la membrane enroulée 6 n'est pas rigide, mais quelque peu élastique et que la membrane 6 peut s'allonger lors de variations de pres- sion se produisant dans l'enceinte 9.
Afin d'obvier à cet in- convénient, conformément à l'invention, l'enceinte 5 est raccordée à la colonne liquide 7, de sorte qu'un peu de liquide peut affluer de l'enceinte 7 à l'enceinte 5, l'excès de liquide dans l'enceinte 5 étant évacué par l'intermédiaire du mécanisme de réglage 18. On évite ainsi que la concentration du gaz diffusé dans l'enceinte 5 devienne si élevée qu'il se forme des bulles de gaz.
Dans le compresseur représenté sur le dessin, la communi- cation entre la colonne liquide 7 et l'enceinte 5 est formée par l'espace 33 subsistant entre le piston 2 et la paroi du cy- lindre 1. Cette communication peut évidemment être formée aussi par une canalisation étroite. L'utilisation de l'espace entre le piston et le cylindre offre en outre l'avantage qu'une quanti- té suffisante de liquide se trouve continuellement entre le pis- ton et le cylindre, de sorte que la lubrification du piston est idéale.
Le liquide s'écoulant de l'enceinte 7 par l'intermédiaire de la fente 33, de l'enceinte 5, de la canalisation 23, du mé- canisme de réglage 18 et du tuyau d'évacuation 26, ainsi que le liquide s'écoulant à chaque course de piston par l'intermédiaire de la canalisation 31 de l'enceinte 7, sont ramenés à l'enceinte
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7 par la pompe 30.
Bien que, dans cette foras de réalisation, le cylindre 1 soit accouplé directement au socle de machine 14. ledit cylin- dre 1 avec accessoires et le socle de machine 14 peuvent être disposés séparément, l'enceinte au-dessous du piston 2 et l'en- ceinte au-dessus du piston 8 communiquant alors par l'intermé- diaire d'une canalisation de liquide.
L'invention fournit donc, outre une construction compacte et particulièrement simple, l'avantage que l'enceinte de gaz reste entièrement exempte de liquide, malgré l'entraînement hydraulique du piston, et qu'on empêche complètement la forma- tion de belles de gaz dans le liquide de support de la membrane enroulée.
Un autre avantage réside dans le fait que pour les machines du genre mentionné ci-dessus, une membrane enroulée permet de réaliser une cylindrée plus grande que celle des compresseurs à membrane connus. résume;.
1.- Dispositif comprenant un cylindre dans lequel se déplace un piston, accouplé à un mécanisme d'entraînement et séparant deux enceintes, l'étanohéité entre le piston et le cylindre étant assurée par une membrane invaginée, dite mem- brane enroulée, insérée entre l'une desdites enceintes et une enceinte auxiliaire, remplie de liquide, alors que l'enceinte fermée par ladite membrane enroulée contient un gaz, caraoté- risé en ce que dans l'autre enceinte se trouve une colonne li- quide mobile, tonnant l'accouplement entre le piston et le mé- canisme d'entraînement.
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