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PFBFFCTION.J.(E#NTS AUX COMPBESbBUBS A $it5qj,7;' Monsieur Marcel Rend Armand CHABAY '
La présente invention est relative à des perfectionnements aux compresseurs à pistons. Dans les compresseurs de ce type connu aotuellement, la vitesse de rotation du vilbrequin sur lequel sont tourillonnées la ou les bielles du ou des pistons est limitée et de ce fait, le débit même du compresseur pour de nombreuses raisone parmi lesquelles les plus importantes sont les difficultés de remplissage des cylindres et d'évacuation du fluide gazeux comprimé dans lesdits cylindres.
En effet, dans la plupart des compresseurs connus, l'ad- -mission du fluide gazeux dans chacun des cylindres est réali- -sée à travers un orifice placé sur le cylindre ou la culasse et contrôlé par une soupape, il en est de même du refoulement.
Aux grandes vitesses de rotation, il se produit à l'endroit desdites soupapes un laminage du fluide gazeux provoquant des pertes de charge importantes qui nuisent à l'obtention d'un rendement optimum. En ce qui concemme notamment le remplissage du cylindre, des essais effectues par le demandeur lui ont montré qu'au voisinage du fond du piston il existe, durant la course d'aspiration, une zone de dépression qui témoigne d'un mauvais remplissage du cylindre.
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En vue de remédier à ce grave inconvénient, on a déjà songé, dans certains compresseurs et notamment dans ceux connus sous le nom de compresseurs "uniflux" à réaliser le remplissage du oylindre au voisinage du fond du piston et dans ce but un orifice d'admission contrôlé par une soupape est disposé non plus dans la culasse du cylindre mais dans le fond du piston.
De plus, et toujours dans le but d'assurer un meilleur remplissage dudit cylindre, on a prévu dais la paroi de celui-ci des lumières en communication avec la sour- -ce dp fluide et qui se trouvent découvertes lorsque le pis- -ton arrive au voisinage de position de fin de course d'admis- -sion. un voit que dans de tels compresseurs, l'admission a lieu par deux endroits, l'air admis dans le cylindre ayant toutefois une même direction de déplacement d'où. le nom d'uniflux donné à ces compresseurs. Par une telle disposition, le remplissage de chacun des cylindres est grandement amélioré du fait, notamment de l'emploi des lumières découvertes par le piston qui permettent notamment de transformer l'énergie cinétique des gaz admis en pression. De plus, on évite la présence d'une zone de dépression au voisinage du fond du piston.
Ces compresseurs présentent toutefois certains inconvé- -nients. C'est ainsi en particulier que le remplissage du cylindre, bien que considérablement amélioré, n'est pas opti- -mum aux grandes vitesses car le fond du cylindre n'est pas alors parfaitement rempli. De plus, les soupapes placées sur les fonds des pistons sont d'un entretien délicat par suite de leur difficulté d'accès et les orifices qu'elles contrôlent ne peuvent avoir une section aussi grande qu'on le désire par suite de leurs emplacements même.
En outre, l'admission par les fonds des pistons conduit à la circula- -tion d'une partie du fluide gazeux d'admission sur les surfaces lubrifiées des cylindres et provoque une succion de lubrifiant et par suite une consommation plus élevée de celui-cit
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La présente invention permet de remédier aux divers inconvé -nients signalés ci-dessus et à cet efiet elle se caractérise notamment par le fait que le fluide gazeux à comprimer est ad- -mis dans chacun des cylindres, d'une part, par un ou plusieum orifices contrôlés par des soupapes et pratiqués dans le fond borgne ou culasse du cylindre et, d'autre part,
par des lumiè- -res pratiquées dans la paroi latérale dudit cylindre et dont l'ouverture est contrôlée par le piston lui-même lors- -que celui-ci arrive au voisinage de sa position de fin de course d'admission.
Suivant une autre caractéristique importante de la pré- -sente invention, le ou les orifices d'échappement sont prati- -qués dans la culasse de chacun des cylindres et sont contrô- -lés par les soupapes automatiques équilibrées à ouverture instantanée qui fonctionnent dès que la pression dans le cylin- -dre dépasse une certaine valeur.
La présente invention s'étend également à d'autres points particuliers qui apparaîtront dans le texte suivant fait en référence au dessin annexé donné à titre d'exemple seulement dans lequel la figure 1 est une vue en coupe axiale d'un cylindre d'un compresseur à pistons perfectionné suivant l'invention ; le figure 2 est une vue développée du cylindre montrant la disposition des lumières d'admission et des oonduits ebou- -tissant à ces lumières. la figure 3 est une vue en plan correspondant à la figure l,ile couvercle étant enlevé. la figure 4 est une vue schématique en coupe axiale d'une variante de réalisation d'un oylindre de compresseur biflux perfectionné suivant l'invention, le piston étant dans sa posi.
-tion de point mort bas. la figure 5 est une vue schématique en coupe axiale d'une autre variante de réalisation.
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Dans la forme de réalisation représentée aux! figures 1 à 3, chacun des cylindres du compresseur est constitué par un eorp 1, pourvu d'ailettes 2 de refroidissement dans lequel est fixée une chemise 3 à la manière usuelle. Sur l'extrémité supérieure du cylindre 1 est fixée, par tous moyens conve- -nables tels que des prisonniers, une culasse 4 comportant des tubulures d'admission 5 et de refoulement 6. Sur cette aulas- -se 4 est fixée de manière étanohe et à l'aide de prisonniers 7 par exemple, une pièce 8 servant de guides pour les soupapes d'admission/et d'échappement 10 du cylindre considéré.
La soupape d'admission 9 est appliquée, sous l'aotion d'm ressort 11 sur un siège 12 qui peut faire corps avec la pièce 8. La soupape d'échappement 10 repose sur un siègel3 fixé sur la culasse 4. Dans la forme de réalisation représentée aux fi- -gures 1 et 3, cette soupape d'admission9 est à ouverture commandée soit directement par came, soit comme représenté, par un culbuteur 14 tourillonné sur un axe 15 et commandé par un poussoir 16 sur l'autre extrémité duquel agit par exem -ple une came non représentée.
Suivant une caractéristique de l'invention, la soupape de refoulement 10 est à ouverture automatique instantanée. A cet efiet et comme montré à la figure 1 la queue 17 de cette soupape est guidée dans un alésage convenable de la pièce 8 et les surfaces de la soupape soumises à la pression du fluide dans la cylindre 1 d'une part et à la pression du fluide comprimé dans la tubulure de refoulement 6 d'autre part, ainsi qu'à le pression de l'air ambiant sur l'extrémité supérieure de la queue 17 de cette soupape, sont choisies de façon que lora -que la pression du fluide comprimé dans le cylindre dépasse une certaine valeur prédéterminée cette soupape de refoulement s'ouvre instantanément.
Suivant une caractéristique importante de la présente invention, cette soupape de refoulement est en outre verrouil- -lée en position de fermeture durant tout ou partie de la @
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course de compression du piston 18 mobile dans le cylindre 1.
Dans une forme de réalisation qui pour l'instant pareil aven- -tageuse, ce verrouillage est de préférence assuré avec inter- -position de moyens élastiques. A cet effet la queue 17 de la soupape de refoulement 10 comporte un alésage axial borgne 19 dans lequel est disposé un pistonnet 20 repoussé vers le haut par un ressort 21 logé dans l'alésage 19. A son extrémité su- -périeure ce pistonnet 20 vient en regard d'une perforation 22 prévue dans la pièce 8 et peut venir en contact avec un pous- -soir réglable 23 prévu à l'une des extrémités d'un culbuteur 24 tourillonné sur un axe 25 monté dans une portée convenable de la pièce 8. L'autre extrémité du culbuteur 24 est commandée soit directement par une came, soit par un poussoir contrôlé lui-même par une cerne.
Cette came non représentée entraînée en synchronisme avec le vilbrequin du compresseur est oonvena- -blement conformée et calée pour que le verrouillage élastique de la soupape de refoulement 10 en position de fermeture ait lieu durent tout ou partie de la course de compression du piston 18.
Le pistonnet 20 comporte également un épaulement 26 qui vient porter oontre le bord de la perforation 22 prévue dans la pièce 8 lorsque la soupape de refoulement 10 s'ouvre assu- -rant ainsi un freinage élastique de la soupape 10 en fin de course d'ouverture de celle-ci.
Suivent l'invention et comme montré aux figures 1 et 2, la paroi latérale du cylindre 1 comporte des lumières 27 réparties à la périphérie de oe cylindre et su nombre de huit dans la ré- -alisation représentée. Ces lumières 27 sont disposées de mani- -ère à être découvertes par le piston 18 lorsque celui-ci srri- -ve vers sa position de point mort bas. Ces lumières 27 commu- -hiquent par des conduits 28 prévus dans la paroi du cylindre 1 avec la tuyauterie d'aspiration 29. Suivant l'invention et de manière à faciliter l'aménagement des conduits 28 dans la perd du cylindre 1, ces conduits 28 de section en rapport avec celle des lumières 27 sont de préférence répartie de part .et d'autre
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du plan horizontal médian passant par l'axe desdites lumières @ comme mieux montré sur la figure 2 des dessins.
Suivant une caractéristique importante de la présente invention, la section des lumières est choisie de manière à permettre une admission facile du fluide gazeux dans le oyli& -dre. La forme de ces lumières étant en outre établie pour que leur hauteur soit relativement faible en vue d'éviter m effet de reflux lors de la remontée du piston dans le cylin- -dre. De nombreux essais effectués par le demandeur lui ont montré que par un choix judicieux de la section et de la for- -me des lumières, on obtient une véritable suralimentation du cylindre du fait que l'énergie cinétique du gaz admis est alors transformée dans le cylindre en énergie de pression.
Cette suralimentation est obtenue notamment par l'emploi de lumières rectangulaires qui sont de section suffisante pour éviter le plus possible lespertes de charge, qui sont de pré- -férence à extrémités arrondies et dont la hauteur, relative- -ment faible par rapport à leur longueur, est fonotion de la vitesse linéaire du piston et du diamètre de celui-ci. On peut également utiliser ces lumières trapézoïdales, triangu- -laites, smi circulaires ou même circulaires disposées, pour les trois premières formes, de manière que la largeur de des lumières aille endécroissant dans le sens de la course de compression du piston.
Par l'emploi de lumières ainsi confor- -mées et disposées, on obtient:, contrairement à ce qui se produit dans les compresseurs actuels et comme l'ont montré de nombreux essais, un remplissage optimum du cylindre quelles que soient les vitesses linéaires de déplacement du piston.
C'est ainsi en particulier que le demandeur a pu constater lors desdite essais que le coefficient de remplissage du cy- -lindre augmentait avec la vitesse du piston du fait de le transformation de l'énergie cinétique des gaz aspirés à travers ces lumières en énergte de pression à l'intérieur du cylindre
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De préférence les lumières sont légèrement convergentes de manière à former un Venturi à l'endroit où elles débou- -chent dans le cylindre en vue, d'une part, d'améliorer la transformation de l'énergie cinétique des gaz en énergie de pression à l'intérieur du cylindre et d'autre part, d'avoir un coefficient de contraction de la veine gazeuse aussi près que possible de l'unité.
Chacune des lumière se termine de préférence dans le cylindre par une arête vive ce qui a pour effet, compte tenu de la forme et des dimensions des lumières déterminées comme indiqué ci-dessus, d'éviter tout reflux lors de la remontée du piston.
'En vue d'assurer un éooulement le plus régulier possible sans mouvements tourbillonnaires du fluide gazeux allant aux lumières 27, les conduits 28 prévus dans la paroi du cylindre 1 sont de surface constante, leur forme variant progressive- -ment de la tubulure 29 eux lumières 27 pour s'adapter à la section de celle-ci.
Le fonotionnement du compresseur perfeotionné suivant l'invention est le suivant;
Au début de la oourse d'aspiration du piston 18, la sou- -pape de refoulement 10 se ferme et est verrouillée comme ils été indiqué plus haut. La soupape d'aspiration 9 s'ouvre sous l'action du culbuteur 14 soit dès le début de l'aspiration, soit avec un certain retard si on le désire. Le fluide gazeux pénètre alors dans le cylindre 1 par l'extrémité supérieure de celui-ci.
Lorsque le piston 18 arrive vers sa position de point mort bas, il découvre les lumières 27 et le fluide ga- -zeux pénètre alors dans le cylindre 1 à travers lesdites lu- -miëres assurant ainsi un remplissage optimum de ce cylindre du fait que lesrégions supérieures et inférieures de ce der- -nier sont remplies respectivement par le fluide gazeux passer par l'orifice oontrôlé par la soupape 9 et par les lumières 27
Au début de la course de compression du piston 18 ou
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avec une certaine avance la soupape 9 se ferme sous l'action du culbuteur 14,
puis le piston 18 obture les lumières 27 et le fluide contenu dans le cylindre 1 est comprimé dans ce cylindre jusqu'au moment où la soupape de refoulement 10 pré- -alablement déverrouillée comme il a été indiqué plus haut s'ouvre et permet le passage du fluide gazeux comprimé dans la tuyauterie de refoulement 6.
On peut prévoir sur chacun des cylindres du compresseur un dispositif automate de marche à vide de touttype connu de manière que lorsque la pression dans la tuyauterie de re- -foulement 6 atteint une valeur prédéterminée, le cylindre 1 reste en communication avec l'atmosphère. Ce dispositif automatique étant bien connu ne sera pas décrit plus en détail
Dans la variante de réalisation représentée à la figure 4 les lumières d'admission ainsi que la soupape de refoulement à verrouillage commandé sont les mêmes que dans la réalisation précédente et ne seront pas décrites à nouveau. Les mêmes nombres de référence désignant les mêmes organes que dans les figures 1 à 3.
Toutefois dans cette réalisation, le ressort 21 de la soupape de refoulement est remplacé par des rondelle 30 en matière élastique telle que du caoutchouc. De plus, dans cette réalisation la soupape de refoulement 10 est prévue dans l'axe du cylindre 1.
Suivant l'invention et comme montré à la figure 4, la soupape d'admission est à ouvertureautomatique et constituée par un clapet annulaire 31 guidé dans un évidement 32 prévu dans une plaquette circulaire 33. Cette plaquette circulaire 33 est maintenue sur la culasse 4 par des boulons 38 et elle est en outre serrée à sa périphérie entre la partie supérieur de la chemise 3 et la culasse 4.
Cette piquette circulaire 33 comporte à sa périphérie des perforations 34 débouchant d'une part, dans l'évidement 32 en regard du clapet t annulaire 31 et d'autre part, dans une chambre annulaire oonvergente 35 prévue dans la culasse 4 et communiquant avec la tubulure
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d'admission 5 prévue également dans cette culasse par un conduit de section progressivement décroissante suivant une loi convenable fonction de la section des perforations 34.
Le fonctionnement de ce compresseur est identique à celui décrit en xéférence à la forme de réalisation des figures 1 à 3 sauf que la soupape d'admission est à ouver- -ture et fermeture automatiques en fonction de la dépression et de la pression régnant dans le cylindre 1.
Dans la variante de réalisation représentée à la figure 6, la soupape d'admission est analogue à celle décrite en référence à la figure 4, mais la soupape d'échappement 10 à ouverture et fermeture automatiques comme dans les exem- -ples précédents ne comporté plus de dispositif de venpuil- -lage commandé. En vue d'amortir le choc se produisant lors de l'ouverture brusque et instantanée de cette soupape 10, la queue 17 de oelle-oi se déplace dans un alésage borgne 36 prévu dans la pièce 8 rapportée sur la culasse 4 et cet alésage 36 cmmunique avec l'atmosphère par un orifice 37 de seotion convenablement calibrée de manière que l'ensemble agisse à la manière d'un daah-pot. Un ressort 39 est en outre prévu pour aider à la fermeture de la soupape 10.
Il est évident que l'invention ne se limite pas aux formes de réalisation oi-deasua décrites et représentées mais s'étend à toutes celles mettant en oeuvre les crac- -téristiquea énoncées plus haut et répondant au but pour- -suivi. C'est ainsi en particulier que la ou les soupapes de refoulement peuvent être à ouverture et fermeture comman- -dées par tous moyens convenables de manière que leur fono- -tionnement ait lieu pour une pression prédéterminée.
En outre et bien que la forme et la section des lumières 27 conviennent particulièrement aux compresseurs uniflux spé- -oifiés ci-dessus, il est évident que de telles lumières peu -vent être appliquées à d'autres types de compresseurs et en
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particulier aux compresseurs dits biflux décrits som- -mairement dans l'introduction à la présente description et l'invention s'étend également à leur utilisation dans de tels compresseurs. On peut également supprimer l'ori- -fioe d'admission contrôlé par une soupape et conserver uniquement l'admission par des lumières établies comme indiqué ci-dessus notamment dans le cas de compresseurs à faible oourse ou à haute pression.
De même l'invention s'étend aux compresseurs de type connu dans lesquels tout ou partie des particularités décrites ci-dessus seraient utilisées.
REVENDICATIONS
1.- Compresseur à pistons caractérisé en ce que le flui- -de gazeux à comprimer est admis dans un des cylindres, dune part, par un ou plusieurs orifices contrôlés par des soupapes et pratiqués dans le fond borgne ou culasse du cylindre et d'autre part, par des lumières pratiquées dans la paroi la- -térale dudit cylindre et dont l'ouverture est controlée par le piston lui-même lorsque celui-ci arrive au voisinage de sa position de fin de course d'admission.