FR2466640A1 - Single-cylinder reciprocating compressed-air motor - has rotary-disc control valve operated by piston rod via springs overcoming detents - Google Patents
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Abstract
Description
La-présente invention concerne un moteur à air comprimé muni d'un carter de cylindre et d'un piston élévateur.The present invention relates to a compressed air engine provided with a cylinder casing and a lifting piston.
La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un petit moteur à air comprimé de faible course, muni de la valve d'inversion indispensable et de construction simple et compacte.The present invention aims to allow the realization of a small compressed air motor of short stroke, provided with the essential reversing valve and of simple and compact construction.
A cette fin, selon l'invention, le moteur à air comprimé est muni d'une soupape à disques rotatifs de même axe que le piston, liée élastiquement en rotation à une hélice empêchée de tourner formant avec la tige du piston un agencement à doigt et rainure hélicoldale. Par agencement à doigt et rainure hélicoidale au sens large, on entend un pas de vis non auto-bloquant, qui transforme le mouvement
élévatoire de la tige du piston en un mouvement de rotation de l'hélice, duquel dérive à son tour le mouvement rotatif saccadé du disque de la soupape, grâce à ladite liaison élastique en rotation qui agit comme accumulateur de couple.To this end, according to the invention, the compressed air motor is provided with a rotary disc valve of the same axis as the piston, elastically linked in rotation to a propeller prevented from rotating forming with the piston rod a finger arrangement and helical groove. By finger arrangement and helical groove in the broad sense, we mean a non-self-locking thread, which transforms the movement
elevation of the piston rod in a rotational movement of the propeller, which in turn derives the jerky rotary movement of the valve disc, thanks to said elastic rotating connection which acts as a torque accumulator.
Un agencement à doigt et rainure hélicoidale avantageux est constitué, par exemple, de rainures hélicoidales pratiquées dans le tronçon de commande de la tige de piston et de doigts solidaires de l'hélice et dont les extrémités intérieures respectives sont en prise avec lesdites rainures.An advantageous finger and helical groove arrangement consists, for example, of helical grooves made in the control section of the piston rod and of fingers integral with the propeller and the respective internal ends of which are in engagement with said grooves.
Selon une autre particularité de l'invention, la tige de piston est solidaire d'une membrane de pompe à membrane et est ainsi rendue non-rotative de ce seul fait. Cette disposition est surtout avantageuse lorsque la membrane a un diamétre beaucoup plus grand que le piston, car avec un tel rapport, la membrane est suffisamment rigide pour pouvoir résister à l'effort de rotation s' exerçant sur la tige de piston, lors du fonctionnement de la soupape à disques rotatifs. According to another feature of the invention, the piston rod is integral with a diaphragm pump diaphragm and is thus made non-rotary by this fact alone. This arrangement is especially advantageous when the membrane has a diameter much larger than the piston, because with such a ratio, the membrane is sufficiently rigid to be able to withstand the rotational force exerted on the piston rod, during operation of the rotary disc valve.
De façon appropriée, la soupape à disques rotatifs est disposée dans une chambre de compression prolongeant en arrière le carter de cylindre et reliée à une arrivée d'air comprimé, un tronçon de commande de la tige de piston pénétrant à l'intérieur de ladite chambre.Suitably, the rotary disc valve is arranged in a compression chamber extending behind the cylinder housing and connected to a compressed air supply, a piston rod control section penetrating inside said chamber. .
La soupape à disques rotatifs peut être constituée d'un disque de soupape solidaire de la paroi frontale de la chambre de compression et d'un disque de soupape apte à pivoter entre deux butées et à s'enclencher en positions extrêmes. En outre, de préférence, les conduits de liaison aux chambres de cylindre alimentées alternativement en air comprimé et le conduit d'échappement traversant de part en part le disque de soupape fixe, débouchent dans la chambre de compression. Le disque de soupape rotatif présente des lumières et des ouvertures de passage coopérant avec l'ouverture desdits conduits. Le disque de soupape rotatif est pressé contre le disque de soupape fixe par la pression d'air d'alimentation régnant dans la chambre de compression.The rotary disc valve may consist of a valve disc integral with the front wall of the compression chamber and of a valve disc capable of pivoting between two stops and of engaging in extreme positions. In addition, preferably, the connecting conduits to the cylinder chambers supplied alternately with compressed air and the exhaust conduit passing right through the fixed valve disc, open into the compression chamber. The rotary valve disc has apertures and passage openings cooperating with the opening of said conduits. The rotary valve disc is pressed against the fixed valve disc by the supply air pressure prevailing in the compression chamber.
Une liaison élastique en rotation peu encombrante, simple et fiable peut être obtenue en prévoyant un rebord cylindrique pour le disque de soupape rotatif et en disposant à l'intérieur dudit rebord, des ressorts hélicoidaux épousant circonférentiellement ledit rebord et prenant appui à une extrémité sur l'hélice et à l'autre extrémité sur des taquets faisant saillie vers l'intérieur dudit rebord.A space-saving, simple and reliable elastic connection in rotation can be obtained by providing a cylindrical rim for the rotary valve disc and by placing inside said rim, helical springs which circumferentially surround said rim and which bear at one end on the propeller and at the other end on tabs projecting towards the inside of said flange.
I1 est avantageux de prévoir, comme dispositif de marquage en rotation, des échancrures pratiquées dans la surface extérieure du rebord du disque de soupape rotatif et coo pérant avec des billes pressées de l'extérieur par des ressorts radiaux. La pression desdits ressorts peut être ajustée facilement de l'extérieur au moyen d'une vis de réglage. I1 is advantageous to provide, as a rotary marking device, notches formed in the outer surface of the rim of the rotary valve disc and coooperative with balls pressed from the outside by radial springs. The pressure of said springs can be easily adjusted from the outside by means of an adjusting screw.
L'invention sera bien comprise à la lumière des dessins annexés.The invention will be clearly understood in the light of the accompanying drawings.
La figure 1 est une coupe axiale selon la ligne I-I de la figure 2 d'un moteur à air comprimé selon l'invention commandant une pompe à membrane incorporée.Figure 1 is an axial section along line I-I of Figure 2 of a compressed air motor according to the invention controlling an incorporated diaphragm pump.
La figure 2 est une coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1.Figure 2 is a cross section along line II-II of Figure 1.
La figure 3 est une coupe axiale selon la ligne III-III de la figure 2.FIG. 3 is an axial section along the line III-III in FIG. 2.
Les figures reproduisent sensiblement à l'échelle deux, un moteur selon l'invention et sa pompe associée.The figures show substantially on scale two, an engine according to the invention and its associated pump.
La pompe à membrane comporte une partie supérieure 1 et une partie inférieure 2 serrant entre elles une membrane 4 grâce à des vis 3. L'espace au-dessus de la membrane 4 présente deux ouvertures de ventilation la. Entre la partie in férieure 2 et un embout de succion 5 vissé en dessous de celle-ci, est serrée une feuilie élastique 6. Celle-ci présente deux encoches en forme d'arc et de cette manière des languettes découvertes, lesquelles reposent de l'intérieur sur des alésages 7 dans l'embout de succion 5 et jouent le rôle de volet de soupape d'admission. Un embout d'échappement 8 radial, renfermant une soupape à bille, est vissé dans la partie inférieure 2 (voir figure 1).The diaphragm pump has an upper part 1 and a lower part 2 clamping a diaphragm 4 between them by screws 3. The space above the diaphragm 4 has two ventilation openings la. Between the lower part 2 and a suction nozzle 5 screwed below it, an elastic sheet 6 is tightened. This has two notches in the shape of an arc and in this way of the exposed tongues, which rest from the 'interior on bores 7 in the suction nozzle 5 and play the role of inlet valve flap. A radial exhaust nozzle 8, containing a ball valve, is screwed into the lower part 2 (see FIG. 1).
Sur la partie supérieure 1, repose un carter de cylindre 9 et un couvercle vissé à l'aide de deux vis 11.On the upper part 1, a cylinder casing 9 and a cover screwed with two screws 11 rest.
Le carter de cylindre 9 présente une paroi transversale et forme, entre celle-ci et la partie supérieure 1, un espace dans lequel un piston 12 est apte à se mouvoir d'un mouvement vertical alternatif. La tige du piston traverse le dit piston. Son tronçon inférieur 13 traverse la partie supérieure 1 et est solidaire de la membrane 4. Le tron- çon supérieur 14, dit de commande, traverse la paroi transversale et pénètre dans la chambre de compression~15 contigüe, la dite chambre étant formée par le couvercle 10 muni d'une arrivée d'air comprimé 16.The cylinder casing 9 has a transverse wall and forms, between the latter and the upper part 1, a space in which a piston 12 is able to move in an alternating vertical movement. The piston rod passes through said piston. Its lower section 13 crosses the upper part 1 and is integral with the membrane 4. The upper section 14, said control, crosses the transverse wall and enters the compression chamber ~ 15 contiguous, said chamber being formed by the cover 10 provided with a compressed air inlet 16.
Dans la chambre de compression 15 se trouve un disque de soupape 17 entourant concentriquement lé tronçon de commande 14 de la tige de piston et étant solidaire de la paroi transversale du carter de cylindre au moyen d'une vis à tête fraisée 18. Sur le disque de soupape 17 repose un disque de soupape 19 annulaire de section droite en forme de L. Ledit disque de soupape 19 est monté légère- ment rotatif dans le carter de cylindre 9 et possède un jeu par rapport au couvercle 10. Les surfaces planes des disques de soupapes 17 et 19 reposant l'un sur l'autre sont polis. Une butée 20 (voir figure 1) traversant le disque de soupape 17 fixe et faisant saillie par rapport à la face supérieure de celui-ci, pénètre dans un évidement inférieur 21 du disque de soupape 19 et limite la rotation de celui-ci à environ 200.In the compression chamber 15 there is a valve disc 17 concentrically surrounding the control section 14 of the piston rod and being secured to the transverse wall of the cylinder housing by means of a countersunk screw 18. On the disc of valve 17 rests an annular valve disc 19 of L-shaped cross section. Said valve disc 19 is mounted slightly rotatably in the cylinder casing 9 and has a clearance relative to the cover 10. The flat surfaces of the discs valves 17 and 19 resting on each other are polished. A stop 20 (see FIG. 1) passing through the fixed valve disc 17 and projecting with respect to the upper face of the latter, penetrates into a lower recess 21 of the valve disc 19 and limits the rotation thereof to approximately 200.
La figure 2 montre le dispositif de marquage de la rotation dudit disque de soupape 19. Le carter de cylindre 9 présente sur son périmètre carré extérieur, deux bossages 22 disposés diagonalement opposés en haut de la chambre 15. Dans ces bossages, sont vissées..dies vis de réglage 24 pourvues d'une fente pour tournevis et blo quées par un contre-écrou 23. Des ressorts 25 de pression s'appuient sur lesdites vis et exercent une pression sur des billes d'encliquetage 26 butant contre la surface extérieure du rebord cylindrique du disque de soupape 19. De petites échancrures de positionnement 27 sont prévues sur ladite surface extérieure et reçoivent les billes de positionnement 26. FIG. 2 shows the device for marking the rotation of said valve disc 19. The cylinder casing 9 has on its outer square perimeter, two bosses 22 arranged diagonally opposite at the top of the chamber 15. In these bosses, are screwed. dies adjusting screws 24 provided with a slot for a screwdriver and locked by a lock nut 23. Pressure springs 25 are supported on said screws and exert pressure on snap-on balls 26 abutting against the outer surface of the cylindrical rim of the valve disc 19. Small positioning notches 27 are provided on said external surface and receive the positioning balls 26.
Le disque de soupape rotatif 19 est actionné au moyen d'une double hélice 28 solidaire en rotation du tronçon de commande 14 et comportant deux doigts radiaux 29 dont les extrémités intérieures pénétrent chacune dans une rainure 30 hélicoidale disposée dans ledit tronçon de commande 14. La figure 2 montre deux taquets 31 cunéiformes enfoncés dans deux évidements cylindriques diamétralement opposés et disposés sur le bord intérieur du disque de soupape 19. Entre les taquets 31 et chaque bras contigus de l'hélice 28 sont comprimés respectivement des ressorts hélicoidaux 32 et 33, épousant le rebord cylindrique du disque de soupape 19 et dont le glissement par rapport à l'hélice et aux taquets 31 est évité au moyen de têtons 34 hémisphériques disposés chacun sur les côtés des taquets 31 et des bras de l'hélice 28.Les quatre ressorts hélicoidaux 32 et 33 sont identiques.The rotary valve disc 19 is actuated by means of a double helix 28 integral in rotation with the control section 14 and comprising two radial fingers 29, the inner ends of which each penetrate a helical groove 30 disposed in said control section 14. The FIG. 2 shows two wedge-shaped cleats 31 pressed into two diametrically opposite cylindrical recesses and arranged on the inner edge of the valve disc 19. Between the cleats 31 and each contiguous arm of the propeller 28 are compressed respectively helical springs 32 and 33, fitting the cylindrical rim of the valve disc 19 and whose sliding relative to the propeller and the stoppers 31 is avoided by means of hemispherical studs 34 each arranged on the sides of the stoppers 31 and the arms of the propeller 28. The four springs helical 32 and 33 are identical.
Trois conduits, disposés dans le carter de cylindre 9, traversent le disque de soupape 17 fixe par des alésages et aboutissent dans la chambre 15, tandis que lesdits alésages sont placés sur le même arc de cercle. En dépit de la position angulaire exacte de ces conduits et embouchures, qui n'est pas représentée particulièrement, la figure montre un conduit de sortie 35, un conduit de liaison 36 sortant de la chambre de cylindre inférieure (voir figure 1) ainsi qu'un conduit de liaison 37 sortant de la partie supérieure de la chambre de cylindre (voir figure 3).Three conduits, arranged in the cylinder casing 9, pass through the fixed valve disc 17 by bores and terminate in chamber 15, while said bores are placed on the same arc. Despite the exact angular position of these conduits and mouths, which is not particularly shown, the figure shows an outlet conduit 35, a connecting conduit 36 exiting from the lower cylinder chamber (see FIG. 1) as well as a connecting duct 37 exiting from the upper part of the cylinder chamber (see FIG. 3).
La face plane du disque de soupape 19 présente à la partie inférieure une lumière 38 reliant deux embouchures et deux ouvertures de passage non-représentées.The flat face of the valve disc 19 has at the bottom a lumen 38 connecting two mouths and two passage openings not shown.
Le fonctionnement du moteur à air comprimé selon l'invention est décrit ci-après. Dans la position représentée, le piston se trouve dans sa position supérieure extrême. La position des soupapes est telle que la chambre 15 est ali mentée, à sa partie supérieure, en air comprimé par l'arrivée d'air comprimé 16, au moyen d'une des ouvertures de passage du disque de soupape 19 rotatif et au moyen du conduit de liaison 37 du piston 12, tandis que la chambre à sa partie inférieure, est reliée, par le conduit de liaison 36, la lumière 38 et le conduit de sortie 35 avec l'atmosphère extérieure. Le piston 12 se déplace alors vers le bas.Ainsi l'hélice 28 suit le pas hélicoidal de la rainure 30 dans le tronçon de commande 14 de la tige de piston et se meut, selon la figure 2, dans le sens des aiguilles d'une montre. (Sur la figure 1, seule la rainure 30 est visible, et de plus, son tracé n'est pas représenté conformément à la réalité). Les ressorts hélicoidaux 33 se détendent donc et les ressorts 32 sont comprimés ensemble. Un peu avant que le piston 12 n'atteigne sa position inférieure finale, le moment dextrogyre agissant sur le disque de soupape rotatif 19 est suffisamment fort pour que celui-ci quitte sa position de repos et pivote brusquement vers son autre position, provoquant la commutation du conduit de commande de telle manière que le piston 12 soit de nouveau en mouvement vers le haut.The operation of the compressed air motor according to the invention is described below. In the position shown, the piston is in its extreme upper position. The position of the valves is such that the chamber 15 is supplied, at its upper part, with compressed air by the arrival of compressed air 16, by means of one of the openings for passage of the rotary valve disc 19 and by means of the connecting duct 37 of the piston 12, while the chamber at its lower part, is connected, by the connecting duct 36, the lumen 38 and the outlet duct 35 with the external atmosphere. The piston 12 then moves downwards. Thus the propeller 28 follows the helical pitch of the groove 30 in the control section 14 of the piston rod and moves, according to FIG. 2, in the clockwise direction. a watch. (In Figure 1, only the groove 30 is visible, and moreover, its layout is not shown in reality). The helical springs 33 therefore relax and the springs 32 are compressed together. A little before the piston 12 reaches its final lower position, the dextrorotatory moment acting on the rotary valve disc 19 is strong enough for it to leave its rest position and suddenly rotate to its other position, causing switching of the control conduit so that the piston 12 is again in an upward movement.
On remarque que l'exemple d'application décrit du moteur à air comprimé selon 11 invention à une pompe à membrane est intéressant du fait que la membrane 4 empêche la rotation de la tige de piston. Ceci est avantageux, car la membrane, dans le cas présent , est suffisamment stable pour résister à la poussée des ressorts. Le moteur à air comprimé doit comporter, pour d'autres applications, un conduit longitudinal particulier empêchant la rotation de la tige de piston.Note that the described application example of the compressed air motor according to the invention to a diaphragm pump is advantageous because the diaphragm 4 prevents rotation of the piston rod. This is advantageous because the membrane, in this case, is stable enough to resist the thrust of the springs. The compressed air motor must have, for other applications, a particular longitudinal duct preventing rotation of the piston rod.
Le dispositif représenté est intéressant pour introduire un fluide d'un récipient dans un réseau de conduits, hors duquel il est prélevé irrégulièrement. Par exemple, pour l'utilisation dans des installations de pulvérisation de peinture au pistolet, on peut relier à l'embout de succion 5 un tube plongeant dans un fût de peinture. La pompe à membrane approvisionne ensuite un réseau de canalisations en anneau pour plusieurs pistolets de pulvérisation munis chacun d'une pompe haute pression. Lorsque les pistolets sont hors service, la pompe à membrane reste alors au repos. Dès qu'un pistolet de pulvérisation est actionné, et que la peinture est prélevee de la canalisation circulaire, dans laquelle la pression diminue alors, la pompe se met en route automatiquement et permet d'alimenter avec le débit correspondant lesdits pistolets. The device shown is advantageous for introducing a fluid from a container into a network of conduits, from which it is removed irregularly. For example, for use in spray paint spraying installations, it is possible to connect to the suction nozzle 5 a tube immersed in a paint drum. The diaphragm pump then supplies a network of ring pipes for several spray guns, each fitted with a high pressure pump. When the guns are out of service, the diaphragm pump remains idle. As soon as a spray gun is actuated, and the paint is removed from the circular pipe, in which the pressure then decreases, the pump starts automatically and allows the said guns to be supplied with the corresponding flow rate.
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IT8025008A0 (en) | 1980-09-30 |
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