Brevet FR2620775A1 — publié le 19890324

La présente invention concerne le domaine de la construction de pompes et de compresseurs et a notamment pour objet un ensemble de machine à membrane, L'invention peut êtie utilisée dans les ensem- bles de machines à membrane, équipées de membranes, dont la surface dans la zone de serrage est réalisée à partir d'une matière polymère en vue de prévenir les fuites d'un fluide en cas de destruction d'une membrane. Il est avantageux d'utiliser la présente inven- tion dans les ensembles de machines à membrane, dans les- quelles les membranes faites à partir de polymères dont les propriétés permettent aux contraintes d'être relachée dans les membranes, par exemple des thermoplastes. Lors du fonctionnement des ensembles de machines à membrane, une destruction des membranes peut se produire. Cette destruction peut conduire à la pénétration d'un flui- de compressible dans le milieu environnant, ce qui est inadmissible pour des raisons de sécurité, si un fluide compressible est nocif, toxique, radio-actif ou présente un danger d'incendie ou d'explosion, aussi bien que pour des raisons économiques, si un fluide compressible est trop cher, ses pertes étant indésirables. L'autre aspect du problème concerne les ensembles de machines à membrane ayant une commande hydraulique ou pneumatique. En cas de destruction de la membrane dans les- dites machines, le fluide moteur peut pénétrer à l'inté- rieur de la chambre de travail remplie d'un fluide à pom- per. Cela conduit, outre les inconvénients mentionnés ci- dessus, à d'autres conséquences supplémentaires indésira- bles dues à la pollution du fluide compressible par le fluide moteur. Dans les industries pharmaceutiques, ali- mentaires, biologiques, cela n'entraîne que des dommages économiques, mais en médecine cet inconvénient peut pré- senter un danger pour la santé des hommes. Les ensembles de machines à membrane comportant une seule membrane sont les plus dangereux à cet égard, car en cas.de destruction de cette dernière, les consé- quences néfastes susmentionnées sont plus ou moins inévi- tables. La conception des ensembles de machines à mem- branes comportant au moins deux membranes est la meilleure solution à ce problème. Dans ces ensembles, une fente en- tre les membrane3est liée à l'aide d'un canal à un aver- tisseur de fuite du fluide pénétrant dans ladite fente à travers une membrane défectueuse. En cas de détérioration de n'importe laquelle des membranes qui forment entre el- les une fente, l'avertisseur de fuite assure la détection opportune dudit défaut. On connaît un ensemble de machine à membrane (SU, A 994 798) comportant un disque limiteur, un disque de ré- partition et trois membranes métalliques qui sont serrées à la périphérie entre lesdits disques. La membrane médiane est pourvue de fentes radiales qui forment, avec les mem- branes extérieures, des canalisations liant la fente entre les membranes avec l'avertisseur de fỉte du fluide dans ladite fente à travers n'importe quelle membrane extérieu- re endommagée. Un tel ensemble assure la détection opportune d'un défaut des membranes et permet de prévenir des consé- quences négatives dues audit défaut. Cependant, les fentes radiales pratiquées dans la membrane médiane jouent le rôle de concentrateurs des contraintes locales dans les membranes extérieures, ce qui accélère leur destruction tandis que le frottement ayant lieu entre les membranes elles-mêmes et entre les membra- nes et le disque limiteur intensifie encore davantage ce phénomène et baisse la fiabilité de la machine à membrane. On connait aussi un ensemble de machine à mem- brane (US, A 3 661 060) comportant un disque limiteur et un disque de répartition. Trois membranes au moins se trouvent serrées suivant la périphérie entre ces disques et forment une fente entre les membranes qui est liée, par l'intermédiaire des membranes extérieures, à un avertis- seur de fuite du fluide dans ladite fente, Dans ce cas, les surfaces des membranes opposées l'une à l'autre et la surface du disque limiteur faisant face aux membranes sont réalisées à partir d'une matière polymère. Quant à la membrane médiane, elle est pourvue de fentes à travers lesquelles la fente entre les membranes se voit liée à l'avertisseur de fuite. La présence d'une matière polymère sur les sur- faces des membranes et des disques contribue à la diminu- tion de l'usure nocive des membranes, lorsqu'elles se frottent l'une contre l'autre et contre le disque limiteur, et à l'affaiblissement des concentrateurs de contraintes locales qui se présentent sous forme de fentes dans la mem- brane médiane. Le revêtement polymère ralentit aussi la corrosion, ce qui est très important lorsqu'on utilise la machine à membrane pour la compression de fluides agres- sifs. Cependant, les matières polymères possèdent des caractéristiques de fluage et de relâchement des contrain- tes dans la zone de leur déformation, Cela concerne sur- tout les thermoplastes, par exemple le polytétrafluoro- éthylène qui est largement utilisé dans des milieux agres- sifs grâce à son inertie par rapport à ces derniers. Grâce auxdites propriétés connues, la matière du revêtement polymère des membranes remplit, après un certain temps, les fentes pratiquées dans la membrane mé- diane, les rend plus étanches et sépare ainsi la fente en- tre les membranes et l'avertisseur de fuite. Alors, les défectuosités des membranes extérieures ne font pas réagir l'avertisseur de fuite, ce qui peut conduire à des consé- quences inadmissibles. Tout ce qu'on Vient de dire plus haut diminue la fiabilité de l'ensemble d'une machine à membrane. dn s'est donc proposé de concevoir un ensemble de machine à membrane qui permet d'assurer une parfaite combinaison de l'avantage qué communiquetdes matières po- lymères aux surfaces des membranes avec la haute fiabilité du contrôle de leur détérioration. Le problème, ainsi posé, est résolu à l'aide d'un ensemble de machine à membrane comportant un disque limiteur, un disque de répartition et deux membranes au moins qui sont serrées suivant la périphérie entre les disques et forment une fente entre les membranes qui est liée à travers les membranes, à un avertisseur de fuite du fluide dans ladite fente, les surfaces des membranes opposées l'une à l'autre au moins dans la zone de leur serrage étant réalisées à partir d'une matière polymère, caractérisée, selon l'invention, en ce qu'une pièce d'in- sertion métallique est disposée entre chaque paire de membranes sur la partie périphérique, s'engage par un bout dans la fente entre les membranes et possède une canalisation débouchante par laquelle la fente entre les membranes est liée à l'avertisseur de fuite, en ce que l'épaisseur de la pièce d'insertion est supérieure à l'épaisseur totale de matière polymère des surfaces des membranes, opposées l'une à l'autre dans la zone de leur serrage. L'ensemble de machine à membrane revendiqué est réalisé selon une conception qui supprime l'éventualité du bouchage de la canalisation débouchante reliant la fen- te située entre les membranes à l'avertisseur de fuite du fluide dans ladite fente, en cas de détérioration des mem- branes. Cet avantage est obtenu grace au fait que les pro- priétés de fluage du polymère se manifestent de manière accrue dans la zone de serrage des membranes o elles sont immobiles et o leurs contraintes sont maximales et à ce que la canalisation débouchante de la pièce d'insertion se trouve complètement isolée et protégée contre la pénétra- tion de matière polymère. Quant à la zone d'oscillations des membranes, les contraintes sont considérablement plus faibles, le phénomène de fluàge du polymère est absent et la canalisa- tion de la pièce d'insertion se trouve liée à la fente en- tre les membranes. Une telle conception de la machine à membrane assure une liaison fiable de la fente entre les membranes avec l'avertisseur de fuite par la canalisation débouchan- te pratiquée dans la pièce d'insertion dans toutes les circonstances. Il est rationnel que la pièce d'insertion métal- lique de l'ensemble de machine à membrane soit réalisée sous forme d'un paquet de trois plaques s'appliquant et fixées l'une à l'autre, la plaque médiane étant constituée par deux parties, dont la longueur est inférieure à la longueur de deux autres plaques. Il est à noter que ces parties sont montées avec un certain jeu longitudinal l'une par rapport à l'autre. Ce jeu et les deux autres plaques forment une canalisation débouchante. Une telle réalisation de la pièce d'insertion assure une construction plus simple. Il est utile que la pièce d'insertion métallique de l'ensemble de machine à membrane soit réalisée sous forme d'une enveloppe fabriquée à partir d'une ébauche, dont le développement comprend une base rectangulaire à laquelle s'appliquent, de deux côtés, deux volets-rectan- gulaires, la longueur de chaque volet étant inférieure à la longueur du côté de la base s'appliquant au volet tan- dis que la largeur totale des volets est inférieure à la largeur de la base, ces volets, se trouvant en état plié, entrent en contact avec la base en formant entre eux un espacement, le troisième volet, volet isométrique à la base, s'applique au troisième côté de la base; de plus, un orifice est pratiqué dans le pli du troisième volet et mis en communication avec la canalisation débouchante formée par l'espacement, la base de développement et le troisième volet rectangulaire, le quatrième côté de la base est constitué par un bout de la pièce d'insertion qui s'engage dans la fente entre les membranes. Une telle réalisation de la pièce d'insertion assure une technologie plus simple pour sa fabrication, L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à ti- tre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins non limitatifs annexés, dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un en- semblé de machine à membrane, selon l'invention; - la figure 2 est une vue de dessus montrant la po- sition de la pièce d'insertion dans la zone de serrage des membranes, selon l'invention; - la figure 3 est une vue en perspective d'un exem- ple d'exécution d'une pièce d'insertion métallique cons- tituée par trois plaques, selon l'invention; - la figure 4 est une vue de dessus d'un exemple d'exécution d'une pièce d'insertion métallique en forme d'enveloppe, selon l'invention; - la figure 5 représente une pièce d'insertion métal- lique en forme d'enveloppe, selon l'invention, ladite piè- ce étant développée; - la figure 6 est une vue de côté d'un exemple d'exé- cution d'une pièce d'insertion métallique en forme d'enve- loppe, selon l'invention. L'ensemble d'une machine à membrane comporte un disque limiteur 1 (figure 1), un disque de répartition 2 (figure 1), au moins deux membranes 3 et 4 serrées suivant la périphérie entre deux disques, revêtues d'une matière polymère et formant une fente 5 entre les membranes. La fente 5 entre les membranes est liée à un avertisseur 6 de fuite du fluide dans ladite fente. Les surfaces 7 et 8 des membranes 3 et 4 sont opposées l'une à l'autre dans la zone 9 de leur serrage et sont recouvertes de couches 10 et 11 d'une matière polymère. Les couches 10, 11 peuvent s'étendre sur toute la surface des membranes 3 et 4 selon la figure 1. L'épaisseur des couches 10 et 11 peut s'éten- dre sur toute l'épaisseur des membranes 3 et 4, ce qui cor- respond à l'exécution des parties périphériques des mem- branes 3 et 4 dans la zone 9 entièrement en polymère, Les membranes 3 et 4 peuvent être aussi réalisées entièrement en polymère. Une pièce d'insertion métallique 12, dont une partie 13 (figures 1, 2) s'engage dans la fente 5 entre les membranes est interposée entre chaque paire de mem- branes 3 et 4 à la partie périphérique de celle-ci dans la zone 9 de serrage. La pièce d'insertion 12 est dispo- sée à la périphérie et limitée par un contour intérieur 14 et un contour extérieur 15 de la zone 9 de serrage des disques 1, 2. La pièce d'insertion métallique 12 possède une canalisation débouchante 16 à l'aide de laquelle la fente 5 entre les membranes est liée à l'avertisseur de fuite 6 par l'intermédiaire d'une canalisation auxiliaire 17, réalisée dans le disque limiteur 1. La canalisation auxiliaire 17 peut être aussi réalisée dans le disque de répartition 2. Cette fente 5 entre les membranes est formée par des micro-rugosités 7 et 8 des membranes 3 et 4. L'épaisseur de la pièce d'insertion 12 ne dé- passe pas l'épaisseur totale des couches 10 et 11 de ma- tière polymère des surfaces 7 et 8 des membranes 3 et 4 opposées l'une à l'autre dans la zone 9 de leur serrage. En réalisant le montage de l'ensemble de machi- ne à membrane, on place la pièce d'insertion 12 entre les membranes 3 et 4, et ensuite, en appliquant une force dans le sens du serrage des disques 1 et 2, on serre les- dites membranes 3 et 4 conjointement avec la pièce d'in- sertion 12 entre les disques 1 et 2. Ce faisant, la pièce d'insertion métallique 12 déforme les surfaces 7 et 8 en s'enfonçant dans les couches 10 et 11 de matière polymè- re, tandis que les membranes 3 et 4, en coopération avec les disques 1 et 2, forment une chambre de travail et une chambre de commande 18 et 19 respectivement. Du fait que la canalisation débouchante 16 est réalisée à l'intérieur de la pièce d'insertion 12, elle ne se bouche plus par une matière polymère déformée. Ceci assure une communication fiable de la fente 5 située en- tre les membranes ayec l'ayertisseur 6 de fuite par l'in- termédiaire de la canalisation 16 et par la canalisation auxiliaire 17. Si l'épaisseur de la pièce d'insertion 12 est supérieure à l'épaisseur totale des couches 10 et 11 de matière polymère, alors ladite pièce d'insertion 12 sera écrasée lors du montage entre les membranes 3 et 4 qui, à leur tour, seront détériorées. La pièce d'insertion métallique 12 (figure 3) est réalisée sous forme d'un paquet de trois plaques s'appliquant et fixées l'une à l'autre, la plaque média- ne étant constituée par deux parties 20 et 21. La lon- gueur desdites parties 20 et 21 est inférieure à la lon- gueur des deux autres plaques 22 et 23. Ces parties 20 et 21 sont montées avec un jeu longitudinal 24 l'une par rapport à l'autre. Les plaques 22 et 23 et les parties et 21 de la plaque médiane sont reliées entre elles, par exemple par soudage, collage, etc., et forment une canalisation débouchante 16 (figure 2). La conception simple de la pièce d'insertion 12 assure sa haute fiabilité. La pièce d'insertion 12 (figure 4) peut être réalisée en forme d'enveloppe à partir d'une ébauche dont le développement (figure 5) a une base rectangulai- re 25. Deux volets rectangulaires 26 et 27 s'appliquent sur deux Côtés opposés de la base. La longueur de chaque volet est inférieure à la longueur du côté de la base 25 s'appliquant aux volets, tandis que la largeur totale des deux volets est inférieure à la largeur de la base 25. Dans ce cas, lorsque les volets 26 et 27 se trouvent à l'état plié, ils entrent en contact avec la base 25, en formant entre eux un espacement 28 (figure 5); le troi- sième volet rectangulaire 29 isométrique à la base 25 s'applique à un troisième côté de la base 25 (figure 5). Avec cela, un orifice 31 communicant avec la canalisation débouchante 16 (figure 4) est pratiqué dans le pli 30 du troisième volet 29. La canalisation débouchante 16 (figu- re 4) est formée par l'espacemient 28 (figure 5), la base et le troisième volet rectangulaire 29; quant Ru quatrième côté 32 de la base 25, il fait fonction de par- tie de pièce d'insertion 12 qui s'engage dans la fente 5. La pièce d'insertion 12, réalisée sous forme d'une enveloppe, peut être munie de pétales 33 et 34 (figure 6) qu'on rabat dans les sens opposés perpendicu- lairement à la base 25 (figure 5). A l'aide de ces péta- les 33 et 34 s'appuyant contre les surfaces cylindriques des membranes 3 et 4, on arrive à éviter le déplacement radial de la pièce d'insertion 12 par rapport aux mem- branes 3 et 4 au cours du montage de l'ensemble d'une ma- chine à membrane. La construction de la pièce d'insertion 12 en forme d'enveloppe n'exige aucune opération supplémentaire pour le raccordement de ses éléments entre eux. Sa tech- nologie de fabrication est simple. Elle est caractérisée par une haute fiabilité. Pendant le fonctionnement d'une machine à mem- brane, des détériorations des membranes 3 et 4 peuvent avoir lieu à la suite de leur usure et d'une pénétration imprévue de particules solides dans la chambre de travail 18 et la chambre de commande 19, respectivement. Dans le cas d'un accident semblable, le fluide compressible utili- sé en provenance de la chambre de travail 18 ou bien un liquide moteur de la chambre de commande 19 pénètre, dans la fente 5 entre les membranes, à travers un orifice du fait d'un endommagement dans les membranes 3 et 4. Ensui- te, le liquide moteur ou le fluide se propage dans la fente 5 et pénètre dans la canalisation débouchante 16 de la pièce d'insertion 12 et dans la canalisation débouchan- te 17 et parvient ensuite à l'avertisseur de fuite 6. Cet avertisseur peut être inséré, par exemple, dans le circuit électrique du moteur de commande d'une machine à membrane et, aussi, dans le circuit électrique de signalisation so- nore et lumineuse d'un circuit de commande automatique d'une machine à membrane, Dans ce cas-là, le fonctionnement de l'vertis- seur de fuite 6 dû à la pénétration dans celui-ci d'un fluide compressible ou d'un liquide de commande conduit à la mise hors circuit du moteur, à l'arrêt d'une machine à membrane et à l'apparition des signaux sonore et lumi- neux d'alarme sur le pupitre de commande d'une machine à membrane donnée. Cela permet de prévenir la destruction de l'autre membrane et les conséquences indésirables qui peuvent avoir lieu. La version préférable, décrite ci-dessus, de réalisation de l'ensemble de machine à membrane, selon l'invention, n'est donnée uniquement qu'à titre d'exem- ple non limitatif de la présente invention. Différents- modes de réalisation et modifications sont possibles dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Ensemble de machine à membrane comportant un disque limiteur (1), un disque de répartition (2), au moins deux membranes (3, 4) serrées suivant la périphérie entre lesdits deux disques et formant une fente (5) entre elles mise en communication avec un avertisseur (6) de fuite d'un fluide dans ladite fente à travers les membra- nes (3, 4), les surfaces (7, 8) des membranes (3, 4) oppo- sées l'une à l'autre au moins dans la zone (9) de leur serrage étant réalisées d'une matière polymère, caractéri- sé en ce qu'une pièce d'insertion métallique (12) s'enga- geant par une partie (13) dans la fente (5) entre les mem- branes est mise entre chaque paire de membranes (3, 4) à la partie périphérique et possède une canalisation débou- chante (16) par l'intermédiaire de laquelle la fente (5) entre les membranes est reliée à l'avertisseur de fuite (6), l'épaisseur de la pièce d'insertion (12) n'étant pas supérieure à l'épaisseur totale de matière polymère des surfaces (7, 8) des membranes (3, 4) opposées l'une à l'autre dans la zone de serrage. 2. Ensemble de machine à membrane selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que la pièce d'insertion métallique (12) est réalisée sous forme d'un paquet de trois plaques s'appliquant et fixées l'une à l'autre, la plaque médiane étant constituée par deux parties (20, 21) dont la longueur est inférieure à la longueur des deux autres plaques (22, 23), en ce que lesdits parties sont montées avec un espacement longitudinal (24) l'une par rapport à l'autre tandis que ledit espacement (24) et les deux autres plaques (22, 23) forment la canalisation dé- bouchante (16). 3. Ensemble de machine à membrane selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que la pièce d'insertion métallique (12) est réalisée sous forme d'une enveloppe faite à partir d'une ébauche dont le développement a une base rectangulaire (25) ayant deux côtés opposés sur les- quels s'appliquent deux volets rectangulaires (26, 27), la longueur de chaque Volet étant inférieure à la longueur du côté de la base (25) étant appliqué aux volets, et la somme de leur largeur étant inférieure à la largeur de la base (25), en ce que lorsque les volets (26, 27) se trou- vant en état plié, ils entrent en contact avec la base (25) en formant entre eux un espacement (28), au troisième côté de la base (25) s'applique un troisième volet rectan- gulaire (29) isométrique à la base (25), en ce qu'un ori- fice (31) mis en communication avec la canalisation débou- chante (16) est pratiqué dans le pli (30) du troisième volet (29), la canalisation débouchante (16) étant formée par l'espacement (28), la base de développement (25) et le troisième volet rectangulaire (29), en ce que le quatrième côté (32) de la base (25) fait fonction de partie (13) de la pièce d'insertion (12) s'engageant dans la fente (5) entre les membranes.