CH650838A5 - Regulateur d'admission d'air d'un compresseur a vis. - Google Patents

Description

La présente invention concerne un régulateur d'admission d'air équipant l'aspiration d'un compresseur à vis lubrifié, notamment pour la production d'air comprimé.

Suivant les besoins en air comprimé nécessités par les outils en service, on demandera au compresseur de débiter un volume d'air ' variable en fonction de l'usage.

Pour atteindre cet objectif, on agit généralement à la fois sur l'angle d'ouverture d'un papillon situé dans le canal d'aspiration du compresseur et sur le levier d'accélération du moteur, ces deux éléments étant souvent couplés de façon rigide de telle sorte que la fermeture du papillon entraîne la décélération du moteur et inversement.

La commande du papillon est généralement effectuée par un vérin pneumatique commandé par la pression d'air régnant à la sortie du compresseur au travers d'un régulateur dit proportionnel. Dès qu'un certain seuil de pression (préréglé sur le régulateur) est atteint à la sortie du compresseur, le régulateur alimente le vérin qui ralentit le moteur et actionne le papillon d'aspiration jusqu'à ce que celui-ci obstrue l'ouïe d'aspiration, de sorte que le volume ainsi engendré par le compresseur n'entraîne plus d'élévation de pression dans le séparateur situé en sortie du compresseur. Dans ces conditions, le volume d'air délivré par le compresseur correspond exactement au besoin en air des outils alimentés par le compresseur. Un tel type de régulation est dit proportionnel et continu.

Cette régulation présente toutefois l'inconvénient de nécessiter de multiples composants tels que vérin, régulateur, papillon, qu'il faut monter, accoupler mécaniquement et régler. De surcroît, un papillon n'étant jamais parfaitement étanche, il faut adjoindre aux circuits air-huile et huile des compresseurs à vis lubrifiés respectivement un clapet antiretour et une vanne d'arrêt d'huile, qui ferment les circuits en cas d'arrêt du compresseur. On évite ainsi que l'huile ne soit refoulée à l'aspiration et, plus précisément, au filtre d'aspiration, sous l'effet de la pression régnant dans le séparateur, notamment quand cet arrêt s'effectue vannes fermées, ce qui est généralement le cas.

Par ailleurs, et comme le papillon n'est jamais parfaitement étanche, le compresseur continue à aspirer de l'air et à engendrer un débit, même papillon fermé et moteur complètement décéléré. Cela engendre une consommation d'énergie inutile pour comprimer de l'air qu'il faut ensuite déverser par un clapet de décharge si le compresseur continue à tourner, alors qu'aucun des outils qu'il doit alimenter ne fonctionne.

Il existe d'autres types de régulation qui, eux, fonctionnent selon le principe du tout ou rien. Dans cette application, l'aspiration est ou totalement ouverte, ou totalement fermée par un clapet.

Parallèlement, on commande le régime du moteur qui, selon le cas, se trouve en position accélérée ou ralentie.

Cette formule présente l'inconvénient d'entraîner une continuelle ouverture et fermeture du clapet d'aspiration, ainsi que des accélérations et mises au ralenti intempestives du moteur entraînant une consommation exagérée de carburant ou d'énergie quand la demande en air comprimé ne correspond pas au volume maximal pouvant être délivré par le compresseur.

La présente invention a pour but d'éviter ces inconvénients en proposant un régulateur d'admission composé d'un nombre réduit de pièces, toutes regroupées dans un même sous-ensemble.

A cet effet, le régulateur d'admission selon l'invention présente les caractéristiques spécifiées dans la revendication 1.

Le dessin annexé, donné à titre d'exemple, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention.

La fig. 1 est une vue d'ensemble partiellement en coupe du circuit air, air-huile, et huile et air d'un compresseur à vis lubrifié.

La fig. 2 est une vue en coupe montrant à grande échelle le détail du régulateur d'admission, le clapet étant en position ouverte.

On se réfère tout d'abord à la fig. 1.

On a représenté un compresseur à vis 1 qui, à travers un conduit d'aspiration 2, aspire l'air atmosphérique par un filtre 3. L'air est comprimé dans le compresseur et refoulé par une canalisation 4 dans un séparateur d'huile 5 de type connu. Une cartouche de filtration 6, située en partie haute du séparateur d'huile 5, complète la séparation air-huile, pour donner dans la canalisation 7 un air comprimé pratiquement exempt d'huile.

A l'extrémité de la canalisation 7 est disposée une vanne d'utilisation 8 sur laquelle peuvent être raccordés les outils traditionnels fonctionnant à l'air comprimé.

Sous l'effet de la pression qui règne dans le séparateur d'huile 5, l'huile décantée recueillie dans la partie inférieure 10 dudit séparateur est renvoyée au compresseur à vis 1, pour le lubrifier à travers successivement un réfrigérant 11, un filtre à huile 12 et un gicleur 13.

L'arbre d'entraînement 14 du compresseur à vis 1 est entraîné par un moteur 15.

On se réfère maintenant aux fig. 1 et 2.

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A l'intérieur du corps d'admission 2 se trouve un siège tronconi-que 16 sur lequel est susceptible de prendre appui un clapet mobile 17. Quand le clapet 17 prend appui sur le siège 16, il sépare de façon étanche ie corps d'admission 2, en deux chambres dont l'une est située entre le clapet 17 et le filtre d'aspiration 3, l'autre entre le clapet 17 et le compresseur à vis 1. Cette dernière chambre sera appelée ultérieurement chambre avant 18.

Le clapet 17 coulisse librement sur une tige de vérin 19, dont l'extrémité 20 traverse de façon étanche, mais coulissante, la paroi du corps d'admission 2. Cette extrémité est reliée à la commande d'accélération 21 du moteur 15 par un câble 22.

A l'autre extrémité de la tige de vérin 19, se trouve fixé sur celle-ci un piston 23 qui prend appui sur une membrane étanche déforma-ble 24. La périphérie de cette membrane 24 est emprisonnée de façon étanche entre le corps d'admission 2 et le bloc de régulation 25. Derrière la membrane 24, et dans le bloc de régulation 25, se trouve une chambre de vérin 26.

Un ressort de rappel 27, de faible raideur, est intercalé entre le piston 23 de la tige de vérin 19 et le clapet mobile 17. Il a pour fonction de toujours rappeler le clapet mobile 17 vers le siège 16.

Un autre ressort de compression 28, enroulé autour de la tige de vérin 19, rappelle cette dernière vers la chambre de vérin 26, en prenant appui d'un côté sur la paroi du corps d'admission 2 et de l'autre sur un épaulement 29 de la tige de vérin 19. Un drain 30 ramène, sous l'effet de la pression régnant dans le séparateur, l'huile qui se dépose au fond de la cartouche 6 du séparateur 5 dans la chambre 18 du corps d'admission 2, et ce à travers un clapet antiretour 31.

Examinons maintenant de plus près le bloc de régulation 25.

Une conduite 32 amène en permanence sur le bloc de régulation 25 la pression régnant dans le séparateur. Cette conduite débouche sur les canaux 33 et 34. A sa partie supérieure, le canal 33 est obturé par un disque d'étanchéité 35, appuyé sur son siège par un ressort 36 dont la force est réglable grâce à l'écrou 37.

Un autre canal 39 met en communication la chambre de vérin 26 avec la conduite 32 quand, sous l'effet de la pression, le disque d'étanchéité 35 est soulevé.

Enfin, un canal 38 met en communication la chambre de vérin 26 avec l'atmosphère, et ce à travers un gicleur réglable 40.

Le bloc de régulation comporte en outre un dispositif de mise à vide du séparateur en mettant en communication la conduite 32 avec l'atmosphère à travers le gicleur 40 et les canaux 34 et 38, lorsque, sous l'effet d'une pression créée dans la chambre 18, la membrane étanche 44 repousse, par l'intermédiaire de sa tige de commande 42, le clapet 43 maintenu normalement fermé par le ressort 41.

Le fonctionnement du clapet d'admission est le suivant:

A l'arrêt, la tige de vérin 19 est entièrement repoussée dans la chambre de vérin 26 sous l'effet du ressort 28. Le moteur se trouve en position accélérée. Le clapet mobile 17 vient s'appuyer sur son siège 16 sous l'effet du ressort 27.

Dès que le groupe motocompresseur est mis en marche, le clapet mobile 17 s'ouvre en comprimant le ressort 27 sous l'effet de la dépression créée par l'aspiration du compresseur 1. La pression monte progressivement dans le séparateur 5.

Si la quantité d'air utilisée par les outils branchés sur le compresseur est égale à celle délivrée au maximum par le compreseur à vis 1, la pression régnant dans le séparateur 5 ne dépasse pas la pression de service. Le disque d'étanchéité 35 reste fermé. Aucune surpression ne règne dans la chambre 26 et la tige de vérin 19 reste en position arrière, sous l'effet du ressort de rappel 28.

Le moteur 15 se trouve de ce fait toujours en position accélérée.

La circulation de l'huile destinée à la lubrification du compresseur à vis s'établit grâce à la différence de pression entre celle régnant dans le séparateur et celle qui existe au point d'injection de l'huile dans le compresseur à vis.

Si la quantité d'air utilisé devient inférieure au débit maximal du compresseur, la pression monte progressivement dans le séparateur 5. Dès que celle-ci atteint une valeur légèrement supérieure à la pression maximale de service, le disque d'étanchéité 35 se soulève et met en communication la conduite 32 avec la chambre de vérin 26.

Si, de surcroît, le débit de fuite créée par le gicleur 40 est insuffisant, la pression monte progressivement dans la chambre de vérin 26. La pression ainsi exercée sur la membrane 24 repousse la tige de vérin 19 en comprimant le ressort 28. Le moteur est alors décéléré et le clapet 17 réduit la section de passage à l'aspiration, ce qui a pour conséquence de réduire le volume d'air aspiré par le compresseur.

L'équipage mobile composé de la tige de vérin 19 et le clapet 17 se déplace ainsi jusque dans une position d'équilibre où le volume d'air débité par le compresseur correspond au volume utilisé en jouant sur la section de passage à l'aspiration et la vitesse de rotation du moteur 15 qui entraîne directement le compresseur à vis 1.

Si la consommation d'air comprimé devient nulle, la tige de vérin 19 est entièrement repoussée vers l'avant. Le moteur 15 est alors totalement décéléré (régime ralenti) et l'aspiration du compresseur à vis 1 quasiment obturée par le clapet 17.

Si, pour une raison quelconque, le groupe motocompresseur s'arrête, ou est arrêté, alors qu'une pression règne encore dans le séparateur 5 et que la vanne d'utilisation 8 est fermée, la pression du séparateur refoule l'huile à travers le compresseur 1 vers l'aspiration. Aussitôt, le clapet mobile 17 vient s'appuyer sur son siège sous l'effet du ressort 27, et ce quelle que soit la position de la tige de vérin 19. La pression monte progressivement dans la chambre 18, ce qui a pour conséquence d'augmenter la force d'appui du clapet 17 sur son siège 16, renforçant ainsi son étanchéité et évitant de ce fait que l'huile ne remonte jusqu'au filtre d'aspiration. Parallèlement, l'a pression qui règne dans la chambre 18 s'exerce sur la membrane 44 qui, par l'intermédiaire de la tige 42, repousse le clapet 43, mettant ainsi à l'atmosphère le séparateur 5 par l'intermédiaire de la conduite 32 qui, alors, communique avec l'atmosphère par les canaux 34 et 38 à travers le gicleur 40, faisant ainsi chuter la pression régnant dans le séparateur 5 jusqu'à ce qu'elle atteigne pratiquement la pression atmosphérique.

On voit que le dispositif selon l'invention présente notamment les avantages suivants :

— les circuits air-huile et huile du compresseur sont simplifiés; ils ne comportent plus ni clapet antiretour ni vanne d'arrêt d'huile;

— aucune remontée d'huile au filtre d'aspiration n'est possible, même en cas d'arrêt du groupe alors que le séparateur est encore sous pression;

— la régulation du volume aspiré par le compresseur est précise, sensible et stable, grâce à l'effet conjugué des ressorts 27 et 28,

évitant ainsi tout phénomène de pompage sur la tige de vérin 19;

— La consommation d'énergie du groupe peut être réduite au strict minimum lorsqu'il n'y a pas utilisation d'air comprimé et qu'alors le groupe fonctionne au ralenti grâce à la bonne étanchéité du clapet 17;

— le dispositif se présente sous la forme d'un ensemble compact pouvant être assemblé séparément et regroupant dans un même bloc, à fixer sur la bride d'aspiration du compresseur à vis 1, les fonctions ci-après:

• étanchéité de l'aspiration en ca de nécessité;

• régulateur proportionnel;

• vérin de commande de l'accélérateur et de la fermeture positive du clapet d'aspiration;

• support de filtre à air;

• mise à vide du séparateur;

• clapet antiretour 31 du circuit de drainage de la cartouche filtrante 6 du séparateur 5, évitant les retours d'huile dans la cartouche en cas de remontée d'huile dans la chambre 18.

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2 feuilles dessins

Claims (4)

650 838

1. Régulateur d'admission d'air équipant un compresseur à vis lubrifié, qui aspire un gaz à travers un filtre (3) et le refoule comprimé dans un réservoir séparateur (5), caractérisé en ce qu'il comprend :

— un corps (2) fixé d'un côté sur la bride d'aspiration du compresseur à vis (1), recevant de l'autre côté un filtre d'aspiration (3) et muni à l'intérieur d'un siège fixe (16) coopérant avec un clapet mobile (17);

— un vérin de commande composé d'une tige (19) et d'un piston (23), la tige de vérin (19) traversant à son extrémité (20) de façon étanche et coulissante la paroi du corps d'admission (2), pour commander, par l'intermédiaire d'un câble (22), le levier d'accélération (21) d'un moteur (15) entraînant le compresseur à vis (1);

— un ressort de compression (28) s'appuyant d'un côté sur la paroi du corps d'admission (2) et de l'autre sur un épaulement (29) de la tige de vérin (19), et repoussant celle-ci vers l'arrière dans la chambre de vérin (26);

— un clapet mobile (17) monté coulissant sur la tige de vérin (19) et repoussé vers le siège (16) avec lequel il coopère, par un ressort de compression (27), et

— une membrane souple étanche (24) dont la périphérie est emprisonnée de façon étanche entre le corps d'admission (2) et un bloc de régulation (25), et qui coopère avec le piston (23) fixé sur la tige de vérin (19), le bloc de régulation (25) comprenant:

un régulateur composé d'un disque d'étanchéité (35), d'un ressort de poussée (36) et d'un écrou (37) de réglage de la pression du ressort (36);

une chambre de vérin (26) mise à l'atmosphère à travers un gicleur réglable (40);

un clapet de mise à vide (43) maintenu fermé par un ressort (41) et coopérant avec une membrane étanche (44) par l'intermédiaire d'une tige de commande (42), et des canaux (33, 34, 38, 39).

2. Régulateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite (32) est normalement isolée de l'atmosphère par un clapet (43).

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REVENDICATIONS

3. Régulateur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression du séparateur (5) amenée au bloc de régulation (25) parla conduite (32) ne s'établit dans la chambre de vérin (26) à travers les canaux (33, 39) que si elle est suffisante pour soulever le disque d'étanchéité (35) appuyé sur son siège par le ressort (36) et qu'elle est contrôlée par le débit de fuite créé par le canal (38) à travers le gicleur réglable (40).

4. Régulateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le drainage de la cartouche filtrante (6) du séparateur (5) s'effectue à travers une conduite (30) ramenée dans la chambre ( 18) du corps d'aspiration (2) à travers un clapet antiretour (31).