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"Perfectionnements apportés ou relatifs à des compresseurs de gaz on d'air."
Cette Invention se rapporte à des compresseurs à mouve- ments alternatifs pour air ou gaz du type ayant une soupape à fourreau commandant l'admission d'air au cylindre à partir d'une ceinture d'aspiration et son refoulement vers une oeinture de refoulement de laquelle l'air passe, par soupape de retenue, à l'échappement du compresseur,
Il a été proposé de munir un compresseur de ce type d'une lumière dans sa tête de cylindre qui communique avec l'at- mosphère et est commandée par une soupape qui normalement ferme la lumière, mais qui est ouverte pour mettre le cylindre en communication aveo l'atmosphère et décharger le compresseur.
Selon la présente invention, un compresseur d'air ou de gaz du type ci-dessus décrit est muni d'un passage s'étendant de la ceinture de refoulement - (le 17 refoulement vers celle-ci
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étant commandé par la soupape à fourreau) jusqu'à/l'atmopshère ou la oeinture d'aspiration et avec une valve de décharge disposée pour ouvrir ou fermer ce passage.
Llinvention est particulièrement applicable à des oompres- seurs dans lesquels une extrémité de la soupape à fourreau se déplace alternativement dans un espace annulaire entre le cylindre et une partie de la culasse de cylindre, saillant vers l'intérieur. La oeinture de refoulement peut être con- stituée par la partie de cet espace annulaire située au delà de l'extrémité de la soupape à fourreau.
L'invention sera décrite maintenant, à titre d'exemple, dans son application à un compresseur alternatif et avec ré- férenoe aux dessins ci-annexés, dans lesquels:
La fig.l est une coupe verticale au travers d'un cylindre et des parties y associées d'une forme de compresseur conforme à l'invention.
La fig.2 est une coupe suivant la ligne 2-2 de la fig.l, vue dans la direction des flèches.
La fig.3 est une élévation avec brisures partielles pour montrer la construction interne d'une seconde forme de com- presseur.
La fig.4 est un plan du compresseur montré dans la fig.3, une culasse de cylindre étant enlevée.
Se référant premièrement à la construction montrée dans les figures 1 et 2, on voit que le oompresseur comprend un cylin- dre 11, lequel est entouré d'une ceinture d'aspiration 12 com- muniquant avec le cylindre par une lumière annulaire ou une série de lumières 13, L'entrée d'air dans la ceinture d'aspi- ration est indiquée en 14 et l'espace à chemise d'eau autour du cylindre en 15, 16.
Dans le cylindre, une soupape à fourreau±7 est animée d'un mouvement alternatif et dans cette soupape va et vient un piston 18 manoeuvré par une bielle 19, le vilebrequin, le oarter du vilebrequin et la partie inférieure du cylindre
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étant omis dans le dessin, car la construction de ces parties est bien comprise. Au sommet du cylindre repose une plaque de culasse intermédiaire 20 et au-dessus de la plaque de culasse 20 une culasse principale de cylindre 21, la plaque de culasse 20 et la culasse principale 21 constituant ensemble la culasse de cylindre, et étant réunies ensemble par boulons 22 et éorous 23.
Du côté inférieur de la plaque de culasse intermédiaire 20 est fixée une partie 24 saillant vers l'intérieur de la culasse de cylindre, la partie 24 étant fixée à la plaque in- termédiaire 20 par des vis 25 et les parties de la culasse 20, 21, 24 étant toutes trois fixées ensemble par boulons 26 et écrous 27. La partie 24 de la culasse de cylindre qui saille vers l'intérieur dans le cylindre, réalise un espace annulaire 28 entre elle-même et la pari interne du cylindre 11, lequel s'adapte à l'extrémité supérieure de la soupape à fourreau et dans lequel la partie supérieure est capable de se mouvoir alternativement. Un segment interne d'étanohéité approprié 29 est placé dans ie sommet de la soupape 17 pour fournir le joint étanohe entre elle et la partie 24 de la culasse de cylindre.
Dans cette partie 24 sont pratiquées des voies de passage, espacées 30 formées par de courtes cannelures dans sa surface externe, à intervalle, autour de son bord inférieur, et qui sont toujours ouvertes vers le cylindre, mais sont couvertes par la soupape à fourreau 17laquelle est levée pendant la course d'aspiration de façon que pendant toute oette course, la com- munication entre la ceinture de refoulement 28 avec le cylindre est coupée.
Pendant la course de refoulement, la soupape à four- reau 17 est abaissée et recouvre la communication des voles de passage 30 avec la ceinture de refoulement 28 de façon que le piston 18 puisse, pendant la course de refoulement, refouler l'air, au travers des passages, dans la ceinture de refoulement 28.
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Dans la surface inférieure de la plaque intermédiaire de oulasse 20 est formé un espace annulaire 31 qui constitue une continuation de la oeinture de refoulement 28 et cet espace com- munique, à travers une série de lumières 33 réparties sur un cer- cle avec la/face supérieure de la plaque intermédiaire de culasse 20 où il se trouve, dans une grande lumière d'échappement 33 formée dans la pièce coulée constituant la culasse principale 21.
Les extrémités supérieures des lumières 32 sont fermées'par une soupape plate annulaire 34 ayant son siège sur la surface supé- rieure de la plaque de culasse intermédiaire 20 au-dessus des lumières 32 et est pressée vers le bas par des ressorts 35 tenus dans des renfoncements dans une pièce coulée en forme d'anneau 36, qui s'étend au-dessus de la soupapeplate 34 mais en est espacée. La pièce coulée en forme d'anneau est supportée à par- tir de la plaque de culasse intermédiaire 20 par des pattes 37 qui saillent de son coté inférieur et reposent sur la plaque 20, ces pattes étant percée de trous au travers desquels passent des boulons de fixation 38.
Le débit normal du compresseur passe donc, par la soupape plate 34, dans l'échappement 33, et la oeinture annulaire de refoulement 28 ne constitue pas un espace d'air mort dans le compresseur, parce que, après qu'elle a fermé la communication de l'espace situé au-dessus du piston 18 avec la ceinture de refoulement au travers des passages 30 à la fin de la course de refoulement, la soupape à. fourreau 17 continue à se déplacer vers le haut et refoule l'air de la cein- ture de refoulement 28 au travers de la soupape 32 jusqu'à ce que la soupape à fourreau ait atteint le sommet de l'espace for- mé par la ceinture de r ef oulement.
Quand la soupape 17 est près du soumet de sa course, elle ouvre la communication entre la ceinture d'aspiration 12 et l'intérieur du cylindre par la ceinture de lumières 39 de la soupape à fourreau et venant en regard des lumières de décharge 13 dans la paroi de cylindre.
La plaque intermédiaire de culasse 20 est aussi pourvue
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d'un passage 40 qui mène de la ceinture de refoulement en 31 vers un côté du cylindre en une position où il arrive au-dessous d'une lumière de décharge 41 ménagée dans la matière coulée de la culasse principale 21. La lumière de déchargement 41 est fermée par une soupape à levée renversée 42 qui constitue une soupape de déchargement:, et est munie d'une tige s'étendant vers le haut au travers de la culasse de cylindre dans un oy- lindre de commande 43.
Dans le cylindre de commande 43, il y a un piston de oommande 44 qui porte sur la tige de la soupape de décharge 42, et le piston et la soupape tendent à être levés par un ressort 45,
Le cylindre de commande 43 est oonneoté par un tuyau 46 à un déohargeur automatique, non montlé dans le dessin. Le dé- chargeur automatique est connecté au réservoir d'air dans le- quel le compresseur refoule ou à quelque partie y connectée, et il admet la pression dans le tuyau 46 quand la pression de travail désirée est atteinte.
Quand de l'air est admis dans le tuyau 46, il force le piston de commande à se mouvoir vers le bas et à ouvrir la soupape 42 et met le passage 40 en oom- munication, par la lumière 41, avec une partie subséquente 47 du pasage qui part de la ceinture de refoulement 31.
Comme on peut le voir à la fig.2 du dessin, le passage 47 oommunique aveo une lumière 48 dans la face inférieure de la culasse 21 et de là par la voie d'une lumière 49 dans la plaque de culasse intermédiaire 20 et d'un passage 50 dans le cylindre qui constitue une extension du passage 47 avec la oeinture d'aspiration 12.
Dans le fonctionnement du dispositif de déchargement, quand la soupape 42 est fermée, de l'air comprimé est refoulé vers l'échappement 33 au travers de la soupape plate 34 et orée de la pression dans le réservoir ou un autre récipient dans lequel le compresseur refoule. Quand la pression d'air a été accrue jusqu'à atteindre la valeur prédéterminée, le dé- chargeur automatique fonctionne et fournit de l'air sous pression
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au tuyau 46, provoquant ainsi l'ouverture de la soupape 42.
Quand la soupape est ouverte, l'air refoulé par le piston vers la ceinture de refoulement 28 passe de celle-ci, par la voie et du passage 40, de la lumière 41/des extensions subséquentes des passages 47 et 50, à la ceinture d'aspiration 12, Le re- tour d'air au delà de la soupape 42 est empêché parce lors de la course d'aspiration du compresseur, la communication en- tre la ceinture de refoulement 28 et le cylindre est coupée par la soupape à fourreau 17 et, par suite, tout l'air passant dans le cylindre y entre par les lumières 13. Après que la soupape à fourreau 17 a coupé la communication entre la cein- ture de refoulement et le cylindre, elle oontinue à s'élever et délivre de l'air, par les lumières de déchargement 41, à la ceinture d'aspiration 12.
Dans la ceinture d'aspiration 12, l'air relativement chaud, qui a été expulsé du cylindre et vers la ceinture de refoulement, se mélange avec de l'air atmosphé- rique venant de l'entrée 14 et est refroidi avant d'être de nouveau aspiré dans le cylindre et redélivré au travers de la soupape de déchargement.
Deux résultats découlent de cette disposition de la lumière de déchargement, à savoir : premièrement que, comme l'air chaud n'est pas aspiré dans les deux sens, en passant par la soupape, pendant les deux courses de piston aspiration et refoulement, la soupape n'est pas soumise à un chauffage aussi élevé que dans le cas où la soupape ouvre une communication direote entre le cylindre et la zone d'aspiration. Le risqueque la valve at- teigne une haute température provoquant la carbonisation de l'huile,est par suite réduit.
Deuxièmement, comme la ceinture de refoulement 28 est interposée entre le cylindre et les pas- sages de déchargement, et la direction du courant d'air tou- jours la même au travers de ces parties et comme également, après que le piston a été ooupé de la ceinture de refoulement, la soupape à fourreau continue à fournir un peu d'air, il y a moins de bruit provenant du fonctionnement du déchargeur que
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comme cela a été le cas précédemment.
De plus, comme la valve 42 ne repose pas sur le cylindre ou ne communique pas directement avec lui il n'y a pas de risque qu'un dommage soit occasionnerai la tête de soupape ou le res- sort 45 se brisait pendant que le compresseur fonctionne. Avec la construction antérieure, il aurait été possible,,Pour la tête de soupape, dans ces circonstances de tomber dans le cylindre du compresseur ou au moins de venir en contact aveo la culasse du piston et d'occasionner des dommages.
En se référant aux fig.3 et 4, on voit que oelles-oi mon- trent un compresseur à deux cylindres 60 et 61 qui contiennent des soupapes à fourreau 62, 63 et des pistons 64, 65. Les oy- lindres sont en un seul bloc entourés par un espace à chemise d'eau 66 et surmontés d'une plaque de culasse intermédiaire 67 et d'une culasse principale coulée 68, Il y a une oeinture d'aspiration 69 et une entrée d'air 70, la disposition générale de toutes ces parties étant similaire à oelle décrite en rela- tion avec les fig.l et 2, quoique la construction diffère en ce que la lumière de déchargement 71, au lieu d'être située dans la culasse.comme dans le cas de la lumière de déchargement 41 des fig.1 et 2, est située dans le bloc des cylindres,
et la soupape à levée 78 qui la commande a une tige qui s'étend vers le bas au travers d'un guide 73 dans une chambre 74 sur le côté du bloc des cylindres. La chambre 74.constitue un passage qui connecte la lumière de déchargement avec la ceinture d'aspira- tion 69. La soupape 72 est pressée dans une direction de façon à fermer la lumière 71 par un ressort 75,
Comme on peut le voir au plan de la fig.4, il y a deux soupapes 72, une pour chaque oylindre, et les deux soupapes sont actionnées par un seul levier 76 ayant une extraite four- chue en 77, 78, les deux bras de la fourche venant en prise avec les extrémités Inférieures des tiges des soupapes.
Le le- vier fourchu 76 pivote sur un bras 79 fixé à l'intérieur du bloc cylindre et le levier passe vers l'extérieur du bloc oylin-
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dre par une large ouverture dans le côté du bloc, laquelle ou- verture est recouverte par un couvercle 80, Le couvercle 80 contient dans sa partie supérieure un cylindre actif 81 qui renferme un piston 82 et est connecté à un tuyau à air 83 cor- respondant au tuyau 46 de la fig.l. L'espace 84 dans la plaque se de culs/intermédiaire 67 qui correspond au passage 40 de la fig.1 est de telle formera pouvoir s'étendre dans la ceinture de refoulement de chaque cylindre comme indiqué par les lignes en trait mixte 85 de la fig.4.
Il sera apprécié que la partie coupée de la fig.3 est prise sur un plan irrégulier qui est approximativement représenté par la ligne 3-3 de la fig.4. Le fonctionnement est le même que dans le cas des fig,l et 2, les deux cylindres étant, dans ce cas, déchargés simultanément par actionnement du même levier.
Quoique un piston et un cylindre aient été montrés dans les dessine pour actionner les valves qui commandent les lumières de déchargement, on appréciera qu'une vis ou une came ou un autre dispositif mécanique pourrait être employé ponr actionner la soupape soit en plus du piston ou comme variante de celui-ci. Le fonctionnement mécanique du dispositif de dé- chargement peut être utile dans le cas où l'on désire faire démarrer le compresseur et le connecter à, la main à un/eystème de tuyauteries qui est déjà sous pression, et où il y a plu- sieurs compresseurs connectés pour alimenter un seul système.
Revendications.
1. Dans un compresseur d'air ou de gaz du type décrit, un passage s'étendant de la ceinture de refoulement (le re- foulement vers celle-ci étant commandé par la soupape à four- reau) jusqu'à l'atmosphère on jusqu'à la ceinture d'aspiration et une soupape de déchargement disposée pour ouvrir ou fermer ce passage.
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"Improvements made or relating to gas or air compressors."
This invention relates to reciprocating-motion compressors for air or gas of the type having a sheath valve controlling the admission of air to the cylinder from a suction belt and its discharge to a discharge belt. which air passes, through a check valve, to the compressor exhaust,
It has been proposed to provide a compressor of this type with a lumen in its cylinder head which communicates with the atmosphere and is controlled by a valve which normally closes the lumen, but which is open to put the cylinder in communication. with the atmosphere and unload the compressor.
According to the present invention, an air or gas compressor of the type described above is provided with a passage extending from the discharge belt - (the discharge towards it
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being controlled by the sheath valve) to the atmosphere or the suction line and with a discharge valve arranged to open or close this passage.
The invention is particularly applicable to compressors in which one end of the quill valve alternately moves in an annular space between the cylinder and part of the cylinder head, projecting inward. The discharge ring may be formed by the part of this annular space situated beyond the end of the sheath valve.
The invention will now be described, by way of example, in its application to a reciprocating compressor and with reference to the accompanying drawings, in which:
Fig.l is a vertical section through a cylinder and associated parts of a form of compressor according to the invention.
Fig.2 is a section taken along line 2-2 of Fig.l, seen in the direction of the arrows.
Fig. 3 is an elevation partially broken away to show the internal construction of a second form of compressor.
Fig.4 is a plan of the compressor shown in Fig.3 with a cylinder head removed.
Referring first to the construction shown in Figures 1 and 2, it is seen that the compressor comprises a cylinder 11, which is surrounded by a suction belt 12 communicating with the cylinder by an annular lumen or series. of lumens 13, The air inlet in the suction belt is indicated at 14 and the water jacket space around the cylinder at 15, 16.
In the cylinder, a sheath valve ± 7 is driven by a reciprocating movement and in this valve comes and goes a piston 18 operated by a connecting rod 19, the crankshaft, the crankshaft oarter and the lower part of the cylinder
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being omitted in the drawing, as the construction of these parts is well understood. At the top of the cylinder sits an intermediate cylinder head plate 20 and above the cylinder head plate 20 a main cylinder head 21, the cylinder head plate 20 and the main cylinder head 21 together constituting the cylinder head, and being joined together by bolts 22 and éorous 23.
On the underside of the intermediate cylinder head plate 20 is fixed a part 24 projecting inwardly of the cylinder head, the part 24 being fixed to the intermediate plate 20 by screws 25 and the parts of the cylinder head 20, 21, 24 being all three fixed together by bolts 26 and nuts 27. The part 24 of the cylinder head which projects inwardly into the cylinder, creates an annular space 28 between itself and the internal part of the cylinder 11, which fits the upper end of the quill valve and in which the upper part is able to move alternately. A suitable inner seal 29 is placed in the top of valve 17 to provide the seal between it and portion 24 of the cylinder head.
In this part 24 are formed passageways, spaced 30 formed by short grooves in its outer surface, at intervals, around its lower edge, and which are always open towards the cylinder, but are covered by the sheath valve 17 which is lifted during the suction stroke so that during any such stroke the communication between the delivery belt 28 with the cylinder is cut off.
During the discharge stroke, the cylinder valve 17 is lowered and covers the communication of the passage flights 30 with the discharge belt 28 so that the piston 18 can, during the discharge stroke, discharge air, at the same time. through passages, in the discharge belt 28.
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In the lower surface of the intermediate plate 20 is formed an annular space 31 which constitutes a continuation of the discharge line 28 and this space communicates, through a series of openings 33 distributed on a ring with the / upper face of the intermediate cylinder head plate 20 where it is located, in a large exhaust port 33 formed in the casting constituting the main cylinder head 21.
The upper ends of the lumens 32 are closed by an annular flat valve 34 having its seat on the upper surface of the intermediate cylinder head plate 20 above the lumens 32 and is pressed down by springs 35 held in. recesses in a ring-shaped casting 36, which extends above but is spaced from the valveplate 34. The ring-shaped casting is supported from the intermediate cylinder head plate 20 by tabs 37 which project from its lower side and rest on the plate 20, these tabs being pierced with holes through which bolts pass. fixing 38.
The normal flow of the compressor therefore passes, through the flat valve 34, into the exhaust 33, and the annular discharge ring 28 does not constitute a dead air space in the compressor, because, after it has closed the outlet. communication of the space above the piston 18 with the discharge belt through passages 30 at the end of the discharge stroke, the valve. the sheath 17 continues to move upward and forces the air from the discharge belt 28 through the valve 32 until the sheath valve has reached the top of the space formed by the reference belt.
When the valve 17 is near the subject of its stroke, it opens the communication between the suction belt 12 and the interior of the cylinder by the belt of lights 39 of the sheath valve and coming opposite the discharge ports 13 in the cylinder wall.
The intermediate cylinder head plate 20 is also provided
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a passage 40 which leads from the discharge belt at 31 to one side of the cylinder at a position where it arrives below a discharge port 41 formed in the cast material of the main cylinder head 21. The discharge port 41 is closed by a reverse lift valve 42 which constitutes a discharge valve :, and is provided with a rod extending upwardly through the cylinder head into a control cylinder 43.
In the control cylinder 43, there is a control piston 44 which bears on the relief valve stem 42, and the piston and valve tend to be lifted by a spring 45,
The control cylinder 43 is oonneoté by a pipe 46 to an automatic unloader, not shown in the drawing. The automatic unloader is connected to the air tank into which the compressor delivers or to some part connected to it, and it admits the pressure in the pipe 46 when the desired working pressure is reached.
When air is admitted into pipe 46, it forces the control piston to move downward and open valve 42 and connects passage 40, through lumen 41, with a subsequent portion 47 of the passage which starts from the discharge belt 31.
As can be seen in fig. 2 of the drawing, the passage 47 communicates with a lumen 48 in the underside of the cylinder head 21 and thence through a lumen 49 in the intermediate cylinder head plate 20 and a passage 50 in the cylinder which constitutes an extension of the passage 47 with the suction ring 12.
In the operation of the discharge device, when the valve 42 is closed, compressed air is forced to the exhaust 33 through the flat valve 34 and relieved of the pressure in the tank or other container in which the compressor. represses. When the air pressure has been increased to the predetermined value, the automatic unloader operates and supplies pressurized air.
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to pipe 46, thus causing valve 42 to open.
When the valve is open, the air discharged by the piston to the discharge belt 28 passes from the latter, through the path and passage 40, the lumen 41 / subsequent extensions of the passages 47 and 50, to the belt 12, The return of air past the valve 42 is prevented because during the suction stroke of the compressor, the communication between the discharge belt 28 and the cylinder is cut off by the pressure valve. sheath 17 and, consequently, all the air passing through the cylinder enters it through the ports 13. After the sheath valve 17 has cut off communication between the discharge belt and the cylinder, it continues to rise and delivers air, through the discharge ports 41, to the suction belt 12.
In the suction belt 12, the relatively hot air, which has been expelled from the cylinder and towards the discharge belt, mixes with atmospheric air coming from the inlet 14 and is cooled before being again sucked into the cylinder and re-delivered through the discharge valve.
Two results follow from this arrangement of the discharge port, namely: firstly that, as the hot air is not sucked in both directions, passing through the valve, during both the suction and discharge piston strokes, the valve is not subjected to heating as high as in the case where the valve opens a direct communication between the cylinder and the suction zone. The risk of the valve reaching a high temperature causing the oil to carbonize is therefore reduced.
Second, as the discharge belt 28 is interposed between the cylinder and the discharge passages, and the direction of the air flow always the same through these parts and as also, after the piston has been cut. of the discharge belt, the quill valve continues to supply a little air, there is less noise from the operation of the unloader than
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as was the case previously.
In addition, since the valve 42 does not rest on the cylinder or does not communicate directly with it there is no risk that damage will cause the valve head or the spring 45 will break while the compressor is running. works. With the earlier construction, it would have been possible, for the valve head, under these circumstances to fall into the compressor cylinder or at least come into contact with the piston cylinder head and cause damage.
Referring to Figs. 3 and 4, it can be seen that they show a two-cylinder compressor 60 and 61 which contain sheath valves 62, 63 and pistons 64, 65. The cylinder units are in one piece. single block surrounded by a water-jacketed space 66 and surmounted by an intermediate cylinder head plate 67 and a cast main cylinder head 68, There is a suction seal 69 and an air inlet 70, the arrangement general of all these parts being similar to that described in relation to Figs. 1 and 2, although the construction differs in that the discharge port 71, instead of being located in the cylinder head, as in the case of the discharge port 41 of figs. 1 and 2, is located in the cylinder block,
and the lift valve 78 which controls it has a stem extending downwardly through a guide 73 into a chamber 74 on the side of the cylinder block. The chamber 74 forms a passage which connects the discharge lumen with the suction belt 69. The valve 72 is pressed in one direction so as to close the lumen 71 by a spring 75,
As can be seen in the plan of fig. 4, there are two valves 72, one for each cylinder, and the two valves are actuated by a single lever 76 having an extract forked at 77, 78, the two arms of the fork engaging the lower ends of the valve stems.
The forked lever 76 pivots on an arm 79 fixed inside the cylinder block and the lever goes outwards from the oylin block.
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dre by a wide opening in the side of the block, which opening is covered by a cover 80, The cover 80 contains in its upper part an active cylinder 81 which contains a piston 82 and is connected to an air pipe 83 cor- corresponding to the pipe 46 of fig.l. The space 84 in the butt / intermediate plate 67 which corresponds to the passage 40 of fig. 1 is such that it can extend into the discharge belt of each cylinder as indicated by the phantom lines 85 of the fig.4.
It will be appreciated that the cut portion of Fig. 3 is taken on an irregular plane which is approximately shown by line 3-3 of Fig. 4. The operation is the same as in the case of FIGS, 1 and 2, the two cylinders being, in this case, discharged simultaneously by actuation of the same lever.
Although a piston and cylinder have been shown in the drawings to operate the valves which control the discharge ports, it will be appreciated that a screw or cam or other mechanical device could be employed to operate the valve either in addition to the piston or as a variant of it. The mechanical operation of the unloading device can be useful in the event that it is desired to start the compressor and connect it to, by hand, a piping system which is already under pressure, and where there are several. if compressors are connected to supply a single system.
Claims.
1. In an air or gas compressor of the type described, a passage extending from the discharge belt (the discharge thereto being controlled by the cylinder valve) to the atmosphere. one up to the suction belt and an unloading valve arranged to open or close this passage.