Brevet FR2206468A1 — publié le 19740607

La présente invention concerne généralement et a essentiel- lement pour objet un dispositif formant soupape ou valve commandée par membrane ou diaphragme analogue et les diverses applications et utilisations résultante3 de sa mise en oeuvre ainsi que les systèmes, ensembles, appareils, mécanismes, machines, circuits, équipements et installations pourvus de tels dispositifs.La soupape conforme à 'invention comprend un boîtier formant corps de soupape en travers duquel est fixée d'une manière formant jonction étanche, une membrane formant diaphragme qui est exposée d'un c6té à une pression constante et qui est mécaniquement reliée à un organe obturateur de soupape conçu pour réagir mutuellement ou coopérer réciproquement avec un siège de soupape, ledit siège de soupape réalisant l'ouverture de communication entre un orifice d'entrée et un orifice de sortie de la soupape, ledit organe obturateur de soupape étant destiné à ouvrir la voie de passage entre l'orifice d'entrée de soupape et l'orifice de sortie quand la pression, à laquelle l'autre coté de ladite membrane est exposé, est.plus petite quelapression constante s'exerçant sur son premier côté;; Le but de l'invention est de créer une soupape du type mentionné ci-dessus, qui fonctionne à une certaine différence entre la pression constante et la pression à orifice d'entrée de la soupape et à l'orifice de sortie de la soupape sans être dépendante de pressions prédéterminées comme cela est le cas par exemple avec des soupapes chargées par ressort. - La-particularité caractérisante de la soupape conforme à l'invention est queXltorgane obturateur de soupape ou opercule est réalisé sous forme d'un disque ou plateau relié à la membrane au moyen dsun arbre formant tige rigide qui est introduit à travers le siège de soupape, ledit organe obturateur de soupape formant opercule en forme de disque ayant une aire de surface choisie proportionnellement à l'aire de surface de la membrane, de façon que la surface de l'organe obturateur de soupape et celle de la membrane déterminent ensemble , c'est-à-dire conjointement, à quelloepressions, régnant dans les orifices d'entrée et de sortie de soupape et respectivement proportionnellement à ladite pression constante, la soupape sera respectivement ouverte et fermée. Quand elle est ainsi conçue, la soupape peut être agencée de façon à stouvrir à une sous-pression à son orifice d'entrée ou à son orifice de sortie mais à se fermer à une surpression à son orificed'entrée ou à son orifice de sortie. ta soupape fonctionnera ainsi comme une soupape à deux voies, dont la fonction est indépendante, du signe du gradient de pression. Dans un mode de réalisation de la soupape, l'organe obturateur de soupape en forme de disque a une aire de surface plus petite que celle de la membrane, laquelle surface est choisie de façon que la soupape puisse s'ouvrir à une pression, régnant à l'orifice d'entrée et à l'orifice de sortie de soupape, respectivement inférieure à la pression constante, pourvu que la pression respectivement à l'orifice de sortie ou à l'orifice d'entrée n'excède pas une certaine valeur donnée par les proportions d'aires de surface et par les deux autres pressions. Dans un autre mode d'exécution de la soupape, l'organe obturateur de surface et la membrane ont principalement les mêmes aires de surface, de sorte que l'on obtient ainsi que la soupape s'couvrira quand la pression à Orifice de sortie est inférieure à la pression constante. Dans une troisième forme d'exécution de la soupape, l'organe obturateur de soupape (élément de fermeture) présente une are de surface plus grande que celle de la membrane, la proportion entre les aires de surface étant choisies de façonàobtenir que la pression à orifice de sortie de soupape soit toujours une certaine fraction de la pression régnant à l'orifice d'entrée de la soupape;; La soupape conforme à l'invention comporte un certain nombre d'applications telles que par exemple dans des utilisations ménagères ou domestiques quotidienne0wdans des hôpitaux et dans les infirmeries dispensant les soins médicaux, dans des voyages dans l'espace, dans l'industrie, dans des systèmes pneumatiques et hydrauliques, dans aes laboratoires, etc, ou bien dans tous les cas où des fluides en mouvement (liquides ou gaz) sont à contrôler à commander ou à régler; L'invention sera mieux comprise et autres buts; caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemples non limitati illustrant divers modes de réalisation spécifiques actuellement préférés de l'invention et dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation de la soupape conforme à l'invention, dans lequel l'aire de surface de l'organe obturateur de soupape est plus petit que celle de la membrane; et - la figure 2 représente une vue en coupe longitudinale d'une soupape, dont l'organe obturateur de soupape possède approximativement la même aire de surface que la membrane. La figure I représente un exemple de la soupape conforme à l'invention montée entre une tubulure ou un orifice d'entré de tube la et une tubulure ou un orifice de sortie de tube lb. te boîtier formant corps de valve est désigné par le chiffre de référence 2 et son organe obturateur formant opercule est désigné par le repère 6 et réagit mutuellement ou coopère réciproquement avec un siège de soupape 7. Par l'intermédiaire d'un arbre rigide 5 introduit à travers le siège de soupape 7, l'organe obturateur de soupape 6 est fixé en quatre à une membrane 3 qui est assujettie par jonction étanche en travers dA boîtier de soupape 2 en divisant celui-ci en deux chambres 9 et 10. ta chambre de gauche 9 est soumise au moyen d'un orifice 8 à la pression atmosphérique ou à une autre pression'gonstante tandis queila chambre de droite 10 est reliée à l'orifice d'entrée de soupape la. La membrane 3 peut être réalisée en toute matière élastique appropriée, telle qu'une plaque métallique concentriquement ondulée ou plissée (comme cela est représenté) ou par exemple en un caoutchouc à base de silicone, synthétique ou naturel, de façon que sa portion centrale puisse se déplacer transversalement dans le boîtier de soupape 2. Selon les pressions régnant à l'orifice d'entrée de soupape la ou à l'orifice de sortie de soupape lb, la soupape se fermera ou s'ouvrfrasquand ces pressions seront supérieures ou inférieures à la pression constante, dans le cas de la pression atmosphérique. Si àl"orifice d'entrée de soupape la, il règne une souspression tandis que les pressions à l'orifice de sortie de soupape lb et dans la chambre 9 sont égales, une force agira sur la membrane 3, laquelle force tendra à ouvrir la soupape puisque la pression nette sur la membrane déplacera celle-ci vers le côté de droite. Sur le c8té de droite de l'organe obturateur de soupape en forme de disque 6, il y aura une force qui tendra à maintenir la soupape fermée mais, du fait que la membrane 3 possède une aire de surface plus grande que celle de l'organe obturateur de soupape 6, la force nette sur celle-ci prédominera et la soupape s'ouvrira pour permettre un écoulement de fluide depuis l'orifice de sortie de soupape lb jusqu'à l'orifice d'entrée de soupape la. A une sols -pression régnant à l'orifice de sortie de soupape lb et pour des pressions égales régnant à l'orifice d'entrée de soupape la et dans la chambre 9, la soupape s'ouvrira également, cette fois pour permettre un écoulement de fluide depuis l'orifice d'entrée de soupape la.jusqu'à l'orifice de sortie de soupape lb. La force, agissant sur l'organe obturateur de soupape 6 et celle agissant sur la membrane 3 tendront dans ce cas toutes deux à ouvrir la soupape. La figure 2 représente un mode de réalisation de la soupape conforme à l'invention, dans lequel l'aire de surface de l'organe obturateur de soupape 6 est approximativement la m8me que l'aire de surface de la membrane 3. On a donné les mimes chiffres de référence que sur la figure 1 aux différentes pièces ou par'.iev de la soupape. De plus, le siège de soupape 7 est pourvu d'une bague ou garniture élastique de joint d'étanchéité 7' et en outre, dans l'ouverture de soupape est prévue un croissillon 15 avec un moyeu pour supporter l'arbre 5.La membrane 3 est pincée ou serrée entre le boîtier de soupape 2 et ue couvercle ou chapeau Il qui est fixé par des vis 12. t'autre extrémité du boîtier de soupape est pourvue d'un couvercle 13 avec une ouverture pour l'orifice de sortie lb, le couvercle 13 étant fixé par des vis 14. Dans un troisième exemple d' exécution de la soupape conforme à l'invention, qui n'est pas représenté dans le dessin, l'aire de surface de l'organe obturateur de soupape en forme de disque est plus grande que celle de la membrane. Une telle soupape fonctionnera comme une soupape réductrice de pression en réduisant toute pression d'une certaine fraction, la fraction étant déterminée par la relation existante entre les aires de surface respectivement de la membrane et de l'organe obturateur de soupape. La soupape conforme à l'invention peut en outre être pourvue d'une charge ou sollicitation par ressort agissant soit sur la membrane ou sur l'organe obturateur de soupape. La soupape pue aussi entre pourvue de dispositifs extérieurs de commande influençables. La soupape conforme à l'invention peut être utilisée pour tout liquide et pour tout gaz et peut être fabriquée en toute matière appropriée. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont éte donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre-dans le cadre des revendications qui suivent. REVEN ICAT IONS 1. Dispositif formant soupape actionnée par membrane, du type comprenant un boîtier formant corps de soupape en travers duquel est fixée de façon étanche une membrane qui est exposée d'un côté à une pression constante et qui est reliée mécaniquement à un organe obturateur de soupape conçu pour réagir mutuellement avec un siège de soupape, ledit siège de soupape réalisant l'ouverture de communication entre un orifice d'entrée et un orifice de sortie de ladite soupape, ledit organe obturateur de soupape étant destiné à ouvrir la voie de passage entre ledit orifice d'entrée et ledit orifice de sortie de soupape quand la pression, à laquelle est exposé l'autre côté de ladite membrane, est inférieure à ladite pression constante s'exerçant sur son premier côté, caractérisé en ce que ledit organe obturateur de soupape est réalisé sous forme d'un disque relié à ladite membrane au moyen d'un arbre rigide qui est introduit à travers ledit siège de soupape, ledit organe obturateur de soupape en forme de disque ayant une aire de surface choisie proportionnellement à l'aire de surface de ladite membrane, de façon que la surface dudit organe obturateur de soupape et celle de ladite membrane déterminent conjointement à quelles pressions respectivement dans ledit orifice d'entrée et dans ledit orifice de sortie de ladite soupape, proportionnellement à ladite pression constante,- ladite soupape s'ouvrira et se fermera respectivement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe obturateur de soupape précité en forme de disque possède une aire de surface plus.petite que celle de la membraniprécitée, ladite surfaee étant choisie de façon que ladite soupape puisse s'ouvrir à une pression respectivement aux orifices précités d'entrée et de sortie de soupape1 plus petite que la pression constante précitée, pourvu que la pression respectivement audit orifice de sortie ou audit orifice d'entrée n'excède pas une certaine valeur déterminée par les proportions desdites aires de surface et par les deux autres pressions. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe obturateur de soupape précité et la membrane précitée ont principalement les mimes aires de surface, de sorte que l'on obtient que ladite soupape s'ouvrira quand la pression à l'orifice de sortie précitée est inférieure à la pression constante précitée. 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe obturateur de soupape précité possède une aire de surface supérieure à celle de la membrane précitée, la proportion, entre lesdites aires de surface étantlchoisies de façon à obtenir que la pression à l'orifice de sortie précité de ladite soupape soit toujours une certaine fraction de la pression régnant à l'orifice d'entrée précité de ladite soupape.