FR2505438A1 - MEMBRANE TAP - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention concerne un robinet à membrane, pour la commande de l'écoulement d'un fluide tel qu'un liquide. The invention relates to a diaphragm valve for controlling the flow of a fluid such as a liquid.
Un robinet dit "à membrane" comprend en général un conduit ou passage de fluide qui comporte un siège d'appui d'une membrane en matériau élastiquement déformable. Cette membrane, portée par un organe mobile du robinet, est propre à être appuyée sur le siège pour obturer le conduit dans la condition de fermeture du robinet et à en autre écartée dans une direction sensiblement perpendiculaire au plan dudit siège dans la condition d'ouverture du robinet. A so-called "diaphragm" valve generally comprises a fluid conduit or passage which comprises a support seat for a membrane of elastically deformable material. This membrane, carried by a movable member of the valve, is capable of being pressed on the seat to close the conduit in the condition of closing the valve and in other apart in a direction substantially perpendicular to the plane of said seat in the condition of opening tap.
Un tel robinet présente l'avantage qu'un débit important de fluide à travers le robinet peut btre obtenu pour un déplacement relativement faible de la membrane à partir de sa position en appui étanche sur le siège du conduit ou passage de fluide. Toutefois, il résulte également de cette structure que l'ouverture et la fermeture du robinet ne présentent pratiquement aucune progressivité, c'est-à-dire que l'on passe d'un débit nul à un débit important, et inversement, pour un déplacement très faible de la membrane, sans pouvoir régler le débit à une valeur intermédiaire. Such a valve has the advantage that a large flow of fluid through the valve can be obtained for a relatively small displacement of the membrane from its position in sealed abutment on the seat of the conduit or passage of fluid. However, it also results from this structure that the opening and closing of the tap have practically no progressiveness, that is to say that one goes from a zero flow to a large flow, and vice versa, for a very small displacement of the membrane, without being able to adjust the flow rate to an intermediate value.
Itur pallier cet inconvénient, on a déjà proposé de former des cavités ou des rainures dans le siège d'appui de la membrane. Ainsi, lorsque cette membrane est en appui léger sur le siège, le fluide peut circuler, avec un débit relativement faible, en s'écoulant par les cavités, canaux ou rainures du siège. Si l'on comprime la membrane sur le siège avew une force suffisante, on déforme cette membrane suffisamment pour que la matière dont elle est constituée vienne remplir les cavités ou rainures du siège et interrompe toute circulation de fluide. Itur to overcome this drawback, it has already been proposed to form cavities or grooves in the support seat of the membrane. Thus, when this membrane is lightly supported on the seat, the fluid can circulate, with a relatively low flow rate, flowing through the cavities, channels or grooves of the seat. If the membrane is compressed on the seat with sufficient force, this membrane is deformed enough so that the material of which it is made comes to fill the cavities or grooves of the seat and interrupts any circulation of fluid.
Toutefois, l'effort à exercer sur la membrane pour assurer la fermeture étanche du robinet est très important, ce qui représente un autre inconvénient. However, the effort to be exerted on the membrane to ensure the tight closure of the valve is very high, which represents another drawback.
L'invention a pour objet un robinet à membrane ne présentant aucun de ces inconvénients, c'est-à-dire un robinet à ouverture et fermeture progressives dans lequel la force à appliquer à la membrane pour assurer la fermeture étanche du robinet est relativement très faible. The subject of the invention is a membrane valve having none of these drawbacks, that is to say a valve with progressive opening and closing in which the force to be applied to the membrane to ensure the tight closure of the valve is relatively very low.
L'invention propose dans ce but un robinet du type décrit plus haut, caractérisé en ce que la membrane est conformée de façon à présenter une déformation sans compression pour assurer la progressivité de l'ouverture et de la fermeture du robinet. The invention proposes for this purpose a tap of the type described above, characterized in that the membrane is shaped so as to present a deformation without compression to ensure the progressiveness of the opening and closing of the tap.
L'invention prévoit que des passages de fluide, présentant une section réduite pour assurer une progressivité de l'ouverture et de la fermeture du robinet, puissent être fer més par la membrane en appui sur le siège, à la suite, non pas d'une compression ou d'un écrasement de la membrane sur le siège, mais d'une déformation, par exemple en flexion, d'une partie de la membrane. La force qu'il est alors néces- saire d'appliquer à la membrane est beaucoup plus faible que dans la technique antérieure. The invention provides that fluid passages, having a reduced section to ensure a gradual opening and closing of the valve, can be closed by the membrane bearing on the seat, as a result, not of compression or crushing of the membrane on the seat, but deformation, for example in bending, of part of the membrane. The force which it is then necessary to apply to the membrane is much weaker than in the prior art.
Dans la description qui suit, on se réfère aux dessins annexéa, donnés à titre d'exemples, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique partielle en coupe longitudinale d'un robinet selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est une vue correspondant à la figure 1, mais représentant le robinet an condition de fermeture ;
- la figure 3 est une vue agrandie d'un détail de la figure i
- la figure 4 représente schématiquement les organes essentiels d'un robinet selon un second mode de réalisation de l'invention
- la figure 5 est une vue correspondant à la figure 4, mais représente les organes dans la condition de fermeture du robinet ;;
- la figure 6 est une vue correspondant à la figure 4, et représente un autre mode de réalisation d'un robinet selon l'invention ; et
- la figure 7 est une vue correspondant à la figure 6, mais représentant les organes du robinet dans la condition de fermeture du robinet.In the description which follows, reference is made to the annexed drawings, given by way of examples, in which:
- Figure 1 is a partial schematic view in longitudinal section of a valve according to a first embodiment of the invention;
- Figure 2 is a view corresponding to Figure 1, but showing the valve in closed condition;
- Figure 3 is an enlarged view of a detail of Figure i
- Figure 4 shows schematically the essential organs of a valve according to a second embodiment of the invention
- Figure 5 is a view corresponding to Figure 4, but shows the organs in the condition of closing the valve;
- Figure 6 is a view corresponding to Figure 4, and shows another embodiment of a valve according to the invention; and
- Figure 7 is a view corresponding to Figure 6, but showing the valve bodies in the condition of closing the valve.
On se réfère d'abord aux figures 1, 2 et 9 qui représentent un premier mode de réalisation d'un robinet selon l'invention. We first refer to Figures 1, 2 and 9 which show a first embodiment of a valve according to the invention.
Le robinet représenté dans les figures 1 et 2 est du type à réglage fin par commande thermostatique. The valve shown in Figures 1 and 2 is of the type with fine adjustment by thermostatic control.
il comprend un corps 10 contenant un conduit il de passage d'un fluide tel qu'un liquide dont l'extrémité supérieure forme un siège 12 d'appui d'une membrane 13 propre à fermer de façon étanche le débouché du conduit il et portée par un organe mobile ou piston 14 déplaçable en mouvement alternatif rectiligne le long de l'ase 15 du corps 10 et du conduit Il d'une part au moyen d'un levier de commande représenté schématiquement par une ligne en trait d'axe 16 et, d'autre part, par un dispositif thermostatique comprenant une chambre 17 alimentée en liquide de commande par un conduit 18. it comprises a body 10 containing a conduit il for passage of a fluid such as a liquid whose upper end forms a seat 12 for supporting a membrane 13 suitable for sealing the outlet of the conduit il and carried by a movable member or piston 14 movable in reciprocating rectilinear movement along the base 15 of the body 10 and of the conduit II on the one hand by means of a control lever represented schematically by a line in axis 16 and , on the other hand, by a thermostatic device comprising a chamber 17 supplied with control liquid by a conduit 18.
Un ressort 19 est interposé entre le fond du piston 14 et une cuvette 20 logée dans ce piston et sur laquelle appuie un poussoir 21 dont l'extrémité supérieure comporte une plaque d'élastomère fermant de façon étanche le fond de la chambre 17. A spring 19 is interposed between the bottom of the piston 14 and a cup 20 housed in this piston and on which a plunger 21 rests, the upper end of which comprises an elastomer plate sealingly closing the bottom of the chamber 17.
Un ressort de rappel 22, entourant le piston 14, est interposé entre un épaulement supérieur de celui-ci et un épaulement inférieur du capot 23 fermant de façon étanche l'extrémité supérieure ouverte du corps 10. Le levier de manoeuvre 16 est articulé en 24 sur le capot 23 et agit sur le piston 14 par l'intermédiaire d'un dispositif de came ou d'excentrique. A return spring 22, surrounding the piston 14, is interposed between an upper shoulder of the latter and a lower shoulder of the cover 23 sealingly closing the open upper end of the body 10. The operating lever 16 is articulated at 24 on the cover 23 and acts on the piston 14 via a cam or eccentric device.
La membrane 13 destinée à assurer la fermeture étanche du débouché du conduit 11 d'amenée de liquide, comprend une partie centrale 25 clipsée sur le fond du piston 14 et une partie périphérique annulaire 26 serrée de façon étanche entre l'extrémité supérieure du corps 10 et l'extrémité inférieure du capot 23. Les parties 25 et 26 de la membrane 13 sont reliées par une partie intermédiaire souple 27 permettant le déplacement axial de la partie centrale 25 de la membrane 13. The membrane 13 intended to ensure the tight closure of the outlet of the conduit 11 for supplying liquid, comprises a central part 25 clipped to the bottom of the piston 14 and an annular peripheral part 26 tightly sealed between the upper end of the body 10 and the lower end of the cover 23. The parts 25 and 26 of the membrane 13 are connected by a flexible intermediate part 27 allowing the axial movement of the central part 25 of the membrane 13.
Le fonctionnement d'un tel robinet est bien connu et ne sera donc pas décrit en détail. On rappellera seulement que, dans la condition ouverte du robinet représentée en figure 1, le liquide amené par le conduit il circule dans le sene indiqué par les flèches 30 et que, quand le levier 16 passe de la position 0 de la figure 1 à la position F de la figure 2, le piston 14 descend et vient appliquer de façon étanche la membrane 13 sur l'extrémité supérieure du conduit 11, en fermant ainsi ce conduit de façon étanche. The operation of such a valve is well known and will therefore not be described in detail. It will only be recalled that, in the open condition of the tap represented in FIG. 1, the liquid supplied by the conduit it circulates in the sene indicated by the arrows 30 and that, when the lever 16 passes from the position 0 of FIG. 1 to the position F of FIG. 2, the piston 14 descends and comes to apply the membrane 13 in leaktight manner to the upper end of the conduit 11, thereby closing this conduit in a sealed manner.
Da température plus ou moins élevée provoque une dilatation du liquide transmise dans la chambre 17 par la canalisation 18 et provoque un déplacement plus ou moins important du poussoir 21 et donc un déplacement plus ou moins grand du piston 14 et de la membrane 13 par rapport au siège 12 prévu à l'extrémité supérieure du conduit 11, l'avancée ou le retrait du poussoir 21 étant transmis au piston 14 par l'intermédiaire du ressort 19, tant que la membrane 13 n'est pas appliquée à pression sur le siège 12 du conduit 11. Da higher or lower temperature causes expansion of the liquid transmitted into the chamber 17 through the pipe 18 and causes a more or less significant movement of the pusher 21 and therefore a more or less large displacement of the piston 14 and the membrane 13 relative to the seat 12 provided at the upper end of the duct 11, the advance or withdrawal of the pusher 21 being transmitted to the piston 14 via the spring 19, as long as the membrane 13 is not applied under pressure to the seat 12 of duct 11.
Selon l'invention, la partie centrale 25 de la membrane 13 comprend une partie circulaire plate 31 (figure 3) bordée par une partie tronconique 32 reliée à la partie circulaire 31 par une zone annulaire d'attache facilement déformable par exemple en flexion, résultant d'un amincissement de cette zone ou bien de la formation d'une gorge annulaire 33 dans la surface extérieure de la jupe cylindrique 34 de la membrane. According to the invention, the central part 25 of the membrane 13 comprises a flat circular part 31 (FIG. 3) bordered by a frustoconical part 32 connected to the circular part 31 by an annular zone of attachment which is easily deformable, for example in bending, resulting thinning of this zone or else the formation of an annular groove 33 in the outer surface of the cylindrical skirt 34 of the membrane.
La partie tronconique 32 de la membrane est destinée à coopérer avec une portée tronconique 35 du siège 12 formé à l'extrémité supérieure du conduit 11, cette portée tronconique 35 présentant des nervures ou saillies 36 espacées les unes des autres et délimitant entre elles des canaux 37 (figure i). The frustoconical part 32 of the membrane is intended to cooperate with a frustoconical bearing 35 of the seat 12 formed at the upper end of the conduit 11, this frustoconical bearing 35 having ribs or projections 36 spaced from one another and delimiting between them channels 37 (figure i).
Dans l'exemple représenté en figures 1 à 3, les sail- lies 36 sont formées depuis l'extrémité inférieure de la partie tronconique 35 mais ne s'étendent pas jusqu'à l'extrémité supérieure de celle-ci, de sorte que les canaux 37 communiquent annulairement les uns avec les autres par leurs extrémités supérieuress. Le bord supérieur 38 du siège 12 est formé par le bord supérieur arrondi de la portée tronconique 35. In the example shown in FIGS. 1 to 3, the projections 36 are formed from the lower end of the frustoconical part 35 but do not extend to the upper end of the latter, so that the channels 37 communicate annularly with each other by their upper ends. The upper edge 38 of the seat 12 is formed by the rounded upper edge of the frustoconical bearing 35.
Un robinet comprenant la membrane 13 et le siège 12 selon l'invention fonctionne de la façon suivante : dans la condition d'ouverture, représentée en trait plein en figure 3, la partie tronconique 32 de la membrane 13 est écartée du siège 12 et délimite avec celui-ci un passage permettant un débit relativement important de liquide. Dans la position représentéeen trait fantôme en figure 3, la membrane 13 est appliquée sans pression sur le siège 12, de telle sorte que sa partie tronconique 32 soit en contact avec les saillies 36 dadit siège. Dans ces conditions, le liquide peut encore sortir du conduit 11 en s'écoulant autour du bord supérieur arrondi 38 de la portée tronconique 35 et en passant par les canaux 37. A tap comprising the diaphragm 13 and the seat 12 according to the invention operates as follows: in the open condition, shown in solid lines in FIG. 3, the frustoconical part 32 of the diaphragm 13 is spaced from the seat 12 and delimits therewith a passage allowing a relatively large flow of liquid. In the position shown in phantom in Figure 3, the membrane 13 is applied without pressure on the seat 12, so that its frustoconical part 32 is in contact with the projections 36 of said seat. Under these conditions, the liquid can still leave the duct 11 by flowing around the rounded upper edge 38 of the frustoconical surface 35 and passing through the channels 37.
Si l'on exerce alors sur le piston 14 une force dirigée vers le siège 12 du conduit 11, la membrane 13 va Btre appliquée à pression sur ce siège et sa partie tronconique 32 va se déformer par flexion autour de sa zone d'attache à la partie circulaire 31 jusqu'à ce que la périphérie de cette partie 31 soit appliquée à pression sur le bord supérieur arrondi 38 de la portée tronconique 35 du siège 12. Dans ces conditions, l'écoulement de liquide sortant du conduit il est totalement interrompu. If a force is then exerted on the piston 14 directed towards the seat 12 of the conduit 11, the membrane 13 will be applied under pressure to this seat and its frustoconical part 32 will deform by bending around its zone of attachment to the circular part 31 until the periphery of this part 31 is applied under pressure to the rounded upper edge 38 of the frustoconical surface 35 of the seat 12. Under these conditions, the flow of liquid leaving the conduit is completely interrupted .
Il est bien évident que la force exercée sur le piston 14 et sur la membrane 13 pour faire fléchir la partie tronconique 32 autour de sa zone d'attache à la partie circulaire 31 (ou par rapport au fond de la gorge annulaire extérieure 33) est beaucoup plus faible que s'il fallait comprimer et écraser la membrane de façon à venir boucher les canaux 37 formés entre les saillies 36. It is obvious that the force exerted on the piston 14 and on the membrane 13 to cause the frustoconical part 32 to flex around its zone of attachment to the circular part 31 (or relative to the bottom of the outer annular groove 33) is much weaker than if it were necessary to compress and crush the membrane so as to block the channels 37 formed between the projections 36.
On se réfère maintenant aux figures 4 et 5, qui représentent un second mode de réalisation de l'invention. Referring now to Figures 4 and 5, which show a second embodiment of the invention.
Dans ces figures, le conduit 41, correspondant au conduit Il du premier mode de réalisation, est à bord supérieur 42 arrondi, à section sensiblement semi-circulaire, propre à coopérer avec une partie annulaire 43 d'une membrane 44 fixée par clipsage sur le fond d'un piston 45 et maintenue fixement à sa périphérie 46 sur le corps de robinet. In these figures, the duct 41, corresponding to the duct II of the first embodiment, has a rounded upper edge 42, of substantially semi-circular section, suitable for cooperating with an annular part 43 of a membrane 44 fixed by clipping onto the bottom of a piston 45 and fixedly held at its periphery 46 on the valve body.
Selon l'invention, la partie annulaire 43 de la membrane 44, propre à coopérer avec le siège 42, présente des ondulations radiales ou rayonnantes, de sorte que la face inférieure de la partie 43 de la membrane, tournée vers le siège 42, présente en alternance des sommets 47 et des fonds 48 arrondis. Comme la partie 43 de la membrane est ondulée sur toute son épaisseur, la face supérieure de cette partie est également ondulée et est à sommets et fonds arrondis, un sommet de la face supérieure correspondant à un sommet 47 de la face inférieure et un fond de la face supérieure correspondant également à un fond 48 de la face inférieure. According to the invention, the annular part 43 of the membrane 44, suitable for cooperating with the seat 42, has radial or radiating undulations, so that the underside of the part 43 of the membrane, facing the seat 42, has alternating vertices 47 and rounded bottoms 48. As the part 43 of the membrane is corrugated over its entire thickness, the upper face of this part is also corrugated and is with rounded tops and bottoms, a vertex of the upper face corresponding to a vertex 47 of the lower face and a bottom of the upper face also corresponding to a bottom 48 of the lower face.
Quand le piston 45 est déplacé de la position repréventée en figure 4 vers la position représentée en figure 5, la partie 43 de la membrane est approchée du siège 42 du conduit 41, ce qui réduit la section de passage offerte au liquide sortant du conduit 41 comme indiqué par les flèches 49. Quand la partie 43 de la membrane est amenée juste au contact du siège 42 du conduit 41, le liquide peut encore 'échapper du conduit 41 en passant par les intervalles laissés libres entre les fonds arrondis 48 de la membrane. Si on applique cette membrane sur le siège 42 avec une force diterminée, on aplatit les ondulations de la partie 43 de la membrane, et on vient obturer complètement les passages de fluide. When the piston 45 is moved from the position shown in FIG. 4 to the position shown in FIG. 5, the part 43 of the membrane is approached from the seat 42 of the conduit 41, which reduces the passage section offered to the liquid leaving the conduit 41 as indicated by the arrows 49. When the part 43 of the membrane is brought just into contact with the seat 42 of the conduit 41, the liquid can still escape from the conduit 41 through the intervals left free between the rounded bottoms 48 of the membrane . If this membrane is applied to the seat 42 with a defined force, the undulations of the part 43 of the membrane are flattened, and the fluid passages are completely closed.
Là encore, la déformation de la partie 43 de la membrane, permettant d'obturer de façon étanche le débouché du conduit 41, ne s'accompagne que d'une compression ou d'un écrasement relativement très faible de la membrane. Here again, the deformation of the part 43 of the membrane, making it possible to seal the outlet of the conduit 41 in a leaktight manner, is accompanied only by relatively very slight compression or crushing of the membrane.
La progressivité de l'ouverture et de la fermeture du robinet est liée uniquement à la déformation en flexion des parties ondulées de la membrane et non pas à son écrasement. The progressiveness of the opening and closing of the valve is linked only to the flexural deformation of the corrugated parts of the membrane and not to its crushing.
itur calibrer les déformations des ondulations, on peut interposer un ressort annulaire ondulé radialement, de la mme forme que la membrane, entre l'extrémité inférieure du piston et la partie centrale de la membrane. itur to calibrate the deformations of the corrugations, it is possible to interpose an annular radially corrugated spring, of the same shape as the membrane, between the lower end of the piston and the central part of the membrane.
On se réfère maintenant aux figures 6 et 7 représentant un troisième mode de réalisation de l'invention. Reference is now made to FIGS. 6 and 7 showing a third embodiment of the invention.
Dans ces figures, le conduit 51 de passage de liquide, débouchant dans le corps de robinet, est identique au conduit 41 du mode de réalisation précédent et présente un bord supérieur arrondi 52 formant siège d'appui d'une partie 53 d'une membrane 54 clipsée sur le fond d'un piston 55 et maintenue à sa périphérie 50 sur le corps de robinet. In these figures, the liquid passage conduit 51, opening into the valve body, is identical to the conduit 41 of the previous embodiment and has a rounded upper edge 52 forming a support seat for a portion 53 of a membrane 54 clipped to the bottom of a piston 55 and held at its periphery 50 on the valve body.
La partie 53 de la membrane est sensiblement cylindrique tubulaire et comprend une gorge annulaire 56 délimitant une lèvre annulaire 57 propre à être appliquée sur le siège 52 et rattachée à la partie 53 par une paroi cylindrique tubulaire 58 relativement mince formée par le fond de la gorge 56. The part 53 of the membrane is substantially cylindrical tubular and comprises an annular groove 56 delimiting an annular lip 57 suitable for being applied to the seat 52 and attached to part 53 by a relatively thin tubular cylindrical wall 58 formed by the bottom of the groove 56.
De place en place, cette paroi cylindrique 58 est percée d'orifices transversants 59 débouchant dans la gorge extérieure 56 et à l'intérieur de la partie 53. From place to place, this cylindrical wall 58 is pierced with transverse orifices 59 opening into the external groove 56 and inside the part 53.
Dans la position d'ouverture représentée en figure 6, le liquide circulant dans le conduit 51 sort de ce conduit comme indiqué par les flèches 60. Quand le piston 55 est approché du siège 52, jusqu'à ce que la face inférieure de la partie 53 de la membrane soit en contact avec le siège 52, le liquide ne peut plus sortir du conduit 51 que par les orifices traversants 59. ssi l'on exerce ensuite sur le piston 55 une pression orientée vers le conduit 51, la lèvre annulaire 57 en appui sur le siège se rapproche de la face opposée de la gorge 56 et vient fermer le débouché de cette dernière. In the open position shown in FIG. 6, the liquid circulating in the conduit 51 leaves this conduit as indicated by the arrows 60. When the piston 55 is approached from the seat 52, until the underside of the part 53 of the diaphragm is in contact with the seat 52, the liquid can no longer leave the duct 51 except through the through holes 59. iff pressure is then applied to the piston 55 directed towards the duct 51, the annular lip 57 pressing on the seat approaches the opposite face of the groove 56 and closes the outlet of the latter.
Selon une variante, on peut inverser la structure des figures 6 et 7, c' est-à-dire que la gorge annulaire peut astre formée sur la périphérie interne de la partie 53 de la membrane, la lèvre annulaire déformable étant orientée vers l'intérieur et les orifices traversants 59 étant formés alors dans la paroi cylindrique tubulaire du fond de la gorge annulaire (ce fond correspondant à la périphérie externe de la partie 53). According to a variant, the structure of FIGS. 6 and 7 can be reversed, that is to say that the annular groove can be formed on the internal periphery of the part 53 of the membrane, the deformable annular lip being oriented towards the inside and the through holes 59 then being formed in the tubular cylindrical wall of the bottom of the annular groove (this bottom corresponding to the external periphery of the part 53).
L'invention permet donc d'obtenir de façon simple une ouverture et une fermeture progressives d'un robinet à membrane, sans qu'il soit nécessaire d'exercer sur la membrane une force très importante pour obtenir cette progressivité. The invention therefore makes it possible to obtain in a simple manner a progressive opening and closing of a membrane valve, without it being necessary to exert on the membrane a very large force to obtain this progressiveness.
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