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Dispositif de * pression ou de détente d'un fluide.
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L'invention permet d'améliorer la construction de ces dispositifs.
Le dispositif eonforme à 1$invention comporte au moins . un cylindre dans leque peut se déplacer un piston, qui modifie le volume d'une enceinte @etive et qui est en contact, par sa .
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surface opposée à ladite enceinte, avec une colonne de liquide mise en contact, à son tour, avec un second piston accouplé au mécanisme d'entraînement, alors que le joint entre le premier piston et la paroi du cylindre est formé par une ou plusieurs mem.. branes enroulées dont chacune est en contact, par au moins une sur- face, avec du liquide, alors que des moyens sont prévus pour maintenir, au moins par course de piston, une pression pratique- ment constante sur chacune de ces membranes enroulées,
le premier piston étant muni d'un élément formant chemise s'étendant dans la direction du second piston qui, à son tour, est muni d'un organe d'obturation élastique s'étendant sur.au moins une partie de la dimension axiale du piston le long de la périphérie de celui-ci et d'un diamètre extérieur inférieur au diamètre intérieur de la paroi du cylindre, tandis que l'élément formant chemise est d'une longueur telle que quand l'écartement entre les deux pistons atteint la valeur minimale admissible, il déforme l'organe d'obtura- tion de façon à assurer l'obturaticn entre le second piston et la paroi du cylindre.
Le dispositif conforme à l'invention permet d'obtenir une obturation parfaite de l'enceinte active. Du lubrifiant ou'd'au;!- tres impuretés ne sauraient parvenir, le long de piston, dans l'enceinte active.
Dans une construction connue, la membrane enroulée est en,'. contact d'un côté avec du liquide se trouvant dans une enceinte de volume constant pendant le fonctionnement du dispositif. Lorsque,' pour une cause ou autre, la quantité de liquide dans cette enceinte varie, il en résulte une variation de la pression sur la membrane enroulée et partant, un allongement plus ou moins grand de cette . , membrane.
Conformément à l'invention, la membrane enroulée est en contact d'un côté avec une colonne de liquide comprise entre les deux pistons,.alors que des moyens, par exemple des organes élasti-
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ques agissant sur le piston, sont prévus pour maintenir une pres- sion sur ladite membrane.Une variation de la quantité de liquide contenue dans l'enceinte entre les deux pistons ne modifie que l'écartement entre les deux piston:, tandis que la pression agis- sant sur la membrane ne varie pratiquement pas. Il en résulte un allongement de la durée de vie de la membrane.
Un autre avantage de la présence d'une colonne de liquide entre lès deux pistons réside dans le fait qu'on peut modifier l'écartement entre les pistons en modifiant la quantité de liquide.
Il en résulte une variation du volume nuisible de l'enceinte active.
Cela permet de régler le volume nuisible à l'aide de moyens assez simples.
En modifiant. l'écartement entre les deux pistons, la pression sur la membrane variera quelque peu entre des limites étroites. Quand cet écartement dépasse la valeur maximale admissi- ble, un dispositif de réglage permet une évacuation de liquide telle que l'écartement entre les pistons n'augmente plus. Dans le cas d'un écartement trop petit, le dispositif de réglage ferme l'éva- cuation de liquide..Il se peut cependant que le liquide s'écoule le long du second piston. Pour obvier à cet inconvénient, confor- mément à l'invention, le premier piston est muni d'un élément en forme de chemise assurant, au moment où l'écartement minimal admissible entre les deux pistons est atteint, une déformation de l'organe d'obturation relié au second piston telle que cet organe s'applique contre la paroi du cylindre.
On obtient ainsi une obturation efficace entre le second piston et la paroi du cylindre.
Cette construction assure le maintien d'une pression sur la membrane quand le dispositif n'est pas en service. Dans ce dernier cas, les dispositifs assurant l'amenée de liquide à l'en- ceinte comprise entre les deux pistons ne fonctionnent généralement pas non plus, de sorte que la pression sur la membrane pourrait acquérir une valeur inadmissible par suite de fuites de liquide.
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La construction aonfare ,. venion offre encore un autre avantage: en régime une partie du liquide contenu dans l'en-. - : ceinte comprise entre les deux pistons peut s'écouler par la fente comprise entre le second piston et la paroi du cylindre, ce qui - assure une lubrification efficace du piston. Il n'est donc pas nécessaire que le second piston s'adapte rigoureusement dans le cylindre.
Dans une autre forme de réalisation avantageuse du dis- . positif conforme à l'invention, l'organe d'obturation est formé par une bague torique. ,
Selon une autre forme de réalisation du dispositif con- forme à l'invention, l'organe d'obturation est protégé par un élément annulaire non déformable et coopérant avec l'élément formant chemise.
La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du . dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
Sur la figure, deux pistons 22 et 23 peuvent se déplacer dans un cylindre 21. Le joint entre le cylindre 21 et le piston 22 est formé par une membrane enroulée 26. Le piston 23 est accouplé à une manivelle 25 par une bielle 24. Le cylindre 21 est entouré d'une chemise d'eau 29 à laquelle sont raccordées une amenée de liquide 30 et une évacuation de liquide 31. L'enceinte de compres- sion W communique, par une soupape d'admission 32, avec un tuyau d'amenée de fluide 33 et, par une soupape d'admission 34., avec . un tuyau d'évacuation de fluide 35. L'évacuation 35 débouche dans une enceinte-tampon 36. L'enceinte V, comprise entre les pistons
22 et 23, est remplie de liquide.
A cette enceinte est raccordé un tuyau d'amenée de liquide 37, dont l'autre extrémité est raccor- dée à une pompe à liquide 38. A l'enceinte V est raccordé en outre un tuyau d'évacuation de liquide 39, débouchant dans le dispositif
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de réglage 40. Le piston 22 est muni d'une tige de guidage 41, qu'entoure un ressort de compression 42, de sorte que le piston 22 est appliqué contre le liquide contenu dans l'enceinte V. De plus, le dispositif comporte une soupape de réglage 43, qui détermine la hautèur maximale de la colonne de liquide dans l'enceinte V.
Le dispositif de réglage 40 comporte une soupape 44, qui peut obturer le tuyau d'évacuation de liquide 39. La soupape
44 est reliée à une membrane 45. L'espace se trouvant à droite de cette membrane communique, par l'intermédiaire d'un tuyau 46, avec l'enceinte W, De plus, un ressort de compression 47 agit sur le côté droit de cette membrane. L'espace se trouvant du coté gauche de cette membrane 45 communique avec l'enceinte V par un tuyau étroit 48 et .par le tuyau 39. La même pression moyenne agit donc sur la membrane 45 et sur la membrane enroulée 26.
Le ressort de compression 47 est choisi de façon que cette pression puisse atteindre quelques atmosphères, avant que la soupape 44 s'ouvre.
Le dispositif de réglage 40 comporte une seconde soupape
50, reliée à une membrane 51. L'espace 52, à droite de la membrane
51, communique, par un tuyau 53, avec le réservoir-tampon 36. '
Du côté gauche, un ressort 54, éventuellement réglable, agit sur la membrane 51.
Le piston 23 porte une bague torique 56 d'un diamètre extérieur tel qu'en régime normal elle ne touche pas la paroi 21 du cylindre. Au-dessus de cette bague est prévue une plaquette annulaire 57, qui peut être déplacée par rapport au piston 23. Du côté dirigé vers le piston 23, le piston 22 est muni d'un élément formant chemise 58.
Le dispositif fonctionne de la manière suivante, La pompe à huile amène, par le tuyau 37, de l'huile à l'enceinte V. De ce fait, l'écartement entre les pistons 22 et 23 augmente continuelle- ment. La soupape 43 suit l'ascension du piston 22 jusqu'au moment
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où elle bute, du côté inférieur, contre le piston 23. Quand le piston 22 prosuit son ascension, la soupape 43 ne supplique plus' contre la surface inférieure de celui-ci, de sorte que le liquide peut refluer, par la soupape 43, vers le carter. Le piston 22 'occupe maintenant sa position supérieure, dans laquelle le volume nuisible du'compresseur est minimal et son débit maximal.
Le ressort 42 maintient une différence de pression de quelques atmosphè- res entre la pression du liquide et celle régnant dans enceinte active W. Ainsi la membrane enroulée 26 reste continuellement tendue. Même dans la position supérieure, la pompe poursuit son alimentation en liquide et celui-ci est évacué de 1'enceinte V par la soupape 43. On.obtient donc un rinçage constant de l'encein- te V, ce qui offre un double avantage. On empêche ainsi une concen- tratlon trop élevée du fluide diffusé à travers la membrane enrou- lée dans le liquide contenu dans l'enceinte V. De plus, on obtient un refroidissement efficace du piston 22 et de la membrane enrou- lée 26.
Une partie-du liquide amené à l'enceinte V n'est pas évacuée par la soupape 43, mais peut refluer par la fente formée entre le piston 23 et la paroi 21 du cylindre vers le carter, la bague torique 56 ne s'appliquant pas contre la paroi 21. On obtient ainsi une lubrification efficace du piston 23, qui est donc entièrement entouré de liquide.
Quand la pression dans le réservoir-tampon 36 devient trop.élevée, le débit du compresseur doit diminuer automatiquement.
La pression dans le réservoir-tampon 36 et par conséquent dans l'enceinte 52 devenant trop élevée, la membrane 51 est déplacée vers la gauche à l'encontre du ressort 54 et la soupape est soulevée de son siège. En régime normal, la soupape 44 est continuellement ouverte. Le liquide peut donc affluer par le tuyau 39 et la soupape
50 dans le tuyau de reflux 55. De ce fait, l'écartement entre les pistons 22 et 23 diminue, c'est-à-dire que le volume nuisible augmen-
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. te et que le débit diminue..
La soupape 44 empêche que la différence de pression entre les fluides dans les enceintes V et W devienne trop petite.
Dans le cas d'une trop petite différence de pression, le ressort
47 ferme la soupape 44 et empêche ainsi l'évacuation de liquide de l'enceinte V. Cependant, le liquide peut toujours s'écouler de l'enceinte V, par.la fente formée entre le piston et le cylindre 21.
Pour obvier à cet inconvénient, le piston 22 est muni d'une chemise
58, qui s'applique au moment où l'écartement entre les pistons
22 et 23 atteint sa valeur minimale admissible, contre la plaquette annulaire 57, ce qui provoque une déformation de la bague torique
56 telle que celle-ci s'applique, à son tour, contre la paroi 21 du cylindre. On obtient ainsi une obturation parfaite de l'enceinte
V, de sorte que le liquide ne peut plus s'écouler de cette enceinte et que la pression sur la membrane 26 ne diminue plus.
Les dispositions indiquées ci-dessus importent surtout pendant l'arrêt du dispositif. A ce moment, la pompe à huile 38 sera également mise hors service, de sorte que le liquide n'est plus amené à l'enceinte V. Afin d'empêcher que le liquide ne reflue de l'enceinte V, par la pompe à huile, vers le carter, on a inséré une soupape de retenue 59 dans-le tuyau d'amenée d'huile. Lorsqu'une petite quantité de liquide quitte encore l'enceinte V, par exemple par la soupape 43 ou par la fente entre le piston 23 et la paroi
21 du cylindre, le dispositif de réglage ferme le tuyau 39, et, de plus, la soupape 43 se ferme. Cependant, un peu de liquide peut toujours s'écouler le long du piston 23, ce qui implique que l'écar- tement entre les pistons 22 et 23 décroît continuellement.
La pression maintenue par le ressort 42 diminue également quelque peu..
Quand la pression sur la membrane enroulée 26 devient trop petite, la membrane se ride et il est même possible que toute la pression régnant dans l'enceinte W agisse sur ladite membrane. A la mise en marche suivante du dispositif, il y aurait donc risque de rupture.
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Or, la chemise 58 est réalisée de façon que, quand l'écartement entre les pistons 22 et 23 atteint sa valeur minimale admissible, elle s'applique,contre la plaquette annulaire 57, qui, à son tour, dé- forme la bague torique 56 de façon-à obturer complètement la fente entre le piston 23 et le cylindre 21. L'enceinte V est ainsi com- plètement obturée,.de sorte que du liquide ne peut plus s'en , écouler. La membrane enroulée reste donc tendue même quand le dispositif n'est pas en service.
Au lieu de la..bague, torique, on peut évidemment utiliser tout autre organe d'obturation élastique, pourvu qu'il s'applique contre la paroi du cylindre lors-de sa déformation.
La construction conforme à l'invention offre en outre- l'avantage qu'en régime l'organe d'obturation ne s'applique pas contre la paroi du cylindre, de sorte que cet organe n'est pas sujet à,usure.
Bien que la figure représente, comme exemple'de réalisa tion, un compresseur, la combinaison d'un cylindre muni d'un piston, conforme à l'invention peut évidemment être utilisée dans les machines frigorifiques à gaz froid et dans les moteurs à piston à gaz chaud.