Brevet FR2248445A1 — publié le 19750516

L'invention concerne un arrangement de membrane, destiné à maintenir et à guider de façon étanche un élément mobile semblable à un piston dans le bottier d'un appareil pneumatique, par exemple d'un convertisseur pressiQn-course, ou d'un am- plificateur, ou d'un régulateur pneumatique. A cet effet, on utilise fréquemment des membranes de caoutchouc en forme de disques, dont le principal inconvénient réside en ce qu'elles ont tendance à présenter des phénomènes d'bystérésis importants pour de grandes courses, en particulier lorsqu'elles sont exécutées avec une forte épaisseur en raison de pressions élevées ou pour des motifs de sécurité. On a déjà utilisé, d'autre part, des membranes de caoutchouc avec garnitures en tissu qui résistent à des pressions plus élevées, mais n'autorisent que des courses réduites. L'invention a pour objet un arrangement de membrane, qui autorise des courses relativement grandes, sans être affecté des propriétés d'hystérésis défavorables qui affectent les membranes de caoutchouc classiques L'invention a donc pour objet un arrangement de membrane destiné à maintenir et à guider de façon étanche un élément mobile semblable à un piston dans le bottier d'un appareil pneumatique, caractérisé en ce que la membrane présente une forme annulaire et est munie, sur une face au moins, d'un bord extérieur et d'un bord intérieur surépaissi et en dépouille, en ce que le bord extérieur est boutonné, avec légère tension de la surface de la membrane, sur un bord pareillement en dépouille d'une partie fixe du bottier entourant l'élément mobile et le bord intérieur est boutonné sur un bord en dépouille de l'élément mobile, en ce qu'au moins le bord en dépouille de la partie fixe du bottier ou de l'é- lément mobile est pourvu d'un arrondi ou d'un chanfrein se terminant à la pointe de la dépouille et en ce que l'interstice annulaire entre la partie fixe du boîtier et l'élément mobile est plus petit que le triple de 1 'épaisseur de la membrane. Par suite du boutonnage en dépouille de la membrane sur les éléments mobiles l'un par rapport à l'autre et du fait que les parties s'appliquant sur la membrane sont arrondies ou ehanfreinées, tout frottement entre la membrane et les éléments fixes et mobiles aux emplacements de serrage est évité, ainsi que l'hystérésis qui en résulte. En raison de l'étroitesse de l'interstice entre le bottier et l'élément mobile, la membrane est à l'abri d'une surcharge, car elle prend appui sur les parties arrondies ou chanfreinées. L'invention est illustrée ci-après en réré- rence aux dessins annexés dans lesquels Fig. 1 représente l'arrangement selon l1in- vention d'une membrane alimentée sur une seule face. Fig. 2 représente l'arrangement d'une membrane alimentée sur ses deux faces. Fig. 3 représente un amplificateur pneumatique de puissance, comportant un arrangement de membranes alimenté sur les deux faces, qui se compose de deux membranes disposées suivant la figure 1. Dans dan un boîtier 1, par exemple tubulaire, est maintenu, au moyen d'une membrane annulaire 2, un élément 3 en forme de piston, mobile en direction de l'axe 4 du bottier tubulaire. La membrane est en caoutchouc, de prérérence. Dans la figure 1, elle est munie sur sa face inférieure d'un bord extérieur 5 surépaissi et en dépouille, ainsi que d'un bord intérieur 6, pareillement en dépouille. Le bord extérieur 5 est boutonné sur un bord 7, également en dépouille, d'un épaulement 8 du bottier entourant le piston 3. De façon correspondante, le bord intérieur 6 de la membrane est boutonné sur un bord 9 en dépouille du piston 3. La surface de la membrane est ainsi légèrement tendue. Les bords en dépouille 7 et 9 de 11 élément 8 fixé au bottier et de l'élément mobile 3 sont munis d'un arrondi ou d'un chanfrein 10 se terminant à la pointe de la dépouille. L'interstice annulaire 11 entre le piston 3 et le bottier 1 est plus étroit que le triple de l'épaisseur de la membrane; dans le cas présent, il est de largeur approximativement égale à l'épaisseur de la membrane. Lorsqu'une pression agit en direction des flèches 12 sur la membrane 2 et sur le piston 3, la membrane roule sur l'arrondi 10 du bord 7 fixé au bottier, sans glisser, ni engendrer de frottement. La figure 2 montre un arrangement avec une membrane 22, susceptible d'être alimentée des deux cttds. Sur sa face supérieure, de m8me que sur sa face inférieure, elle est -ILi- nie d'un bord extérieur en dépouille 25,ainsi que d'un bord in extérieur en dépouille 26, qui en font tout le tour. t'élément mobile est constitué par deux disques 23 fixés l'un à l'autre, qui possèdent pratiquement la meAme forme que le piston 3 dans la figure 1.Les bords én dépouille des deux disques 23 sont tournés l'un vers l'autre, de sorte que la membrane 22 est encastrée par ses deux bords intérieurs 26 entre les deux disques 27, Les bords extérieurs 25 de la membrane sont serrés entre deux parties suFer- posées du bottier I. En direction radiale, les bords de la membrane disposent d'un Jeu suffisant dans les chambres 27 délimitées par les parties du bottier et leurs bords, d'une part, et par les deux disques et leurs bords, d'autre part. Le bottier de l'amplificateur pneumatique de puissance représenté à la figure 3 se compose d'une partie inférieure 30 avec une entrée d'air comprimé 31 et une sortie de signal 32, ainsue d'une partie supérieure 33 avec une entrée de signal 34 et une ouverture de mise à l'air libre 35. Dans la partie inférieure 30 du bottier est inséré un siège 36 pour l'organe d'étranglement inférieur 37 d'un double clapet 38. Entre la partie inférieure 30 et la partie supérieure 33 est encastré l'arrangement de mémbrane, constitué par un disque circulaire 39 et par deux membranes annulaires 40 et 41. Ces dernières ont la forme représentée dans la figure 1.Elles prennent appui sur le bottier au moyen d'une bague 42 munie de dépouilles périphériques et sur les bords extérieurs en dépouille du disque 39 agissant comme piston. te disque 39 est pourvu d'un perçage continu 43, qui est en commu- nication avec l'air extérieur par un canal 44, faisant vis-à-vis dans la bague 42 à couverture 35. Le perçage débouche en outre dans un siège 45 pour l'organe d'étranglement supérieur 46 du double clapet 38. Le mode de fonctionnement, connu en soi, de l'amplificateur pneumatique de puissance représenté est le suivant: A l'entrée 34 est amené un signal de commande d'air comprimé devant être amplifié. Le signal amplifié est prélevé à la sortie 32. L'entrée d'air d'alimentation 31 est reliée à une source d'air comprimé, qui fournit de l'air comprimé filtré de pression prédéterminée. A l'état équilibré de I'amlificateur, ltorgane de commande 46 ferme le siège 45 et ltorgane de commande 37 le siège 36 de la soupape.Cet état se maintient aussi longtemps que la pression à l'entrée 34 est égale à la pression à la sortie 32. Si la pression à entrée monte, le disque 39 se déplace vers le bas et, par l'intermédiaire du siège 45 et de ltorgane supérieur 46 du double clapet 38, il écarte l'organe d'étranglement inférieur 37 du siège de soupape 36, de sorte que l'air comprimé arrivant en 31 peut passer par le siège de soupape 36 pour parvenir à la sortie 32, ee qui entratne une élévation de la-pression à la sortie. Le passage 36/37 reste ouvert jusqu'au rétablissement de 1'équilibre entre la pression d'entrée et la pression de sortie. Dans le cas contraire où la pression dans la chambre d'admission 37 baisse, la pression régnant dans la chambre d'échappement 48 déplace le dis que 39 vers le haut, de sorte que le siège 45 s'écarte de l'organe d'étranglement supérieur 46 du double clapet 38 et que la surpres- sion régnant dans la-chambre 48 peut s'échapper vers ltextérieur - et stefRondrer, à travers ce siège de soupape et le perçage 43, ainsi qu'à travers le canal 44 et l'ouverture 35. La soupape 45/46 se ferme également dès que l'équilibre de pression s'est rétabli REVENDICATIONS 1. Arrangement de membrane destiné à maintenir et à guider de façon étanche un élément mobile semblable à un piston dans le bottier d'un appareil pneumatique, caractérisé en ce que la membrane (2, 22, 40, 41) présente une forme annulaire et est munie, sur une face au moins, d'un bord extérieur et d'un bord intérieur (5, 6, 25, 26) surépaissi et en dépouille, en ce que le bord extérieur (5, 25) est boutonné, avec légère tension de la surface de la membrane, sur un bord pareillement en dépouille le (7) d'une partie fixe du bottier (8,1;;42) entourant l'élément mobile (3, 23 39) et le bord intérieur (6, 26) est boutonné sur un bord en dépouille (9) de l'élément mobile, en ce qu'au moins le bord en dépouille (7,9) de la partie fixe du bottier ou de l'élément mobile est pourvu d'un arrondi (lo) ou d'un chanfrein se terminant à la pointe de la dépouille et en ce que l'interstice annulaire (11) entre la partie fixe du bottier (1,42) et I'élément mobile (3, 23,39) est plus petit que le triple de l'épaisseur de la membrane. 2. Arrangement de membrane selon la revendication 1, caractérisé en ce que la largeur de l'interstice annulaire (11) correspond approximativement à l'épaisseur de la membrane (2). 3. Arrangement selon l'une des revendications 1 ou 2 avec une membrane alimentée sur ses deux faces et munie de part et d'autre de bords en dépouille, caractérisé en ce que ltélé- ment mobile est formé de deux disques (23) s'appliquant l'un sur l'autre, dont les bords en dépouille se font vis-à-vis, et en ce que les bords extérieurs en dépouille (25) de la membrane (22) sont boutonnés sur deux parties (1) en regard du bottier (figure 2). 4. Arrangement de membrane selon la revendication 7, caractérisé en ce qu entre le bord intérieur de la membrane (22) et la paroi externe lui faisant vis-à-vis du disque (23), d'une part, ainsi qu'entre la paroi externe de la membrane et la paroi du bottier lui faisant vis-à-vis, d'autre part, est ménagée une chambre annulaire de dilatation (27). 5. Arrangement de membrane selon l'une des revendications 1 ou 2 pour alimentation sur les deux faces, caractérisé en ce que l'élément mobile (39) est muni de part et d'autre de bords en dépouille et en ce que, sur chacune des deux faces, est boutonnée une membrane (40,41) sur ltélement mobile, d 'une part, et sur une partie fixe (42) du bottier, d'autre part (figure 3). 6. arrangement de membrane selon la revendi cation 5, caractérisé en ce que partie fixée au bottier est une bague (42) encastrée entre deux parties du bottier (30,33) et mu -nie des bords en dépouille. 7. Arrangement de membrane selon l'une queleon- que des revendications 1 à 6 > caractérisé en ce que la membrane (Z, 22, 40, 41) est en caoutchouc non renforcé.