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"Dispositif de réglage de pression de fluide, Il
La présente invention concerne, d'une manière générale des dispositifs en vue de maintenir un fluide sous une pression contrô- lée et, plus particulièrement, des dispositifs perfectionnés de ré- glage de pression réagissant à la contractibilité élastique d'une de leurs parois. La présente invention est concrétisée par un réservoir entièrement élastique comportant une paroi mise sous tension et pou- vant se contracter par suite d'un changement de pression en vue d' établir une communication contrôlée entre un récipient associé à haute pression et le réservoir.
La présente invention est particulièrement conçue pour des dis- positifs destinés à contenir et à distribuer des boissons carbone-
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tées en vrac pendant une importante période. Certains essais anté- rieurs en vue de mettre au point un distributeur de ce type pouvant être utilisé à domicile, n'ont pas donné satisfaction pour un cer- tain nombre de raisons. Par exemple, les systèmes dans lesquels la boisson et le gaz occupent la même chambre, sont inappropriés, étant donné que la pression de carbonatation doit varier considérablement afin de compenser la perte de volume de la boisson soutirée, Par exemple, la pression initiale est nécessairement très élevée, ce qui nécessite des récipients ayant une résistance et des dimensions peu économiques, tout en entraînant une formation excessive de mousse au robinet.
Ces difficultés ne sont pas réduites dans des systèmes dans les- quels le gaz et la boisson sont séparés par des sacs en matière plastique, bien que ces systèmes permettent de contrôler la quantité d'anhydride carbonique réellement en solution.
Dans d'autres systèmes, on a employé des gaz de mise sous pres- sion provoquant une liquéfaction sous des pressions relativement bas- ses. En séparant le gaz de la boisson par des membranes flexibles, on résout les problèmes mentionnés ci-dessus, mais on en crée d'autres tout aussi compliqués. Les gaz de liquéfaction sont explosifs ou d' un prix prohibitif et, dans l'un ou l'autre cas, ils sont inaccepta- bles dans l'industrie des boissons. Les membranes flexibles sont dif- ficiles à installer, à nettoyer, et à réutiliser et leur inspection, ainsi que leur remplacement, soht même plus difficiles.
Dans toutes les constructiohs antérieures connues, on n'a pas effectué un contrôle précis de la pression maintenue sur la boisson conservée et, par conséquent, une teneur uniforme en anhydride car- bonique (qui est un des éléments les plus critiques influençant la qualité de la boisson) n'est pas maintenue dans les boissons distri- buées à intervalles pendant une importante période pouvant être de plusieurs heures, plusieurs jours, plusieurs semaines ou même plu- sieurs mois.
Un objet général de la présente invention est de prévoir un nou- veau réservoir perfectionné à pression de fluide et à réglage auto- matique pouvant maintenir exactement une pression interne prédéter-
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minée dans des limites très étroites,
Plus spécifiquement, un objet de l'invention est de prévoir un distributeur perfectionné à réglage automatique pour les boissons carbonatées, ce distributeur ne nécessitant pas une membrane flexible ou un sac en matière plastique présentant les inconvénients précités.
Un autre objet est de prévoir un distributeur perfectionné à réglage automatique dans lequel on utilise un récipient à pression rigide contenant de l'anhydride carbonique sous une haute pression et monté, de préférence, dans un récipient extérieur élastique en vue de maintenir une teneur uniforme en anhydride carbonique dans une boisson conservée dans le récipient extérieur.
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Un autre objet est de prévoir un distributeur perfectionné à ré- glage automatique prévu pour conserver de l'anhydride carbonique de remplacement sous forme liquide et l'extraire sous forme gazeuse, afin de compenser exactement la perte de volume de la boisson souti- rée, Un autre objet encore est de prévoir un récipient perfectionné à réglage automatique comportant un récipient extérieur entièrement contractible et contrôlé par la pression interne en vue d'amener un gaz de remplacement du récipient intérieur dans le récipient extérieur.
Un autre objet est de prévoir un distributeur perfectionné à ré- glage automatique comportant une nouvelle poignée et un robinet s' adaptant au récipient extérieur et comportant un mécanisme de détente de sécurité, ce mécanisme étant réglable et résistant aux altérations.
Un autre objet encore est de prévoir une nouvelle soupape de remplissage dans un récipient à haute pression comportant un mécanis- me de détente de sécurité résistant aux altérations.
Un autre objet est de prévoir une soupape perfectionnée de sor- tie s'adaptant au récipient à haute pression comportant un tube capil- laire en vue de protéger le siège de la soupape de sortie.
Un autre objet encore est de prévoir un réservoir à réglage au- tomatique comportant un nouveau moyen sûr. pratique et économique en vue de remplir, contenir et étanchéifier des fluides sous des pres- sions nettement différentes, tout en contrôlant les pressions et les écoulements de ces fluides.
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Un autre objet est de prévoir des éléments réglables en vue de régler automatiquement la pression interne dans un réservoir, refroi- dir éventuellement le contenu de ce dernier et corriger automatique- ment la pression résultant de changements de température, assurant ainsi une carbonatation absolue compatible dans le contenu du réser- voir et dans l'intervalle normal des températures opératoires.
Ces différents objets, ainsi que d'auttes, sont réalisés par des pièces, des perfectionnements, des combinaisons de pièces, des formes, des constructions et des systèmes suivant l'invention, dont on donnera et décrira ci-après une forme de réalisation préférée à titre d'exemple en donnant le meilleur moyen connu pour la mise en oeuvre de l'invention.
Différentes modifications et applications des principes de l'invention rentrent dans le cadre des revendications ci-après,
D'une manière générale, la forme de réalisation de l'invention, décrite à titre d'exemple, comprend un réservoir élastique et entiè- rement contractible à basse pression comportant un robinet de dis- tribution et contenant une boisson carbonatée sous une pression pré- déterminée relativement basse, un récipient rigide à haute pression contenant de l'anhydride carbonique sous pression élevée, en asso- ciation avec ce réservoir, tout en comportant une soupape destinée à amener du gaz sous haute pression dans le récipient extérieur, cette soupape s'ouvtant par la contraction de la paroi du récipient exté- rieur par suite d'une diminution de la pression interne exercée sur cette paroi par le soutirage de la boisson,
cette soupape étant fer- mée par l'expansion de cette paroi du récipient extérieur, lorsque cette pression prédéterminée est rétablie dans ce réservoir à basse pression. Le récipient à haute pression contient, de préférence, de l'anhydride carbonique liquide et gazeux, mais il est conçu, à l'in- térieur, pour amener uniquement du gaz à un volume acceptable par la soupape. Un robinet peut être monté sur une paroi du réservoir.
Dans les dessins en annexe ;
La fig. 1 est une vue en perspective de l'invention appliquée à un distributeur ménager de boissons carbonatées,
La fig; 2 est une coupe horizontale de ce distributeur tourné à
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90 .
La fig. 3 est une coupe transversale agrandie sur la ligne 3-3 de la fig. 2, partiellement détachée,
La fig. 4 est une coupe transversale partielle agrandie de la poignée du distributeur représenté à la fig. 1.
La fig. 5 est une vue partielle analogue à la partie avant de la fig. 3, tout en montrant une modification de cette dernière.
La fig. 6 est une élévation arrière en bout, le chapeau inté- rieur de soupape étant enlevé.
La fig. 7 est une vue partielle analogue à la partie arrière de la fig, 3, tout en montrant une modification de cette derniàe.
La fig. 8 est une élévation partielle sur la ligne 8-8 de la fig.
3, tout en montrant la face avant du chapeau intérieur de soupape,
En se référant tout d'abord aux fig. 1 et 2, le réservoir à bas- se pression du distributeur, indiqué d'une manière générale en 10, comprend, de préférence, une enveloppe de forme arrondie et pratique- ment rectangulaire. L'enveloppe 10 peut être formée de deux parties opposées 11 et 12 soudées ensemble sur leur périphérie et elles peu- vent avoir une épaisseur de l'ordre de 0,8 mm, Au moins une paroi de l'enveloppe est mise sous tension afin de maintenir élastiquement une section transversale bombée dans l'intervalle opératoire de pres- sion requise pour la carbonatation et pour permettre une contraction latérale due aux tensions internes créées dans la paroi au fur et à mesure que la pression diminue.
Par suite de la contraction latérale, la paroi arrière 12 de l'enveloppe entre en contact avec et ouvre automatiquement une soupape dans le récipient ou la cartouche à haute pression indiquée d'une manière générale en 13, tout en chargeant de l'anhydride carbonique dans le réservoir extérieur 10, afin de remplacer le volume de la boisson soutirée. La cartouche 13 est réa- lisée, de préférence, en acier inoxydable d'une épaisseur suffisante pour résister aux pressions internes relativement élevées.
La paroi avant 11 de l'enveloppe à basse pression 10 comporte une bonde centrale dans laquelle est montée l'extrémité d'entrée de la cartouche 13, comme représenté clairement à la fig. 3. La poignée est indiquée d'une manière générale en 14. Les parties transversales
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plates 15 de l'enveloppe extérieure sont prévues pour maintenir le ré- cipient dans une position stable. comme représenté dans les fig, 1 et 2.
En se référant à la fig. 3, la bonde de la paroi 11 de l'envelop- pe 10 peut comporter un bourrelet 16 roulé vers l'extérieur et un épaulement annulaire 17 formant la bonde. Le manchon de bonde 18, lo- gé dans l'ouverture, est réalisé. de préférence. en une matière plas- tique appropriée, comme par exemple le nylon, ce manchon comportant un collier élargi et rainuré 19, dans lequel vient se placer l'épau- lement 17. De préférence, une buselure fendue et filetée intérieure- ment 20 vient s'adapter à l'intérieur du manchon de bonde 18. Cette buselure est destinée à presser élastiquement le collier 19 contre le rebord de bonde 17.
Le chapeau de soupape d'admission 21 est vissé dans la buselure 20 et, sur ce chapeau, est montée la cartouche à haute pression 13 en vue d'un réglage axial vers et à l'écart de la paroi arrière 12 de l'enveloppe du réservoir. A titre de variante, le chapeau de soupape pourrait être vissé dans un système à filets internes pratiqués dans le manchon de bonde 18 au lieu de la buselure séparée 20.
Comme représenté, l'extrémité intérieure du chapeau 21 vient heurter l'extrémité d'admission de la cartouche 13 et la soupape d'admission 22 ressortant vers l'avant de la cartouche est vissée axialement dans le chapeau de soupape 21. La face avant ou face exté- rieure du chapeau de soupape comporte une gorge annulaire avec des dentelures circonférentielles 23 (fig. 3 et 8) prévues pour recevoir par frottement, une clé appropriée en vue de faire tourner le chapeau de soupape dans la buselure 20 et de régler la position de la cartou- che 13 par rapport à la paroi 12.
L'extrémité arrière du chapeau de soupape 21 comporte une bride annulaire 25 s'étendant vers l'arrière et venant rencontrer un joint
26 du type d'un joint torique intercalé entre la cartouche 13 et le manchon de bonde 18, formant ainsi un joint étanche aux fluides contre les fuites du contenu du réservoir 10 autour du chapeau de soupape.
La soupape d'admission 22 comporte un alésage axial 27 communi- quant avec l'intérieur de la cartouche 13 et, à l'intérieur d'un
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élargissement 28 de l'alésage, peut coulisser axialement un élément de soupape de'retenue 29 assurant automatiquement l'étanchéification.
L'élément 29 est poussé par un ressort 30 contre une pièce rapportée annulaire 31 dans l'extrémité d'entrée du chapeau de soupape 21, L' élément de soupape 29 comporte des nervures extérieures de guidage 32 l'écartant de l'alésage 28 et permettant le passage d'un fluide dans la cartouche lorsque l'élément de soupape est poussé vers l'intérieur à l'écart du joint.
L'élément de soupape 29 comporte un alésage intérieur normalement fermé par un disque de sécurité cassant 33 prévu pour se rompre si la pression régnant à l'intérieur de la cartouche dépasse une valeur prédéterminée et expulsant le contenu de la cartouche dans l'atmos- phère d'une manière inoffensive en faisant sauter le disque 34 de protection contre les poussières adapté élastiquement à l'intérieur du collier 19 du manchon de bonde, à l'extérieur du chapeau d'entrée
21. L'assemblage du chapeau et de la soupape d'admission peut être submergé, il ne nécessite pas l'engagement d'une clé pour l'opération de remplissage et il offre une construction d'une économie et d'une simplicité optima.
La fig, 5 représente une construction modifiée du manchon de bonde en vue de monter, d'une manière réglable, l'assemblage de la cartouche et de la soupape d'admission. Dans cette forme de réalisa- tion, le manchon de bonde 118 comporte, sur sa surface intérieure, des cannelures longitudinales circonférentielles 135 s'étendant vers l'arrière du collier 119. La circonférence intérieure formée par les cannelures a un diamètre sensiblement plus petit que le diamètre ex- térieur du filet du chapeau de soupape 121.
Etant donné que le chapeau est réalisé en métal et le manchon de bonde, en matière plastique, des filets peu profonds peuvent être pratiqués dans les cannelures en vissant le chapeau d'admission dans ces dernières et les filets peu- vent éventuellement être arrachés ultérieurement pour permettre l'en- lèvement du chapeau par l'application d'une importante force de trac- tion.
La soupape de sortie 36 (fig. 3) est fixée, par exemple par sou- dage ou par brasage, dans l'extrémité arrière de la cartouche 13 et elle s'étend axialement vers l'avant dans cette dernière. Une bride
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annulaire 37 peut être prévue sur le raccord 36, cette bride venant se placer bout à bout à l'extrémité de la cartouche. Une soupape de sortie de gaz 38 est vissée dans l'alésage fileté 39 du raccord 36, La soupape 38 est analogue à une soupape ordinaire de bandage pneu- matique et elle comporte une tige plongeuse 40 qui, lorsqu'elle est abaissée, ouvre l'élément de soupape 41 en l'écartant de son siège.
Un tube capillaire 42 est fixé dans l'extrémité intérieure du raccord 36 et s'étend axialement vers l'avant de la cartouche 13 vers un point où la vitesse d'écoulement est réduite d'une manière contr8- lable lorsque la soupape 38 est ouverte. Si la vitesse d'écoulement n'était pas réduite de la sorte, lors de l'ouverture de la soupape 38, la force de l'échappement du fluide sous haute pression endomma- gerait le siège de soupape.
La tête 44 de la tige de :uupape 40 est située dans un chapeau 45 en nylon ou autres matières appropriées, de façon que ce chapeau actionne la tige de soupape par la butée de la face arrière du cha- peau avec la paroi arrière 12 du réservoir lorsqu'elle se contracte latéralement par suite d'une diminution de pression en dessous d'une valeur prédéterminée lorsque la boisson est soutirée du réservoir.
De préférence, la tête 44 de la tige de soupape est introduite d'une manière coulissante dans une rainure 47 pratiquée dans un disque mé- tallique 48 en dessous du chapeau. Le réglage de la position du cha- peau 45 par rapport à la paroi 12 s'effectue en vissant le chapeau de soupape 21 ou 121 dans le manchon de bonde comme décrit précédem- ment. Comme représenté à la fig. 2, des ondulations de renforcement 12' peuvent être formées sur la paroi 12 autour de la zone entrant en contact avec la tête 44 de la tige de soupape, de façon à proté- ger la zone de contact contre les chocs dirigés contre l'extérieur du réservoir.
Le chapeau 45 a une forme pratiquement tronconique et son bord périphérique extérieur 46 vient s'engager élastiquement sur l'extré- mité arrière de la cartouche et forme un espace enfermé entourant l' extrémité du raccord 36 et la soupape 38, afin de les protéger con- tre tout contact avec la boisson contenue dans le récipient lorsque la soupape 38 est fermée, Lorsque la soupape 38 est ouverte par le
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contact de sa tige avec la paroi 12 du réservoir, la haute pression du gaz sortant par la soupape fera fléchir ou évasera la périphérie extérieure 46 du chapeau à l'écart de la cartouche, pour permettre l'évacuation du gaz dans le réservoir 10.
La forme modifiée du chapeau 245 représenté à la fig, 7 compor- te un disque bimétallique 250 pouvant venir s'adapter sur la face ar- rière du chapeau 245, de façon à assurer un réglage thermique automa- tique du rapport existant entre la tige de soupape 240 et la paroi 12 pour çompenser les changements se produisant dans cette relation par suite des variations de température. Le disque 250 doit être ca- libré pour fléchir légèrement à la suite des changements de tempéra- ture, modifiant ainsi l'espace libre entre le chapeau et la paroi 12 du réservoir, de façon que la pression de carbonatation soit automa- tiquement augmentée ou diminuée dans le réservoir 10, afin de compen- ser les changements de température.
En se référant à la fig, 4, la poignée 14 est placée de façon que sa partie de préhension 14' s'étende le long d'un côté du réser- voir 10 et elle comporte deux pieds 52 et 53 espacés perpendiculai- rement et fixés sur le côté du réservoir. De préférence, la poignée et les pieds sont réalisés en une matière plastique appropriée. Com- me représenté, chacun des pieds peut être évasé vers 1'dttérieur pour former une base élargie près du réservoir. Une bague fendue 54 en matière plastique et à double cône entoure la périphérie extérieu- re de chaque base et vient s'adapter élastiquement à la surface inté- rieure d'une bride conique 55 sur une douille en tôle métallique 56, dont la face vient se placer sur la paroi latérale du réservoir 10.
Le pied 52 comporte un passage axial 57 relié à l'extrémité supérieure d'un passage vertical 58 prévu dans la partie verticale 14' de la poignée. L'extrémité inférieure du passage 58 est reliée à une ouverture évasée de robinet 59 au fond de la partie 14' de la poignée, tandis qu'un passage axial 60 prévu dans le pied 53 est re- lié au passage 58 juste au-dessus de l'ouverture 59. Une soupape de robinet 61, prévue dans l'ouverture 59, ferme normalement le passage 58 et comporte une tige 62 s'étendant dans le passage 58 et reliée i à un bouton-poussoir 63 glissant dans un douille 64 au sommet de la
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partie 14' de la poignée. Un ressort hélicoïdal 65 pousse le bouton vers le haut et vient heurter un joint 66 entourant la tige.
Des cha- peaux amovibles 67 et 68 à engagement brusque recouvrenhormalement le bouton-poussoir 63 et l'ouverture de robinet 59 respectivement, tout en venant s'engager élastiquement sur les rebords annulaires en saillie 69 et 70 au sommet et à la base de la partie 14' de la poi- gnée.
Le passage 57 du pied supérieur 52 présente, à son extrémité intérieure, un élargissement 71 formé en un col 72 passant à travers la paroi du réservoir 10, Une bille de contrôle 73, prévue dans le passage élargi 71, est destinée à fermer le passage 57, tandis qu'un organe transversal 74 prévu dans ce passage 71 maintient la bille à proximité immédiate de son siège. Une rondelle 75 entourant le col 72 forme un joint autour de l'ouverture pratiquée dans la paroi du ré- servoir et par laquelle passe le col.
Le passage 60, prévu dans le pied inférieur 53, comporte un alésage rentrant 76, dans lequel est fixée l'extrémité supérieure d' un tube plongeur 77. Une rondelle 78 entourant le tube plongeur forme un joint autour de l'ouverture pratiquée dans la paroi du réservoir et par laquelle passe le tube plongeur. A l'intérieur du réservoir
10, le tube plongeur 77 est plié vers le bas et se termine au fond du réservoir, comme indiqué à la fig. 1, de façon qu'il soit en pla- ce pour soutirer la boisson par le fond du réservoir 10.
Lors du fonctionnement, si le réservoir n'est rempli que partiel- lement de boisson, lorsqu'on désire distribuer ou soutirer une cer- taine quantité du liquide, on abaisse le bouton 63 pour ouvrir la soupape de robinet 61, La soupape de contrôle 73 empêche le gaz con- tenu dans la partie supérieure du réservoir de sortir dans le passage '
58 et par le robinet 59 en faisant mousser la boisson. Lorsque le bouton 63 est libéré, la soupape 61 se ferme et les pressions régnant dans les passages 57 et 58 s'égaliseront avec celles régnant dans le réservoir, de sorte que le niveau de liquide dans le passage 58 sera le même que dans le réservoir.
La partie 14' de la poignée peut comporter une fenêtre transparente 80 par laquelle on peut voir le niveau dans le passage 58, formant ainsi une jauge visuelle du liqui-
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de contenu dans le réservoir,
Lors du remplissage ou de la recharge de la cartouche 13 à hau- te pression, on peut accoupler rapidement un distributeur de CO2li- quide à la soupape d'admission 22 et l'on peut forcer du CO2 à tra- vers la soupape 29 dans la cartouche. La charge peut être effectuée par un procédé de déplacement positif, par une minuterie ou par un pesage, afin d'assurer le chargement de la quantité désirée de CO2 liquide dans la cartouche 13. Lorsque le distributeur est détaché, la soupape 29 est'étanchéifiée automatiquement par la pression inter- ne du gaz et du ressort.
Le réservoir 10 est rempli de boisson avant d'y introduire 1' assemblage de la cartouche et du manchon de bonde et, après avoir in- ' troduit cet assemblage, on introduit la pression désirée dans le ré- servoir par la soupape de robinet 61 maintenue ouverte en abaissant le bouton-poussoir 63. Le réservoir pro@@@ instantanément sa forme sous pression et, au moyen d'une clé appropriée, on fait tourner le chapeau de soupape 21 sur ses filets pour amener la tête 44 de la tige de soupape 40 en contact avec la paroi 12 du réservoir, De la sorte, on amorce l'écoulement de gaz de la cartouche 13 dans le ré- servoir et on y augmente la pression, provoquant ainsi une contre- pression au robinet.
Lorsque la position de la tête de soupape par rapport à la pa- roi 12 a été réglée pour maintenir la pression désirée dans le réci- pient 13, on retire le manomètre et l'on engage le disque 34 de protection contre les poussières dans la bonde. Le distributeur est alors prêt à fonctionner. Au fur et à mesure que la boisson est souti- rée de temps à autre, les parois élastiques 11 et 12 se contractent latéralement en poussant la tige de soupape 40 vers l'intérieur pour charger un volume de remplacement de C02 gazeux sous pression dans le réservoir de boisson 13, Dès que l'on atteint la pression prédé- terminée désirée dans le récipient 13, la paroi 12 devient bombée ou gonfle latéralement à l'écart de la tête 44 de la tige de soupape, permettant ainsi à la soupape d'alimentation 38 de se fermer par sa propre pression élastique.
Lors de l'utilisation, un distributeur complet ne pèse qu'une
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fraction du poids d'un volume équivalent de boisson en bouteilles et il est conçu pour être placé sur le rayon d'un réfrigérateur mé- nager. Dans le cas de boissons non alcoolisées, le réservoir peut être conservé et fonctionner à chaud ou à froid,
Si, pour l'une ou l'autre raison, la carbonatation de la boisson devient excessive, l'utilisateur peut aisément et rapidement réduire la pression de carbonatation en retournant le réservoir vers le bas et en pressant le bouton-poussoir pour expulser le gaz en excès, D' autre part, si l'on désire une plus forte carbonatation, on peut ap- pliquer manuellement une pression exténeure à la zone centrale de la paroi du récipient 13,
pour qu'elle entre en contact avec la tige de soupape 58, introduisant ainsi plus de gaz venant du récipient 47.
Dans des conditions normales, ces systèmes sont parfaitement super- flus, mais ils pourraient être eventue@lement appropriés si le rem- plissage du réservoir et l'utilisation par le consommateur devaient se produire dans des conditions nettement différentes au point de vue pression ou température.
Le distributeur perfectionné mai: tient automatiquement une pres- sion interne prédéterminée dans des limites étroites sur la boisson conservée et, par conséquent, il maintient une teneur uniforme en anhydride carbonique dans les boissons distribuées de temps à autre.
Le réser-voir perfectionné est particulièrement adapté pour une mani- pulation automatique et sur palettes.
Evidemment, l'invention peut être appliquée à des dispositifs de réglage de pression réagissant au mouvement élastique provenant de tensions exercées dans la paroi d'une enveloppe ou une partie de cette paroi. Ces dispositifs comportent des soufflets et des membra- nes de formes diverses.