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On connaît des compresseurs électriques à piston oscillant qui travaillent suivant le principe électromagnétique ou bien électrodynamique. Les deux systèmes présentent le désavantage commun que la course de l'armature oscillant librement n'est pas assez exactement délimitée pour les différentes conditions d'exploitation et il en découle des inconvénients considérables tels que des champs d'air magnétiques relativement grands et des espaces nuisibles variables.
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Pour la même raison toutes ces dispositions ne procurent qu'un mauvais rendement et exigent une consommation relativement élevée en cuivre conducteur et en courant d'excitation
Le but de la présente invention est d'éliminer ces désavan- tages et d'exécuter un compresseur à système armature-piston oscillant librement dans lequel la course du dit système peut être exactement délimitée dans qu'il se produise des bruits inadmissibles. Suivant l'invention, ce but est atteint du fait que le piston, y compris l'armature rigidement fixée à ce dernier, est relié à l'enveloppe, portant le système magnétique, par l'intermédiaire d'organes élasti- ques dont les éléments s'appliquent les uns contre les autres lors- que la course maximum admissible du piston est atteinte et limitent ainsi la course du système oscillant librement.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le f@@ que ces organes élastiques présentent des caractéristiques différen- tes les uns par rapport aux autres et s'appliquent, de ce fait, successivement les uns contre les autres.
Une caractéristique additionnelle de l'invention réside dans le fait que l'un des organes du système à ressorts est constitué par une plaque élastique formant le raccord avec l'enveloppe et qui présente une caractéristique élastique plus dure que celle des autres ressorts. les organes élastiques peuvent être constitués par des res- sorts hélicoïdaux ou à disques; les ressorts hélicoïdaux présentant avantageusement une conicité variable ou une section transversale de fil rariabie ou un diamètre d'enroulement variable, tandis 'que les ressorts à disque sont constitués, de préférence, par des élé- ments individuels d'une dureté différente.
Plusieurs formes d'exécution, donnée à titre d'exemple non limitatif, sont représentées aux dessins annexés, dans lesquels :
La figl est une coupe axiale suivant la ligne A-O-B de la fig.3 d'un compresseur à simple action.
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La fig.2 est une vue en plan de-la partie inférieure du compresseur, sans couvercle, plaque d'appui, armature et piston.
La fig.3 est une coupe transversale suivant la ligne C-C de la fig.l, sans piston.
La fig.4 est une coupe axiale de la partie médiane d'un compresseur à simple action, avec le ressort de pression et de traction..
La fig.5 est une coupe axiale de la partie médiane d'un compresseur à double action.
Les figs.6 à 10 sont des coupes de ressorts hélicoïdaux de formes différentes.
La fig.ll est une coupe d'une colonne élastique constituée par des paires de disques., ;
La fig.12 est une coupe, d'une combinaison de ressorts héli- coïdaux et de ressorts à disques.
La fig.-13 est une coupe d'une combinaison de petits disques élastiques et d'un ressort hélicoïdal.
Le compresseur à simple action représenté aux figs.l à 3 est constitué par une enveloppe 1 en une matière non-magnétique munie d'un couvercle 2 fixé au moyen des vis 3. Dans l'enveloppe 1, les faisceaux de tôles en U, 4, sont disposés en rayons dans des rainures appropriées du fond et de la paroi extérieure et la bobine d'excitation 5 est disposée dans l'espace annulaire formé de cette manière par les dits faisceaux.
Cette partie du corps magnétique, y compris la bobine, est recouverte par une plaque de couverture plane
6 dans laquelle sont disposés en étoile les faisceaux de tôles 7 en forme de barrettes, noyés dans une masse coulée et correspondant aux- faisceaux de tôles 4 ;les dits faisceaux de tôles 7 servent de culasses terminales magnétiques mais laissent subsister un intervalle dans le corps magnétique, au bord supérieur intérieur du corps an- nulaire, intervalle dans lequel est disposée une armature 9 déplaça- ble verticalement. Cette armature 9 est rigidement reliée au piston
8 qui se déplace dans une douille 10 pressée dans l'enveloppe et
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dont le fond mobile est exécuté de manière à former en même temps la plaque 11 de la soupape de pression qui est maintenue par un petit ressort de rappel 12.
Le forage de l'enveloppe recevant la douille 10 est obturé dans le bas par une plaque 14 fixée au moyen des vis 13. A l'intérieur du piston 8 sont prévus deux ressorts 15 et 16 qui s'appuient sur un contre-palier formé par un pivot 17 et une bride 18. Le ressort 15 est de préférence exécuté suivant l'un des types représentés aux figs.6 à 10, tandis que le ressort 16 peut être d'exécution normale. Le pivot 17 est fixé au centre d'un disque circulaire 20, légèrement flexible, de préférence élastique, et dont le bord est serré entre le couvercle 2 et le bourrelet de bord de la plaque de couverture 6.
La canalisation d'aspiration 21 est conduite vers le haut à l'extérieur de la bobine d'excitation 5 et débouche dans la,chambre située sous le disque 20 et qui communi- que avec l'espace intérieur du piston 8 par l'intermédiaire d'une fente annulaire entourant le pivot 17 ; de cet endroit, des lumières 22, disposées en cercle et recouvertes par une petite plaque à ressort de rappel 23 formant la soupape d'aspiration, conduisent vers la chambre active 24 située en-dessous du fond du piston. Sous cette chambre active 24 est prévue la plaque 11 de la soupape de pression et la.chambre 25, se trouvant sous la dite plaque,, est en communication avec la canalisation de pression radiale 27 par l'intermédiaire d'un gradin de la douille 10.
Les raccords électriques 28 de la bobine 5 traversent également des forages radiaux qui sont situés sous la bobine, dans les espaces intermédiaires entre les éléments magnétiques et remplis par la matière de l'enveloppe. Pour la déperdition de chaleur relativement faible il suffit de prévoir les nervures de refroidissement 30 indiquées sur la périphérie et le fond de l'enveloppe.
Le fonctionnement du compresseur à simple action suivant les figs.l à 3 est le suivant : la bobine d'excitation 5 est reli@@ en série, avec un redresseur, à un réseau monophasé, elle est donc traversée par un courant demi-onde entraînant une magnétisation périodique permettant la mise en oscillation du système armature-piston;
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la force magnétique procurant .la course du compresseur. L'armature 9 est attirée et le piston s'abaisse, la soupape d'aspiration 23 étant fermée.
Lorsque la pression de compression est atteinte, la plaque 11 de la soupape de pression se soulève de son siège contre lequel elle est appliquée par le ressort de rappel 12 et le fluide reflué depuis la chambre active 24 vers la chambre 25 et traverse la tubulure de pression 27. Avant l'achèvement de la course du piston, donc avant que le fond du piston ne soit à niveau avec le bord de la douille 10, et en raison des caractéristiques appropriées choisies pour les ressorts 15 et éventuellement 20, l'accroissement de l'action de freinage de ces ressorts, tendus lors de la course de compression, est accélérée et les enroulements du ressort 15 s'appliquent enfin les uns contre les autres.
De ce fait, les ressorts peuvent absorber sans choc et sans bruit la plus grande partie de l'énergie qui peut s'accroître approximativement jusqu'à la valeur du travail de compression d'une course sur un trajet ne représentant qu'une partie de la course utile. Lorsqu'il s'agit d'un compresseur pour machines frigorifiques dans lesquelles le fluide à comprimer est constitué par un mélange gaz-huile, le brouillard d'huile, entraîné par le gaz, humecte le ressort 15 situé dans le trajet du flux du gaz et il en découle que l'application les uns contre les autres des enroulements du ressort à la fin de la course du piston est amortie davantage.
La course d'aspiration faisant suite est obtenue maintenant par les forces de ressort agissant seules et qui doivent suffir non seulement à l'accélération nécessaire des masses, mais également à surmonter les résistances d'aspiration et de frottement, étant donné que la demi-onde de courant coïncide dans le temps approximativement avec la course de compression. Afin d'obtenir, à la fin de la course d'aspiration, une inversion précise du mouvement, on prévoit un contre-ressort 16 qui emmagasine une partie de l'énergie cinétique de la course de pression et la transmet à nouveau aux masses oscillantes lors de la course d'aspiration.
Il est certain que c'est toujours la force découlant des deux ressorts 15 et 16 qui est active et son orientation doit coïncider essentiellement aux conditions
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théoriques pour obtenir une oscillation harmonieuse. De ce fait il est avantageux de régler le système oscillant approximativement à la fréquence exigée.
Le piston 8 est lubrifié depuis une chambre à huile annulaire 32 située entre la douille de cylindre 10 et les;- faisceaux de tôles du corps magnétique. Cette chambre est en communication avec la face de frottement du piston parl'intermédiaire. des..forages. radiaux 32 et est alimentée par le brouillard d'huile qui se dépose depuis le gaz aspiré.
La fig.4 représente une variante de la disposition du ressort suivant la fig.l. Ici un seul ressort 40 reprend la fonction des deux ressorts 15 et 16 et doit donc pouvoir être sollicité à la pression et à la traction. De ce fait il est relié, dans le haut, par un filetage extérieur au piston 38 et, dans le bas, par un filetage intérieur, au pivot d'appui 41.,
La fig.5 ne réprésente que la partie médiane d'un compresseur à double action. Ici on prévoit deux corps magnétiques symétriques par rapport au disque 52 et qui peuvent être de construction identique à ceux des figs.l à 3. Ici le disque 52 est intercalé entre deux ressorts 50, 50' qui s'appuient contre les deux pistons 48 fermement reliés l'un à l'autre par le pivot 51.
Les ressorts 50, 50' sont de construction similaire à celle du ressort 15 (fig.l). Les soupapes d'aspiration 54 et les soupapes de pression 55 sont disposées d'une manière absolument analogue à celle des soupapes du compresseur à simple action. Les parties d'enveloppe sont reliées les unes aux autres au moyen de bagues de centrage et de vis à écrou (non représentées). Les deux raccorde d'aspiration et de pression sont réunis par des canalisations communes.
Lors de la course active le processus est essentiellement analogue à celui du compresseur à simple action, sauf qu'ici la course d'aspiration de l'autre côté se superpose à la course de pression, de ce fait les deux ressorts 50,50' doivent être d'exécution absolument identique, étant donné que chaque course est une course active. Afin de l'obtenir, les bobines d'excitation sont disposées en
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série avec des redresseurs qui laissent passer chaque fois les demiondes opposées.
A la place de ressorts normaux, il est avantageux d'utiliser des ressorts suivant les figs.6 à 11. La fig.6 représente un ressort hélicoïdal à conicité croissante. Théoriquement un tel ressort peut avoir une caractéristique quelconque, mais uniquement croissante et l'essentiel réside dans le fait que lors de la compression d'un tel ressort, le point de contact des enroulements progresse toujours depuis l'extrémité à écartement d'enroulement le plus réduit jusqu'à celle à écartement le plus grand et il en découle un amortissage absolument sans choc et sans bruit.
Les figs.7 et 8 illustrent comment on peut atteindre le même but par d'autres moyens, à savoir par la modification continuelle de la section transversale des fils du ressort. La différence par rapport à la fig.6 ne réside que dans une économie de matière, étant donné que les enroulements du début ne doivent pas présenter la résistance des enroulements terminaux. Il est également possible de combiner les deux méthodes du fait que la section transversale des fils et l'écartement entre les enroulements sont chaque fois modifiés.
La fig.9 représente une autre forme d'exécution d'un ressort présentant les propriétés identiques à celles des ressorts suivant les figs.6 à 8 et qui sont obtenues ici par la modification du diamètre d'enroulement.
La fig..l0 représente un ressort constitué par plusieurs ressorts individuels normaux ayant chacun une section transversale de fil et un écartement d'enroulement différents et dont la caractéristique est en général une traction linéaire interrompue qui, cependant, peut être utilisable jusqu'à un certain degré dans la pratique. Entre les différents ressorts sont intercalés des disques de séparation servant au centrage de la colonne.
La fig.ll représente une colonne constituée par des paires de ressorts à disque dont les éléments peuvent présenter des caractéristiques identiques et différentes pour autant que leur transition se fasse avec beaucoup de douceur ; avantageusement les éléments
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présentant les caractéristiques les plus en pente doivent présenter additionnellement une tendance de courbure vers le haut.
La fig.,12 représente un ressort hélicoïdal 60 à conicité croissante, connecté en série avec une paire de ressorts à disque 61 à caractéristiques plus dure et qui peut remplir les fonctions de la plaque d'appui élastique 20.
La fig.13 représente la connexion en parallèle d'un ressort hélicoïdal normal 62 dont les enroulements ne s'appliquent pas les uns contre les autres, avec une colonne constituée par de minces plaquettes élastiques 63 dont la dureté élastique est identique ou différente et qui s'appliquent les unes contre les autres, successivement ou simultanément, suivant leur propriété élastique individuelle et limitent ainsi la course, tandis que le ressort hélicoïdal développe la force supplémentaire nécessaire particulièrement lors de la détente des ressorts.
En ce qui concerne l'action de l'amortissage, il faut tenir compte de ce qui suit :le nombre des éléments différents en raison de leur caractéristique, formant le système à ressorts, dépend en premier lieu de la fréquence et on choisira d'autant plus de gradua- tions, respectivement de transitions continues que la fréquence est .plus -élevée, étant donné qu'avec un accroissement de la-fréquence, le risque de l'action des chocs augmente considérablement lorsque plusieurs éléments s'appliquent simultanément les uns contre les autres.
Une autre raison pour le choix du nombre des éléments est imposée par la différence qui existe entre un compresseur lubrifié et un compresseur non-lubrifié, étant donné que lorsqu'il s'agit de ressorts recouverts d'un film d'huile, la détente des ressorts peut être ralentie très notablement suivant la viscosité de l'huile, de manière que tout particulièrement à fréquence plus élevée, le rappel du piston (course d'aspiration) peut ne pas encore être achevé lorsque la nouvelle onde de champ débute. Dans de tels cas, il faut donc choisir un minimum d'éléments et donner avantageusement au dernier de ceux-ci une caractéristique fortement ascendente.
Les ressorts
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hélicoïdaux sont avantageusement exécutés à section transversale rectangulaire afin d'obtenir entre les enroulements des surfaces de contact de grandeur analogue à celle des ressorts à disque, but auquel il faut toujours tendre.
L'utilisation de ressorts hélicoïdaux ou à disque ou* bien des combinaisons de ces deux, reste dans de larges limites au choix, il est également possible de prévoir d'autres organes élastiques, par exemple une série de minces disques élastiques. Le disque d'appui élastique 20 doit présenter avantageusement une caractéristique élastique dure. Cependant, il est également possible de négliger les propriétés élastiques de ce disque et de donner à un autre organe élastique une caractéristique dure.
Dans son ensemble, l'invention n'est pas limitée aux dispositions du système à ressorts représentées ici en tant qu'exemples, d'autres dispositions sont également imaginables ; l'invention n'est également pas limitée à la forme de construction représentée ici d'un compresseur électromagnétique à piston oscillant, n'importe quel type de compresseur à piston oscillant, par exemple à action électrodynamique également, peut être équipé de la limitation de course suivant l'invention. Enfin le compresseur peut présenter une forme quelconque, par exemple rectangulaire.
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