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Compresseur automatique pour fluides gazeux.
Les compresseurs de gaz construits jsuqu'à présent qui travaillent d'après le principe de la compression et qui sont employés dans les installations frigorifiques,présentent beaucoup d'inconvénients pour la raison que la conduite de ces machines demande une certaine habileté, une surveillance soignée et une manutention pénible ce qui n'est pas favorable à la continuité et à la sureté du fonctionnement comme on l'exige dans les installations frigorifiques.
On doit ajouter encore qu'une fausse manoeuvre ou une distraction de la personne qui surveille ces machines, est susceptible de causer des ruptures et des explosions qui peuvent non seulement mettre hors de service les machines,mais aussi être mortelles pour ceux qui sont à proximité des machines
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mêmes. Ce grave défaut n'a pas été évité d'une façon complèete et absolue, malgré que quelques maisons de constructions aient étudié des appareils qu'on a dénommé "Appareils de sûreté".
La présente invention a pour objet un compresseur automa- tique qui permet l'exploitation d'une installation frigorifique quelconque dans les conditions plus absolues de sûreté et d'automaticité, aucune manoeuvre n'étant confiée au soins de l'ouvrier pour la mise en marche ou l'arrêt du compresseur, ni pour le réglage de l'installation, à part la manoeuvre qui est névessaire pour provoquer le fonctionnement ou l'arrêt du moteur qui doit actionner le compresseur même.
Le compresseur qui forme,l'objet de la présente invention présente encore quelques perfectionnements très importants qui conçeernent l'économie dans la construction , la facilité de montage et démontage, la possibilité d'obtenir des puissances très élevées en groupes relativement petites et légères, la réduction des espaces nuisibles à des limites jamais atteintes, la simplicité et la sûreté du système de graissage, le rende- ment organique très élevé particulièrement dû à la liaison des organes en-action et enfin le fait que la machine est munie d'un presse-étoupe qui à cause de son fonctionnement particulier permet de garantir une herméticité absolue et une durée des garnitures du presse-étoupe qui n'est atteinte avec aucun des systèmes connus jusqu'à présent.
Les perfectionnements mentionnés ci-dessus visent dans leur ensemble à l'obtention d'u but unique et à ce point de vue ils font partie d'un seul ensemble, bien que quelques uns de ces perfectionnements peuvent être appliqués avantageusement
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à des machines d'un autre système.
L'invention est représentée à titre d'exemple aux dessins ci-annexés dans lesquels ;è
La fig. 1 est une coupe transversale de la machine suivant les lignes A B C D de la fig. 5 vue du coté du volant.
La fig. 2 représente le séparateur d'huile suivant la même coupe que celle de la fig. 1, mais avec les organes mobiles y contenus dans une autre position.
La fig. 3 représente une coupe axiale,en élévation, de la machine suivant la ligne E-F de la fig. 5.
La fig. 4 représente une coupe, en élévation , du séparateur d'huile avec les organes annexés,suivant la ligne
C-H de la fig. 5.
La fig. 5 est une vue par dessus de la machine.
La fig. 6 représente un dispositif automatique de réglage annexé au compresseur.
Le compresseur,objet de l'invention, est vertical, à simple effet, avec carter fermé et il peut être à un ou plusieurs cylindres, come on le voit aux figs. 1 et 3. A titre d'exemple est représentée une machine verticale, bien que quelques principes constituant l'objet de 1(invention soient applicables à des machines avec une autre disposition des cylindres.
Autour du bati 1 /fig.l/ qui constitué le corps prin- la cipal et la base de machine sont appliquées et fixées toutes les autres parties sans qu'il soit nécessaire d'aucun support ou soutien extérieur. Les cylindres introduits verticalement dans la partie supérieure du bati sont bloqués par le corps
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supérieur 3,lequel tout en renfermant l'engin qui constitue la tête et les soupapes du compresseur, fait saillie de la partie supérieure pour former le corps et le support du sé- parateur d'huile et des engins automatiques qui sont contenus dans le même corps.
L'arbre LE du compresseur /fig.3/ ayant dans ce cas les deux manivelles calées à 180 est soutenu par deux paliers fixés concentriquement dans les plateaux latéraux 5 et 6 de la machine.
Le volant 7 est supporté par le tourillon fixé au support ou plateau 6 et tourne autour du presse-étoupe.Le volant 7 est rendu solidaire de l'arbre 4 du compresseur au moyen d'un. accouplement rigide à plateau 8 calé sur l'arbre.
Le volant 7 roule sur le tourillon 16 qui est relié rigidement au plateau 6 et ledit tourillon comporte dans la position centrale et dirigée vers le haut une tige à bec 18 qui a pour but de faire tomber l'huile se trouvant dans la chambre annulaire 19.,formée dans le moyeu, et qui par l'effet de la force centrifuge vient former,pendant le fonctionnement de la machine, un anneau à la périphérie de ladite chambre.
L'huile qui tombe sur le tourillon 16 s'écoule à travers des pattes d'araignée et graisse de cette façon les parties en frottement entre la bague 17,solidaire du volant et le tourillon 16 autour duquel tourne ce volant.Des petits canaux 20 prévus dans les cotés du moyeu recueillent l'huile qui pourrait s'échapper, et la reconduise à travers des trous 21 dans la chambre d'huile.
Les pistons 30 ne comportent aucune soupape et pour cette raison ils peuvent être très légers; la
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liaison direkte des bielles 29 avec les pistons 30 élimine la crosse et les glissieres et tout autre prolongement du piston ce qui donne de cette façon la possibilité d'em- ployer des bielles longues,mais tenant en meme temps l'hauteur des machines dans les :limites normales tout en réduisant au poids minimum les masses animées d'un mouvement rectiligne alternatif.
L'action des pistons est alternative; tandis que l'un des deux aspire,l'autre comprime. La différence entre les ma- chines polycylindriqueset monocylindriques consiste seulement dans les détails, alors que les caractéristiques constructives et les principes de fonctionnement des machines restent les mêmes.
Une disposition plus simpàe est prévue pour l'application du volant sur le tourillon du plateau 6 avec l'emploi d'une seule bague à billes disposée intérieurement à l'extrémité du moyeu du volant, qui est contigue au corps du compresseur- l'accouplement à plateau 8 ayant aussi dans ce cas la fonction de maintenir le volant au centre et de le supporter.
Dans les machines à deux cylindres le plateau antérieur 28 du bâti est construit en forme d'une lunette ou d'un 8 pour rendre facile l'accès au carter de la machine. Lensemble de la machine et la structure du bâti sont telles qu'elles permettent une pe- tite distance entre les axes des cylindres, ce qui présente ainsi l'avantage d'éliminer aussi dans des machines à puissance élevée les supports au milieu de l'arbre' coudé, sans exiger pour cela une construction trop lourde dudit arbre coudé.
Le graissage de tous les organes du compresseur est com- plètement automatique! Le carter est chargé d'une certaine quantité d'huile et les tetes des bielles,pendant leur
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fonctionnement,se plongeant dans l'huile ,provoquent à l'in- térieur de la machine un tourbillonnement des gouttes d'huile.
De cette manière est assuré un graissage abondant de chaque partie? L'huile entraînée avec les gaz comprimés en passant par le séparateur d'huile 43 vient se séparer du gaz et se dé- pose au fond du récipient.Les diaphragmes 44 ont pour but de retenir les petites parties d'huile* qui par hasard se trouvent encore dans le gaz qui monte dans le séparateur suivant le sens indiqué par les flèches, vers l'orifice de décharge 62 /fig. 1 et 4/
Pendant le fonctionnement normal du cpmpresseur la soupape 48 reste ouverte comme indiqué dans la fig. 1 en mettant en comunication au moyen de la conduite 63 visible dans la fig.lj. la partie inférieure du séparateur d'huile avec le carter de la machine.
Dans le carter du compresseur la pression correspond tou- jourd. à celle de l'aspiration et en conséquence l'huile à cause des différences de pression tend à se décharger dans le carter, retournant de cette façon au point de départ. La soupape d'é- tranglement 64 sert à régler le passage de l'huile du sépara- teur au carter dans la quantité qu'elle afflue au séparateur.
On peut remplacer cette soupape par un robinet rotatif qui présente en comparaison de ce type de soupape 64 l'avantage d'être actionné de façon à exclure des possibilités d'engorge- ment.
L'huile qui graisse le presse-étoupe et passe à travers . celui-ci jusqu'à l'extérieur est recueillie par une petite boite 85 /fig.3/ et convoyée à l'extérieur au moyen d'un petit tuyau 86 prévu entre la saillie du plateau 6 et le tourillon 16 autour duquel tourne le volant.
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Sur l'extrémité de' chaque cylindre 2 est appuyée la tete mobile 3 du compresseur qui est construite & la façon d'un piston différentiel. Le coté de moindre diamèetre est en comuni- cation qvec la chambre d'aspiration 41 et sur cette face agit le ressort 38 qui est ajustable et peut'maintenir par sa propre pressione s'ajoutant à celle de l'aspiration,la tête mobile 31 sur son siège, c'est-à-dire sur le plan supérieur du cylindre, môme dans le cas où dans le cylindre,existe une certaine pression.
Lorsque les limites de cette pression sont' fixées on ajuste le ressort au moyen de la pièce de réglage 39; la tête mobile 3 se lève de son propre siège si par une raison quelconque,volontaire ou accidentelle, la pression augmente dans le cylindre, la tête mobile entraine dans son mouvement la tige 36 qui fait saillie du chapeau 40 et actionne un contact électrique 58 que peut servir pour commander à distance un relai, par lequel le fonctionnement du moteur qui actionne le compresseur peut être interrompu:
Le mouvement de la tige 36 peut être aussi utilisé pour obtenir le même ré- sultat en utilisant urie mise en action mécanique au lieu d'une mise en action électrique, et on pourrait toujours provoquer par un moyen mécanique,pneumatique ou hydraulique en même temps que l'arrêt.du moteur, la fermeture du système des sou- papes renfermées dans le séparateur d'huile.
Dans le cas où o n'aurait prévu aucun dispositif pour arrêter la marche du compresseur en cas d'une surpression, la tête mobile se lèverait continuellement et batterait sur son siège jusqu'à ce que la pression normale soit rétablie, mais en tous cas la pression ne pourra dépasser la limite déterminée.
Le disque 37 /fig.3/ muni de presse-étoupe et dans lequel
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glisse la saillie cylindrique de la tête mobile 31 en contact avec la basse pression et functionnant comme guide de soupape d'aspiration , a la fonction de séparer la chambre d'aspiration
41 de la chambre de compression 42 /fig.3/. Le disque 32 qui constitue la partie de la tête tournée vers le piston comporte la soupape d'aspiration 34 et la soupape de compression 33. La dernière est constituée par un anneau mince dont le diamètre extérieur peut dépasser le diamètre du cylindre, permettant ainsi une ouverture de passage très grande avec une très petite course de soupape.
La soupape d'aspiration 34 est un disque mince et, ce qui est un détail.important,elle est montée libre- ment sur sa propre tige 35; elle s'ouvre en entrant dans le cylindre et ne donne lieu, grâce à sa structure, à aucun es- pace nuisible hors de celui qui reste entre la tête et le piston.Etant donnée la mobilité de la tête, l'espace nuisible peut être réduit sans aucune crainte à des limites non permises dans les autres machines.
La tête mobile préserve la machine de chaque explosion ou dommage dû à l'afflux de l'agent au compresseur en état liquid, d'eau ou d'huile, ou à l'interposition d'un corps solide quelconqéue entre le piston-et la tête du cylindre. Comme la tête mobile doit entrer en fonction seulement en cas de besoin et comme les soupapes sont très légères et en conséquence aptes à fonctionner sous de grandes oscillations, le système de mo- bilité résout un grand problème,sans préjuger la possibilité d'un fonctionnement du compresseur à un nombre très élevé de tours.
Le plateau 6 qui porte l'un des paliers de l'arbre de la machine et le volant 7 contient le presse-étoupe 9 qui ,fixé au
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couvercle au moyen de boulons, établit aux points 1 et m deux zones d'étancheité donnant lieu à la chambre annulaire de re- froidissement 10 du presse-étoupe dont les orifices d'entrée et de sortie sont respectivement n et o.
Le presse-étoupe présentant des caractéristiques très importantes, est formé de telle façon que la pression exercée à des différents points de la garniture ne diminue pas graduelle- ment vers le fond de la boite à étoupe, sous l'effet de la résistence que les autres bagues précédentes opposent à l'avance- ment, mais que au contraire la pression exercée sur la première bague se distribue uniformement sur les autres bagues ce qui permet d'obtenir les avantages d'un presse-étoupe d'une grande longueur tout en évitant les inconvénients de cette grande longueur?
Le presse-étoupe est constitué par plusieurs tresses qu'on peut considérer comme plusieurs simples presse-étoupes qui sont serrés par une seule bague à vis 11 du presse-étoupe .
Le presse-étoupe 9 est fait intérieurement à étages-. Au fond de la boite s'arrête la.première garniture et contre, chaque étage s'arrêtent les bagues métalliques 14 qui constituant le fond des autres boites à étoupe. Chaque garniture est comprise et comprimée entre le fond de chaque boite à étoupe et les bagues de pression 13.Sauf l'exception de la bague principale de prese sion 12 et de la bague 13d, les autres bagues de pression 13 sont munies annulairement de quelques petites tiges 15 qui, disposées axialement passent à travers des garnitures et des bagues métalliques de fond 14 de chaque boite à étoupe rendant ainsi solidaires entre elles les bagues de pression l3a,13b,13c
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13d dans le mouvement d'avancement.
Si l'on serre le presse-étoupe au moyen de l'anneau à vis 11, par exemple de 5 mm, la bague principale de pression 12 s'avan- çant aussi de la même distance,produira un avancement de la bague 13a de 5 mm et provoquera un serrage analogue des garni- tures. Comme la première bague de pression 13a et les autres bagues 13b, 13c, 13d sont en liaison entre elles au moyen de ces petites tiges 15 elles se déplaceront en conséquence uni- formément et chaque garniture subira par suite le même serrage.
Les chambres annulaires qui existent entre une garniture et l'autre et qui agrandissent et diminuent leur hauteur au fur et à mesure que les garnitures sont serrées, ont pour but de fonc- tionner comme labyrinthe et comme des petits réservoirs de lubrificant,apportant une large contribution à la perfection de fonctionnement du presse-étoupe. La chambre à étoupe 9 peut être enlevée sans avoir besoin de déplacer le volant et pour faire cette opération il suffit de détacher le disque 8 qui réunit l'axe avec le volant. La boite 9 peut être montée sur l'axe du compresseur complètement garnie et préparée, ce qui a pratiquement une grande importance.
La fonction du presse-étoupe permet d'obtenir avec un faible frottement une étancheité abso- lument parfaite, et les garnitures, soumises à un traitement special, et ainsi employées peuvent durer quelques années sans avoir besoin de les changer.
Le plateau 5 /fig.3/ compprte, comme déjà décrit, l'un des paliers de l'arbre du compresseur et dans le cas où on désire munir le compresseur d'une pompe pour le gaz liquide, en vue d'obtenir une marche à régime sec, on fait venir d'une seule pièce le corps de pompe 22 avec le plateau 5 comme indiqué dans
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la fig. 3. On applique sur l'extrémité de l'essieu 4 dans ce cas l'excentrique ou le pivot excentrique qui doit actionner la petite pompe.
Le piston 23 est divisé en deux parties distinctes; le but d'une telle séparation est de hausser le plus possible l'extrémité supérieure du piston se trouvant en contact avec l'agent liquide qui doit être aspiré et com- primé et de la rendre-le plus possible isolée de ce coté du- quel peut affluer l'huile, c'est-à-dire du petit carter où la tête de bielle plonge dans l'huile, et cela pour éviter l'entraînement du lubrifiant.avec l'agent liquide.
La petite pompe est munie d'une soupape aspirante 24 et d'une soupape de compression 25 et elle est caractérisée par le 'fait que la tête mobile 26 est tenue normalment dans la posi- tion basse par le ressort 27. La tête mobile en forme de sou- pape appuie sur un siège conique et elle est en communication à la partie supérieure, par des petits trous,visibles dans la fig. 5 avec la conduite de compression, au delà de la soupape de compression. 25.
Avec la mobilité de la tête se trouve éliminée toute préoccupation qui pourrait résulter du fait que la pompe ; donnée la nature du liquide qu'elle doit aspirer et comprimer, puisse fonctionner soit avec des chocs,causés par une réduction exeessive de l'espace nuisible,soit avec peu de rendement causé par un espace nuisible trop élevé.
Les manoeuvres de fermeture et d'ouverture des robinets qui sont nécessaires dans les autres machines, sont obtenues la dans machine d'après l'invention automatiquement et si l'on veut à la main avec une seule manoeuvre, étant donné que le jeu des soupapes est combiné sur un axe unique et arrangé de cette façon qu'on peut obtenir par un seul mouvement,sans possibilité
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d'erreurs, la manoeuvre qu'on devait jusqu'à présent exécuter par différentes opérations, qu'on ne pouvait pas contrôler réel- proquement comme c'est le cas dans le système décrit.
Dans la fig. 1 est représenté, en coupe, le système de soupapes dans la position demandée pendant le fonctionnement normal du compresseur. Le piston hydraulique dont le fonctionne- ment est décrit ci-après se trouve pendant le travail de la machine en position élevée,contre la tension antagoniste du ressort 56 et maintient ainsi ouverte:- la soupape 48 de décharge de l'huile du séparateur au carter de la machine, la soupape
51 dans la conduite de compression, la soupape 55 dans la con- duite d'aspiration,pendant que la soupape de communication 53 reste fermée. De la conduite 61 /fig. 1 et 4/4 afflue le gaz qui, à travers la soupape d'aspiration 55, est aspiré par le compres- seur dans la direction de la flèche p.
Le gaz comprimé retourne dans la conduite située en dessous dans le sens de la flèche q passe à travers la soupape 51 dans le séparateur,descend dans le tuyau 50 et ensuite remonte dans le séparateur, en traversant les diaphragmes 44 qui servent à arrêter les petites parties d'huile contenues encore dans le gaz,pour sortir enfin par la bouche de décharge 62/fig. 1 et 4/
Le piston hydraulique est alimenté par la petite pompe 65 appliquée à la base de la machine et actionnée ,comme il résulte des figs 3 et 4, par un petit excentrique formé dans le grand moyeu du volant. Comme on le voit dans la fig. 4 le liquide cir- cule dans le cylindre du piston hydraulique 46 qui est relié avec la petite pompe hydraulique 65 au moyen d'une conduite d'aller et de retour.
Sur la conduite de retour une soupape
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d'étrenglemetn 66 permet de régler dans le cylindre du piston hydraulique la pression qui est suffisante pour obtenir le fonctionnement du dispositif.
Lorsque la machine est arrêtée et que la petite pompe n'agit pas, la position de tout le système de soupapes est celle qui est représentée dans la fig. 2.Le piston hydraulique est baissé et en conséquence grâce à la pression exercée par le reso 36 ,les deux soupapes 55 et 51,respectivement de compression et d'aspiratib, restent fermées et aussi la soupape 48 de décharge de l'huile du séparateur. Au contraire la sou- pape 53, qui met en communication la chambre d'aspiration 41 avec la chambre de compression 42 reste ouverte.
Dans ces conditions la machine est prête à démarrer à vide et en supposant que la machine soit mise en action et que le piston.hydraulique,pour une raison quelconque n'entre pas en fonction,elle ferait cir- culer quand même le même gaz entre la chambre supérieure d'aspiration 41 et la chambre inférieure de compression 42
Le pivot fileté 45 disposé dans le cylindre hydraulique, en dessous du piston,sert à relever en cas de besoin le piston hydraulique avec la main, c'est-à-dire sans le fonctionnement de la petite pompe.Il est prévu que la fonction du piston hy- draulique puisse être remplacée par un petit volant ou par un levier actionnable à la main et qu'une telle manoeuvre puisse provoquer en même temps le fonctionnement et l'arrêt du moteur. électrique destiné à commander le compresseur.
Les ressorts 49 et 52 ont pour but d'éviter une herméti- cité imparfaite de quelque unes des soupapes,laquelle peut résulter par de petites différences constructives des soupapes et de leurs sièges.
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Quelquefois il est nécessaire,dans les installations fri- gorifiques pour le dégivre ment des serpentins refroidisseurs ou pour faire des réparations, d'inverser le travail du com- presseur en faisant aspirer le gaz du coté de la haute pression pour le comprimer dans la partie à basse pression.Cette opéra- tion peut avoit lieu dans le compresseur décrit et la fig. 4 le démontre.
Le pivot fileté 59 disposé dans le chapeau 60 du corps supérieur 3 du séparateur d'huile a la fonction de bloquer la soupape d'aspiration 55 et celle de compression 51 et dâssurer en même temps la fermeture du trou de communication entre la chambre d'aspiration et celle.de compression, en faisant entrer en fonction la soupape 54 comme ilrésulte de la fig 4
La tige 57 passe concentriquement et glisse dans la sou- pape d'aspiration 55. Un presse-étoupe empêche une fuite quel- conque de gaz 1e/ong de la tige.
La position des soupapes montrée par la fig. 4 serait la position normale quand la machine est arrêtée,avec le piston hydraulique baissé,aayant en plus obtenu la fermeture du trou de communication entre la basse et la haute pression.
En faisant fonctionner le compresseur avec les soupapes dans cette position et avec les robinets 67 et 68 en position ouverte, on inverse aux orifices de prise du compresseur le sens de mouvement du gaz et de cette façon la conduite de com- pression devient aspirante et la conduite d'aspiration devient refoulante ;le gaz afflue dans la direction indiquée par les flèches r et s.
Les verres d'observations placés sur le carter de la machine et sur le séparateur d'huile servant à rendre visibles
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les niveaux d'huile,sont en même temps des dispositifs de sûreté parce que dans le cas de rupture du cristal la sou- pape automatique 69/fig.2/ par l'effet de la pression intérieure,se ferme instantanément et empêche une fuite du gaz.
Dans le fonctionnement normal la soupape est tenue ouverte par le ressort 70 et les trous pratiqués soit dans la garde du clapet 71 ,soit dans la partie cylindrique de la guide de soupape même permettent de constater les mouvements de l'huile.
L'engin représenté à la fig. 6 est une soupape automa- tique pour régler la pression d'évaporation dans un système frigorifique et son fonctionnement est strictement lié à celui du compresseur. A la différence des systèmes de soupapes au- tomatiques construites jusqu'à présent,la soupape d'après l'in- vention présente l'avantage de régler non seulement la pression dans l'évaporateur quand l'installation travaille normalement, mais aussi de régler constamment la pression d'aspiration dans le compresseur, aussi quand à la mise en fonction, par raison d'une forte transmission de chaleur aux évaporateurs pendant la marche, la pression dans les évaporateurs dépasse la normale, en variant considérablement la puissance du compresseur.
Das gaz évaporés affluent dans la conduite 72 et sont aspi- rés par le compresseur par la conduite 73. Dans la partie in- férieure la conduite 7- conduit le gaz liquide à la soupape de réglage et la conduite 75, après le saut de pression, alimente le système ou les systèmes d'évaporation.
Dans la fig. 6 la soupape 76 est représentée en position de fonctionnement normal. Elle est tenue ouverte par la tige
77 faisant saillie et solidaire du piston 78. Par l'effet de
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la pression existant dans la conduite d'aspiration le piston
78 qui est en contact avec l'atmosphère du coté du ressort 79, tend à comprimer le ressort meme en détendant la membrane métallique 80 en,forme d'un soufflet ce qui permet ainsi à la soupape de réglage 76 de se fermer, mais le ressort 79 opportunément réglé maintient le système dans une position d'équilibre*
En arrêtant le compresseur,la pression dans l'évaporateur augmente et alors le piston 78, sollicité par une plus grande pression de l'intérieur,ferme complètement la conduite d'as- poration contre la résistance du ressort,
en permettant en même temps à la soupape de réglage, sollicitée par le ressort
81 de retomber sur son siège. Si on met en-mouvement le com- presseur il se forme immédiatement du cèté 73 de la conduite une grande dépression et du coté de la conduite 72 le gaz afflue au compresseur lentement à travers le petit passage,qui est prévu autour du piston 78. Au fur et à mesure que la pression diminue dans la conduite 72 c'est-à-dire dans et en 1'évaporat conséquence sur la face 82 du piston en communication par des trous 83 avec le coté des évaporateurs mêmes,le ressort 79 pourra se tendre en poussant le piston 78 en bas, augmentant toujours le passage pour l'aspiration jusqu'à ce que la position normale soit atteinte et fera entrer en fonction la soupape de réglage, en l'ouvrant.
La pièce 84 sert à ajuster avec précision la position dans la- quelle le piston 78 s'abaissant doit commencer à pousser vers le bas la soupape de réglage pour l'ouvrir.Aussi quand l'ori- fice d'aspiration en entièrement ouvert, une dépression ultérieure dans l'aspiration ferait abaisser,entre certaines
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limites,toujours davantage le piston ,en provoquant de cette manière une plus grande ouverture de la soupape de réglage. La membrane métallique en forme de soufflet 80 peut être remplacée ,spécialement dans les appareils de grande 'puissance,par un piston avec presse-étoupe.Néanm&ins chaque fois qu'on doit serrer le presse-étoupe,en raisons de variations dans le frottement on doit régler l'appareil.
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Automatic compressor for gaseous fluids.
The gas compressors built until now which work according to the principle of compression and which are used in refrigeration installations, present many disadvantages for the reason that the operation of these machines requires a certain skill, careful supervision. and painful handling, which is not favorable to the continuity and safety of operation as required in refrigeration installations.
We must also add that a wrong operation or a distraction of the person who supervises these machines, is likely to cause ruptures and explosions which can not only put out of service the machines, but also be fatal for those who are in the vicinity. machines
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same. This serious defect has not been completely and absolutely avoided, although some construction companies have studied devices that have been called "Safety devices".
The present invention relates to an automatic compressor which allows the operation of any refrigeration installation under the most absolute conditions of safety and automaticity, no operation being entrusted to the care of the worker for the setting up. start or stop of the compressor, nor for the adjustment of the installation, apart from the maneuver which is necessary to cause the operation or the stop of the motor which must activate the compressor itself.
The compressor which forms the object of the present invention also presents some very important improvements which conceive of economy in construction, ease of assembly and disassembly, the possibility of obtaining very high powers in relatively small and light groups, the reduction of harmful spaces to never-before-reached limits, the simplicity and safety of the lubrication system, the very high organic yield particularly due to the connection of the components in action and finally the fact that the machine is fitted with a stuffing box which, because of its particular operation, makes it possible to guarantee absolute hermeticity and a duration of the stuffing box gaskets which has not been achieved with any of the systems known until now.
The improvements mentioned above are taken as a whole to achieve a single goal and from this point of view they are part of a single whole, although some of these improvements can be applied advantageously.
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to machines from another system.
The invention is shown by way of example in the accompanying drawings in which: è
Fig. 1 is a cross section of the machine along the lines A B C D of FIG. 5 side view of the steering wheel.
Fig. 2 shows the oil separator along the same section as that of FIG. 1, but with the moving parts contained therein in another position.
Fig. 3 shows an axial section, in elevation, of the machine along the line E-F of FIG. 5.
Fig. 4 shows a section, in elevation, of the oil separator with the attached members, along the line
C-H of fig. 5.
Fig. 5 is a top view of the machine.
Fig. 6 shows an automatic adjustment device attached to the compressor.
The compressor, object of the invention, is vertical, single-acting, with closed housing and it can be with one or more cylinders, as seen in Figs. 1 and 3. By way of example a vertical machine is shown, although some principles constituting the object of 1 (invention are applicable to machines with a different arrangement of the cylinders.
Around the frame 1 /fig.l/ which constitutes the main body and the machine base are applied and fixed all the other parts without the need for any support or external support. The cylinders introduced vertically in the upper part of the frame are blocked by the body
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upper part 3, which while enclosing the device which constitutes the head and the valves of the compressor, protrudes from the upper part to form the body and the support of the oil separator and of the automatic devices which are contained in the same body.
The compressor shaft LE /fig.3/ in this case having the two cranks set at 180 is supported by two bearings fixed concentrically in the side plates 5 and 6 of the machine.
The flywheel 7 is supported by the journal fixed to the support or plate 6 and rotates around the stuffing box. The flywheel 7 is made integral with the shaft 4 of the compressor by means of a. rigid coupling plate 8 wedged on the shaft.
The flywheel 7 rolls on the journal 16 which is rigidly connected to the plate 6 and said journal comprises, in the central position and directed upwards, a spout rod 18 which aims to drop the oil in the annular chamber 19 ., formed in the hub, and which by the effect of centrifugal force forms, during the operation of the machine, a ring at the periphery of said chamber.
The oil which falls on the journal 16 flows through spider lugs and in this way greases the friction parts between the ring 17, integral with the flywheel and the journal 16 around which this flywheel rotates. Small channels 20 provided in the sides of the hub collect the oil that could escape, and lead it back through holes 21 in the oil chamber.
The pistons 30 do not include any valve and for this reason they can be very light; the
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direct connection of the connecting rods 29 with the pistons 30 eliminates the butt and the slides and any other prolongation of the piston which in this way gives the possibility of using long connecting rods, but at the same time keeping the height of the machines in the : normal limits while reducing to the minimum weight the moving masses of a reciprocating rectilinear movement.
The action of the pistons is alternative; while one of the two sucks, the other compresses. The difference between polycylindrical and single cylinder machines is only in the details, while the construction features and operating principles of the machines remain the same.
A simpler arrangement is provided for the application of the flywheel on the journal of the plate 6 with the use of a single ball ring disposed internally at the end of the flywheel hub, which is contiguous with the body of the compressor. plate coupling 8 also having in this case the function of keeping the flywheel in the center and supporting it.
In two-cylinder machines the front plate 28 of the frame is constructed in the form of a bezel or an 8 to facilitate access to the machine housing. The whole machine and the structure of the frame are such as to allow a small distance between the axes of the cylinders, which thus has the advantage of eliminating also in high power machines the supports in the middle of the bent shaft, without requiring too heavy a construction of said bent shaft.
Lubrication of all compressor components is fully automatic! The crankcase is charged with a certain quantity of oil and the heads of the connecting rods, during their
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operation, immersed in oil, cause the oil drops to swirl inside the machine.
In this way, abundant lubrication of each part is ensured? The oil entrained with the compressed gases passing through the oil separator 43 separates from the gas and settles at the bottom of the receptacle. The diaphragms 44 are intended to retain the small parts of oil * which by chance are still in the gas which rises in the separator in the direction indicated by the arrows, towards the discharge port 62 / fig. 1 and 4 /
During normal operation of the compressor, valve 48 remains open as shown in fig. 1 by putting in communication by means of the pipe 63 visible in fig.lj. the lower part of the oil separator with the machine housing.
In the compressor housing the pressure always corresponds. to that of the suction and consequently the oil due to the pressure differences tends to discharge into the crankcase, returning in this way to the starting point. Throttle valve 64 serves to control the flow of oil from the separator to the crankcase in the amount that it flows to the separator.
This valve can be replaced by a rotary valve which, in comparison with this type of valve 64, has the advantage of being actuated so as to exclude the possibility of clogging.
The oil which greases the gland and passes through. this to the outside is collected by a small box 85 / fig. 3/ and conveyed to the outside by means of a small pipe 86 provided between the projection of the plate 6 and the journal 16 around which the flying.
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On the end of each cylinder 2 rests the movable head 3 of the compressor which is constructed in the manner of a differential piston. The side of smaller diameter is in communication with the suction chamber 41 and on this face acts the spring 38 which is adjustable and can be maintained by its own pressure in addition to that of the suction, the movable head 31 on its seat, that is to say on the upper plane of the cylinder, even in the case where there is a certain pressure in the cylinder.
When the limits of this pressure are fixed, the spring is adjusted by means of the adjustment piece 39; the movable head 3 rises from its own seat if for any reason, voluntary or accidental, the pressure increases in the cylinder, the movable head drives in its movement the rod 36 which protrudes from the cap 40 and actuates an electrical contact 58 that can be used to remotely control a relay, by which the operation of the motor which drives the compressor can be interrupted:
The movement of the rod 36 can also be used to achieve the same result by using a mechanical actuation instead of an electrical actuation, and one could still actuate by mechanical, pneumatic or hydraulic means at the same time. than stopping the engine, closing the valve system contained in the oil separator.
In the event that no device was provided to stop the operation of the compressor in the event of an overpressure, the movable head would rise continuously and beat on its seat until normal pressure is restored, but in any case the pressure cannot exceed the determined limit.
The disc 37 /fig.3/ fitted with a stuffing box and in which
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slides the cylindrical protrusion of the movable head 31 in contact with the low pressure and functioning as a suction valve guide, has the function of separating the suction chamber
41 of the compression chamber 42 / fig. 3/. The disc 32 which constitutes the part of the head turned towards the piston comprises the suction valve 34 and the compression valve 33. The latter consists of a thin ring whose outer diameter can exceed the diameter of the cylinder, thus allowing a very large passage opening with very small valve stroke.
The suction valve 34 is a thin disc and, which is an important detail, it is freely mounted on its own stem 35; it opens on entering the cylinder and, thanks to its structure, does not give rise to any harmful space apart from that which remains between the head and the piston. Given the mobility of the head, the harmful space can be reduced without fear to limits not permitted in other machines.
The movable head protects the machine from any explosion or damage due to the influx of agent to the compressor in liquid state, water or oil, or the interposition of any solid body between the piston-and the cylinder head. As the movable head has to come into operation only when necessary and as the valves are very light and therefore able to operate under large oscillations, the mobility system solves a major problem, without prejudging the possibility of operation. compressor to a very high number of revolutions.
The plate 6 which carries one of the bearings of the machine shaft and the flywheel 7 contains the stuffing box 9 which, fixed to the
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cover by means of bolts, establish at points 1 and m two sealing zones giving rise to the annular cooling chamber 10 of the stuffing box, the inlet and outlet ports of which are respectively n and o.
The stuffing box, having very important characteristics, is formed in such a way that the pressure exerted at the different points of the packing does not gradually decrease towards the bottom of the stuffing box, under the effect of the resistance that the other previous rings oppose the advance, but that on the contrary the pressure exerted on the first ring is distributed uniformly on the other rings which allows to obtain the advantages of a cable gland of a great length while avoiding the disadvantages of this great length?
The cable gland is made up of several braids which can be considered as several simple cable glands which are tightened by a single screw ring 11 of the cable gland.
The cable gland 9 is made internally in stages. At the bottom of the box la.première garniture stops and against each stage stop the metal rings 14 which constitute the bottom of the other stuffing boxes. Each packing is included and compressed between the bottom of each stuffing box and the pressure rings 13. With the exception of the main pressure ring 12 and the ring 13d, the other pressure rings 13 are annularly provided with a few small rods 15 which, axially arranged, pass through the bottom metal gaskets and rings 14 of each stuffing box thus making the pressure rings 13a, 13b, 13c integral with each other
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13d in the forward movement.
If the gland is tightened by means of the screw ring 11, for example 5 mm, the main pressure ring 12 also advancing the same distance, will produce an advance of the ring 13a of 5 mm and will cause a similar tightening of the gaskets. As the first pressure ring 13a and the other rings 13b, 13c, 13d are connected to each other by means of these small rods 15 they will consequently move uniformly and each packing will consequently undergo the same tightening.
The annular chambers which exist between one seal and the other, and which increase and decrease their height as the seals are tightened, are intended to function as a labyrinth and as small reservoirs of lubricant, providing a large contribution to the perfect functioning of the cable gland. The stuffing chamber 9 can be removed without having to move the flywheel and to do this it suffices to detach the disc 8 which joins the axle with the flywheel. The box 9 can be mounted on the compressor shaft fully packed and prepared, which is practically of great importance.
The function of the stuffing box makes it possible to obtain an absolutely perfect seal with low friction, and the gaskets, subjected to a special treatment, and thus used, can last a few years without needing to be changed.
The plate 5 /fig.3/ comprises, as already described, one of the bearings of the compressor shaft and in the case where it is desired to provide the compressor with a pump for the liquid gas, in order to obtain a operation at dry speed, the pump body 22 is brought in as a single piece with the plate 5 as indicated in
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fig. 3. In this case, the eccentric or the eccentric pivot which must actuate the small pump is applied to the end of the axle 4.
The piston 23 is divided into two distinct parts; the purpose of such a separation is to raise as much as possible the upper end of the piston being in contact with the liquid agent which must be sucked and compressed and to make it as isolated as possible on this side of the which can flow in the oil, that is to say from the small crankcase where the big end immerses in the oil, and that to avoid the entrainment of the lubricant. with the liquid agent.
The small pump is provided with a suction valve 24 and a compression valve 25 and is characterized by the fact that the movable head 26 is normally held in the low position by the spring 27. The movable head in valve form rests on a conical seat and communicates with the upper part, through small holes, visible in fig. 5 with the compression line, beyond the compression valve. 25.
With the mobility of the head is eliminated any concern that could arise from the fact that the pump; given the nature of the liquid that it must suck and compress, can operate either with shocks, caused by an excessive reduction of the harmful space, or with little efficiency caused by too high a harmful space.
The closing and opening operations of the taps which are necessary in the other machines, are obtained in the machine according to the invention automatically and if desired by hand with a single operation, given that the play of the valves is combined on a single axis and arranged in this way that one can obtain by a single movement, without possibility
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of errors, the maneuver which until now had to be carried out by various operations, which could not really be controlled as is the case in the system described.
In fig. 1 is shown, in section, the valve system in the requested position during normal operation of the compressor. The hydraulic piston, the operation of which is described below, is located during the work of the machine in an elevated position, against the antagonistic tension of the spring 56 and thus keeps open: - the valve 48 for discharging the oil from the separator at the machine housing, valve
51 in the compression line, the valve 55 in the suction line, while the communication valve 53 remains closed. From pipe 61 / fig. 1 and 4/4 flows the gas which, through the suction valve 55, is drawn by the compressor in the direction of the arrow p.
The compressed gas returns to the pipe located below in the direction of the arrow q passes through the valve 51 in the separator, goes down in the pipe 50 and then rises in the separator, passing through the diaphragms 44 which serve to stop the small parts of oil still contained in the gas, to finally exit through the discharge mouth 62 / fig. 1 and 4 /
The hydraulic piston is supplied by the small pump 65 applied to the base of the machine and actuated, as shown in Figs 3 and 4, by a small eccentric formed in the large hub of the flywheel. As seen in fig. 4 The liquid circulates in the cylinder of the hydraulic piston 46 which is connected with the small hydraulic pump 65 by means of a supply and return line.
On the return line a valve
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étrenglemetn 66 makes it possible to regulate in the cylinder of the hydraulic piston the pressure which is sufficient to obtain the operation of the device.
When the machine is stopped and the small pump does not act, the position of the entire valve system is that shown in fig. 2.The hydraulic piston is lowered and consequently thanks to the pressure exerted by the reso 36, the two valves 55 and 51, respectively of compression and of aspiratib, remain closed and also the valve 48 of discharge of the oil of the separator . On the contrary, the valve 53, which places the suction chamber 41 in communication with the compression chamber 42, remains open.
Under these conditions the machine is ready to start with no load and assuming the machine is put into action and the hydraulic piston, for some reason does not come into operation, it would still circulate the same gas between the upper suction chamber 41 and the lower compression chamber 42
The threaded pivot 45 located in the hydraulic cylinder, below the piston, is used to raise the hydraulic piston by hand if necessary, that is to say without the operation of the small pump. hydraulic piston can be replaced by a small flywheel or by a lever which can be operated by hand and such an operation can cause the engine to run and stop at the same time. electric for controlling the compressor.
The springs 49 and 52 are intended to prevent imperfect air tightness of some of the valves, which can result in small constructive differences of the valves and their seats.
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Sometimes it is necessary, in refrigeration installations for defrosting cooling coils or for making repairs, to reverse the work of the compressor by sucking the gas from the high pressure side to compress it in the part. at low pressure. This operation can take place in the compressor described and fig. 4 demonstrates it.
The threaded pivot 59 disposed in the cap 60 of the upper body 3 of the oil separator has the function of blocking the suction valve 55 and the compression valve 51 and at the same time ensuring the closing of the communication hole between the chamber of suction and compression, by making the valve 54 come into operation as shown in fig 4
Rod 57 passes concentrically and slides into suction valve 55. A stuffing box prevents any gas leakage from the rod.
The position of the valves shown in fig. 4 would be the normal position when the machine is stopped, with the hydraulic piston lowered, having also obtained the closing of the communication hole between the low and the high pressure.
By operating the compressor with the valves in this position and with the taps 67 and 68 in the open position, the direction of gas movement is reversed at the compressor intake ports and in this way the compression pipe becomes suction and suction line becomes pushing; gas flows in the direction indicated by arrows r and s.
The observation glasses placed on the crankcase of the machine and on the oil separator serving to make visible
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the oil levels are at the same time safety devices because in the event of the crystal breaking the automatic valve 69 / fig. 2 / by the effect of the internal pressure, closes instantly and prevents a leak some gas.
In normal operation, the valve is held open by the spring 70 and the holes made either in the guard of the valve 71 or in the cylindrical part of the valve guide itself make it possible to observe the movements of the oil.
The machine shown in FIG. 6 is an automatic valve for regulating the evaporation pressure in a refrigeration system and its operation is strictly linked to that of the compressor. Unlike the automatic valve systems built up to now, the valve according to the invention has the advantage of regulating not only the pressure in the evaporator when the installation is working normally, but also of constantly adjust the suction pressure in the compressor, also when starting up, due to a strong transmission of heat to the evaporators during operation, the pressure in the evaporators exceeds the normal, varying considerably the power of the compressor .
Evaporated gases flow into line 72 and are sucked by the compressor through line 73. In the lower part, line 7 leads the liquid gas to the regulating valve and line 75, after the pressure jump. , feeds the evaporation system or systems.
In fig. 6 the valve 76 is shown in the normal operating position. It is held open by the rod
77 projecting and integral with the piston 78. By the effect of
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the pressure in the suction line the piston
78 which is in contact with the atmosphere on the side of the spring 79, tends to compress the spring itself by relaxing the metal diaphragm 80 in the form of a bellows which thus allows the adjustment valve 76 to close, but the spring 79 appropriately adjusted maintains the system in a balanced position *
By stopping the compressor, the pressure in the evaporator increases and then the piston 78, stressed by a greater pressure from the inside, completely closes the suction line against the resistance of the spring,
at the same time allowing the regulating valve, biased by the spring
81 to fall back in his seat. If the compressor is set in motion, a large depression is immediately formed on the side 73 of the pipe and on the side of the pipe 72 gas flows to the compressor slowly through the small passage, which is provided around the piston 78. As the pressure decreases in line 72, that is to say in and consequently evaporates on the face 82 of the piston in communication by holes 83 with the side of the evaporators themselves, the spring 79 can tighten by pushing the piston 78 downwards, always increasing the passage for the suction until the normal position is reached and will activate the regulating valve, opening it.
Part 84 serves to fine-tune the position in which the lowering piston 78 should start to push down the regulating valve to open it. Also when the suction port is fully open, a subsequent depression in the aspiration would lower, between some
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limits, always more the piston, causing in this way a greater opening of the regulating valve. The metallic bellows-shaped diaphragm 80 can be replaced, especially in high-power devices, by a piston with a stuffing-box. Whenever the stuffing-box has to be tightened, due to variations in the friction. must set the device.