Réservoir de pression Dans les réservoirs de pression comprenant une enve loppe rigide qui présente un orifice à chacune de ses extrémités avec une membrane interposée entre ces ori fices et formant deux compartiments pour des fluides séparés contenus dans le réservoir, l'appareil reste dans un état d'attente pendant des périodes de temps consi dérables. Si la membrane est en matière perméable, il peut se produire un transfert entre les fluides contenus dans les compartiements formés de part et d'autre de la membrane. Lorsque, par exemple, l'un des fluides est du gaz comprimé, le transfert résultant de ce gaz dans l'autre fluide qui peut être de l'huile, rend cette huile plus ou moins élastique.
Il en résulte que, lorsqu'on désire utiliser l'appareil pour obtenir une importante quantité d'huile sous pression élevée, pour actionner un vérin hydraulique commandant, par exemple, un disjonc teur, l'huile chargée de gaz n'assure par un fonctionne ment sûr du vérin hydraulique, ce qui entraîne un fonc tionnement résultant défectueux du disjoncteur.
En outre, si le réservoir de pression est utilisé pour fournir de l'huile à un transformateur, une dissolution du gaz dans l'huile, par suite de l'ionisation de ce gaz, peut provoquer le jaillissement d'un arc électrique.
Lorsque la membrane est en caoutchouc naturel ou synthétique, et lorsque l'accumulateur est utilisé pour manipuler des fluides qui réagissent avec ce caoutchouc, une détérioration de la membrane se produit rapidement, d'où il résulte un fonctionnement défectueux ou une mise hors service du réservoir.
L'utilisation d'une matière souple pratiquement non extensible dont l'imperméabilité aux gaz est largement supérieure à celle d'un élastomère tel qu'un caoutchouc naturel ou synthétique, présente toutefois certains risques de rupture de la membrane lors de la dilatation.
Si la membrane ne présente pas des dimensions sen siblement égales aux dimensions intérieures de l'enve- loppe dans laquelle elle est disposée, elle risque de se rompre, lors de la dilatation, la paroi de l'enveloppe ne lui offrant aucun support.
D'autre part, lorsque la membrane est dans un état comprimé et que l'enveloppe est chargée de liquide, et lorsqu'on ouvre le robinet commandant l'orifice de liquide, du fait même de la non-élasticité de la mem brane, celle-ci se déplace rapidement jusqu'à l'orifice d'huile et ce dernier se ferme avant que l'huile n'ait été complètement évacuée du cylindre.
La présente invention permet de résoudre ces diffi cultés. Elle a en conséquence pour objet un réservoir de pression comportant une enveloppe rigide présentant un orifice de fluide à l'une de ses extrémités et une mem brane déformable en matière pratiquement non exten sible disposée dans l'enveloppe, caractérisé en ce que la membrane a un volume et une forme sensiblement iden tiques à ceux de l'enveloppe et est fermée à l'une de ses extrémités, l'extrémité fermée portant un clapet destiné à s'appliquer sur un siège autour de l'orifice pour obtu rer celui-ci, des moyens élastiques retenant normalement le clapet espacé de l'orifice,
la membrane étant adaptée à être retroussée sous l'action des moyens élastiques qui amènent sa partie centrale plus loin de l'orifice que sa périphérie, avec une longueur retournée sensiblement égale à la longueur qui suit l'enveloppe lorsque le clapet est fermé.
Une forme d'exécution de l'invention est décrite, à titre d'exemple, en référence au dessin annexé, dont la figure unique est une vue en coupe axiale longitudinale d'un réservoir de pression.
Comme on peut le voir sur le dessin, le réservoir de pression comprend une enveloppe allongée 11 cylindri que sur la majeure partie de sa longueur et comportant une partie de diamètre décroissant constamment de l'intérieur vers l'extérieur, à l'une de ses extrémités, par- tie qui aboutit à l'orifice axial d'utilisation 13, la partie de paroi 10 de l'enveloppe comprise entre sa partie cylindrique et la partie tronconique 12 étant arrondie. L'enveloppe 11 présente une extrémité ouverte 15 de diamètre sensiblement égal au diamètre intérieur de la majeure partie de l'enveloppe et qui est obturée par un fond 16.
Le fond 16 présente la forme d'une cuvette et com porte une rainure annulaire extérieure 17 dans sa paroi latérale, la partie de la paroi latérale située à l'intérieur de ladite rainure annulaire ayant un diamètre extérieur réduit 18 et présentant une extrémité inférieure arron die 21. Ce fond présente un évidement annulaire 23 dans sa surface supérieure, au voisinage immédiat de sa périphérie, évidement qui forme un épaulement 24 des tiné à s'appliquer contre un anneau d'immobilisation 25 vissé dans l'extrémité taraudée correspondante de l'embouchure 15 de l'enveloppe.
Le fond 16 présente également un téton axial 26 dirigé vers le haut et qui traverse un trou axial corres pondant 27 d'une plaque d'immobilisation 28 de diamè tre supérieur au diamètre intérieur de l'enveloppe, de sorte que la périphérie de la plaque 28 peut s'appliquer sur l'extrémité libre 31 de l'enveloppe. Le téton 26 est fileté extérieurement de manière à pouvoir recevoir un écrou de blocage 32 et présente également un alésage central 33 qui traverse le fond 28 et un bossage axial 34 tourné vers le bas, pour permettre l'introduction d'un fluide dans l'enveloppe, de la manière qui sera décrite plus loin.
Un séparateur déformable se présentant sous la forme d'une membrane allongée 36 en matière plasti que imperméable aux fluides, pratiquement non extensi ble, en nylon ou en matière connue, par exemple, sous la dénomination commerciale mylar ou<B> </B>nylon<B> </B> est disposé dans l'enveloppe. La membrane 36 présente un rebord périphérique d'épaisseur renforcée 37 à son em bouchure, rebord qui est logé dans la rainure annulaire 17 du fond 16 et est serré contre la surface de paroi adjacente de l'enveloppe, de manière à retenir avec sécurité la vessie en position et à assurer un joint étan che.
La membrane 36 a des dimensions sensiblement égales aux dimensions intérieures de l'enveloppe, de sorte qu'à l'état gonflé mais pratiquement non dilaté, elle repose contre la surface de paroi intérieure de l'enve loppe et l'épaisseur de paroi de sa partie cylindrique croît progressivement et légèrement à partir de son embouchure. L'extrémité inférieure de la membrane 36 éloignée de son embouchure présente un trou axial 42 dans lequel est engagé un clapet 43.
Le clapet comprend une tête de clapet 44 sensiblement conique à intérieur concave, et la paroi latérale de la tête de clapet 44 pré sente une inclinaison égale à celle de la partie tronconi que de l'enveloppe au voisinage immédiat de l'orifice d'huile 13, pour permettre son application précise sur cette paroi, comme représenté en trait mixte en vue d'assurer l'obturation de l'orifice d'huile.
La tête de clapet 44 porte une tige axiale 45 tournée vers le haut puis présente une partie élargie 46, dont la surface inférieure 47 s'étend latéralement vers l'extérieur, formant un passage annulaire étroit 48 entre elle-même et la périphérie 49 de la tête de clapet 44. Avec cette disposition, une cavité annulaire 51 de section droite triangulaire est formée, de sorte que, lorsque la mem brane 36 est moulée et collée, au moins à la paroi cylindrique de la cavité 51 du clapet, une partie périphé- rique élargie 52 est formée et forme le trou 42 de la ves sie qui reste ainsi solidement ancrée dans la cavité 51.
La partie élargie 46 présente également une surface extérieure inclinée 55 et un alésage axial 56 traverse la partie 46 jusqu'à l'intérieur de la tige 45 de la tête de soupape 44.
La surface de paroi intérieure de l'alésage 56 de la tige 45 est taraudée comme indiqué en 57, de manière à recevoir les spires très rapprochées 58 de l'extrémité inférieure d'un ressort hélicoïdal 59, ce dernier traver sant l'alésage de la partie 46 du clapet puis se prolon geant axialement par rapport à l'enveloppe. L'extrémité supérieure 61 du ressort hélicoïdal 59 est vissée sur la surface extérieure filetée du bossage 34.
Les spires a du ressort hélicoïdal 59 comprises entre l'extrémité supérieure de la partie 46 du clapet 43 et le bossage 34 sont jointives, tandis que les spires b du ressort hélicoïdal disposées dans l'alésage de la partie 46 sont largement espacées comme indiqué en 63, de manière à jouer le rôle d'amortisseur de chocs, comme décrit plus loin. En conséquence, les spires a sont précontraintes et il est nécessaire d'exercer sur elles une force de traction, par exemple de 9 kg pour assurer le début de leur extension, tandis que les spires b ne sont pas précontraintes et s'allongent pratiquement dès qu'on exerce sur elles la moindre force de traction.
Le ressort hélicoïdal 59 a une longueur telle, compte tenu de la longueur de l'enveloppe 11 et de celle de la membrane 36 que, lorsque l'appareil est assemblé sans que le ressort soit tendu, la partie centrale inférieure de la membrane est tirée vers le haut et est maintenue dans un plan plus éloigné de l'orifice d'huile que l'extrémité inférieure 65 de la partie cylindrique de la membrane, tandis que le plan du sommet de la tête de clapet se trouve de préférence à l'intérieur par rapport à l'extré mité inférieure de la partie cylindrique de la membrane.
En outre, la partie A de la paroi de la membrane com prise entre la périphérie 49 de la tête de clapet 44 et l'extrémité inférieure 65 de la partie cylindrique de la membrane adjacente à la paroi de l'enveloppe est sen siblement égale à la longueur B de la paroi de l'enve loppe comprise entre l'extrémité inférieure 65 et la péri phérie 49 de la tête de clapet 44, lorsque celle-ci repose sur la partie tronconique 12 de l'enveloppe pour obturer l'orifice d'huile 13.
Lorsque le réservoir est complètement vide, la mem brane se trouve dans la position représentée sur le des sin.
Pour charger le réservoir d'huile sous pression, il suf fit d'ouvrir un robinet, ou autre obturateur (non repré senté) commandant l'orifice d'huile 13. L'huile pénètre alors à travers l'orifice d'huile. L'introduction de cette huile sous pression provoque une compression de la membrane, le ressort hélicoïdal se comportant comme un élément de guidage central pour la membrane, évi tant la formation de plis.
En raison de l'effet d'amortis sement assuré par les spires espacées 63 du ressort hélicoïdal 59, tout choc qui pourrait autrement se pro duire à la fin de la course ascendante rapide de la tête du clapet est absorbé, ce qui évite tout endommagement de la, membrane clans sa région axiale où elle est fixée à la tête du clapet, endommagement qui se produirait si, le ressort hélicoïdal ne comportait que des spires jointives.
Il est évident que, par suite de la présence du res sort hélicoïdal, lorsque l'enveloppe sera chargée d'huile, la tête de clapet 44 sera retenue dans la position repré- semée sur le dessin, c'est-à-dire séparée de l'orifice d'huile 13 d'une distance relativement grande et que la membrane sera retenue contre le ressort hélicoïdal.
Si l'on injecte alors du gaz comprimé à travers l'alé sage 33 du bossage 34 pour expulser l'huile chargée dans le réservoir de pression à travers l'orifice 13, ce gaz tra versera les spires du ressort hélicoïdal 59 pour charger la membrane 36.
Au commencement de l'injection du gaz dans la ves sie, en raison de la tension des spires a du ressort hélicoïdal, la force exercée sur celui-ci par l'extrémité inférieure de la membrane partiellement chargée n'est pas suffisante pour provoquer un déplacement apprécia ble vers le bas de la tête du clapet, les quelques spires b s'allongeant seulement de quelques millimètres.
Par contre, la partie A de la paroi de la, membrane est décalée vers l'extérieur jusqu'à la ligne en trait inter rompu indiquée en C, grâce à l'établissement d'une pression initiale dans la membrane, et la :partie cylindri que de celle-ci est décalée latéralement vers l'extérieur, sensiblement jusqu'à @la position représentée sur le des sin. Par suite de la dilatation de la membrane, de l'huile est expulsée -de -l'accumulateur à travers l'orifice 13.
Ensuite, pour une légère élévation supplémentaire de la pression du gaz dans la membrane, la partie cylindrique de celle-ci s'applique contre la paroi de l'enveloppe et assure une nouvelle évacuation d'huile hors de l'enve loppe. Tant que la force exercée sur le ressort héli- coïdal n'est pas suffisante pour provoquer un allonge- ment des spires précontraintes a , un léger écartement des spires b ne provoque qu'un mouvement de faible amplitude du clapet.
Si la pression du gaz est encore augmentée, la force exercée par les spires a est surmontée et la tête 44 du clapet s'abaisse jusqu'à ce qu'elle vienne finalement s'appliquer sur la partie tronconique 12 de la paroi de l'enveloppe au voisinage immédiat de d'orifice 13, tout choc -éventuel résultant étant absorbé par les spires b . Au cours du mouvement .de la tête de la soupape décrit ci-dessus,
étant donné que le gaz comprimé exerce une force contre la partie A de la paroi .de @la membrane, cette partie- est également entraînée vers fie bas.
En rai son du fait que @la :longueur de cette partie A est sensi blement égale à la distance B entre l'extrémité inférieure 65 de la partie cylindrique de la membrane et la péri phérie 49,de la tête de clapet lorsque celle-ci est sur son siège, cette partie A se déroule graduellement, en épou sant le profil de l'extrémité inférieure tronconique 12 de l'enveloppe, jusqu'à ce que la tête du clapet repose sur son siège.
Grâce à cette disposition, avant qu'une par tie quelconque de la paroi de la membrane puisse être avalée par l'orifice d'huile 13, la tête de clapet 44 est parvenue sur son siège et a obturé de façon étanche cet orifice d'huile en s'opposant à une telle extrusion.
Avec l'agencement décrit ci-dessus, on peut utiliser une membrane pratiquement non élastique dans un réservoir -de pression, décrit, avec l'assurance qu'il ne se produira aucune extrusion de la membrane à travers l'orifice intéressé et avec l'assurance qu'on obtiendra une obturation sûre de cet orifice après évacuation pratique ment totale du fluide contenu dans le réservoir de pres sion.
Pressure tank In pressure tanks comprising a rigid casing which has an orifice at each of its ends with a membrane interposed between these ports and forming two compartments for separate fluids contained in the tank, the apparatus remains in a state waiting for considerable periods of time. If the membrane is made of a permeable material, a transfer can occur between the fluids contained in the compartments formed on either side of the membrane. When, for example, one of the fluids is compressed gas, the resulting transfer of this gas into the other fluid, which may be oil, makes this oil more or less elastic.
As a result, when it is desired to use the apparatus to obtain a large quantity of oil under high pressure, to actuate a hydraulic cylinder controlling, for example, a circuit breaker, the gas-laden oil does not provide a safe operation of the hydraulic cylinder, resulting in a resulting faulty operation of the circuit breaker.
Further, if the pressure tank is used to supply oil to a transformer, dissolution of the gas in the oil, as a result of ionization of this gas, can cause an electric arc to spurt.
When the diaphragm is made of natural or synthetic rubber, and when the accumulator is used to handle fluids which react with this rubber, deterioration of the diaphragm occurs rapidly, resulting in faulty operation or taking the machine out of service. tank.
The use of a practically non-extensible flexible material, the impermeability to gas of which is much greater than that of an elastomer such as natural or synthetic rubber, however, presents certain risks of the membrane breaking during expansion.
If the membrane does not have dimensions substantially equal to the internal dimensions of the casing in which it is placed, it risks breaking, during expansion, the wall of the casing not offering it any support.
On the other hand, when the membrane is in a compressed state and the casing is loaded with liquid, and when the valve controlling the liquid orifice is opened, due to the very fact of the non-elasticity of the membrane, this moves quickly to the oil port and the port closes before the oil has been completely drained from the cylinder.
The present invention makes it possible to resolve these difficulties. It therefore relates to a pressure tank comprising a rigid casing having a fluid orifice at one of its ends and a deformable membrane of practically non-extensible material disposed in the casing, characterized in that the membrane has a volume and a shape substantially identical to those of the envelope and is closed at one of its ends, the closed end carrying a valve intended to be applied on a seat around the orifice in order to close the latter Ci, elastic means normally retaining the valve spaced from the orifice,
the membrane being adapted to be rolled up under the action of elastic means which bring its central part farther from the orifice than its periphery, with an upturned length substantially equal to the length which follows the casing when the valve is closed.
One embodiment of the invention is described, by way of example, with reference to the accompanying drawing, the single figure of which is a view in longitudinal axial section of a pressure tank.
As can be seen in the drawing, the pressure tank comprises an elongated casing 11 cylindrical over the major part of its length and having a portion of diameter constantly decreasing from the inside to the outside, at one of its ends, part which ends in the axial orifice for use 13, the wall part 10 of the casing between its cylindrical part and the frustoconical part 12 being rounded. The casing 11 has an open end 15 with a diameter substantially equal to the internal diameter of the major part of the casing and which is closed by a bottom 16.
The bottom 16 has the shape of a cup and comprises an outer annular groove 17 in its side wall, the part of the side wall located inside said annular groove having a reduced outer diameter 18 and having an arron lower end. die 21. This bottom has an annular recess 23 in its upper surface, in the immediate vicinity of its periphery, recess which forms a shoulder 24 of the tines to be applied against an immobilizing ring 25 screwed into the corresponding threaded end of the mouth 15 of the envelope.
The bottom 16 also has an axial stud 26 directed upwards and which passes through a corresponding axial hole 27 of an immobilization plate 28 of diameter greater than the internal diameter of the casing, so that the periphery of the plate 28 can be applied to the free end 31 of the envelope. The stud 26 is externally threaded so as to be able to receive a locking nut 32 and also has a central bore 33 which passes through the bottom 28 and an axial boss 34 facing downwards, to allow the introduction of a fluid into the envelope, in the manner which will be described later.
A deformable separator in the form of an elongated membrane 36 of plastic material impervious to fluids, practically non-stretchable, of nylon or of a material known, for example, under the trade name mylar or <B> </B> nylon <B> </B> is placed in the envelope. The membrane 36 has a peripheral rim of reinforced thickness 37 at its mouth, which rim is housed in the annular groove 17 of the bottom 16 and is clamped against the adjacent wall surface of the casing, so as to securely retain the bladder in position and ensure a tight seal.
The membrane 36 has dimensions substantially equal to the interior dimensions of the casing, so that in an inflated but substantially unexpanded state it rests against the inner wall surface of the casing and the wall thickness of the casing. its cylindrical part grows gradually and slightly from its mouth. The lower end of the membrane 36 remote from its mouth has an axial hole 42 in which a valve 43 is engaged.
The valve comprises a substantially conical valve head 44 with a concave interior, and the side wall of the valve head 44 has an inclination equal to that of the tronconi portion of the casing in the immediate vicinity of the oil port. 13, to allow its precise application on this wall, as shown in phantom in order to ensure the sealing of the oil orifice.
The valve head 44 carries an axial rod 45 facing upwards and then has an enlarged part 46, the lower surface 47 of which extends laterally outwards, forming a narrow annular passage 48 between itself and the periphery 49 of the valve. the valve head 44. With this arrangement, an annular cavity 51 of triangular cross section is formed, so that, when the membrane 36 is molded and glued, at least to the cylindrical wall of the cavity 51 of the valve, a part enlarged peripheral 52 is formed and forms the hole 42 of the bladder which thus remains firmly anchored in the cavity 51.
The widened portion 46 also has an inclined outer surface 55 and an axial bore 56 passes through the portion 46 to the interior of the stem 45 of the valve head 44.
The inner wall surface of the bore 56 of the rod 45 is tapped as indicated at 57, so as to receive the closely spaced turns 58 of the lower end of a coil spring 59, the latter passing through the bore of part 46 of the valve then extending axially relative to the casing. The upper end 61 of the coil spring 59 is screwed onto the threaded outer surface of the boss 34.
The turns a of the helical spring 59 included between the upper end of the part 46 of the valve 43 and the boss 34 are contiguous, while the turns b of the coil spring arranged in the bore of the part 46 are widely spaced as indicated in 63, so as to act as a shock absorber, as described below. Consequently, the turns a are pre-stressed and it is necessary to exert on them a tensile force, for example of 9 kg to ensure the start of their extension, while the turns b are not pre-stressed and extend practically from that one exerts on them the least traction force.
The coil spring 59 has a length such, taking into account the length of the casing 11 and that of the membrane 36 that, when the apparatus is assembled without the spring being tensioned, the lower central part of the membrane is pulled out. upwards and is held in a plane farther from the oil port than the lower end 65 of the cylindrical portion of the diaphragm, while the top plane of the valve head preferably lies at the interior with respect to the lower end of the cylindrical part of the membrane.
In addition, the part A of the wall of the membrane comprised between the periphery 49 of the valve head 44 and the lower end 65 of the cylindrical part of the membrane adjacent to the wall of the casing is substantially equal to the length B of the wall of the casing lying between the lower end 65 and the periphery 49 of the valve head 44, when the latter rests on the frustoconical part 12 of the casing to close the orifice d 'oil 13.
When the tank is completely empty, the membrane is in the position shown in the figure.
To charge the oil tank under pressure, it suffices to open a valve, or other shutter (not shown) controlling the oil orifice 13. The oil then penetrates through the oil orifice. The introduction of this pressurized oil causes compression of the membrane, the helical spring acting as a central guide element for the membrane, preventing the formation of folds.
Due to the cushioning effect provided by the spaced turns 63 of the coil spring 59, any shock which might otherwise occur at the end of the rapid upward stroke of the valve head is absorbed, preventing damage. of the, membrane clans its axial region where it is fixed to the head of the valve, damage which would occur if the helical spring had only contiguous turns.
It is obvious that, owing to the presence of the helical spring, when the casing will be charged with oil, the valve head 44 will be retained in the position shown in the drawing, that is to say separated. of the oil port 13 from a relatively large distance and that the diaphragm will be retained against the coil spring.
If compressed gas is then injected through the bore 33 of the boss 34 to expel the oil charged in the pressure tank through the orifice 13, this gas will pass through the turns of the coil spring 59 to charge the gas. membrane 36.
At the beginning of the injection of gas into the bladder, due to the tension of the coils a of the helical spring, the force exerted on it by the lower end of the partially loaded membrane is not sufficient to cause a appreciable downward displacement of the valve head, the few turns b extending only a few millimeters.
On the other hand, part A of the wall of the membrane is shifted outwards to the broken line indicated at C, thanks to the establishment of an initial pressure in the membrane, and the: part cylindri that thereof is offset laterally outward, substantially to @la position shown on the sin. Due to the expansion of the diaphragm, oil is forced out of the accumulator through port 13.
Then, for a further slight increase in the gas pressure in the membrane, the cylindrical part of the latter is pressed against the wall of the casing and ensures a new evacuation of oil from the casing. As long as the force exerted on the helical spring is not sufficient to cause an extension of the pre-stressed turns a, a slight separation of the turns b causes only a small amplitude movement of the valve.
If the pressure of the gas is further increased, the force exerted by the turns a is overcome and the head 44 of the valve is lowered until it finally comes to rest on the frustoconical part 12 of the wall of the valve. envelope in the immediate vicinity of orifice 13, any resulting impact being absorbed by the turns b. During the movement of the valve head described above,
since the compressed gas exerts a force against the part A of the wall of the membrane, this part is also drawn downwards.
Due to the fact that @la: length of this part A is substantially equal to the distance B between the lower end 65 of the cylindrical part of the diaphragm and the periphery 49 of the valve head when the latter is on its seat, this part A unfolds gradually, hugging the profile of the frustoconical lower end 12 of the casing, until the head of the valve rests on its seat.
Thanks to this arrangement, before any part of the wall of the membrane can be swallowed through the oil orifice 13, the valve head 44 has reached its seat and has sealed this orifice of. oil by opposing such extrusion.
With the arrangement described above, a substantially inelastic membrane can be used in a pressure tank, described, with the assurance that no extrusion of the membrane will occur through the orifice concerned and with the pressure. assurance that a safe sealing of this orifice will be obtained after practically complete evacuation of the fluid contained in the pressure reservoir.