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DISPOSITIF D'ENTRAINEMENT EN UN MOUVEMENT OSCILLATOIRE UTILISABLE NOTAMMENT DANS LES MACHINES FRIGORIFIQUES DE PETITES DIMENSIONS.
La présente invention concerne un dispositif d'entraînement en un mouvement oscillatoire, convenant en particulier pour les machines frigorifiques de petites dimensions ou de faible capacité et comprenant un élément entraîné électriquement en un mouvement de va-et-vient avec les éléments à commander,en résonance avec la fréquence d'excitation ou sensiblement à cette fréquence. Le montage électrique correspond de préférence à celui des dispositifs d'entraînement en oscillation électro-dynamiques constitués par une bobine à air ne comportant pas de noyau de fer doux et fonctionnant éventuellement sur un support en matière électriquement isolante dans l'entrefer d'un champ magnétique uniforme et permanent.
Dans ces sortes d'appareils, le mouvement de va-et-vient est généralement produit., en ce qui concerne la partie mécanique, par des ressorts destinés à produire les conditions de résonance nécessaires. Ces ressorts constituent, avec les masses participant au mouvement, un système mécanique oscillant dont la fréquence propre est égale à la fréquence du réseau d'excitation ou est voisine de cette fréquence dans le cas où il s'agit de dispositifs d'entraînement en oscillation polarisée, par exemple électro-dynamiques, ou dont la fréquence propre est égale au double ou presque au double de la fréquence du réseau d'excitation lorsqu'il s'agit de dispositifs d'entraînement en oscillation non polarisés, par exemple de dispositifs magnétiques.
Or, pour obtenir un fonctionnement parfait des dispositifs d'entrainement de ce type;, il est indispensable que la masse totale des ressorts ne représente pas plus du quart environ de la totalité des masses participant au mouvement. Si la masse du ressort excède le quart de la masse totale, les irrégularités telles que discontinuités, vibrations non harmoniques,
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ondes harmoniques, ondes stationnaires, etc..., présentes dans les oscillations, augmentent avec la masse du ressort. Ces irrégularités ont pour résultat, outre les bruits désagréables, de provoquer de fortes fluctuations dans la puissance des appareils.
En outre, l'énergie dépensée pour la déformation du ressort augmente également avec la masse de ce ressort, ce qui a une in- fluence extrêmement défavorable sur le rendement des appareils. Enfin, de telles irrégularités réduisent considérablement la durée du ressort.
En tenant compte de ces considérations, notamment que la masse, du ressort ne doit pas être supérieure à 1/4 de la masse oscillante, ainsi que de l'effort maximum pouvant être supporté par la matière dont est constitué le ressort, la longueur de course qu'il est possible d'atteindre est, dans ces appareils, limitée, c'est-à-dire qu'elle est généralement fixée au maximum à 1,5 cm de course totale, distance qu'il n'est pas possible de dépasser avec les moyens existant jusqu'à présent, ce qui naturellement restreint considérablement le domaine d'application des appareils de ce genre et abaisse leur puissance.
S'il fallait malgré tout augmenter la puissance, on serait amené à construire des appareils de dimensions telles, surtout à cause du circuit magnétique, qu'ils ne seraient pratiquement pas réalisables d'un point de vue économique.
Dans ces dispositifs d'entraînement, dont on doit beaucoup exiger au point de vue durée et sécurité, il faut voir dans ce ressort une source de dérangements qui rend difficile en pratique l'utilisation de ces appareils et qui l'a empêchée jusqu'à présent, précisément dans le domaine des machines frigorifiques. Si l'on ne tient pas compte de ce fait, il faut prendre son parti d'une diminution du rendement, due aux circonstances dans lesquelles travaille le ressort.
De plus, les dispositifs d'entraînement de ce type présentent cet inconvénient que les forces absorbées par les masses et qu'il faut produire constamment, sont trop importantes par rapport aux forces utiles à produire, de sorte que la courbe de résonance du système mécanique oscillant présente une crête très accentuée qui entraîne des perturbations pour la moindre fluctuation de la fréquence d'excitation. Etant donné que la fréquence propre du système mécanique oscillant n'est pas une constante mais est influencée par les changements de température, les variations survenant dans la force utile, etc.09 il se produit également dans ces appareils, précisément à cause de la crête de la courbe de résonance, des perturbations (par exemple une perte totale de la cadence) même lorsque la fréquence d'excitation demeure constante.
L'invention repose donc sur ce principe que des dispositifs oscillants présentant un rendement satisfaisant, une grande sécurité de fonctionnement, des dimensions raisonnables, etc... ne sont possibles que si les masses élastiques représentent environ le quart des masses totales en oscillation et, de plus, si la courbe de résonance du système oscillant présente un profil aplati, déterminé et favorable.
L'un des buts de l'invention est de permettre la réalisation d'un dispositif d'entraînement de ce type (de préférence électro-dynamique) permettant d'obtenir une réduction ou une compensation parfaite de la puissance absorbée par les masses en mouvement, sans devoir accepter une construction mécanique compliquée (ressort subissant de fortes contraintes), une course limitée, de grandes dimensions de l'ensemble (système magnétique), etc..., et dans lequel le système mécanique oscillant est amené plus ou moins en résonance avec la fréquence du réseau, comme cela est le cas par exemple jusqu'à présent.
Un autre but de l'invention est de prévoir des organes donnant la possibilité de réduire dans de très grandes proportionsles forces élastiques utilisées ou de les supprimer complètement, en vue d'augmenter sensiblement la sécurité de fonctionnement, le degré d'efficacité, etc..., pour des dimensions et des charges identiques du dispositif d'entraînement et avant tout du circuit magnétique. Dans les dispositifs d'entraînement électro-magnétiques les condensateurs spéciaux montés dans le circuit électrique et servant à com-
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penser la réactance effective due à l'inductance de l'enroulement d'excita- tion, doivent être simplifiés ou complètement supprimés.
L'invention envisage donc, en vue de réduire ou de compenser les forces absorbées par les masses en mouvement de la partie mécanique et la puissance réactive de la partie électrique, due à l'inductance de l'enroule- ment d'excitation,d'utiliser essentiellement la capacité électrique utile produite par les masses oscillantes, 1?induction magnétique, la longueur de l'enroulement d'excitation,etc...
Suivant une variante de l'objet de l'in- vention, cette capacité électrique utile doit être calculée, grâce à un choix judicieux de la longueur des conducteurs de la masse oscillante, et de l'in- duction, de telle sorte que les forces absorbées par les masses en mouvement et la puissance réactive électrique soient compensées le plus possible, et qu'il soit possible soit de supprimer complètement le ressort, soit de n'u- tiliser tout au plus qu'un petit ressort mécanique et (ou) une faible réac- tance électrique. Cette réactance électrique est fournie généralement par un condensateur, mais il y a également des cas où elle peut être fournie par une bobine de self. Enfin, on peut également prévoir un couplage par trans- formateur entre l'enroulement d'excitation et la source de tension d'excitation (réseau de lumière).
Dans les modes de réalisation qui seront décrits plus loin, il ne sera cependant question, pour des raisons de simplification, que d'un condensateur électrique, ce qui n'exclut pas les possibilités autres que celles qui seront décrites.
Il résulterait donc de ce qui vient d'être dit que, conformément à l'invention, le ressort utilisé jusqu'à présent dans le système mécanique oscillant pour déterminer la résonance et le condensateur électrique ne sont plus absolument indispensables.
Selon une autre particularité essentielle de l'invention, l'induc- tance L de l'enroulement d'excitation devant être alimenté avec le courant alternatif d'excitation Ie et la capacité effective Cm, déterminée essentiellement par induction magnétique, par l'importance des masses oscillantes et par la longueur de l'enroulement d'excitation, sont calculées l'une par rapport à l'autre, en faisant intervenir éventuellement un faible ressort mécanique F et (ou) un condensateur électrique C, de telle sorte que la fréquence propre fo de l'ensemble du système L, CmF, C soit égale ou sensiblement égale à la fréquence fe du courant d'excitation Ie.
Cette détermination peut toutefois être réalisée de préférence de telle sorte que, lors du fonctionnement à vide, la fréquence propre fo soit plus élevée que la fréquence d'excitation fe et qu'avec la charge nominale de la fréquence propre fo soit à peu près égale à la fréquence d'excitation fe.
Cette dernière caractéristique tendrait à fournir une course constante pour une charge utile variable. Par un choix approprié de la courbe de résonance (en général cette courbe doit avoir un profil très aplati),on arrive à obtenir une course pratiquement constante entre le fonctionnement à vide et le fonctionnement sous la charge nominale. Dans les cas où il est avantageux de travailler sur une partie déterminée de la courbe de résonance le point de résonance peut être situé dans la zone de travail ou bien légèrement au-dessus ou en dessous de cette zone.
Le raisonnement suivant montrera la grande importance qu'il y a lieu d'attribuer à un faible mouvement de retour ou affaissement se produisant, lors du travail de déformation du ou des ressorts du système oscillant.
Supposons que cet affaissement lors de la déformation du ressort passe de 5 à 3% pour 3 kg de force utile,alors qu'il ne se produit qu'une très faible surtension égale à 1 :6, valeur au-dessous de laquelle il n'est pratiquement guère possible de descendre. Il en résulterait dans ce cas une force élastique de 18 kg environ, c'est-à-dire que la force de déformation réelle tomberait de 0,9 kg pour 5% à 0,54 kg pour 3%, ce qui, au premier abord, ne paraît pas énorme. Mais il en est tout autrement si l'on considère que ces pertes doivent toujours être ramenées à la force utile de 3 kg. or, ces pertes représentent déjà 30% pour un affaissement de 5% et encore 18% pour un affaissement de 3%.
Ce calcul permet d'apprécier de façon indiscutable l'importance
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considérable de l'invention, grâce à laquelle il est possible de réduire les dimensions des ressorts et même de les supprimer complètement.
La description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs,permettra de mieux comprendre l'invention.
La figure 1 montre un schéma de dispositif d'entraînement en oscillation conforme à la technique employée jusqu'à présent.
La figure 2 montre une variante.
La figure 3 montre un schéma de dispositif d'entraînement en oscillation réalisé suivant le principe de l'invention.
Le détail des figures 4 à 12, montrant quelques modes de réalisation possibles de l'objet de l'invention, sera donné plus loin.
Le principe de la technique antérieure est illustré par le schéma représenté par la figure 1, qui montre un dispositif d'entraînement comportant une bobine télescopique sans fer, c'est-à-dire une bobine à air montée éventuellement sur un support isolant. Dans ce schéma, L désigne l'inductance de la bobine télescopique, qui est alimentée directement en courant alternatif I ou par l'intermédiaire d'un condensateur C. La fréquence propre de ce système électrique est égale à la fréquence d'excitation. Les éléments à actionner, par exemple le piston d'un compresseur, la suspension, les ressorts, etc... sont rendus solidaires de la bobine.
Toutes les masses participant aux oscillations, y compris la bobine télescopique et la partie du ressort qui y participe également, sont désignées par la référence M. Les forces de rappel, fournies par le ressort, sont désignées par F, tandis que le travail utile à fournir, qui est représenté par un amortisseur, est désigné par A. Ce système mécanique est calculé de telle sorte que la fréquence propre du système F, M soit égale à la fréquence d'excitation ou voisine de cette fréquence.
Ces dispositifs d'entraînement fonctionnent aussi bien électriquement que mécaniquement en résonance avec la fréquence d'excitation, c'est-à-dire qu'on a essayé de compenser le plus possible les composantes réactives, et iln'est plus possible d'obtenir une augmentation plus importante du degré d'efficacité, en particulier par suite du travail de déformation inévitable qui s'effectue dans le fort ressort F.
Ces considérations demeurent également inchangées si l'on entreprend de traduire ce système oscillant mécanique en un schéma électrique équivalent des éléments entraînés, en utilisant des symboles électriques pour améliorer encore le calcul. Il en résulterait la situation illustrée par la figure 2, la force K, produite par la bobine télescopique, formant source de tension pour un circuit résonnant en série représenté par la masse M, représentée par l'inductance Lm, le ressort F, représenté par la capacité'Cf, et le travail utile A, représenté par la résistance Rs. La vitesse d'oscillation des éléments à entraîner pourrait alors, dans ce circuit, être représentée par le courant I.
On voit par là que la vitesse d'oscillation est effecti- vement maximum lorsque la résistance du montage en série Lm - Cf devient nulle, c'est-à-dire lorsque les conditions de résonance sont remplies, Etant donné que jusqu'à présent il n'a pas été tenu compte du travail de déformation du ressort F, il y aurait lieu de l'intégrer également dans cet exposé et de le représenter par une autre résistance Rfs. Ceci montre clairement qu'il est absolument impossible de renoncer aux formes de ressorts compliquées utilisées jusqu'à présent.
Si l'on ne tenait pas compte du ressort ou si on le supprimait complètement, il en résulterait simplement une augmentation des composantes réactives et la force K ne serait plus en mesure de fournir la puissance nominale, de sorte que l'on se trouve simplement en présence d'un oscillateur massique.
C'est maintenant qu'intervient l'idée de l'invention. Celle-ci peut être également représentée à l'aide d'un schéma équivalent, quoique maintenant purement électrique, ainsi que le montre la figure 3. Dans ce schéma,
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U est la source de tension fournissant le courant d excitation Ie. La bobine oscillante est montée dans le circuit avec son inductance L,sa résistance
R et son condensateur auxiliaire C. La puissance utile est représentée par la résistance Rpo Le ressort est monté en parallèle avec cette résistance.
Il est maintenant représenté électriquement, non plus sous forme d'un con- densateur mais d'une inductance Lf, avec son travail de déformation Rfp com- me résistance. De plus,toutes les masses mobiles.,montées en parallèle, sont représentées par un condensateur Cm, car elles agissent comme telles, et el- les ne doivent plus être considérées mécaniquement comme une inductance Lm comme sur la figure 2.
Conformément à l'invention, le condensateur C et le montage en parallèle Lf-Rfp, c'est-à-dire le ressort, peuvent alors être complètement négligés ou supprimés pour autant que l'inductance de la bobine oscillante
L et le condensateur Cm sont réglés l'un sur l'autre, c'est-à-dire calculés l'un par rapport à l'autre de telle sorte que la fréquence propre de ce sys- tème soit égale ou sensiblement égale à la fréquence du réseau U. Indépen- damment des insuffisances des forces élastiques utilisées jusqu'à présent, il est maintenant possible de ne plus produire de travail de déformation, 0 est dire d'énergie produite en pure perte, puisque Rfp diminue en même temps que le ressort ou disparaît avec sa suppression.
On peut donc affirmer qu'il est maintenant possible, pour la première fois, de réaliser un dispo- sitif d'entraînement en oscillation par pure résonance, capable de fonction- ner également sans aucun ressort, donc sans l'intervention de forces élasti- ques.
Il va de soi que les possibilités offertes par l'invention ne sont pas épuisées par cet exposé et qu'il est naturellement possible de pré- voir par exemple dans la réalisation purement électrique de la figure 3, des solutions qui, retraduites en valeurs mécaniques, modifient l'appareil dans un sens ou dans l'autre conformément à l'invention.
On pourrait par exemple, dans le cas où ce serait souhaitable du point de vue mécanique, intercaler entre la bobine télescopique et la machine à entraîner un dispositif de mul- tiplication ou de démultiplication quelconque, formé par des leviers ou par un dispositif ou un ressort d'accouplement spécial et, toujours en considé- rant la nature purement électrique de la réalisation, fixer à cet appareil, conformément à l'invention, les dimensions se révèlent les plus avantageuses sans nuire au rendement de l'ensemble.
Compte tenu des constatations auxquelles aboutit l'invention, on en arrive donc finalement à cette conclusion qu'il est possible, dans un grand nombre de cas, de supprimer tout ressort et (ou) condensateur auxiliai- re, si l'équilibrage correct des valeurs correspondantes est réalisé confor- mément à l'esprit de l'invention dans la partie électro-mécanique. La voie ainsi tracée conduit sans aucun doute à des résultats nouveaux et surprenants et permet d'obtenir, même en utilisant des forces élastiques assez faibles, se situant nettement dans le rapport 1 :4 ou au-dessous de ce rapport entre le poids du ressort et le poids des masses oscillantes, des contraintes per- manentes différentes et une bien plus grande sécurité pour les appareils de ce type.
Suivant une autre particularité de l'invention, il est possible d'augmenter sensiblement la course totale, limitée jusqu'à présent par les propriétés des ressorts jusqu'à une valeur supérieure à 1,5 cm, ce qui pour les dispositifs d'entraînement en oscillation, en particulier pour les com- presseurs, correspond à une augmentation de puissance considérable pour des dimensions équivalentes de l'appareil,étant donné que, selon une particula,.- rité importante la puissance n'augmente pas avec la course suivant une pro- gression linéaire mais proportionnellement à son carré.La possibilité ainsi obtenue d'augmenter la course totale au delà de 1,5 cm constitue donc une par- ticularité essentielle et importante de l'invention.
Si par ailleurs on tire également parti de cette autre constata- tion, résultant des recherches qui ont abouti à l'invention, qu'il n'y a au- cun inconvénient à utiliser, pour l'enroulement d'excitation de dispositifs
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d'entraînement en oscillation fonctionnant avec une bobine à air, une densité de courant supérieure à 6 ampères/mm2 et pouvant même aller jusqu'à 60 am- pères/mm2, sans que l'échauffement de la bobine à air oscillante devienne inacceptable, ce qui n'est d'ailleurs le cas d'aucune autre machine électrique, il en résulte encore une augmentation de la puissance mécanique, les dimensions des appareils restant les mêmes, auquel cas il est d'ailleurs possible de prévoir un dispositif spécial pour le refroidissement des appareils.
Lorsqu'il s'agit de dispositifs d'entraînement de compresseurs, il est recommandé, afin que la bobine télescopique conserve exactement sa position médiane pendant le fonctionnement, de disposer l'un en face de l'autre deux compresseurs sur un organe de liaison commun, et de fixer la bobine télescopique au milieu.
Les détails de réalisation de l'objet de l'invention seront décrits plus avant en regard des figures 4 à 12, données à titre non limitatif.
La figure 4 est une vue en coupe longitudinale de l'appareil.
Les figures 5 et 6 sont des vues en coupe partielle montrant l'agencement des soupapes.
La figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'un autre mode de réalisation.
La figure 8 montre en coupe longitudinale un montage en opposition.
La figure 9 montre un dispositif comportant des organes spéciaux de multiplication.
Les figures 10 et 11 montrent des modes de réalisation comportant un électro-aimant.
La figure 12 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation.
Le principe de l'invention est montré à titre d'exemple sur la figure 4 dans son application à un dispositif d'entrainement pour machine frigorifique de petites dimensions utilisant un dispositif électrodynamique à bobine télescopique. Suivant ce mode de réalisation, on calcule la partie mécanique oscillante de l'appareil et les éléments électriques de manière telle qu'il soit encore prévu dans l'appareil un ressort hélicoïdal de force réduite.
La bobine télescopique 1, utilisée dans ce mode de réalisation, comprend un seul enroulement sans fer, monté sur le support 6. L'enroulement est alimenté en courant par l'intermédiaire des cosses 3 14 et du ressort de contact 2. de forme conique, dont la section en direction axiale est supérieure à sa section radiale, afin d'obtenir un faible moment d'inertie axial lors du passage d'un courant intense. Dans le cas où la mise à la masse ne peut pas être assurée par la masse même de l'appareil, on peut prévoir d'au- tres cosses 2, et d'autres ressorts de contact 2. On peut également, pour la transmission du courant des cosses de contact 3 à la partie mobile de la bobine télescopique, prévoir des contacts coulissants ou des contacts en forme de collecteurs.
Le support de bobine est de préférence fixé par emboîtement sur un couvercle 13 et est en matière électriquement isolante. Un logement 5prévu dans le support de bobine sert à la réception de bagues de contact parti- culières 1 auxquelles sont raccordés, d'une part, le conducteur d'alimentation etd'autre part, l'extrémité de l'enroulement de la bobine. Ces bagues de contact ont pour but de rendre plus favorable la transmission du courant, donc la section en ces points de jonction, afin qu'aucune charge inacceptable ne soit appliquée aux points de contact. Il est possible bien entendu de prévoir également des bagues de contact de ce type pour le départ du courant, ou bien de subdiviser de manière convenable la bague de contact 4.
La bobine télescopique 1 remplit l'entrefer du champ magnétique à aimantation permanente et peut coulisser longitudinalement dans celui-ci sans venir en contact avec les parois, en étant montée dans un guide particulier. Ce guide peut ê-
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tre constitué par un alésage 21 du noyau en fer 19, dans lequel la tige 16 est guidée de préférence à coulissement par un élément rapporté 46 en un ma- tériau convenable formant palier. Ce matériau peut être constitué par une mas- se de matière synthétique comprimée, mélangée d'une manière convenable à une matière de glissement, formée par exemple par du graphite.
On peut prévoir en outre dans le noyau de fer 19 un logement annu- laire 24 dont la périphérie va de préférence en croissant en direction du fond.
Selon sa forme, ce logement a pour but, le cas échéant par l'adjonction de fentes radiales, de réduire les pertes par courants de Foucault. Le retour externe du champ magnétique est assuré par l'intermédiaire du carter 23, par la partie annulaire 22 usinée dans le carter 23 ou fixée après emboitement.
Ce carter 23 peut être constitué par une pièce de forge fermée ou par un tronçon de tube également fermé, dont le fond a été rapporté ultérieurement.
Entre le fond du carter 23 et le noyau en fer 19 est logé l'élément 25 for- mant aimant, qui est constitué par exemple par une pièce à profil fermé. Cet aimant est fixé sur des faces lisses correspondantes par des vis de montage spéciales, de sorte qu'il est interchangeable, sans présenter pour cela des orifices ou trous de fixation quelconques.
Pour améliorer encore le rendement du système magnétique 25 c'est- à-dire pour obtenir un rendement allant jusqu'à 80% environ, l'agencement peut, comme visible sur les figures 10 et 11, être tel que la périphérie rac- cordée à l'arête des surfaces par lesquelles sortent les lignes de force ma- gnétiques ne soit jamais en retrait par rapport aux éléments en fer et forme partout un angle libre d'au plus 1800 avec la périphérie de l'aimant 25. De cette manière, le courant magnétique formé par les lignes de force vient agir directement dans sa totalité dans l'intervalle annulaire 8, sans pertes par dispersion.
Sur la figure 10, l'aimant 25 est monté de manière telle dans le carter en fer 23 que cet aimant 25 forme avec les parties voisines en fer un angle de 90 , donc au total un angle de 1800 et l'élément en fer 19 a alors une forme telle que l'entrefer 8, soit ménagé entre les éléments en fer 19 et 23 (voir également la figure 4). On peut encore aller plus loin et, comme visible sur la figure 11, donner à l'élément en fer 19 et à l'élément de carter 23 une forme sensiblement annulaire, de manière telle que des angles supérieurs à 1800 soient formés entre l'aimant 25 et l'élément en fer 19,le courant de lignes de force magnétiques étant alors circulaire et sans pertes, l'entrefer magnétique 8. se trouvant placé à l'intérieur du cercle.
Grâce à ces surfaces de sortie des lignes de force magnétiques dans l'entrefer annulaire 8., qui forme une partie du carter annulaire 23, 19, ces surfaces de sortie sont disposées dans la même direction axiale que l'aimant 25, et on obtient ainsi une utilisation maximum de l'aimant, étant donné que les lignes de force sont ab- solument symétriques par rapport à l'entrefer annulaire.
La fixation du support de bobine 6 et de son couvercle 13 sur la tige de commande 16 est assurée par un collet 15 prenant appui sur un disque 18 qui est engagé par une fente dans un évidement approprié de la tige 16.
Un collier !il assure la fixation du collet 15 et ce collier est maintenu serré par des vis 48., en étant ainsi bloqué sur la tige 16. Le collet 15 et le disque rapporté 18 peuvent être conformés en outre de manière telle que la fixation du ressort puisse en même temps être assurée entre ces éléments.
Le ressort est logé de préférence à l'intérieur de la cavité du support de bobine 6 et peut avoir une forme hélicoïdale, ses spires ayant dans la direction du champ magnétique (en particulier la dernière spire) un diamètre croissant. Cet accroissement du diamètre (de préférence de la dernière spire 17) a pour but de maintenir, au moins sur une partie de la périphérie de ces spires, le ressort 12 dans le noyau ],9, de préférence par l'intermédiaire d'un élément de serrage 20 en forme de cuvette.
Le carter 23 présente des flasques 50 pour la fixation de la bride 28, ces flasques formant avec cette bride 28 une pièce de moulage autonome. Des fenêtres 51, prévues sur la périphérie du carter, permettent le mon- tage et la surveillance des éléments du mécanisme d'entraînement, qui peuvent être enfermés dans une douille 29, de préférence montée par emboîtement. L'é-
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lément mené est fixé sur la bride de montage 28, cet élément étant constitué dans le cas présent par un compresseur à piston à un seul étage. Ce disposi- tif d'entraînement avec compresseur à piston convient particulièrement bien dans le cas d'installations frigorifiques de petites dimensions.
Le compresseur comprend un cylindre 27, par exemple en forme de manchon, pouvant être entouré d'un élément de carter 30 muni de nervures ou d'ailettes de refroidissement. Il est également possible de relier le carter 3Q au manchon 27 en fabriquant ce cartsr par moulage par injection ou sous pression. Le piston 2. est guidé dans le manchon. Il est de préférence soli- daire de la tige 16, les diamètres du piston et de cette tige étant identi- ques, de sorte qu'une seule opération d'usinage est nécessaire pour la fabri- cation de ce piston et de cette tige.
Pour des raisons de poids, le piston et la tige de guidage sont creux, Comme visible sur les figures 5 et 6, on a usiné dans le carter 30 une surface 39 sur laquelle est fixé un carter de soupapes particulier 36,de préférence par l'intermédiaire d'organes d'étan- chéité. Ce carter de soupapes 36 est muni d'orifices d'adduction et de refou- lement 37, 38, disposés de préférence dans la direction longitudinale du pis- ton.
Il est prévu dans le carter de soupapes 36 un évidement 41 pour la sou- pape d'échappement 35,de préférence en forme de clapet, tandis qu'un évide- ment identique 24 du carte-. 30 est utilisé pour la soupape d'admission 34, montée en sens inverse., La face de fixation 39 du carter de soupapes est ju- dicieusement plus grande que le diamètre du compresseur, et ce carter de sou- papes comporte avec le carter 30 plusieurs canaux d'admission et d'échappe- ment 40, afin de réduire au maximum les pertes par écoulement. Ces canaux 40 peuvent être commandés simultanément en fonction des soupapes comme visible sur les figures 5 et 6.
Les soupapes 34, 35 sont montées dans le compresseur suivant l'in- vention de manière telle, par rapport à la course du piston, qu'un matelas d'air assurant un freinage demeure dans le cylindre du compresseur en cas de marche à vide. Ceci peut être obtenu de préférence par déplacement de la sou- pape de refoulement vers le bas. Pour réduire les pertes de rendement volumé- trique, on peut déporter également vers le bas la soupape d'admission, sensi- blement jusqu'au milieu de la course totale. Il en résulte que, lors de la course descendante du piston, le fluide comprimé dans la chambre de vapori- sation est détendu lorsqu'il atteint la soupape d'admission sensiblement jus- qu'à la pression d'aspiration, de sorte que le rendement de l'appareil est également accru.
Le carter 30 se prolonge par une face de montage en forme de bri- de,recevant un organe de montage 31 en forme de culasse, qui peut également recouvrir le cylindre 27 du compresseur. Dans le mode de réalisation considéré, il est judicieux d'assurer cette obturation du compresseur par l'intermédiaire d'éléments rapportés particuliers 32 pénétrant plus ou moins par un bossage cylindrique 33 dans le compresseur, selon les dimensions de ce bossage.
Grâce à ces éléments rapportés particuliers interchangeables, il est possible de mo- difier, d'une part, la pression de compression finale et, d'autre part, le matelas d'air, par un déport convenable de la soupape de refoulement 35 par rapport à l'arête supérieure du piston, afin de faire varier la position de la bobine télescopique en particulier quand on doit supprimer tout ressort selon le principe de 1 invention.
Il est évidemment possible de permettre dans une certaine mesure le réglage du bossage 33 au moyen d'un seul élément rapporté 32 et de garni- tures convenables. On peut également prévoir entre l'organe de fixation ou de montage 11 et l'élément rapporté 32 un organe élastique, et monter ce bos- sage 33 à coulissement longitudinal dans le cylindre 27. De cette fagon, on peut entre certaines limites, par suite de l'amortissement additionnel du bossage mobile 33 soumis à la sollicitation d'un ressort, compenser les va- riations d'amplitude de la bobine télescopique 1 dues aux oscillations du ré- seau et, le cas échéant, aux variations de charge, de manière telle qu'il ne se forme pratiquement pas d'intervalle nuisible dans le cylindre du compres- seur.
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L'orifice d'admission 37 du carter de soupapes est relié au carter 23, de préférence par la bride 28, et cette liaison doit, si possible, présenter une certaine élasticité. On peut parvenir à ce résultat en reliant un élément tubulaire 43 rabattable,de fagon étanche aux gaz,avec la cham- bre de soupapes. Il est alors possible de constituer l'élément tubulaire 43 par deux trongons de diamètres différents emboîtés l'un dans l'autre, qui sont soudés par exemple à leurs extrémités par un arrondi ou congé de taille convenable.
L'ensemble est rendu étanche,de manière telle que le fluide à com- primer soit aspiré par exemple par l'embout 45à travers l'intérieur du dis- positif de commande du compresseur ,en vue d'assurer un refroidissement dans l'entrefer 8, et quitte le compresseur par l'orifice de sortie 38. Les em- bouts sont reliés de préférence au carter ou aux éléments 23,36 du compres- seur, le cas échéant par vissage, de manière telle que cette liaison se prolonge par un élément mobile élastique 44, de préférence en matière synthéti- que comprimée ou en une masse obtenue par injection, ou bien en caoutchouc, par exemple en "Perbunan", auquel se raccordent alors les autres conduits.
Ce raccordement par interposition d'éléments intermédiaires annulaires élastiques 44 est assuré aux points de raccordement par collage, et présente l'avantage d'être absolument étanche aux gaz et de pouvoir servir également de suspension grâce à un calcul convenable des sections des éléments élastiques.
Ainsi, les organes de fixation de l'appareil peuvent également être prévus sur ces éléments intermédiaires élastiques 44.
Pour compenser les déports d'axes entre le cylindre ?2 et le guide 26, on peut prévoir dans la tige 16, de préférence dans sa partie médiane, des évidements ou entailles alternées permettant une déformation élastique de cette tige.
Le circuit magnétique formé par le noyau en fer 19 et l'aimant 25 et comprenant le trajet de retour magnétique formé par le carter 23 peut être magnétisé en montant d'abord tous les éléments essentiels de l'appareil et en munissant ce dernier de tous ses éléments de raccordement, principalement du point de vue électriqueo On nettoie alors l'appareil sans difficultés étant donné que tous les éléments 25, 23, 19 ne sont pas encore magnétisés. Ce nettoyage relativement aisé présenterait autrement de grandes difficultés, car des particules métalliques demeureraient inévitablement dans le champ magnétique et seraient la cause de perturbations dans l'entrefer .
Une fois le nettoyage effectué, on soumet l'appareil, par l'intermédiaire de l'enroulement de la bobine télescopique 1. et pendant un court laps de temps, à une tension en courant continu d'intensité convenable, et on effectue de cette manière directement la magnétisation de l'aimant 25 par l'intermédiaire de la bobine télescopique. Etant donné la conformation.de la bobine télescopique 1 et sa course importante, elle entoure pratiquement la totalité du circuit magnétique et il est ainsi.possible, par un choix convenable de la tension en courant continu et du temps d'action, d'effectuer la magnétisation complète de l'aimant 25. Ceci constitue un avantage décisif de l'agencement que concerne l'invention.
On a déjà indiqué que l'intensité du courant dans la bobine télescopique oscillante 1 est supérieure à 6 amp/mm2. Ceci constitue une charge notablement supérieure à celle qui est acceptable dans les dispositifs de commande électriques de ce type, mais qui est rendue possible suivant l'invention car, dans le cas présent, l'échauffement limite admissible ne se produit que pour 60 amp/mm2 environ. Ceci est dû principalement à ce que, par suite du refroidissement satisfaisant de la bobine à air et du support de bobine 6. agissant à la manière d'une pompe (et dont la conformation peut, le cas échéant, être calculée à cet effet), on peut assurer un refroidissement pleinement suffisant en veillant à ce que le fluide de refroidissement soit aspiré par l'entrefer magnétique.
Avec l'agencement suivant l'invention, on peut également réduire la section des fils de la bobine àair, ce qui aboutit à une utilisation meilleure de la place disponible pour l'enroulement et entraîne également une réduction du poids. Il est en outre possible de faciliter encore l'effet de refroidissement, comme montré en particulier sur la figure 7.
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Dans ce cas, il est prévu des deux côtés de l'entrefer 8, pour l'évacuation de la chaleur, une bague 9, 9' en matériau bon conducteur de la chaleur et amagnétique, par exemple en aluminium ou en cuivre. Cette bague peut être munie en outre de nervures de refroidissement particulières et, pour éviter la formation de courants de Foucault, elle peut être interrompue par une ou plusieurs fentes 10,par exemple.
Dans ce mode de réalisation,la bobine télescopique 1 est reliée à la tige 16 sans interposition de ressort et, pour que cette bobine 1 conserve avec précision une position médiane, la tige 16 est reliée, à ses ex- trémités9 à des compresseurs 2, dont l'agencement peut être celui représenté sur la figure 4, et qui présentent en outre des matelas d'air convenables obtenus par un choix approprié de la position des soupapes 36, Dans ce cas encore 9 le dispositif d'entraînement est entièrement clos et les conduits d'adduction et de refoulement 37 et 38 du compresseur peuvent, le cas échéant, être guidés à travers le carter 23, afin de réaliser en même temps le montage élastique 44 pour l'ensemble de l'appareil, ces éléments élastiques 44 pouvant également être disposés dans la direction de contrainte principale,
par exemple dans l'axe longitudinal de l'appareil.
Il est en outre possiblecomme visible sur la figure 8, de prévoir deux blocs d'entraînement indépendants à l'intérieur d'un carter 23, ceux-ci travaillant, par leurs bobines télescopiques 1, l'et leurs pistons 2, dans un cylindre médian 27 comprenant des conduits d'adduction et de refoulement 37 et 38 et les chambres de soupapes convenables.
Suivant une autre variante encore de l'invention, il est possible de faire travailler plusieurs dispositifs à deux pistons, de préférence par paires, dans une chambre de compresseur 11 commune, un montage en étoile convenant alors particulièrement bien dans ce cas pour ne pas compliquer l'adduction et le re- foulement. Un agencement de ce type présente l'avantage d'un fonctionnement particulièrement régulier et compensé, indépendamment du fait que les pressions finales peuvent être notablement supérieures, et en outre cet autre avantage que, par la mise en circuitou hors circuit de l'un des blocs doubles, on peut, suivant les besoins,éliminer les variations de charge, ce qui est important, en particulier pour les installations de refroidissement.
On obtient de cette manière un dispositif de commande particulièrement économique pour machine frigorifiques.
Il est naturellement possible d'interposer entre l'élément mené formé par exemple par le piston 2. et la bobine télescopique 1 des organes de multiplication ou de réduction mécaniques, se présentant de préférence sous la forme de ressorts ou de mécanismes d'accouplement, par exemple de systèmes de leviers. On a représenté sur la figure 9 l'une de ces possibilités, en partant ici du principe consistant à relier la bobine télescopique 1 à un ressort 12 par l'intermédiaire de sa tige 16, ce ressort étant fixé par exemple sur le noyau en fer 19.
Ce ressort 12 est subdivisé ici en deux parties et l'élément devant être entraîné formé de préférence par le piston de compresseur 2, est simplement raccordé en 49 à l'une de ces parties du ressort 12, Il est possible, par un choix convenable du point de raccordement !il et par la détermination de la longueur du ressort à chaque moment, d'obtenir tout rapport de multiplication ou de réduction désiré, et on peut ainsi, en particulier avec un agencement de ce type, obtenir pour la bobine télescopique une amplitude d'oscillations aussi grande que possible, et de préférence une course totale dépassant 1,5 cm par exemple pour une course de piston plus faible.
Ceci présente l'avantage d'un rendement plus favorable pour le dispositif d'entraînement,et il en résulte la possibilité d'utiliser par exemple un aimant plus petite pour une même puissance.
L'appareil représenté en coupe longitudinale sur la figure 12 correspond,d'une façon générale, en ce qui concerne son agencement magnétique, aux modes de réalisation que montre la figure 4 ou 10. La conformation du carter est simplement telle que la bride de montage 28 forme avec les éléments du carter et de préférence avec l'élément de carter 23 un ensemble monobloc.
Dans le mode de réalisation considéré, ce carter est encore subdivisé et l'assemblage est réalisé par des vis de serrage particulières. La bride de mon-
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tage 28 est alors munie de deux bossages 53 délimitant avec l'alésage 52 le cylindre du compresseur, dans lequel travaille le piston 37. De préférence, la partie médiane du carter 23 comporte un guide particulier, le cas échéant sous forme d'entretoises de guidage ou d'une paroi 54, qui assure le guidage de la partie médiane de la tige 16 du piston,cette paroi pouvant comporter également les cosses de fixation 14 du ressort de contact 7.
La soupape d'admission 34 est montée sur le bossage interne 53 et la soupape de refoulement sur le bossage externe@^1, en formant un carter de soupapes 36,plusieurs canaux 40 pouvant être prévus comme dans le cas de la figure 4. Le cylindre de compresseur 52 est, comme sur la figure 4, fermé par l'intermédiaire du bossage 33, qui peut également présenter vers l'exté- rieure des nervures de refroidissement particulières.
Le ressort 12 est interposé maintenant entre la paroi 54 et le compresseur, et sa fixation est assurée par sa plus grande périphérie' 17, par l'intermédiaire de la cuvette 20 comme montré sur la figure 4, tandis que la fixation sur la tige de piston 16 est assurée maintenant par deux dis- ques fendus 18, 18' pouvant être engagés dans les deux évidements 55, 56 de la tige de piston Des organes de serrage particuliers sont prévus sur la tige de piston 16, entre ces disques 18, 18', ces organes appliquant le ressort contre ces disques.. Ces organes de serrage peuvent se présenter sous la forme d'une douille pouvant être engagée sur la tige de piston et munie d'un collet 57. Il est prévu sur la douille un écrou 58 pouvant être déplacé vers le disque 18.
Lors de l'utilisation de l'appareil suivant les modes de réalisa- tion représentés sur les figures 4 et 12 comme dispositif d'entraînement pour machines frigorifiques, on effectue le montage verticalement dans la direc- tion de la tige de piston 16, le système magnétique formant la partie infé- rieure de l'appareil, l'admission du fluide de refroidissement se trouvant à la partie inférieure et le refoulement à la partie supérieure. Simultanément, l'espace ménagé entre l'aimant 25 et l'élément de carter 23 est utilisé com- me chambre collectrice d'huile, ce qui assure la lubrification de la partie supérieure de l'appareil par les particules d'huile entraînées avec le fluide de refroidissement.
Dans le cas où le silence au cours du fonctionnement doit être poussé aussi loin que possible, la suspension de-l'appareil peut encore être améliorée, cet appareil étant monté extérieurement dans un autre élément de carter plus ou moins élastique et étant rendu solidaire de ce carter au voi- sinage du centre de gravité. Ce second carter peut avoir la forme d'un res- sort tubulaire servant de suspension empêchant les oscillations mécaniques et peut former en même temps écran sonore et dispositif d'étanchéité ou d'i- solation empêchant les pertes de frigories.