Brevet FR2001045A1 — publié le 19690919

L*invention se rapporte à une membrane élastique destinée à une soupape à plusieurs sièges annulaires et comprenant des anneaux concentriques reliés par des barrettes radiales qui sont toutes sur le même diamètre, ladite membrane étant 5 arquée sensiblement suivant une surface cylindrique. On connaît divers modes de réalisation pour assurer lfélasticité des membranes élastiques d'obturation de soupapes â;sièges multiples utilisées essentiellement côté aspiration et côté refoulement de compresseurs à pistons, par exemple des 10 membranes à languettes élastiques recourbées en saillie sur le plan de la membrane, celle-ci étant arquée suivant une surface concave ou cylindrique. On connaît par ailleurs, parmi les membranes élastiques arquées suivant une surface cylindrique, des réalisations dans lesquelles les anneaux concentriques sont 15 reliés par au maximum deux barrettes, toutes les barrettes étant sur le même diamètre et l'axe du cylindre suivant lequel la membrane est arquée étant parallèle au diamètre passant par les barrettes. Ce mode de réalisation se distingue des autres membranes élastiques connues par la simplicité de sa réalisation et 20 essentiellement par 1*augmentâtion de sa durée de service. La diminution considérable du nombre des barrettes reliant les anneaux et la forme particulière de la membrane arquée, dont le diamètre passant par ces barrettes ne comporte aucune courbure, permettent aux tensions internes provenant de la fabrication de 25 se compenser et réduisent notablement les efforts de flexion. Dans tous les modes de réalisation connus, y compris les membranes arquées suivant une surface cylindrique et à barrettes situées sur un diamètre unique, les bras ou secteurs d'anneaux exécutant le travail élastique partent de barrettes 30 radiales qui ne subissent pratiquement aucune déformation lors du travail de la soupape. En conséquence, les barrettes elles-mêmes ne subissent pas d'effort particulier; les efforts maximaux de flexion apparaissent cependant aux transitions entre les barrettes et les éléments annulaires élastiques, c'est-à-dire 35 à la base même de ceux-ci. Les bases des éléments élastiques des réalisations connues, c'est-à-dire les surfaces de transition aux barrettes, dans lesquelles les variations défavorables de section des éléments élastiques de la membrane sont inévitables, 69 01958 2 2001045 sont les parties les plus sujettes à rupture et sont en conséquence celles auxquelles la membrane risque de céder si les conditions de fonctionnement sont pénibles. L'invention a pour objet une membrane élastique évitant 5 ces inconvénients et comportant d'autres perfectionnements. Selon une particularité essentielle de la membrane selon l'invention, ayant la forme mentionnée ci-dessus, l'axe de la surface sensiblement cylindrique suivant laquelle la membrane est arquée Les barrettes radiales, situées entre les anneaux concentriques, étant également arquées, la membrane élastique selon 20 l'invention est plus rigide à épaisseur égale que les modes de réalisation connus, dont l'axe de courbure est parallèle au diamètre passant par les barrettes. Selon un mode de réalisation avantageux de l'invention, destiné à réduire la rigidité, la membrane élastique peut être sectionnée en au moins un emplacement 25 du diamètre passant par les barrettes, afin d'interrompre la liaison radiale des anneaux. La courbure des barrettes est ainsi pratiquement éliminée et le matériau subit des efforts moindres en ces emplacements. La flexibilité étant ainsi notablement augmentée, l'épaisseur de la membrane peut être augmentée sans 30 accroissement fâcheux de l'élasticité, mais avec amélioration correspondante de la résistance à la rupture. Les découpures de la membrane dans la région du diamètre passant par des barrettes permettent à tous les anneaux de s'appliquer directement en ces emplacements sur les surfaces d'appui de la membrane 35 et d'être pleinement utiles, ce qui représente un avantage mentaire. Ce mode de réalisation de la membrane élastique selon l'invention réunit donc pratiquement tous les avantages des membranes connues sans en comporter les inconvénients. 69 01958 3 2001045 Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les barrettes sont alignées radialement et l'une d'elles sur deux, à partir du centre de la membrane, est sectionnée entre les anneaux, perpendiculairement au diamètre passant par ces 5 barrettes, ces découpures étant situées de part et d'autre du centre de la membrane entre des anneaux différents. Les découpures peuvent cependant passer par les anneaux, obliquement-par rapport au diamètre passant par les barrettes, la membrane étant divisée en demi-anneaux et les moitiés des anneaux voisins 10 étant réunies par des éléments de jonction obliques. Ainsi, tous les anneaux internes peuvent être sectionnés, de sorte que seul l'anneau situé le plus à l'extérieur ainsi que, de préférence, celui qui est situé le plus à l'intérieur ne comportent aucune découpure. 15 Selon une variante de réalisation de l'invention permettant de réduire encore la rigidité de la membrane élastique, des découpures radiales divisent les anneaux concentriques entre les barrettes. Ces découpures radiales sont situées de préférence dans l'axe de la courbure cylindrique. Chaque anneau ne comporte 20 qu'une seule découpure radiale et celle-ci est prévue alternativement sur les côtés diamétralement opposés par rapport au centre de la membrane, dans les anneaux successifs, afin que ceux-ci restent rattachés les uns aux autres. On obtient ainsi une membrane élastique facile à réaliser, très souple, ayant des carac-25 téristiquea élastiques avantageuses et une grande résistance à la rupture, car les endroits subissant des efforts dangereux sont totalement supprimés et la membrane ayant une faible rigidité, son épaisseur peut être grande sans dépassement de l'élasticité nécessaire. 30 Le guidage de la membrane élastique selon l'invention peut être coulissant; la membrane peut cependant comporter aussi de manière connue un élément central avec des bras élastiques de guidage reliés â l'anneau situé le plus à l'intérieur, cet élément central étant fixé dans la soupape. Si la partie centrale de la 35 membrane est suffisamment assouplie par des découpures, la membrane peut aussi être fixée par l'anneau situé le plus à l'intérieur et, dans ce cas, aucun bras spécial de guidage n'est nécessaire. Les membranes élastiques selon l'invention peuvent être utilisées 69 01958 2001045 avantageusement dans tous les types courants de soupape pour charger un diaphragme obturateur quelconque. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée qui va suivre 5 et du dessin sur lequel : La figure 1 est une vue en plan d'une membrane élastique selon l'invention. La figure 2 est une vue en élévation latérale de la membrane de la figure 1 ; et 10 Les figures 3 à 6 sont des vues en plan simplifiées, ne tenant pas compte de la courbure, d'autres variantes de réalisation de l'invention. Là membrane élastique de tous les exemples de réalisation porte la référence 1 et comprend plusieurs anneaux concen-15 triques 2 reliés par des barrettes radiales 3. Toutes les barrettes 3 sont situées sur le même diamètre représenté en trait mixte et portent la référence 4* Les anneaux 2 sont séparés par des intervalles 5 de passage du fluide commandé par la membrane 1. Toutes les membranes représentées 1 sont arquées suivant une 20 surface cylindrique, l'axe de courbure 6, représenté en trait mixte, étant perpendiculaire au diamètre 4 passant par les barrettes 3, comme on le voit d'après les figures 1 et 2. La membrane 1 ne peut plus subir ainsi d'effort dangereux de flexion dans la région des barrettes 3 » Les efforts de flexion les plus impor-25 tants apparaissent dans ou à proximité de l'axe de courbure 6, le long duquel la membrane ne comporte cependant aucune variation gênante de section. Ces emplacements subissant les plus grands efforts sont formés de secteurs annulaires relativement longs et dont la liberté de mouvement n'est pas entravée par les anneaux 30 voisins, toutes les tensions internes éventuelles pouvant ainsi se compenser et les efforts importants de flexion étant éliminés. Les modes de réalisation des figures 3 à 6 comportent sur le diamètre 4 des découpures 7 qui interrompent la liaison radiale formée par les barrettes 3 entre les anneaux 2, liaison 35 qui est continue dans le mode de réalisation de la figure 1. Dans les modes de réalisation des figures 3, 5 et 6, les découpures 7 sont perpendiculaires au diamètre 4 passant par les barrettes. -Une sur deux des barrettes 3 qui se succèdent le 69 01958 5 2001045 long d'un rayon à partir du centre de la membrane est sectionnée et les découpures 7 sont situées entre des anneaux 2 qui sont différents de part et d'autre du centre de la membrane afin que tous ces anneaux restent réunis0 Les anneaux voisins 2 ne sont 5 donc reliés que par une seule barrette 3 « Dans le mode de réalisation de la figure 4, les découpures 7 sont cependant obliques sur le diamètre 4 et traversent les anneaux 2 qui sont ainsi divisés en demi-anneaux. Des éléments de jonction Ô, obliques sur le diamètre 4 et subsistant entre les découpures 7» relient 10 les demi-anneaux voisins afin que les divers anneaux 2 de ce mode de réalisation forment également un ensemble unitaire0 Les anneaux 1 situés le plus à l'intérieur et le plus à l'extérieur de la membrane 1 ne comportent de préférence aucune découpure. 15 Les découpures 7 assouplissent considérablement la membrane, dont le caractère unitaire est assuré uniquement par des barrettes indispensables de liaison des anneaux 2, de sorte que les barrettes 3 ne subissent pratiquement aucun effort * dangereux de flexion et, de plus, la rigidité de la membrane 1 20 est diminuée. Des découpures radiales 9 qui traversent une partie des anneaux 2 et qui complètent les découpures 7 confèrent davantage de souplesse encore à la membrane de la figure 5» Les découpures radiales 9 sont situées entre les barrettes 3, dans l'axe 6 de la courbure cylindrique de la membrane 10 Chaque 25 anneau 2 comporte une seule découpure radiale 9 et ces découpures sont placées alternativement de part et d'autre du centre du diaphragme dans les anneaux successifs 2, afin que ceux-ci forment néanmoins un ensemble unitaire et de manière à éviter que l'élasticité soit unilatérale. 30 La membrane élastique 1 de la figure 6 est destinée à être guidée sans frottement. Elle comporte dans ce but un élément central 10 dont partent des bras élastiques 11 de guidage qui aboutissent à l'anneau 2 situé le plus au centre de la membrane. La membrane peut être fixée dans la soupape par l'élément 35 central 10. Cependant, les autres modes de réalisation représentés de la membrane élastique selon l'invention, qui est considérablement assouplie par les découpures 7, peuvent également être fixés dans la soupape, en particulier le mode de réalisation de la 69 01958 6 2001045 figure 4, dont l'anneau situé le plus à l'intérieur sert à la fixation et qui ne nécessite aucun bras spécial de guidage. La variante de la figure 6 est réalisée à partir d'une membrane comportant des barrettes de liaison sur deux diamètres. Les 5 barrettes situées initialement dans l'axe de courbure 6 sont cependant divisées toutes par une découpure 12 relativement xarge, de sorte que la membrane a pratiquement la même forme que celle du mode de réalisation de la figure 3., On comprend d'après les divers modes de réalisation 10 décrits et représentés uniquement à titre d'exemples que diverses combinaisons et modifications des caractéristiques illustrées peuvent être apportées aux membranes les plus diverses sans sortir du cadre de l'invention. Il suffit, pour obtenir les avantages de l'invention, que 'les anneaux soient reliés par des barrette0 15 situées sur un seul diamètre de la membrane et que celle-ci soit arquée de manière que l'axe de la courbure cylindrique soit perpendiculaire au diamètre passant par les barrettes. Les découpures des barrettes et des anneaux assouplissent la membrane et diminuent son élasticité, mais ne sont cependant pas indispen-20 sables. 69 01958 7 2001045 REVENDICATIONS 1. Membrane élastique destinée aux soupapes à plusieurs sièges annulaires et comportant des anneaux concentriques reliés par des barrettes radiales situées toutes sur le même diamètre de la membrane qui est arquée sensiblement suivant une surface 5 cylindrique, ladite membrane étant caractérisée en ce que l'axe de sa courbure sensiblement cylindrique est perpendiculaire au diamètre passant par lesdites barrettes. 2. Membrane élastique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle est sectionnée en au moins un emplacement 10 du diamètre passant par les barrettes, afin d'interrompre la liaison radiale des anneaux. 3. Membrane élastique selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'une sur deux des barrettes se succédant suivant un rayon à partir du centre de la membrane est sectionnée entre 15 les anneaux, perpendiculairement au diamètre passant par les barrettes, les découpures étant situées entre des anneaux différents de part et d'autre du centre de la membrane. 4* Membrane élastique selon la revendication 2, carac térisée en ce que lesdites découpures traversent les anneaux obli- 20 quement sur le diamètre passant par les barrettes. 5. Membrane élastique selon l'une ou l'autre des reven dications 1 à 4, caractérisée en ce qu'au moins l'un des anneaux concentriques est divisé par une découpure radiale située entre les barrettes, de préférence dans l'axe de la courbure cylindrique. 25 6. Membrane élastique selon la revendication 5, carac térisée en ce que chaque anneau est divisé par une découpure radiale unique et les découpures radiales sont diamétralement opposées dans les anneaux successifs alternés de part et d'autre du centre de la membrane.