Brevet FR2533332A1 — publié le 19840323

Régulateur de débit. L'invention concerne un régulateur de débit dans lequel une membrane, qui est déformable à l'encontre des forces élastiques, est disposée entre une chambre de pres- sion d'arrivée et une chambre de pression de départ, et la chambre de pression de départ est délimitée par une paroi d'appui en forme de coque dans laquelle est prévue au moins une rainure radiale couplée au côté d'arrivée au niveau de l'extrémité extérieure suivant la direction radiale. Suivant la demande de brevet allemand antérieure P 32 23 206 3, la membrane s'appuie toujours plus sur la surface d'appui en forme de cône lorsque la différence de pression augmente De cette manière une longueur croissante de la rainure radiale est recouverte par la membrane, de sorte qu'il apparaît un canal d'étranglement de longueur croissante qui réduit le débit en fonction de la diffé- rence entre la pression d'arrivée et la pression de départ. Dans le cas connu, les forces élastiques sont provoquées exclusivement par l'élasticité du matériau de la membrane. Etant donné que l'amplitude de variation n'est pas excessi- vement importante lors de la sélection du matériau de la membrane, les caractéristiques du régulateur pouvant être obtenues se trouvent également dans une gamme étroite Il est notamment difficile d'agencer le régulateur pour des variations très importantes de la différence de pression. A ceci s'ajoute le fait que l'élasticité du matériau de la membrane varie, que ce soit en fonction de la tempéra- ture, du vieillissement ou d'une influence chimique due à l'agent dont le débit doit être régulé Il en résulte que les propriétés du régulateur varient. On connaît en outre (d'après la demande de brevet allemand mise à l'inspection publique sous le n'10 49 176) un régulateur de débit dans lequel un disque élastique plan épais coopère avec une surface d'appui plane dans laquelle sont prévues des rainures radiales Ici l'étranglement est effectué en fonction de la différence de pression grâce au fait que le disque pénètre plus ou moins profondément dans la rainure radiale et réduit sa section transversale L'ef- fet de la surface de membrane efficace qui diminue lorsque la différence de pression augmente n'apparaît pas ici. L'invention se propose de fournir un régulateur de débit du type décrit en tête du présent mémoire, qui offre la possibilité de déterminer la caractéristique du régula- teur plus librement et plus exactement que jusqu'ici. Ce problème est résolu suivant l'invention grâce au fait que la région centrale de la membrane est chargée par un ressort. Ce ressort produit les forces élastiques en liaison avec la membrane, mais de préférence pratiquement seul. Grâce au choix du ressort, la caractéristique du régulateur peut être déterminée dans une gamme importante Notamment, il n'apparaît aucune difficulté pour faire travailler le régulateur entre la différence de pression nulle et une différence de pression très importante En effet, la posi- tion du ressort assure que toute la force qu'il exerce agit sur la partie de membrane encore efficace, donc pas suppor- tée par la surface d'appui Etant donné que cette surface efficace diminue lorsque la différence de pression augmente, une régulation peut encore être effectuée même dans le cas de différences de pression très importantes En outre, un ressort est de loin beaucoup moins sensible visà-vis du veillissement, d'attaques chimiques et d'influences de la température, de sorte que la caractéristique choisie une fois peut être également maintenue sur toute la durée du service. Des caractéristiques différentes sont obtenues non seulement grace au choix de ressorts différents, mais éga- lement du fait que le ressort peut être monté avec une ten- sion initiale, qui peut également être choisie librement. De préférence, la tension initiale du ressort est réglable Pour un ressort donné, on peut alors utiliser toute la gamme de tensions initiales, en partant d'une ten- sion initiale nulle. Une autre possibilité pour agir sur la caractéris- tique du régulateur consiste à s'écarter, de façon concave ou convexe, d'une surface conique Dans des conditions identiques par ailleurs ceci donne des inclinaisons dif- férentes des sections de départ des caractéristiques. Dans un mode de réalisation préféré, la membrane possède une forme correspondant à celle de la paroi d'appui. La membrane peut par conséquent s'appuyer, par une partie de sa surface, sur la surface d'appui dans toutes les posi- tions intermédiaires, sans que ceci nécessite une déforma- tion élastique La membrane peut par conséquent être cons- tituée par un matériau rigide ou ne présentant qu'une très faible élasticité, de sorte que des influences du maté- riau de la membrane sur la caractéristique du régulateur peuvent être maintenues très faibles. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante de plusieurs modes de réalisation pré- férés mais non limitatifs représentés aux dessins annexés sur lesquels la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un premier mode de réalisation d'un régulateur de débit suivant l'invention la figure 2 représente un second mode de réalisation dans lequel le ressort est omis; la figure 3 représente un troisième mode de réalisa- tion dans lequel le ressort est omis; et les figures 4 à 6 représentent différentes caractéristi- ques de régulateur. Sur la figure 1, on a représenté un tuyau 1 dans lequel est monté un régulateur de débit 2 Le régulateur comporte un corps de base 3 qui supporte une bague d'étan- chéité 5 dans une rainure périphérique 4 Le bord d'une membrane 9 est serré entre une face frontale 6 du corps de base 3 et une bague de fixation-7 Le corps de base 3 et la bague de fixation 7 sont maintenus entre un épaulement de la conduite 1 et un jonc 11. Le corps de base possède une surface d'appui coni que 12 et un trou central 13 Dans la surface d'appui 12 est ménagée une rainure radiale 14 dont la section trans- versale diminue de l'extérieur vers l'intérieur L'extrémi- té extérieure 15 suivant la direction radiale de la rainure radiale est couplée, par l'intermédiaire d'une rainure axia- le 16, à la chambre de pression d'arrivée 17, au-dessus de la membrane 9 Une chambre de pression de départ 18 se trouve entre la membrane 9 et la surface d'appui 12 La flèche 19 indique de ce fait le sens de l'écoulement. La membrane 9 possède une région centrale 20 qui- est chargée par un ressort hélicoïdal 21 Celui-ci s'étend à travers le trou central 13 et s'appuie à l'autre extrémi- té sur une plaque de support 22 Celle-ci peut être dépla- cée axialement à l'aide de vis 23 simplement indiquées schématiquement, pour faire varier la tension initiale du ressort 21 La partie de membrane 24 entre la région cen- trale 20 et le bord 8 possède la forme d'un cône de maniè- re à correspondre approximativement à la surface d'appui 12. A la place de la seule rainure radiale 14 indiquée, on peut également prévoir plusieurs rainures radiales mon- tées en parallèle ou pouvant être rendues efficaces seules ou en combinaison, comme cela est indiqué dans la demande de brevet précitée P 32 23 206 La section transversale de la rainure radiale 14 peut varier aussi bien en hauteur qu'en largeur. Lorsqu'en fonctionnement il n'y a pas d'écoulement, la membrane 9 est poussée par le ressort 21 dans une posi- tion supérieure dans laquelle la membrane n'est pas du tout en contact avec la surface d'appui 12 et par conséquent la rainure radiale 14 est complètement libre Lorsque la pres- sion dans la chambre de pression d'arrivée 17 augmente, la membrane est appuyée vers le bas à l'encontre de la force élastique du ressort 21 De ce fait, elle s'appuie partiel- lement sur la surface d'appui 12 La rainure radiale 14 est par conséquent recouverte sur la longueur X et forme un canal d'étranglement correspondant Simultanément la partie de la membrane 9 qui est soumise à la différence entre la pression d'arrivée et la pression de départ diminue. Cependant, le ressort 21 agit avant comme après avec toute sa force Par conséquent, à chaque différence de pression AP est associée une position d'équilibre de la membrane et du ressort qui conduit à un recouvrement prédéterminé X. Le recouvrement maximal XO et par conséquent l'étranglement maximal sont obtenus lorsque la membrane 9 s'appuie complè- tement, par sa partie 24, sur la surface d'appui 12. Sur la figure 2, on a représenté un corps de base 103 dont la surface d'appui 112 s'écarte de façon concave par rapport à la surface d'un cône La membrane 19 possède une forme correspondant à cette surface d'appui Ceci four- nit une région de départ plus raide de la caractéristique. Sur la figure 3, le corps de base 203 comporte une surface frontale 212 qui s'écarte de façon convexe par rap- port à la surface d'un cône Elle coopère avec une membrane 209 q(ui est adaptée à cette surface d'appui 212 Ceci four- nit une section de départ plus plate de la caractéristique. Les diagrammes des figures 4 à 6 représentent le degré de recouvrement relatif XR = X/X O par rapport à la différence de pression AP La figure 4 représente quatre. caractéristiques pour lesquelles on a utilisé le même res- sort 21 mais avec une tension initiale qui croit de a vers d La tension initiale peut être modifiée à l'aide de la plaque de support 22. La figure 5 représente des caractéristiques e à h pour des membranes avec des rapports différents entre la surface maximale et la surface minimale de la membrane. La figure 6 représente des caractéristiques i à j qui sont valables lors de l'utilisation du même ressort et de la même tension initiale pour différentes formes de la surface d'appui, à savoir la caractéristique i pour la surface d'appui convexe de 'la figure 2, la caractéristique k pour la surface conique de la figure 1, et la caractéris- tique j pour la-surface d'appui concave de la figure 3. Grâce à la combinaison d'un ressort, dont la carac- téristique possède une pente déterminée, d'une tension initiale déterminée et d'une forme déterminée de la surfa- ce d'appui, on peut obtenir des caractéristiques de régu- lateur qui sont adaptées de façon très précise à chaque cas individuel, et cela permet de maintenir le débit ap- proximativement constant sur une large gamme de différen- ces de pression. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. 2533332 - REVENDICATIONS 1 Régulateur de débit dans lequel une membrane, qui est déformable à l'encontre de forces élastiques, est disposée entre une chambre de pression d'arrivée et une chambre de pression de départ, et la chambre de pression de départ est délimitée par une paroi d'appui en forme de coque dans laquelle est prévue au moins une rainure radia- le couplée au côté d'arrivée au niveau de l'extrémité extérieure suivant la direction radiale, caractérisé-par le fait que la région centrale ( 20) de la membrane ( 9; 109; 209) est chargée par un ressort ( 21). 2 Régulateur de débit suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le ressort ( 21) est soumis à une tension initiale dans la position de repos. 3 Régulateur de débit suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que la tension initiale du ressort ( 21) est réglable. 4 Régulateur de débit suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la paroi d'appui ( 112) s'écarte de façon concave par rapport à une surface conique. î Régulateur de débit suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la paroi d'appui ( 212) s'écarte de façon convexe par rapport à une surface conique. 6 Régulateur de débit suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que la membrane ( 9; 109; 209) possède une forme correspondant à celle de la paroi d'appui ( 12; 112; 212).