FR3114856A1

FR3114856A1 - PLATE-VALVE WITH FREE MICROBALLS

Info

Publication number: FR3114856A1
Application number: FR2010213A
Authority: FR
Inventors: Vianney Rabhi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-10-06
Filing date: 2020-10-06
Publication date: 2022-04-08
Also published as: AU2021358453A1; WO2022074321A4; KR20230079227A; WO2022074321A1; CA3194507A1; EP4226066A1; CN116547457A; JP2023543629A

Abstract

PLATINE-CLAPET A MICROBILLES LIBRES La platine-clapet à microbilles libres (1) laisse un fluide (2) circuler depuis un volume amont (3) vers un volume aval (4) et non l’inverse, et comprend une plaque de circulation (5) traversée par un orifice de circulation (6) terminé par un siège de microbille (7), un plateau de guidage perméable (9) parallèle à ladite plaque (5) étant traversé par un orifice cylindrique de guidage (10) qui loge une microbille (8) laquelle repose sur ledit siège (7) pour obturer ledit orifice (6) ou repose sur une butée perméable d’arrêt de microbille (11), une cale d’espacement (12) étant interposée entre ledit plateau (9) et ladite plaque (5) cependant qu’un passage de refoulement (13) traverse ledit plateau (9) pour laisser le fluide (2) circuler lorsque la microbille (8) ne repose pas sur ledit siège (7). Figure pour l’abrégé : [Fig. 1 VALVE PLATE WITH FREE MICROBEADS The valve plate with free microballs (1) lets a fluid (2) circulate from an upstream volume (3) to a downstream volume (4) and not the other way around, and comprises a circulation plate (5) crossed by an orifice circulation (6) terminated by a microbead seat (7), a permeable guide plate (9) parallel to said plate (5) being crossed by a cylindrical guide orifice (10) which houses a microbead (8) which rests on said seat (7) to close said orifice (6) or rests on a permeable microball stopping stop (11), a spacer (12) being interposed between said plate (9) and said plate (5) however that a discharge passage (13) passes through said plate (9) to let the fluid (2) circulate when the microbead (8) is not resting on said seat (7). Figure for abstract: [Fig. 1

Description

PLATE-VALVE WITH FREE MICROBALLS

La présente invention a pour objet une platine-clapet à microbilles libres, laquelle est principalement destinée à permettre le remplissage et/ou la vidange de tout cylindre de quelque compresseur alternatif ou de toute pompe alternative que ce soit, que ledit compresseur ou ladite pompe soit à piston, à membrane ou à tout dispositif de variation de volume connu de l’homme de l’art.The subject of the present invention is a valve plate with free microbeads, which is mainly intended to allow the filling and/or emptying of any cylinder of any reciprocating compressor or any reciprocating pump whatsoever, whether said compressor or said pump is piston, membrane or any volume variation device known to those skilled in the art.

Il existe de nombreux types de clapets de compresseur ou clapets de pompe dits « passifs », c’est à dire dont l’ouverture et la fermeture sont pilotées par la différence de pression qui règne entre un volume amont et un volume aval entre lesquels ils s’interposent. Les clapets passifs se distinguent donc des clapets dits « pilotés », dont l’ouverture et la fermeture sont opérées par un actionneur.There are many types of compressor valves or so-called "passive" pump valves, i.e. the opening and closing of which are controlled by the pressure difference between an upstream volume and a downstream volume between which they intervene. Passive dampers therefore differ from so-called “piloted” dampers, whose opening and closing are operated by an actuator.

Les clapets de compresseur passifs peuvent notamment être à lamelle, à plaque, ou à segments concentriques. Ils peuvent aussi prendre la forme de « poppet valves » comme ceux produits par la société « Burckhardt » et constitués de micro-soupapes chacune coopérant avec un ressort de rappel.Passive compressor valves can in particular be lamellar, plate, or concentric segments. They can also take the form of "poppet valves" such as those produced by the company "Burckhardt" and consist of micro-valves each cooperating with a return spring.

On notera aussi les « Magnum™ HammerHead™ valve », qui sont des « poppet valves » commercialisées par la société « Dresser-Rand » spécialement adaptées aux compresseurs de molécules lourdes telles que le dioxyde de carbone, l’éthylène, le propane ou le gaz naturel.Note also the "Magnum™ HammerHead™ valve", which are "poppet valves" marketed by the company "Dresser-Rand" specially adapted to compressors of heavy molecules such as carbon dioxide, ethylene, propane or natural gas.

Les clapets de compresseur passifs peuvent être métalliques ou non-métalliques. Par exemple, la société « Hoerbiger » réalise des clapets en « PEEK » dit aussi « Polyetheretherketone » qui est un matériau qui offre notamment des propriétés anti-abrasives avantageuses.Passive compressor valves can be metallic or non-metallic. For example, the company "Hoerbiger" produces valves in "PEEK" also known as "Polyetheretherketone" which is a material which offers in particular advantageous anti-abrasive properties.

Les performances optimales des clapets d’admission et de refoulement des compresseurs à piston selon l’état de l’art sont ordinairement trouvées à une vitesse de rotation de compresseur déterminée.Optimum performance of reciprocating compressor intake and discharge valves according to the state of the art is usually found at a given compressor rotational speed.

En effet, lesdits clapets constituent un ensemble masse-ressort doté d’une fréquence propre. Ils sont à ce titre prévus pour opérer dans des conditions de vitesse voire de charge relativement précises du compresseur qu’ils équipent.Indeed, said valves constitute a mass-spring assembly with a natural frequency. As such, they are designed to operate under relatively precise speed or even load conditions for the compressor they equip.

En effet, si ledit compresseur fonctionne à une vitesse trop éloignée de celle optimale des clapets passifs que comprend ledit compresseur, l’efficacité énergétique desdits clapets se dégrade, de même que leur durabilité.Indeed, if said compressor operates at a speed that is too far from the optimum speed of the passive valves that said compressor comprises, the energy efficiency of said valves deteriorates, as does their durability.

Au plan énergétique, on attend des clapets passifs la meilleure perméabilité possible pour conférer au compresseur qu’ils équipent le meilleur rendement volumétrique possible, c’est à dire la meilleure propension à remplir et à vider son cylindre.In terms of energy, passive valves are expected to have the best possible permeability to give the compressor they equip the best possible volumetric efficiency, i.e. the best propensity to fill and empty its cylinder.

Une grande perméabilité des clapets limite les pertes énergétiques par pompage du compresseur qu’ils équipent. Ceci vaut pour les clapets positionnés tant à l’admission dudit compresseur, qu’au refoulement de ce dernier.High permeability of the valves limits the energy losses by pumping of the compressor they equip. This applies to the valves positioned both at the inlet of said compressor and at the outlet of the latter.

Pour servir cet objectif, les clapets de compresseur passifs doivent s’ouvrir dès la plus petite différence de pression régnant entre le volume amont et le volume aval entre lesquels ils s’interposent, puis, une fois ouverts, s’opposer le moins possible au passage des gaz.To serve this objective, the passive compressor valves must open as soon as the smallest pressure difference prevails between the upstream volume and the downstream volume between which they are interposed, then, once opened, oppose the least possible passage of gases.

En outre, une fois les gaz admis ou refoulés, lesdits clapets doivent se refermer le plus rapidement possible de sorte à limiter l’écoulement des gaz en sens inverse, cet effet indésirable étant connu sous le terme anglo-saxon de « back-flow ».In addition, once the gases have been admitted or discharged, said valves must close as quickly as possible so as to limit the flow of gases in the opposite direction, this undesirable effect being known by the Anglo-Saxon term "back-flow". .

Les clapets de compresseur passifs comprennent généralement un ressort qui les rappelle au contact de leur siège.Passive compressor valves usually include a spring which returns them to contact with their seat.

Ledit ressort résulte d’un compromis.Said spring results from a compromise.

Idéalement, l’effort qu’exerce ledit ressort sur le clapet avec lequel il coopère doit être suffisamment faible pour que premièrement, les gaz puissent ouvrir ledit clapet sous une faible pression différentielle, et deuxièmement, pour ne pas laminer exagérément lesdits gaz passant via ledit clapet, le laminage formant une perte énergétique irrécupérable.Ideally, the force exerted by said spring on the valve with which it cooperates must be low enough so that, firstly, the gases can open said valve under a low differential pressure, and secondly, so as not to excessively laminate said gases passing via said valve, rolling forming an irrecoverable loss of energy.

Simultanément, ledit ressort doit être suffisamment ferme pour ramener ledit clapet sur son siège rapidement lorsque la différence de pression s’inverse, ceci pour limiter le « back-flow » et obtenir du compresseur le meilleur rendement volumétrique possible.At the same time, said spring must be firm enough to return said valve to its seat quickly when the pressure difference reverses, in order to limit the "back-flow" and obtain the best possible volumetric efficiency from the compressor.

Outre être les plus efficaces possibles au plan énergétique, les clapets de compresseur passifs doivent rester durables, convenablement étanches, peu exigeants en maintenance, peu couteux à produire, à entretenir et à réparer, et dans la mesure du possible, silencieux.In addition to being as energy efficient as possible, passive compressor valves must remain durable, suitably sealed, low maintenance, inexpensive to produce, maintain and repair, and as quiet as possible.

Les principales sources d’usure des clapets selon l’état de l’art se situent au niveau des contacts trouvés entre le clapet et son siège, entre le clapet et sa butée d’ouverture, entre le ressort de rappel et le clapet, et entre le ressort de rappel et son logement.The main sources of valve wear according to the state of the art are at the level of the contacts found between the valve and its seat, between the valve and its opening stop, between the return spring and the valve, and between the return spring and its housing.

L’usure des clapets est généralement plus importante quand ils opèrent dans des conditions chimiques et/ou particulaires agressives. En outre, l’encrassement desdits clapets peut conduire à en dégrader l’étanchéité et/ou la perméabilité.The wear of the valves is generally greater when they operate under aggressive chemical and/or particulate conditions. In addition, the fouling of said valves can lead to their sealing and/or permeability being degraded.

Les clapets selon l’état de l’art peuvent également être endommagés par fissuration, par déformation, voire par rupture. Ils vieillissent généralement sous l’effet de l’abrasion, du fluage, du piquage ou de l’écaillage de surface.Valves according to the state of the art can also be damaged by cracking, deformation or even breakage. They generally age due to abrasion, creeping, pitting or surface flaking.

Les clapets de compresseur passifs selon l’état de l’art sont de ce fait peu adaptés à la réalisation d’un compresseur tel que celui nécessaire à la mise en œuvre de la préchambre d'allumage à clapet objet du brevet N° FR 3 061 743 publié le 16 août 2019 et appartenant au demandeur.The passive compressor valves according to the state of the art are therefore not very suitable for the production of a compressor such as that necessary for the implementation of the valve ignition prechamber subject of patent No. FR 3 061 743 published on August 16, 2019 and belonging to the applicant.

En effet, le compresseur que requiert ladite préchambre pour son alimentation en charge pilote doit pouvoir opérer sur une large plage de vitesse de rotation qui caractérise le fonctionnement des moteurs à combustion interne alternatifs automobiles, et sur une plage de pression et de température étendue.Indeed, the compressor required by said prechamber for its pilot charge supply must be able to operate over a wide range of rotational speeds which characterizes the operation of automobile reciprocating internal combustion engines, and over an extended pressure and temperature range.

En outre, le compresseur nécessaire à l’alimentation de la préchambre d'allumage à clapet selon le brevet N° FR 3 061 743 doit pouvoir fonctionner durant toute la vie d’une automobile sans intervention en réparation ni entretien, ceci malgré les importantes variations des conditions de fonctionnement auxquelles il est soumis.In addition, the compressor required to supply the valve ignition prechamber according to patent No. FR 3 061 743 must be able to operate throughout the life of an automobile without repair or maintenance intervention, this despite the significant variations operating conditions to which it is subjected.

Dans ce contexte, les clapets de compresseur passifs selon l’état de l’art permettent difficilement de réaliser un compresseur d’alimentation adapté à ladite préchambre d'allumage à clapet.In this context, the passive compressor valves according to the state of the art make it difficult to produce a feed compressor adapted to said valve ignition prechamber.

C’est pourquoi, particulièrement dans le cadre de la mise en œuvre de ladite préchambre, la platine-clapet à microbilles libres suivant l’invention se substitue avantageusement aux clapets de compresseur passifs selon l’état de l’art en ce que, selon un mode particulier de réalisation :

Elle est particulièrement perméable de sorte à opposer une faible résistance au passage des gaz, ce qui favorise le rendement énergétique du compresseur qui la reçoit ;
Elle est réactive et sa commutation entre position ouverte et fermée s’opère sous une très faible pression différentielle ce qui favorise également le rendement énergétique du compresseur qui la reçoit ;
Elle peut opérer sur une large plage de fréquence, et elle permet notamment à tout compresseur qui en est équipé d’opérer à vitesse variable, par exemple pour mettre en œuvre la préchambre d'allumage à clapet selon le brevet N° FR 3 061 743 sur un moteur thermique automobile ;
Elle est durable et permet un fonctionnement cumulé sur plusieurs milliers d’heures sans entretien ce qui la rend compatible avec des applications automobiles, et réduit les charges de maintenance des compresseurs alternatifs en général ;
Elle est robuste, autonettoyante et peut s’accommoder d’environnements agressifs ou de traces de lubrifiant sans conséquences pour son efficacité ;
Elle peut fonctionner sur une large plage de température sans risque de déformation ou de perte de performance ;
Elle est peu couteuse à produire.

This is why, particularly in the context of the implementation of said prechamber, the plate-valve with free microbeads according to the invention advantageously replaces the passive compressor valves according to the state of the art in that, according to a particular embodiment:

It is particularly permeable so as to oppose low resistance to the passage of gases, which promotes the energy efficiency of the compressor which receives it;
It is reactive and its switching between open and closed position takes place under a very low differential pressure which also favors the energy efficiency of the compressor which receives it;
It can operate over a wide frequency range, and in particular it allows any compressor equipped with it to operate at variable speed, for example to implement the valve ignition prechamber according to patent No. FR 3 061 743 on a car heat engine;
It is durable and allows cumulative operation over several thousand hours without maintenance which makes it compatible with automotive applications, and reduces the maintenance costs of reciprocating compressors in general;
It is robust, self-cleaning and can cope with aggressive environments or traces of lubricant without affecting its efficiency;
It can operate over a wide temperature range without risk of deformation or loss of performance;
It is inexpensive to produce.

La platine-clapet à microbilles libres suivant l’invention peut effectivement s’appliquer à la préchambre d'allumage à clapet selon le brevet FR 3 061 743. Cependant, la platine-clapet à microbilles libres suivant l’invention peut aussi servir n’importe quelle autre application, quel qu’en soit le type ou le domaine, qui nécessite de laisser un gaz ou un liquide passer d’un volume amont vers un volume aval mais non l’inverse, et ceci, quelle que soit la nature dudit gaz, dudit liquide ou desdits volumes.The valve plate with free microbeads according to the invention can effectively be applied to the valve ignition prechamber according to patent FR 3 061 743. However, the valve plate with free microbeads according to the invention can also be used only any other application, whatever the type or the field, which requires allowing a gas or a liquid to pass from an upstream volume to a downstream volume but not the reverse, and this, whatever the nature of said gas, said liquid or said volumes.

La platine-clapet à microbilles libres suivant la présente invention sépare un volume amont d’un volume aval, et permet à un fluide de circuler depuis ledit volume amont vers ledit volume aval mais non l’inverse, ladite platine-clapet comprenant :

Au moins une plaque de circulation fixe qui sépare de façon étanche le volume amont du volume aval, ladite plaque étant traversée de part en part dans le sens de son épaisseur par au moins un orifice de circulation dans lequel le fluide peut circuler, tandis que l’extrémité dudit orifice qui débouche dans le volume aval présente un siège de microbille ;
Au moins un plateau de guidage perméable logé fixement dans le volume aval parallèlement à la plaque de circulation et proche de cette dernière, ledit plateau étant traversé de part en part dans le sens de son épaisseur par au moins un orifice cylindrique de guidage dont l’axe longitudinal est centré sur celui du siège de microbille ;
Au moins une microbille logée à faible jeu à l’intérieur de l’orifice cylindrique de guidage ledit faible jeu limitant le passage de fluide via l’interstice laissé entre ladite microbille et ledit orifice cylindrique, ladite microbille pouvant se mouvoir en translation longitudinale dans ledit orifice cylindrique de sorte à soit, reposer de manière étanche sur le siège de microbille pour obturer l’orifice de circulation et interdire la circulation du fluide dans ledit orifice, soit, être distante dudit siège pour laisser ledit fluide circuler dans ledit orifice ;
Au moins une butée perméable d’arrêt de microbille qui est directement ou indirectement solidaire de l’orifice cylindrique de guidage et qui fixe la distance maximale qui sépare la microbille du siège de microbille lorsque ladite microbille est au contact de ladite butée, cette dernière n’obturant que peu ou pas l’orifice cylindrique de guidage ;
Au moins une cale d’espacement interposée entre le plateau de guidage perméable et la plaque de circulation de sorte à maintenir ledit plateau à une distance de ladite plaque telle, que lorsque la microbille est au contact du siège de microbille, une partie au moins du volume de ladite microbille reste logée à l’intérieur de l’orifice cylindrique de guidage, cependant que lorsque ladite microbille est au contact de la butée d’arrêt de microbille, un passage est laissé au fluide pour circuler d’une part, entre ladite microbille et le siège de microbille avec lequel elle coopère et d’autre part, entre le plateau de guidage perméable et la plaque de circulation ;
Au moins un passage de refoulement qui traverse de part en part le plateau de guidage perméable et/ou qui contourne ledit plateau, ledit passage laissant circuler, lorsque la microbille ne repose pas sur le siège de microbille, le fluide depuis le volume amont vers le volume aval via l’orifice de circulation.

The free microbead valve plate according to the present invention separates an upstream volume from a downstream volume, and allows a fluid to circulate from said upstream volume to said downstream volume but not the reverse, said valve plate comprising:

At least one fixed circulation plate which separates the upstream volume from the downstream volume in a sealed manner, said plate being crossed right through in the direction of its thickness by at least one circulation orifice in which the fluid can circulate, while the the end of said orifice which opens into the downstream volume has a microbead seat;
At least one permeable guide plate housed fixedly in the downstream volume parallel to the circulation plate and close to the latter, said plate being crossed right through in the direction of its thickness by at least one cylindrical guide orifice whose longitudinal axis is centered on that of the microbead seat;
At least one microbead housed with small play inside the cylindrical guide orifice, said small play limiting the passage of fluid via the gap left between said microbead and said cylindrical orifice, said microbead being able to move in longitudinal translation in said cylindrical orifice so as to either rest in a sealed manner on the microbead seat to close off the circulation orifice and prevent the circulation of fluid in said orifice, or be remote from said seat to allow said fluid to circulate in said orifice;
At least one permeable microbead stop abutment which is directly or indirectly integral with the cylindrical guide orifice and which fixes the maximum distance which separates the microbead from the microbead seat when said microbead is in contact with said abutment, the latter n 'closing only little or not the cylindrical guide orifice;
At least one spacer interposed between the permeable guide plate and the circulation plate so as to maintain said plate at a distance from said plate such that when the microbead is in contact with the microbead seat, at least part of the volume of said microbead remains housed inside the cylindrical guide orifice, while when said microbead is in contact with the microbead stopper, a passage is left for the fluid to circulate on the one hand, between said microbead and the microbead seat with which it cooperates and on the other hand, between the permeable guide plate and the circulation plate;
At least one discharge passage which crosses right through the permeable guide plate and/or which bypasses said plate, said passage letting circulate, when the microbead is not resting on the microbead seat, the fluid from the upstream volume towards the downstream volume via the circulation orifice.

La platine-clapet à microbilles libres suivant la présente invention comprend une butée perméable d’arrêt de microbille qui est constituée d’une zone d’appui de microbille qui est positionnée dans le prolongement de l’orifice cylindrique de guidage et qui est aménagée sur une plaque-butée logée fixement dans le volume aval parallèlement au plateau de guidage perméable et proche de ce dernier, cependant qu’un passage de décharge traverse de part en part dans le sens de son épaisseur la plaque-butée et/ou contourne la plaque-butée pour laisser circuler le fluide depuis le volume amont vers le volume aval via l’orifice de circulation lorsque la microbille ne repose pas sur le siège de microbille.The free microbead valve plate according to the present invention comprises a permeable microbead stopper which consists of a microbead bearing zone which is positioned in the extension of the cylindrical guide orifice and which is arranged on an abutment plate fixedly housed in the downstream volume parallel to the permeable guide plate and close to the latter, while a discharge passage crosses right through in the direction of its thickness the abutment plate and/or circumvents the plate -stop to allow the fluid to circulate from the upstream volume to the downstream volume via the circulation orifice when the microbead is not resting on the microbead seat.

La platine-clapet à microbilles libres suivant la présente invention comprend une cale d’espacement de plaque-butée qui est interposée entre la plaque-butée et le plateau de guidage perméable de sorte à maintenir ladite la plaque-butée à une distance dudit plateau telle, que lorsque la microbille est au contact de la zone d’appui de microbille, une partie au moins du volume de ladite microbille reste logée à l’intérieur de l’orifice cylindrique de guidage.The free microbead valve plate according to the present invention comprises a stop plate spacer which is interposed between the stop plate and the permeable guide plate so as to maintain said stop plate at a distance from said plate such , that when the microbead is in contact with the microbead support zone, at least part of the volume of said microbead remains housed inside the cylindrical guide orifice.

La platine-clapet à microbilles libres suivant la présente invention comprend une plaque de circulation, un plateau de guidage perméable, une butée perméable d’arrêt de microbille et une cale d’espacement qui constituent un assemblage rigide dans lequel est hébergée la microbille.The free microbead valve plate according to the present invention comprises a circulation plate, a permeable guide plate, a permeable microbead stopper and a spacer which constitute a rigid assembly in which the microbead is housed.

La platine-clapet à microbilles libres suivant la présente invention comprend un assemblage rigide qui est logé de façon étanche dans un évidement d’assemblage qui sépare le volume amont du volume aval.The free microbead valve plate according to the present invention comprises a rigid assembly which is housed in a sealed manner in an assembly recess which separates the upstream volume from the downstream volume.

La platine-clapet à microbilles libres suivant la présente invention comprend un évidement d’assemblage qui présente une butée d’arrêt axial côté volume amont sur laquelle repose directement l’assemblage rigide, et une butée d’arrêt axial côté volume aval sur laquelle repose l’assemblage rigide par l’intermédiaire d’un ressort de maintien d’assemblage, ce dernier prenant appui sur la butée d’arrêt axial côté volume aval pour plaquer l’évidement d’assemblage sur la butée d’arrêt axial côté volume amont.The free microbead valve plate according to the present invention comprises an assembly recess which has an axial stop on the upstream volume side on which the rigid assembly rests directly, and an axial stop on the downstream volume side on which the the rigid assembly by means of an assembly retaining spring, the latter resting on the axial stop on the downstream volume side to press the assembly recess against the axial stop on the upstream volume side .

La platine-clapet à microbilles libres suivant la présente invention comprend un passage de refoulement qui est formé d’au moins une gorge axiale de refoulement aménagée dans la paroi interne de l’orifice cylindrique de guidage.The free microbead valve plate according to the present invention comprises a discharge passage which is formed by at least one axial discharge groove arranged in the internal wall of the cylindrical guide orifice.

La description qui va suivre en regard des dessins annexés et donnés à titre d’exemples non limitatifs permettra de mieux comprendre l’invention, les caractéristiques qu’elle présente, et les avantages qu’elle est susceptible de procurer :The description which follows with regard to the appended drawings and given by way of non-limiting examples will make it possible to better understand the invention, the characteristics which it presents, and the advantages which it is likely to provide:

est une vue en coupe schématique de la platine-clapet à microbilles libres suivant l’invention et selon une variante simple ne comprenant qu’une seule microbille, ceci afin de faciliter la compréhension du fonctionnement de ladite platine-clapet, la pression régnant dans le volume aval étant supérieure à la pression régnant dans le volume amont. is a schematic cross-sectional view of the valve plate with free microbeads according to the invention and according to a simple variant comprising only a single microbead, in order to facilitate understanding of the operation of said valve plate, the pressure prevailing in the downstream volume being greater than the pressure prevailing in the upstream volume.

est une vue en coupe schématique de la platine-clapet à microbilles libres suivant l’invention et selon la configuration illustrée en figure 1, la pression régnant dans le volume amont étant supérieure à la pression régnant dans le volume aval. is a schematic sectional view of the plate-valve with free microbeads according to the invention and according to the configuration illustrated in FIG. 1, the pressure prevailing in the upstream volume being greater than the pressure prevailing in the downstream volume.

est une vue fantôme tridimensionnelle d’un compresseur à piston alternatif à trois étages de compression avec refroidisseurs intermédiaires air-eau, l’attelage mobile dudit compresseur formant un système manivelle-cadre tandis que chaque étage de compression dudit compresseur reçoit au moins une platine-clapet à microbilles libres suivant l’invention à titre de clapet d’admission, et au moins une platine-clapet à microbilles libres suivant l’invention à titre de clapet de refoulement. is a three-dimensional phantom view of a three-stage compression reciprocating piston compressor with air-water intercoolers, the movable linkage of said compressor forming a crank-frame system while each compression stage of said compressor receives at least one turntable- valve with free microbeads according to the invention as an inlet valve, and at least one plate-valve with free microbeads according to the invention as a discharge valve.

est une vue tridimensionnelle en coupe du compresseur à piston alternatif montré en figure 3, ladite vue mettant notamment en évidence les conduits d’admission et les conduits de refoulement aménagés dans les culasses dudit compresseur, lesdits conduits faisant chacun face à une platine-clapet à microbilles libres suivant l’invention. is a three-dimensional sectional view of the reciprocating piston compressor shown in FIG. 3, said view highlighting in particular the inlet ducts and the discharge ducts arranged in the cylinder heads of said compressor, said ducts each facing a valve plate at free microbeads according to the invention.

est une vue tridimensionnelle éclatée du compresseur à piston alternatif montré en figure 3, ladite vue mettant en évidence la manière dont sont logées les platines-clapets à microbilles libres suivant l’invention dans les culasses dudit compresseur. is an exploded three-dimensional view of the reciprocating piston compressor shown in FIG. 3, said view highlighting the manner in which the free microbead valve plates according to the invention are housed in the cylinder heads of said compressor.

est une vue tridimensionnelle éclatée du compresseur à piston alternatif similaire à celle montrée en figure 5, mais selon un autre angle qui permet notamment d’observer la face opposée des platines-clapets à microbilles libres suivant l’invention. is an exploded three-dimensional view of the reciprocating piston compressor similar to that shown in FIG. 5, but from another angle which notably makes it possible to observe the opposite face of the free microbead valve plates according to the invention.

est une vue tridimensionnelle en coupe de la platine-clapet à microbilles libres suivant l’invention telle que prévue à l’admission du premier étage de compression du compresseur à piston alternatif montré en figures 3 à 6. is a three-dimensional sectional view of the free microbead valve plate according to the invention as provided at the inlet of the first compression stage of the reciprocating piston compressor shown in Figures 3 to 6.

est une vue tridimensionnelle éclatée de la platine-clapet à microbilles libres suivant l’invention telle que prévue à l’admission du premier étage de compression du compresseur à piston alternatif montré en figures 3 à 6. is an exploded three-dimensional view of the free microbead valve plate according to the invention as provided at the inlet of the first compression stage of the reciprocating piston compressor shown in Figures 3 to 6.

est une vue tridimensionnelle de la platine-clapet à microbilles libres suivant l’invention telle que prévue au refoulement du premier étage de compression du compresseur à piston alternatif montré en figures 3 à 6. is a three-dimensional view of the free microbead valve plate according to the invention as provided for the discharge of the first compression stage of the reciprocating piston compressor shown in Figures 3 to 6.

est une vue en coupe schématique de la platine-clapet à microbilles libres suivant l’invention, selon une variante simple ne comprenant qu’une seule microbille et dont le passage de refoulement est formé de trois gorges axiales de refoulement aménagées dans la paroi interne de l’orifice cylindrique de guidage. is a schematic cross-sectional view of the free microbead valve plate according to the invention, according to a simple variant comprising only a single microbead and whose discharge passage is formed by three axial discharge grooves arranged in the internal wall of the cylindrical guide hole.

est une vue en coupe schématique de la variante de la platine-clapet à microbilles libres suivant l’invention montrée en figure 10, selon la coupe A-A. is a schematic sectional view of the variant of the plate-valve with free microbeads according to the invention shown in FIG. 10, according to section AA.

DESCRIPTION DE L’INVENTION :DESCRIPTION OF THE INVENTION:

On a montré en figures 1 à 11 la platine-clapet à microbilles libres 1 suivant l’invention, divers détails de ses composants, ses variantes, et ses accessoires.Figures 1 to 11 show the free microbead valve plate 1 according to the invention, various details of its components, its variants, and its accessories.

Comme le montrent clairement et de façon simple les figures 1 et 2, la platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention sépare un volume amont 3 d’un volume aval 4, et permet à un fluide 2 de circuler depuis ledit volume amont 3 vers ledit volume aval 4 mais non l’inverse.As shown clearly and simply in Figures 1 and 2, the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention separates an upstream volume 3 from a downstream volume 4, and allows a fluid 2 to circulate from said upstream volume 3 to said downstream volume 4 but not vice versa.

On constate en figures 1 à 8 et en figure 10 que la platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention comprend au moins une plaque de circulation 5 fixe qui sépare de façon étanche le volume amont 3 du volume aval 4, ladite plaque 5 étant traversée de part en part dans le sens de son épaisseur par au moins un orifice de circulation 6 dans lequel le fluide 2 peut circuler.It can be seen in FIGS. 1 to 8 and in FIG. 10 that the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention comprises at least one fixed circulation plate 5 which separates the upstream volume 3 from the downstream volume 4 in a sealed manner, said plate 5 being crossed right through in the direction of its thickness by at least one circulation orifice 6 in which the fluid 2 can circulate.

On voit aussi sur lesdites figures que l’extrémité dudit orifice 6 qui débouche dans le volume aval 4 présente un siège de microbille 7 cependant que l’autre extrémité dudit orifice 6 débouche dans le volume amont 3 par exemple via un convergent d’entrée 26 qui facilite l’entrée du fluide 2 dans l’orifice de circulation 6 et augmente le coefficient de décharge de ce dernier.It can also be seen in said figures that the end of said orifice 6 which opens into the downstream volume 4 has a microbead seat 7 while the other end of said orifice 6 opens into the upstream volume 3, for example via an inlet convergent 26 which facilitates the entry of the fluid 2 into the circulation orifice 6 and increases the discharge coefficient of the latter.

On note que la plaque de circulation 5 peut être réalisée en acier qui est avantageusement dur et mécaniquement résistant, ou en tout autre matériau quelle qu’en soit la nature.It is noted that the circulation plate 5 can be made of steel which is advantageously hard and mechanically resistant, or of any other material whatever its nature.

La platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention comprend aussi au moins un plateau de guidage perméable 9 logé fixement dans le volume aval 4 parallèlement à la plaque de circulation 5 et proche de cette dernière, ledit plateau 9 étant traversé de part en part dans le sens de son épaisseur par au moins un orifice cylindrique de guidage 10 dont l’axe longitudinal est centré sur celui du siège de microbille 7 de façon plus ou moins précise, et sans être forcément tout à fait parallèle à ce dernier.The free microbead valve plate 1 according to the invention also comprises at least one permeable guide plate 9 fixedly housed in the downstream volume 4 parallel to the circulation plate 5 and close to the latter, said plate 9 being crossed right through starts in the direction of its thickness by at least one cylindrical guide orifice 10 whose longitudinal axis is centered on that of the microbead seat 7 more or less precisely, and without necessarily being completely parallel to the latter.

On note que le plateau de guidage perméable 9 peut être réalisée en matériau plastique appréciable pour sa légèreté et son faible prix de revient, ou être fait de tout autre matériau et notamment d’acier fritté.It is noted that the permeable guide plate 9 can be made of a plastic material which is appreciable for its lightness and its low cost price, or be made of any other material and in particular of sintered steel.

On note également que le plateau de guidage perméable 9 peut être précisément positionné par rapport à la plaque de circulation 5 par exemple au moyen de pions de centrage connus en soi, ou au moyen de tout autre élément mécanique de centrage et/ou de positionnement.It is also noted that the permeable guide plate 9 can be precisely positioned relative to the circulation plate 5, for example by means of centering pins known per se, or by means of any other mechanical centering and/or positioning element.

On remarque en figures 1, 2, 8, 10 et 11 que la platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention comprend également au moins une microbille 8 logée à faible jeu à l’intérieur de l’orifice cylindrique de guidage 10 ledit faible jeu limitant le passage de fluide 2 via l’interstice laissé entre ladite microbille 8 et ledit orifice cylindrique 10, ladite microbille 8 pouvant se mouvoir en translation longitudinale dans ledit orifice cylindrique 10 de sorte à soit, reposer de manière étanche sur le siège de microbille 7 pour obturer l’orifice de circulation 6 et interdire la circulation du fluide 2 dans ledit orifice 6, soit, être distante dudit siège 7 pour laisser ledit fluide 2 circuler dans ledit orifice 6.It is noted in Figures 1, 2, 8, 10 and 11 that the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention also comprises at least one microbead 8 housed with close clearance inside the cylindrical guide orifice 10 of said small clearance limiting the passage of fluid 2 via the gap left between said microbead 8 and said cylindrical orifice 10, said microbead 8 being able to move in longitudinal translation in said cylindrical orifice 10 so as to either rest in a sealed manner on the seat of the microbead 7 to close the circulation orifice 6 and prohibit the circulation of the fluid 2 in the said orifice 6, that is, to be distant from the said seat 7 to allow the said fluid 2 to circulate in the said orifice 6.

On note que le jeu radial laissé entre la microbille 8 et l’orifice cylindrique de guidage 10 doit être suffisamment faible pour que ladite microbille 8 opère comme un piston dans l’orifice cylindrique de guidage 10, mais suffisamment grand pour que ladite microbille 8 puisse se déplacer librement dans ledit orifice 10, y-compris sous l’effet d’une faible différence de pression.Note that the radial play left between the microbead 8 and the cylindrical guide orifice 10 must be small enough for said microbead 8 to operate like a piston in the cylindrical guide orifice 10, but large enough for said microbead 8 to move freely in said orifice 10, including under the effect of a small pressure difference.

A ce titre, on constate que le principe de déplacement de la microbille 8 dans l’orifice cylindrique de guidage 10 est analogue à celui qui régit le déplacement d’un projectile dans une sarbacane, ou d’une balle dans le canon d’un fusil.In this regard, it can be seen that the principle of movement of the microbead 8 in the cylindrical guide orifice 10 is similar to that which governs the movement of a projectile in a blowpipe, or of a bullet in the barrel of a gun.

On note en figures 1 à 10 que la platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention comprend au moins une butée perméable d’arrêt de microbille 11 qui est directement ou indirectement solidaire de l’orifice cylindrique de guidage 10 et qui fixe la distance maximale qui sépare la microbille 8 du siège de microbille 7 lorsque ladite microbille 8 est au contact de ladite butée 11.It is noted in Figures 1 to 10 that the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention comprises at least one permeable microbead stopper 11 which is directly or indirectly integral with the cylindrical guide orifice 10 and which fixes the maximum distance which separates the microbead 8 from the microbead seat 7 when said microbead 8 is in contact with said abutment 11.

On remarque que le butée perméable d’arrêt de microbille 11 n’obture que peu ou pas l’orifice cylindrique de guidage 10 de sorte que la différence de pression entre celle régnant dans le volume aval 4 et celle régnant dans le volume amont 3 puisse exercer l’effet de sarbacane recherché sur la microbille 8, que ce soit pour maintenir cette dernière plaquée sur le siège de microbille 7 avec lequel elle coopère, ou au contraire, pour éloigner ladite microbille 8 dudit siège 7 de sorte à laisser le fluide 2 circuler dans l’orifice de circulation 6.It is noted that the permeable microbead stopper 11 only slightly or not obstructs the cylindrical guide orifice 10 so that the pressure difference between that prevailing in the downstream volume 4 and that prevailing in the upstream volume 3 can exert the desired blowpipe effect on the microbead 8, either to keep the latter pressed against the microbead seat 7 with which it cooperates, or on the contrary, to move said microbead 8 away from said seat 7 so as to leave the fluid 2 circulate through the circulation hole 6.

On voit en figures 1, 2, 8 et 10 que la platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention comprend au moins une cale d’espacement 12 interposée entre le plateau de guidage perméable 9 et la plaque de circulation 5.We see in Figures 1, 2, 8 and 10 that the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention comprises at least one spacer 12 interposed between the permeable guide plate 9 and the circulation plate 5.

La cale d’espacement 12 maintient le plateau de guidage perméable 9 à une distance de la plaque de circulation 5 telle, que lorsque la microbille 8 est au contact du siège de microbille 7, une partie au moins du volume de ladite microbille 8 reste logée à l’intérieur de l’orifice cylindrique de guidage 10 abstraction faite de tout chanfrein ou épanouissement que pourrait comporter ledit orifice cylindrique de guidage 10.The spacer 12 keeps the permeable guide plate 9 at a distance from the circulation plate 5 such that when the microbead 8 is in contact with the microbead seat 7, at least part of the volume of said microbead 8 remains housed inside the cylindrical guide orifice 10, disregarding any chamfer or expansion that said cylindrical guide orifice 10 may comprise.

On remarque - particulièrement en figure 2 - que lorsque la microbille 8 est au contact de la butée d’arrêt de microbille 11, un passage est laissé au fluide 2 pour circuler d’une part, entre ladite microbille 8 et le siège de microbille 7 avec lequel elle coopère et d’autre part, entre le plateau de guidage perméable 9 et la plaque de circulation 5.It is noted - particularly in Figure 2 - that when the microbead 8 is in contact with the microbead stopper 11, a passage is left for the fluid 2 to circulate on the one hand, between said microbead 8 and the microbead seat 7 with which it cooperates and on the other hand, between the permeable guide plate 9 and the circulation plate 5.

On note que la cale d’espacement 12 peut être réalisée solidairement soit de la plaque de circulation 5, soit du plateau de guidage perméable 9 comme le montre la figure 10, soit des deux notamment si ladite cale 12, ladite plaque 5, et ledit plateau 9 ne forment qu’une seule et même pièce de métal ou de toute autre matière.It is noted that the spacer 12 can be made integrally either with the circulation plate 5, or with the permeable guide plate 9 as shown in FIG. 10, or with both, in particular if said wedge 12, said plate 5, and said plate 9 form only one and the same piece of metal or any other material.

La cale d’espacement 12 peut aussi être constituée d’une pièce mécanique distincte, ou faire partie de l’environnement dans lequel est intégrée la platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention.The spacer 12 can also consist of a separate mechanical part, or be part of the environment in which the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention is integrated.

Enfin, comme l’illustrent les figures 1 à 10, la platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention comprend au moins un passage de refoulement 13 qui traverse de part en part le plateau de guidage perméable 9 et/ou qui contourne ledit plateau 9, ledit passage 13 laissant circuler, lorsque la microbille 8 ne repose pas sur le siège de microbille 7, le fluide 2 depuis le volume amont 3 vers le volume aval 4 via l’orifice de circulation 6.Finally, as illustrated in FIGS. 1 to 10, the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention comprises at least one discharge passage 13 which passes right through the permeable guide plate 9 and/or which bypasses said plate 9, said passage 13 allowing the fluid 2 to circulate, when the microbead 8 is not resting on the microbead seat 7, from the upstream volume 3 to the downstream volume 4 via the circulation orifice 6.

On note que le jeu laissé entre la microbille 8 et l’orifice cylindrique de guidage 10 participe pour partie à laisser le fluide 2 circuler depuis le volume amont 3 vers le volume aval 4.It is noted that the clearance left between the microbead 8 and the cylindrical guide orifice 10 contributes in part to allowing the fluid 2 to circulate from the upstream volume 3 to the downstream volume 4.

On remarque en figures 1 à 10 que la butée perméable d’arrêt de microbille 11 peut être constituée d’une zone d’appui de microbille 16 qui est positionnée dans le prolongement de l’orifice cylindrique de guidage 10 et qui est aménagée sur une plaque-butée 14 logée fixement dans le volume aval 4 parallèlement au plateau de guidage perméable 9 et proche de ce dernier.It is noted in Figures 1 to 10 that the permeable microbead stopper 11 may consist of a microbead bearing zone 16 which is positioned in the extension of the cylindrical guide orifice 10 and which is arranged on a abutment plate 14 fixedly housed in the downstream volume 4 parallel to the permeable guide plate 9 and close to the latter.

En ce cas, un passage de décharge 15 traverse de part en part dans le sens de son épaisseur la plaque-butée 14 et/ou contourne la plaque-butée 14 pour laisser circuler le fluide 2 depuis le volume amont 3 vers le volume aval 4 via l’orifice de circulation 6 lorsque la microbille 8 ne repose pas sur le siège de microbille 7.In this case, a discharge passage 15 passes right through in the direction of its thickness the abutment plate 14 and/or bypasses the abutment plate 14 to allow the fluid 2 to circulate from the upstream volume 3 to the downstream volume 4 via the circulation orifice 6 when the microbead 8 does not rest on the microbead seat 7.

Si telle est la configuration de la platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention, comme le montrent les figures 1 et 2, une cale d’espacement de plaque-butée 17 peut être interposée entre la plaque-butée 14 et le plateau de guidage perméable 9 de sorte à maintenir ladite la plaque-butée 14 à une distance dudit plateau 9 telle, que lorsque la microbille 8 est au contact de la zone d’appui de microbille 16, une partie au moins du volume de ladite microbille 8 reste logée à l’intérieur de l’orifice cylindrique de guidage 10.If such is the configuration of the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention, as shown in FIGS. 1 and 2, a stop-plate spacer 17 can be interposed between the stop-plate 14 and the plate permeable guide 9 so as to keep said abutment plate 14 at a distance from said plate 9 such that when the microbead 8 is in contact with the microbead bearing zone 16, at least part of the volume of said microbead 8 remains housed inside the cylindrical guide orifice 10.

On note que la cale d’espacement de plaque-butée 17 peut être réalisée solidairement soit de la plaque-butée 14, soit du plateau de guidage perméable 9, soit des deux si ladite cale 17, ladite plaque-butée 14, et ledit plateau 9 ne forment qu’une seule et même pièce de métal ou de toute autre matière.It is noted that the stop plate spacer 17 can be made integral either with the stop plate 14, or with the permeable guide plate 9, or with both if said wedge 17, said stop plate 14, and said plate 9 form only one and the same piece of metal or any other material.

La cale d’espacement de plaque-butée 17 peut aussi être constituée d’une pièce mécanique distincte comme le montrent les figures 1 et 2, ou faire partie de l’environnement dans lequel est intégrée la platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention.The stop plate spacer 17 can also consist of a separate mechanical part as shown in FIGS. 1 and 2, or form part of the environment in which the free microbead valve plate 1 is integrated according to FIGS. 'invention.

Les figures 1 à 7 et la figure 9 montrent que la plaque de circulation 5, le plateau de guidage perméable 9, la butée perméable d’arrêt de microbille 11 et la cale d’espacement 12 peuvent constituer un assemblage rigide 19 réalisé par vissage, soudage, sertissage ou par tout moyen d’assemblage connu de l’homme de l’art, la microbille 8 étant hébergée dans ledit assemblage 19.Figures 1 to 7 and Figure 9 show that the circulation plate 5, the permeable guide plate 9, the permeable microbead stopper 11 and the spacer 12 can constitute a rigid assembly 19 made by screwing, welding, crimping or by any assembly means known to those skilled in the art, the microbead 8 being housed in said assembly 19.

En ce cas et comme le montrent les figures 4 à 6, l’assemblage rigide 19 peut avantageusement être logé de façon étanche dans un évidement d’assemblage 20 qui sépare le volume amont 3 du volume aval 4, l’assemblage rigide 19 ou l’évidement d’assemblage 20 comportant au moins une gorge de joint 21 dans laquelle est logé un joint d'étanchéité 22.In this case and as shown in Figures 4 to 6, the rigid assembly 19 can advantageously be housed in a sealed manner in an assembly recess 20 which separates the upstream volume 3 from the downstream volume 4, the rigid assembly 19 or the assembly recess 20 comprising at least one seal groove 21 in which is housed a seal 22.

Selon cet agencement particulier de la platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention, comme le montrent les figures 1, 2 et 10, l’évidement d’assemblage 20 peut présenter une butée d’arrêt axial côté volume amont 23 sur laquelle repose directement l’assemblage rigide 19, et une butée d’arrêt axial côté volume aval 24 sur laquelle repose l’assemblage rigide 19 par l’intermédiaire d’un ressort de maintien d’assemblage 25, ce dernier prenant appui sur la butée d’arrêt axial côté volume aval 24 pour plaquer l’évidement d’assemblage 20 sur la butée d’arrêt axial côté volume amont 23.According to this particular arrangement of the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention, as shown in FIGS. 1, 2 and 10, the assembly recess 20 may have an axial stop on the upstream volume side 23 on which the rigid assembly 19 rests directly, and an axial stop on the downstream volume side 24 on which the rigid assembly 19 rests via an assembly holding spring 25, the latter resting on the abutment d axial stop on the downstream volume side 24 to press the assembly recess 20 onto the axial stop on the upstream volume side 23.

On note qu’avantageusement, l’effort qu’exerce le ressort de maintien d’assemblage 25 sur l’assemblage rigide 19 est supérieur à l’effort qu’exerce le fluide 2 sur ledit assemblage rigide 19 lorsque la pression régnant dans le volume amont 3 est supérieure à celle qui règne dans le volume aval 4 et qu’en conséquence, la microbille 8 est maintenue éloignée du siège de microbille 7 avec lequel elle coopère tandis que le fluide 2 circule depuis le volume amont 3 vers le volume aval 4.It is noted that advantageously, the force exerted by the assembly retaining spring 25 on the rigid assembly 19 is greater than the force exerted by the fluid 2 on said rigid assembly 19 when the pressure prevailing in the volume upstream 3 is greater than that prevailing in the downstream volume 4 and that consequently the microbead 8 is kept away from the microbead seat 7 with which it cooperates while the fluid 2 circulates from the upstream volume 3 to the downstream volume 4 .

On remarque en figures 10 et 11 que selon une variante de la platine-clapet à microbilles libres 1 suivant l’invention, le passage de refoulement 13 peut être formé d’au moins une gorge axiale de refoulement 27 aménagée dans la paroi interne de l’orifice cylindrique de guidage 10, ce dernier gardant sa faculté de guider la microbille 8 à faible jeu radial lors du déplacement de ladite microbille 8 dans ledit orifice 10.It is noted in Figures 10 and 11 that according to a variant of the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention, the discharge passage 13 can be formed of at least one axial discharge groove 27 arranged in the internal wall of the cylindrical guide orifice 10, the latter retaining its ability to guide the microbead 8 with small radial clearance during the movement of said microbead 8 in said orifice 10.

FONCTIONNEMENT DE L’INVENTION :OPERATION OF THE INVENTION:

Le fonctionnement de la platine-clapet à microbilles libres 1 suivant la présente invention se comprend aisément au vu des figures 1 à 11.The operation of the plate-valve with free microbeads 1 according to the present invention is easily understood in view of FIGS. 1 to 11.

Pour en faciliter la compréhension, on a montré en figures 1 et 2 une platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention dotée d’une seule microbille 8, bien que la vocation de ladite platine-clapet 1 est de comporter un grand nombre de microbilles 8 comme le montrent les figures 3 à 9.To facilitate understanding, there is shown in Figures 1 and 2 a plate valve with free microbeads 1 according to the invention equipped with a single microbead 8, although the purpose of said plate valve 1 is to include a large number of microbeads 8 as shown in Figures 3 to 9.

En figures 1 et 2, on a noté «P1» la pression régnant dans le volume amont 3, tandis que la pression régnant dans le volume aval 4 est notée «P2».In FIGS. 1 and 2, “ P1 ” denotes the pressure prevailing in the upstream volume 3, while the pressure prevailing in the downstream volume 4 is denoted “ P2 ”.

La figure 1 illustre ce qu’il advient lorsqueP2est supérieure àP1. En ce cas, la microbille 8 est plaquée parP2sur le siège de microbille 7 aménagé à l’extrémité de l’orifice de circulation 6, ce dernier traversant la plaque de circulation 5 de part en part dans le sens de son épaisseur.Figure 1 illustrates what happens when P2 is greater than P1 . In this case, the microbead 8 is pressed by P2 on the microbead seat 7 provided at the end of the circulation orifice 6, the latter crossing the circulation plate 5 right through in the direction of its thickness.

En figure 1, la microbille 8 forme avec le siège de microbille 7 une ligne de contact étanche qui s’oppose à l’écoulement du fluide 2 depuis le volume aval 4 vers le volume amont 3.In figure 1, the microbead 8 forms with the microbead seat 7 a sealed contact line which opposes the flow of the fluid 2 from the downstream volume 4 towards the upstream volume 3.

La figure 2 illustre quant à elle ce qu’il advient quandP1est supérieure àP2. Comme on le constate sur ladite figure, sous la poussée deP1, la microbille 8 s’est déplacée dans l’orifice cylindrique de guidage 10 dans lequel elle est logée jusqu’à entrer au contact de la butée perméable d’arrêt de microbille 11. On note que l’orifice cylindrique de guidage 10 est aménagé dans le plateau de guidage perméable 9,Figure 2 illustrates what happens when P1 is greater than P2 . As can be seen in said figure, under the pressure of P1 , the microbead 8 has moved in the cylindrical guide orifice 10 in which it is housed until it comes into contact with the permeable microbead stopper 11 It is noted that the cylindrical guide orifice 10 is arranged in the permeable guide plate 9,

Comme on le voit en figure 2, la microbille 8 s’est comportée comme une balle dans le canon d’un fusil, la fonction de ce dernier étant dévolue à l’orifice cylindrique de guidage 10 dans lequel ladite microbille 8 est logée à faible jeu. A titre d’autre analogie, la microbille 8 s’est aussi comportée comme un projectile propulsé dans le tube d’une sarbacane par une pression d’air, la fonction dudit tube étant également remplie par l’orifice cylindrique de guidage 10.As seen in Figure 2, the microbead 8 behaved like a bullet in the barrel of a gun, the function of the latter being assigned to the cylindrical guide orifice 10 in which said microbead 8 is housed at low game. By way of another analogy, the microbead 8 also behaved like a projectile propelled into the tube of a blowgun by air pressure, the function of said tube also being fulfilled by the cylindrical guide orifice 10 .

En figure 2,P1étant supérieure àP2, le fluide 2 circule depuis le volume amont 3 vers le volume aval 4 en passant successivement dans l’orifice de circulation 6, dans le passage laissé entre la microbille 8 et le siège de microbille 7, dans l’espace laissé entre le plateau de guidage perméable 9 et la plaque de circulation 5 par la cale d’espacement 12, et dans le passage de refoulement 13 qui traverse de part en part le plateau de guidage perméable 9. On remarque que la microbille 8 est maintenue à distance de son siège de microbille 7 par le débit de fluide 2.In Figure 2, P1 being greater than P2 , the fluid 2 circulates from the upstream volume 3 to the downstream volume 4 passing successively through the circulation orifice 6, in the passage left between the microbead 8 and the microbead seat 7, in the space left between the permeable guide plate 9 and the circulation plate 5 by the spacer 12, and in the discharge passage 13 which passes right through the permeable guide plate 9. It is noted that the microbead 8 is kept away from its microbead seat 7 by the fluid flow 2.

Selon la configuration particulière de la platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention montrée en figures 1 et 2, après avoir franchi le passage de refoulement 13, le fluide 2 rejoint le volume aval 4 après avoir traversé un espace laissé entre une plaque-butée 14 qui présente la butée perméable d’arrêt de microbille 11 et le plateau de guidage perméable 9, et après avoir franchi un passage de décharge 15 qui traverse la plaque-butée 14 de part en part dans le sens de son épaisseur.According to the particular configuration of the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention shown in FIGS. 1 and 2, after having crossed the discharge passage 13, the fluid 2 joins the downstream volume 4 after having crossed a space left between a plate abutment 14 which has the permeable microbead stop abutment 11 and the permeable guide plate 9, and after passing through a discharge passage 15 which crosses the abutment plate 14 right through in the direction of its thickness.

On remarque en figures 1 et 2 que l’espace entre la plaque-butée 14 et le plateau de guidage perméable 9 résulte d’une cale d’espacement de plaque-butée 17 interposée entre ladite plaque-butée 14 et ledit plateau 9.Note in Figures 1 and 2 that the space between the stop plate 14 and the permeable guide plate 9 results from a stop plate spacer 17 interposed between said stop plate 14 and said plate 9.

Toutefois, la vocation de la platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention n’est pas d’être dotée d’une seule microbille 8 mais d’un grand nombre de microbilles 8 opérant sur une petite course, ceci afin de pouvoir répondre aux besoins et attendus des compresseurs à piston alternatifs 52 produits en petite, moyenne et grande série.However, the vocation of the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention is not to be equipped with a single microbead 8 but with a large number of microbeads 8 operating on a short stroke, in order to be able to meet the needs and expectations of reciprocating piston compressors 52 produced in small, medium and large series.

On comprend l’intérêt de munir la platine-clapet à microbilles libres 1 d’un grand nombre de microbilles 8 quand on rappelle que la circonférence d’une bille croît proportionnellement à son diamètre, que la section projetée de ladite bille croît en raison du carré de son diamètre, tandis que le volume de ladite bille croît en fonction du cube de son diamètre.The advantage of providing the plate-valve with free microbeads 1 with a large number of microbeads 8 is understood when it is recalled that the circumference of a ball increases in proportion to its diameter, that the projected section of said ball increases due to the square of its diameter, while the volume of said ball increases as a function of the cube of its diameter.

Ainsi, plus ladite bille est petite, plus le quotient de sa section projetée divisée par son volume est grand.Thus, the smaller said ball, the greater the quotient of its projected section divided by its volume.

Considérons une bille en acier plein. Plus ladite bille est petite, plus la masse de cette dernière est faible relativement à sa section projetée. Autrement dit, ladite bille présente d’autant moins de masse d’acier par unité de section projetée que ladite bille est petite.Consider a solid steel ball. The smaller said ball, the lower the mass of the latter relative to its projected section. In other words, said ball has all the less mass of steel per unit of projected section as said ball is small.

Supposons maintenant que ladite bille d’acier soit logée dans un cylindre dans lequel elle peut se déplacer de façon approximativement étanche à l’instar d’une balle de plomb dans le canon d’un fusil.Suppose now that said steel ball is housed in a cylinder in which it can move approximately airtight like a lead ball in the barrel of a gun.

Si ladite bille est accélérée par une différence de pression régnant de part et d’autre de la ligne de contact approximativement étanche que ladite bille forme avec ledit cylindre, pour une même dite différence de pression, plus ladite bille est petite, plus l’accélération à laquelle elle est soumise est grande.If said ball is accelerated by a pressure difference prevailing on either side of the approximately tight contact line that said ball forms with said cylinder, for the same said pressure difference, the smaller said ball, the greater the acceleration to which it is subject is great.

Ce premier constat explique pourquoi, lorsque la platine-clapet à microbilles libres 1 s’applique à un compresseur à piston alternatif 52 comme montré en figures 3 à 6, ladite platine-clapet 1 comprend une multitude de microbilles 8, chacune logée dans un orifice cylindrique de guidage 10.This first observation explains why, when the valve plate with free microbeads 1 is applied to a reciprocating piston compressor 52 as shown in FIGS. 3 to 6, said valve plate 1 comprises a multitude of microbeads 8, each housed in an orifice guide cylinder 10.

Le faible poids desdites microbilles 8 évite de recourir à un ressort de rappel pour ramener lesdites microbilles 8 au contact du siège de microbille 7 sur lequel elles reposent, et pour interdire au fluide 2 de circuler depuis le volume aval 4 vers le volume amont 3.The low weight of said microbeads 8 avoids having to use a return spring to bring said microbeads 8 back into contact with the microbead seat 7 on which they rest, and to prevent the fluid 2 from circulating from the downstream volume 4 to the upstream volume 3.

En effet, lorsque la pression qui règne dans le volume amont 3 est différente de celle qui règne dans le volume aval 4, vu que lesdites microbilles 8 sont logées à faible jeu à l’intérieur de l’orifice cylindrique de guidage 10, l’accélération que subissent lesdites microbilles 8 est élevée grâce à leur faible masse rapporté à leur section projetée.Indeed, when the pressure prevailing in the upstream volume 3 is different from that which prevails in the downstream volume 4, since said microbeads 8 are housed with a small clearance inside the cylindrical guide orifice 10, the acceleration experienced by said microbeads 8 is high thanks to their low mass relative to their projected section.

Ainsi, lesdites microbilles 8 peuvent se déplacer très rapidement depuis leur siège de microbille 7 jusqu’à leur butée perméable d’arrêt de microbille 11 et inversement, ceci sans laisser s’établir au moment de leur fermeture un « back flow » tel qu’il puisse réduire significativement le rendement total du compresseur à piston alternatif 52 qui est équipé de la platine-clapet à microbilles libres 1 suivant l’invention.Thus, said microbeads 8 can move very quickly from their microbead seat 7 to their permeable microbead stopper 11 and vice versa, without letting a "back flow" such as it can significantly reduce the total efficiency of the reciprocating piston compressor 52 which is equipped with the free microbead valve plate 1 according to the invention.

Ainsi, grâce au fonctionnement des microbilles 8 translatant dans leur orifice cylindrique de guidage 10 qui s’apparente à celui d’un projectile dans une sarbacane, il n’est pas nécessaire de prévoir un ressort de rappel tel qu’en comportent ordinairement les clapets de compresseur passifs selon l’état de l’art.Thus, thanks to the operation of the microbeads 8 translating in their cylindrical guide orifice 10 which is similar to that of a projectile in a blowpipe, it is not necessary to provide a return spring such as the valves ordinarily include. of passive compressors according to the state of the art.

L’absence de ressort de rappel confère à la platine-clapet à microbilles libres 1 suivant l’invention une grande réactivité car les microbilles 8 s’ouvrent sous une très faible différence de pression pour laisser passer le fluide 2 depuis le volume amont 3 vers le volume aval 4. Cette particularité est favorable au rendement volumétrique et énergétique du compresseur à piston alternatif 52 qui reçoit ladite platine-clapet 1.The absence of a return spring gives the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention a great reactivity because the microbeads 8 open under a very low pressure difference to allow the fluid 2 to pass from the upstream volume 3 towards the downstream volume 4. This feature is favorable to the volumetric and energy efficiency of the reciprocating piston compressor 52 which receives said valve plate 1.

En effet, contrairement aux clapets de compresseurs passifs à ressort de rappel selon l’état de l’art, la platine-clapet à microbilles libres 1 suivant l’invention ne se voit pas imposer de pression seuil par quelque ressort de rappel que ce soit à partir de laquelle les microbilles 8 se lèvent de leur siège de microbille 7 pour laisser le fluide 2 circuler entre le volume amont 3 et le volume aval 4.Indeed, unlike the valves of passive compressors with return spring according to the state of the art, the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention does not have a threshold pressure imposed by any return spring whatsoever. from which the microbeads 8 rise from their microbead seat 7 to let the fluid 2 circulate between the upstream volume 3 and the downstream volume 4.

De plus, le maintien en ouverture desdites microbilles 8 au contact de leur butée perméable d’arrêt de microbille 11 ne nécessite de vaincre aucun effort de ressort de rappel et ne produit à ce titre aucune perte de charge imputable à l’action d’un ressort.In addition, keeping said microbeads 8 open in contact with their permeable microbead stopper 11 does not require overcoming any return spring force and therefore does not produce any pressure drop attributable to the action of a spring.

En effet, une fois lesdites microbilles 8 plaquées sur ladite butée 11, la circulation du fluide 2 via le passage laissé entre lesdits microbilles 8 et leur siège de microbille 7 n’a pas à contrer quelque effort antagoniste que ce soit qui serait exercé sur lesdites microbilles 8 par un ressort de rappel.Indeed, once said microbeads 8 are pressed against said abutment 11, the circulation of fluid 2 via the passage left between said microbeads 8 and their microbead seat 7 does not have to counter any antagonistic force whatsoever which would be exerted on said microbeads 8 by a return spring.

L’usure abrasive survenant ordinairement dans la zone de contact entre les ressorts de rappel et le clapet avec lequel ils coopèrent d’une part, et entre lesdits ressorts et leur logement d’autre part, est également inexistante dans le contexte de la platine-clapet à microbilles libres 1 suivant l’invention, vu que cette dernière ne prévoit aucun ressort de rappel.The abrasive wear usually occurring in the contact zone between the return springs and the valve with which they cooperate on the one hand, and between said springs and their housing on the other hand, is also non-existent in the context of the plate- free microbead valve 1 according to the invention, since the latter does not provide any return spring.

On remarquera que la réactivité des microbilles 8 à s’ouvrir et à se fermer peut être réglée par la section de passage laissée au fluide 2 pour contourner lesdites microbilles 8, c’est à dire par la perte de charge que constitue le circuit du fluide 2 entre la siège de microbille 7 et le volume aval 4.It will be noted that the reactivity of the microbeads 8 to open and close can be adjusted by the passage section left to the fluid 2 to bypass said microbeads 8, that is to say by the pressure drop constituted by the fluid circuit 2 between the microbead seat 7 and the downstream volume 4.

Ladite réactivité peut également être réglée par la perte de charge que forme le circuit de fluide 2 qui relie la face des microbilles 8 opposée au siège de microbille 7, et le volume aval 4.Said reactivity can also be adjusted by the pressure drop formed by the fluid circuit 2 which connects the face of the microbeads 8 opposite the microbead seat 7, and the downstream volume 4.

Les figures 1 à 11 montrent à titre d’exemple des microbilles 8 qui reposent sur un siège de microbille 7 conique qui forme un angle de quarante cinq degrés de part et d’autre de son axe. Selon ledit exemple non-limitatif, les microbilles 8 sont faites d’acier plein et leur diamètre est de deux millimètres.Figures 1 to 11 show, by way of example, microbeads 8 which rest on a conical microbead seat 7 which forms an angle of forty-five degrees on either side of its axis. According to said non-limiting example, the microbeads 8 are made of solid steel and their diameter is two millimeters.

Le diamètre intérieur de l’orifice de circulation 6 avec lequel coopèrent lesdites microbilles 8 vaut un virgule trente-quatre millimètre, et la largeur de la portée du siège de microbille 7 vaut un dixième de millimètre. Le contact s’établit entre chaque microbille 8 et leur siège de microbille 7 respectif au milieu de ladite portée, et normalement à cette dernière. Un jeu radial de trois centièmes de millimètre est laissé entre chaque microbille 8 et l’orifice cylindrique de guidage 10 qui l’héberge.The inside diameter of the circulation orifice 6 with which said microbeads 8 cooperate is one point thirty-four millimeter, and the width of the surface of the microbead seat 7 is one tenth of a millimeter. Contact is established between each microbead 8 and their respective microbead 7 seat in the middle of said range, and normally at the latter. A radial play of three hundredths of a millimeter is left between each microbead 8 and the cylindrical guide orifice 10 which accommodates it.

Selon les exemples montrés en figures 1 à 11, on a laissé à chaque microbille 8 une course maximale de quatre dixième de millimètre. Ladite course correspond à la distance que doit parcourir ladite microbille 8 pour aller depuis son contact avec son siège de microbille 7 jusqu’à son contact avec sa butée perméable d’arrêt de microbille 11, et inversement.According to the examples shown in FIGS. 1 to 11, each microbead 8 has been left with a maximum stroke of four tenths of a millimeter. Said stroke corresponds to the distance that said microbead 8 must travel to go from its contact with its microbead seat 7 to its contact with its permeable microbead stopper 11, and vice versa.

Lorsque ladite microbille 8 est au contact de sa butée perméable d’arrêt de microbille 11, une section utile d’environ un virgule six millimètre carré est laissée au fluide 2 pour passer entre ladite microbille 8 et le siège de microbille 7 avec lequel elle coopère.When said microbead 8 is in contact with its permeable microbead stopper 11, a useful section of approximately one point six millimeters square is left for the fluid 2 to pass between said microbead 8 and the microbead seat 7 with which it cooperates .

On note que selon la configuration particulière de la platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention montrée en figures 1 à 11, lorsque la microbille 8 est soumise à une différence de pression de cent millibars entre sa face supérieure et inférieure, ladite microbille 8 met un peu moins d’une milliseconde pour se déplacer depuis son contact avec le siège de microbille 7 jusqu’à son contact avec la butée perméable d’arrêt de microbille 11, ou inversement.It is noted that according to the particular configuration of the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention shown in FIGS. 1 to 11, when the microbead 8 is subjected to a pressure difference of one hundred millibars between its upper and lower face, said microbead 8 takes a little less than a millisecond to move from its contact with the microbead seat 7 to its contact with the permeable microbead stopper 11, or vice versa.

On note que dans ces conditions, la vitesse acquise par la microbille 8 lorsqu’elle arrive au contact du siège de microbille 7 ou de la butée perméable d’arrêt de microbille 11 est de l’ordre de quatre-vingts centimètres par seconde.It is noted that under these conditions, the speed acquired by the microbead 8 when it comes into contact with the microbead seat 7 or the permeable microbead stopper 11 is of the order of eighty centimeters per second.

Cette vitesse est plus petite que celle maximale acceptable pour une soupape de moteur à combustion interne alternatif lorsque ladite soupape entre au contact du siège avec lequel elle coopère. Ainsi, ladite vitesse de quatre-vingts centimètres par seconde garantit la pérennité du siège de microbille 7 d’une part, et de la microbille 8 d’autre part.This speed is lower than the maximum acceptable for a reciprocating internal combustion engine valve when said valve comes into contact with the seat with which it cooperates. Thus, said speed of eighty centimeters per second guarantees the durability of the microbead seat 7 on the one hand, and of the microbead 8 on the other hand.

On note aussi que le frottement entre la microbille 8 et l’intérieur de l’orifice cylindrique de guidage 10 dissipe une très faible énergie par frottement, même si l’orifice cylindrique de guidage 10 est positionné à l’horizontale et donc, perpendiculairement au sens de gravité. En effet, le poids de la microbille 8 n’est, selon les exemples non-limitatifs montrés en figures 1 à 11, que de trente-quatre milligrammes, cependant qu’un film d’air tend à s’immiscer entre chaque microbille 8 et l’orifice cylindrique de guidage 10 qui l’héberge lorsque ladite microbille 8 se déplace.It is also noted that the friction between the microbead 8 and the inside of the cylindrical guide orifice 10 dissipates very little energy by friction, even if the cylindrical guide orifice 10 is positioned horizontally and therefore perpendicular to the sense of gravity. Indeed, the weight of the microbead 8 is, according to the non-limiting examples shown in Figures 1 to 11, only thirty-four milligrams, while a film of air tends to interfere between each microbead 8 and the cylindrical guide orifice 10 which accommodates it when said microbead 8 moves.

On note que la faible vitesse maximale acquise par les microbilles 8 et le faible poids de ces dernières donne une énergie cinétique unitaire faible d’environ trente-quatre micro-Joules à dissiper à l’interface entre chaque microbille 8 et son siège de microbille 7, ou entre chaque microbille 8 et sa butée perméable d’arrêt de microbille 11.It is noted that the low maximum speed acquired by the microbeads 8 and the low weight of the latter gives a low unit kinetic energy of approximately thirty-four micro-Joules to be dissipated at the interface between each microbead 8 and its microbead seat 7 , or between each microbead 8 and its permeable microbead stopper 11.

La largeur du siège de microbille 7 et la faible énergie cinétique à dissiper sur ledit siège garantissent la pérennité des microbilles 8 en acier et du siège de microbille 7 également en acier avec lequel elles coopèrent.The width of the microbead seat 7 and the low kinetic energy to be dissipated on said seat guarantee the durability of the microbeads 8 made of steel and of the microbead seat 7 also made of steel with which they cooperate.

On note que les microbilles 8 peuvent être similaires aux billes ordinairement utilisées dans les roulements à billes connus en soi, c’est à dire trempées tenace, et éventuellement revêtues d’un chromage dur. Le prix de revient en fabrication de telles billes étant très faible, il participe au faible prix de revient de la platine-clapet à microbilles libres 1 suivant l’invention.It is noted that the microbeads 8 can be similar to the balls ordinarily used in ball bearings known per se, that is to say toughened, and optionally coated with hard chrome plating. The manufacturing cost of such balls being very low, it contributes to the low cost of the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention.

Notons aussi que les microbilles 8 n’étant pas liées à un ressort, elles peuvent librement tourner sur elles-mêmes pour ne jamais exposer au siège de microbille 7 exactement la même surface. Ceci permet à chaque microbille 8 d’évacuer d’éventuelles impuretés ou particules qui s’interposeraient entre elle-même et le siège de microbille 7 avec lequel elle coopère, et de nettoyer en permanence l’intégralité de sa surface externe.Note also that the microbeads 8 not being linked to a spring, they can freely rotate on their own so as never to expose the microbead seat 7 to exactly the same surface. This allows each microbead 8 to evacuate any impurities or particles which would come between itself and the microbead seat 7 with which it cooperates, and to permanently clean its entire external surface.

On remarquera également que la forme sphérique des microbilles 8 est propice à l’écoulement du fluide 2. En effet, avant de déboucher dans le volume aval 4 et après avoir cheminé dans l’orifice de circulation 6, ledit fluide 2 provenant du volume amont 3 doit passer par l’espace annulaire laissé entre chaque microbille 8 et son siège de microbille 7. Or, quand le fluide 2 rencontre le dôme que forme ladite microbille 8, ledit fluide 2 est naturellement canalisé vers ledit siège 7 par ledit dôme, ce qui confère à la platine-clapet à microbilles libres 1 suivant l’invention un coefficient de décharge élevé.It will also be noted that the spherical shape of the microbeads 8 is conducive to the flow of the fluid 2. Indeed, before emerging into the downstream volume 4 and after having traveled through the circulation orifice 6, said fluid 2 coming from the upstream volume 3 must pass through the annular space left between each microbead 8 and its microbead seat 7. However, when the fluid 2 encounters the dome formed by said microbead 8, said fluid 2 is naturally channeled towards said seat 7 by said dome, this which gives the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention a high discharge coefficient.

Il est également à noter que la surface de portance de chaque microbille 8 sur son siège de microbille 7 est grande relativement au volume de ladite microbille 8. Il résulte de ceci que ladite microbille 8 peut efficacement se refroidir sur son siège de microbille 7 pour adopter une température proche de celle dudit siège 7.It should also be noted that the lift surface of each microbead 8 on its microbead seat 7 is large relative to the volume of said microbead 8. It follows from this that said microbead 8 can effectively cool down on its microbead seat 7 to adopt a temperature close to that of said seat 7.

On notera également que chaque microbille 8 étant parfaitement sphérique et tournant sur elle-même lorsqu’elle fonctionne, ladite microbille 8 ne peut subir aucune déformation inhomogène liée à la température.It will also be noted that each microbead 8 being perfectly spherical and rotating on itself when it operates, said microbead 8 cannot undergo any inhomogeneous deformation linked to the temperature.

Comme on le remarque aisément en figures 3 à 6, lorsqu’elle comprend de nombreuses microbilles 8, la platine-clapet à microbilles libres 1 suivant l’invention présente une grande surface relativement au volume de la chambre de compression 51 qu’elle dessert.As can easily be seen in FIGS. 3 to 6, when it comprises numerous microbeads 8, the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention has a large surface area relative to the volume of the compression chamber 51 which it serves.

Comme on le comprend de ce qui précède, dans la limite du raisonnable, ladite surface doit comporter des microbilles 8 petites et nombreuses.As understood from the foregoing, within reasonable limits, said surface must include numerous small microbeads 8 .

En effet, si on recouvre une même surface de microbilles 8, la somme des longueurs des lignes de contact que forment lesdites microbilles 8 avec leur siège 7 est d’autant plus importante que le nombre de microbilles 8 est grand. Par ailleurs, plus les microbilles 8 sont petites, plus leur levée est petite en absolu à même rapport entre levée et diamètre d’orifice de circulation 6.Indeed, if the same surface is covered with microbeads 8, the sum of the lengths of the lines of contact formed by said microbeads 8 with their seat 7 is all the greater as the number of microbeads 8 increases. Furthermore, the smaller the microbeads 8, the lower their lift is in absolute terms at the same ratio between lift and diameter of circulation orifice 6.

Prenons par exemple un carré de dix millimètres de côté.Take for example a square of ten millimeters side.

On peut loger dans ledit carré une bille de dix millimètres de diamètre, ou bien raisonnablement, seize microbilles 8 de deux millimètres de diamètre. Or, la longueur totale des lignes de contact que forment les microbilles 8 de deux millimètres de diamètre est trois virgule deux fois plus importante que la longueur de la ligne de contact formée par la bille de dix millimètres de diamètre. Ainsi, à même section de passage laissée au fluide 2 pour circuler depuis le volume amont 3 vers le volume aval 4, la course des microbilles 8 de deux millimètres est trois virgule deux fois plus petite que celle de la bille de dix millimètres de diamètre.Can be accommodated in said square a ball of ten millimeters in diameter, or reasonably, sixteen microbeads 8 of two millimeters in diameter. However, the total length of the lines of contact formed by the microbeads 8 of two millimeters in diameter is three point two times greater than the length of the line of contact formed by the ball of ten millimeters in diameter. Thus, at the same passage section left to the fluid 2 to circulate from the upstream volume 3 to the downstream volume 4, the stroke of the two millimeter microbeads 8 is three point two times smaller than that of the ball ten millimeters in diameter.

On peut aussi considérer ce qu’il advient quand, pour obtenir un résultat comparable en section de passage et à même durée de manœuvre d’ouverture / fermeture, on utilise une bille de dix millimètres de diamètre au lieu de seize microbilles 8 de deux millimètres de diamètre.We can also consider what happens when, to obtain a comparable result in passage section and with the same opening/closing maneuvering time, a ball of ten millimeters in diameter is used instead of sixteen microbeads 8 of two millimeters of diameter.

Pour laisser la même section de passage au fluide 2, la levée de la bille de dix millimètres de diamètre doit être de un virgule vingt-huit millimètre et non plus de quatre dixièmes de millimètres pour les microbilles 8 de deux millimètres de diamètre.To leave the same section of passage to the fluid 2, the lifting of the ball of ten millimeters in diameter must be one point twenty-eight millimeters and not more than four tenths of a millimeter for the microbeads 8 of two millimeters in diameter.

Vu la masse de la bille de dix millimètres de diamètre d’une part, et vu le rapport entre section projetée et volume défavorables de ladite bille d’autre part, pour imprimer à cette dernière l’accélération nécessaire pour parcourir un virgule vingt-huit millimètre de course dans le même temps que celui laissé aux microbilles 8 de deux millimètres de diamètre pour parcourir quatre dixièmes de millimètre, il faut soumettre ladite bille de dix millimètres de diamètre à une différence de pression de un virgule sept bar au lieu de cent millibars seulement pour les microbilles 8. Dix-sept fois plus.Considering the mass of the ten millimeter diameter ball on the one hand, and given the unfavorable ratio between projected section and volume of the said ball on the other hand, to give the latter the acceleration necessary to travel through a point twenty-eight millimeter of travel in the same time as that left to the microbeads 8 of two millimeters in diameter to travel four tenths of a millimeter, said ball of ten millimeters in diameter must be subjected to a pressure difference of one point seven bar instead of one hundred millibars only for microbeads 8. Seventeen times more.

Par ailleurs et dans ces conditions, la vitesse de repose de la bille de dix millimètres de diamètre sur son siège serait de deux virgule neuf mètres par seconde. Outre produire des émissions acoustiques élevées, ladite vitesse confèrerait à ladite bille et audit siège une durée de vie courte, incompatible avec celle de la majorité des compresseurs à piston alternatif 52.Moreover and under these conditions, the speed at which the ten millimeter diameter ball rests on its seat would be two point nine meters per second. In addition to producing high acoustic emissions, said speed would give said ball and said seat a short life, incompatible with that of the majority of reciprocating piston compressors 52.

On peut aussi noter qu’une fois la bille de dix millimètres de diamètre au contact de sa butée d’arrêt en ouverture, il faudrait la soumettre à une différence de pression inverse d’également un virgule sept bar pour ramener ladite bille sur son siège dans le temps imparti, ce qui anéantirait le rendement volumétrique du compresseur à piston alternatif 52 à cause du « back flow » excessif résultant d’une telle dite différence de pression.It can also be noted that once the ball of ten millimeters in diameter is in contact with its opening stop, it would have to be subjected to a reverse pressure difference of also one point seven bar to bring said ball back to its seat. within the allotted time, which would destroy the volumetric efficiency of the reciprocating piston compressor 52 because of the excessive "back flow" resulting from such a said pressure difference.

Du fait de la vitesse maximale élevée acquise par la bille de dix millimètres de diamètre et du poids de quatre virgule deux grammes de cette dernière, l’énergie cinétique à dissiper à l’interface entre ladite bille et son siège, ou entre ladite bille et sa butée d’arrêt en ouverture serait de dix-sept mille quatre cents micro-Joules au lieu des trente-quatre micro-Joules que dissipe chaque microbille 8 de deux millimètres de diamètre. Plus de cinq cent fois plus à dissiper sur un siège présentant seulement cinq fois plus de surface de contact, c’est-à-dire plus de cent fois plus d’énergie cinétique par unité de surface.Due to the high maximum speed acquired by the ball of ten millimeters in diameter and the weight of four point two grams of the latter, the kinetic energy to be dissipated at the interface between said ball and its seat, or between said ball and its opening stop would be seventeen thousand four hundred micro-Joules instead of the thirty-four micro-Joules that each microbead 8 of two millimeters in diameter dissipates. More than five hundred times more to dissipate on a seat with only five times more contact surface, i.e. more than one hundred times more kinetic energy per unit surface.

C’est pourquoi la platine-clapet à microbilles libres 1 suivant l’invention est prévue pour opérer avec des microbilles 8 de petite dimension réparties en grand nombre sur la plus grande part possible de la surface disponible qu’offre ladite la platine-clapet 1, le débit de chaque dite microbille 8 s’additionnant à celui de ses voisines.This is why the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention is designed to operate with microbeads 8 of small size distributed in large numbers over the largest possible part of the available surface offered by said plate-valve 1 , the flow rate of each said microbead 8 being added to that of its neighbors.

Prévoir un grand nombre de microbille 8 en lieu et place de billes plus grosses présente aussi l’avantage d’un moindre volume mort à l’intérieur même de la platine-clapet à microbilles libres 1 suivant l’invention.Providing a large number of microbeads 8 instead of larger balls also has the advantage of a lower dead volume inside the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention.

Ceci permet de réaliser des compresseurs à piston alternatif 52 dont le rapport volumétrique reste suffisamment élevé pour leur conférer un rendement volumétrique acceptable.This makes it possible to produce reciprocating piston compressors 52 whose volumetric ratio remains high enough to give them an acceptable volumetric efficiency.

Pourvue de microbilles 8 de petit diamètre, la platine-clapet à microbilles libres 1 suivant l’invention peut en effet être prévue peu épaisse et laissant peu de volume mort. A ce titre, les figures 3 à 9 présentent des platines-clapets à microbilles libres 1 de sept millimètres d’épaisseur seulement qui, comme montré en figures 3 à 6, peuvent aisément s’intégrer dans un compresseur à piston alternatif 52 compact à trois étages de compression et pouvant être contenu dans un cube de moins de quinze centimètres de côté.Provided with microbeads 8 of small diameter, the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention can indeed be provided thin and leaving little dead volume. As such, FIGS. 3 to 9 show free microbead valve plates 1 only seven millimeters thick which, as shown in FIGS. 3 to 6, can easily be integrated into a compact reciprocating piston compressor 52 with three stages of compression and being able to be contained in a cube of less than fifteen centimeters on side.

Dès lors qu’il comprend des platines-clapets à microbilles libres 1 suivant l’invention, un tel dit compresseur 52 devient particulièrement adapté à la mise en œuvre de la préchambre d'allumage à clapet objet du brevet N° FR 3 061 743 publié le 16 août 2019 et appartenant au demandeur.As soon as it includes free microbead valve plates 1 according to the invention, such a said compressor 52 becomes particularly suitable for the implementation of the valve ignition prechamber subject of patent No. FR 3,061,743 published on August 16, 2019 and belonging to the applicant.

En effet, outre sa compacité et sa perméabilité, la platine-clapet à microbilles libres 1 suivant l’invention s’accommode de la vitesse variable d’un moteur à combustion interne automobile qui peut évoluer de cinq cents tours par minute à plus de six-mille cinq cents tours par minute, sans dommages ni pour le rendement du compresseur à piston alternatif 52, ni pour ses émissions acoustiques, ni pour sa durabilité.Indeed, in addition to its compactness and its permeability, the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention accommodates the variable speed of an automobile internal combustion engine which can evolve from five hundred revolutions per minute to more than six -one thousand five hundred revolutions per minute, without damage either to the performance of the reciprocating piston compressor 52, or to its acoustic emissions, or to its durability.

Ceci provient notamment de ce que les microbilles 8 ne comportent pas de ressort et donc, n’ont pas de mode propre lié audit ressort, et de ce que lesdites microbilles 8 présentent une faible inertie.This is due in particular to the fact that the microbeads 8 do not include a spring and therefore have no natural mode linked to said spring, and from the fact that said microbeads 8 have low inertia.

Prévu pour mettre en œuvre la préchambre d'allumage à clapet objet du brevet N° FR 3 061 743, le compresseur à piston alternatif 52 compact à trois étages montré en figures 3 à 6 tourne à la moitié de la vitesse du moteur thermique, c’est-à-dire de deux-cents cinquante tours par minute au minimum, à un peu plus de trois-mille tours par minute au maximum.Designed to implement the valve ignition prechamber subject of patent No. FR 3 061 743, the compact three-stage reciprocating piston compressor 52 shown in FIGS. 3 to 6 rotates at half the speed of the heat engine, c that is to say from two hundred and fifty revolutions per minute at the minimum, to a little more than three thousand revolutions per minute at the maximum.

On voit en figures 3 à 6 que ledit compresseur 52 comporte des clapets d’admission 57 et des clapets de refoulement 58, lesdits clapets 57, 58 étant constitués d’une platine-clapet à microbilles libres 1 suivant l’invention.It can be seen in FIGS. 3 to 6 that said compressor 52 comprises inlet valves 57 and discharge valves 58, said valves 57, 58 being made up of a plate-valve with free microbeads 1 according to the invention.

On remarque que ledit compresseur 52 comporte des pistons de compresseur 60 qui chacun peut se mouvoir en translation dans un cylindre de compresseur 56, lesdits pistons 60 formant, avec un arbre à manivelles 61, un système manivelle-cadre 59 plus connu sous le terme anglo-saxon de « scotch yoke ». A titre d’exemple non-limitatif, la course des pistons de compresseur 60 est ici de dix-sept millimètre.It is noted that said compressor 52 comprises compressor pistons 60 which each can move in translation in a compressor cylinder 56, said pistons 60 forming, with a crankshaft 61, a crank-frame system 59 better known by the English term -Saxon of "scotch yoke". By way of non-limiting example, the stroke of the compressor pistons 60 is here seventeen millimeters.

Ainsi constitué, le compresseur à piston alternatif 52 montré en figures 3 à 6 est particulièrement adapté à la mise en œuvre de la préchambre d'allumage à clapet objet du brevet N° FR 3 061 743.Thus constituted, the reciprocating piston compressor 52 shown in Figures 3 to 6 is particularly suitable for the implementation of the valve ignition prechamber subject of patent No. FR 3,061,743.

Ledit compresseur 52 comprend un premier étage de compression 62 constitué de deux cylindres de compresseur 56 de cinquante trois millimètres d’alésage aspirant de l’air en provenance d’un conduit d’admission 53 commun, et refoulant ledit air à une pression supérieure dans un conduit de refoulement 54 commun.Said compressor 52 comprises a first compression stage 62 consisting of two compressor cylinders 56 of fifty-three millimeter bore drawing in air from a common intake duct 53, and discharging said air at a higher pressure into a common discharge duct 54.

Ledit compresseur 52 comprend également un deuxième étage de compression 63 constitué d’un cylindre de compresseur 56 de quarante millimètres de diamètre, et un troisième étage de compression 64 constitué d’un cylindre de compresseur 56 de vingt-deux millimètres de diamètre.Said compressor 52 also comprises a second compression stage 63 consisting of a compressor cylinder 56 of forty millimeters in diameter, and a third compression stage 64 consisting of a compressor cylinder 56 of twenty-two millimeters in diameter.

On remarque, particulièrement en figures 3 et 5, le refroidisseur intermédiaire air-eau 65 qui refroidit l’air provenant du premier étage de compression 62 avant que ledit air ne soit admis par le deuxième étage de compression 63.Note, particularly in Figures 3 and 5, the air-water intercooler 65 which cools the air coming from the first compression stage 62 before said air is admitted by the second compression stage 63.

On remarque, particulièrement en figures 3 et 6, le refroidisseur intermédiaire air-eau 65 qui refroidit l’air provenant du deuxième étage de compression 63 avant que ledit air ne soit admis par le troisième étage de compression 64.Note, particularly in Figures 3 and 6, the air-water intercooler 65 which cools the air coming from the second compression stage 63 before said air is admitted by the third compression stage 64.

On note aussi en figures 4 à 6 les chambres d’eau de refroidissement 66 dans lesquelles circule de l’eau à une température de l’ordre de quarante degrés Celsius, ladite eau provenant d’une pompe non représentée.Figures 4 to 6 also note the cooling water chambers 66 in which water circulates at a temperature of the order of forty degrees Celsius, said water coming from a pump (not shown).

Les chambres d’eau de refroidissement 66 refroidissent d’une part, l’air qui circule dans les refroidisseurs intermédiaires air-eau 65 et d’autre part, l’huile que contient un carter de compresseur 67 dans lequel sont aménagés les cylindres de compresseur 56, ledit carter 67 hébergeant notamment le système manivelle-cadre 59. Ladite huile a pour fonction de lubrifier les constituants mécaniques mobiles internes du compresseur à piston alternatif 52 outre les refroidir et en homogénéiser la température.The cooling water chambers 66 cool, on the one hand, the air which circulates in the air-water intercoolers 65 and, on the other hand, the oil contained in a compressor casing 67 in which the cylinders of compressor 56, said casing 67 notably housing the crank-frame system 59. The function of said oil is to lubricate the internal mobile mechanical components of the reciprocating piston compressor 52 in addition to cooling them and homogenizing their temperature.

On remarque en figures 3 à 6 les culasses de compresseur 55 qui ferment les extrémités des cylindres de compresseur 56 pour former des chambres de compression 51.Note in Figures 3 to 6 the compressor cylinder heads 55 which close the ends of the compressor cylinders 56 to form compression chambers 51.

Les culasses de compresseur 55 sont réalisées en deux parties, la première hébergeant de façon étanche les platine-clapet à microbilles libres 1 suivant l’invention, et la deuxième formant le conduit d’admission 53 et le conduit de refoulement 54 de l’étage de compression 62, 63, 64 correspondant.The compressor cylinder heads 55 are made in two parts, the first sealingly housing the free microbead valve plate 1 according to the invention, and the second forming the inlet duct 53 and the discharge duct 54 of the stage compression 62, 63, 64 corresponding.

Comme on le voit clairement en figure 4, les platines-clapets à microbilles libres 1 sont fixées à la deuxième partie des culasses de compresseur 55 par des vis de fixation de platine 70, et maintenues à distance de trois millimètres de ladite deuxième partie par une rondelle d’espacement 71.As can be clearly seen in FIG. 4, the free microbead valve plates 1 are fixed to the second part of the compressor cylinder heads 55 by plate fixing screws 70, and held at a distance of three millimeters from said second part by a spacer washer 71.

On voit aussi, particulièrement en figures 7 et 8, que la plaque de circulation 5, le plateau de guidage perméable 9, et la plaque-butée 14, tels qu’intégrés dans le compresseur à piston alternatif 52 montré en figures 3 à 6 sont positionnés les uns par rapport aux autres par des pions de localisation 72 qui coopèrent avec des vis d’assemblage 68 pour enserrer ladite plaque de circulation 5, ledit plateau 9 et ladite plaque-butée 14 ensemble avant leur montage dans ledit compresseur 52, ceci après avoir placé les microbilles 8 et les cales d’espacement 12 qui prennent ici la forme de rondelles insérées entre la plaque de circulation 5 et le plateau de guidage perméable 9.We also see, particularly in Figures 7 and 8, that the circulation plate 5, the permeable guide plate 9, and the abutment plate 14, as integrated in the reciprocating piston compressor 52 shown in Figures 3 to 6 are positioned relative to each other by locating pins 72 which cooperate with assembly screws 68 to grip said circulation plate 5, said plate 9 and said abutment plate 14 together before they are mounted in said compressor 52, this after having placed the microbeads 8 and the spacers 12 which here take the form of washers inserted between the circulation plate 5 and the permeable guide plate 9.

Ainsi pré-montées, les platines-clapets à microbilles libres 1 forment un assemblage prêt à monter déjà muni ou non d’un joint d'étanchéité 22, ledit assemblage pouvant par exemple être livré par un équipementier au fabricant du compresseur à piston alternatif 52 tel que montré en figures 3 à 6.Thus pre-assembled, the free microbead valve plates 1 form a ready-to-assemble assembly, already provided or not with a seal 22, said assembly being able, for example, to be delivered by an equipment manufacturer to the manufacturer of the reciprocating piston compressor 52 as shown in figures 3 to 6.

On remarque en figures 4 à 6 les douilles de raccordement 69 qui relient les conduits d’admission 53 et les conduits de refoulement 54 que forment les culasses de compresseur 55 avec les refroidisseurs intermédiaires air-eau 65, lesdites douilles 69 comprenant des joints toriques d’étanchéité et étant localisées axialement par rapport au carter de compresseur 67 par des butées.Note in Figures 4 to 6 the connection sleeves 69 which connect the inlet ducts 53 and the discharge ducts 54 formed by the compressor cylinder heads 55 with the air-water intercoolers 65, said sleeves 69 comprising O-rings of sealing and being located axially relative to the compressor housing 67 by abutments.

Ainsi, la platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention permet de réaliser des compresseurs à piston alternatifs 52 performants, endurants, et compacts, opérant sur large plage de vitesse et de pression. Ce faisant, la platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention permet la mise en œuvre dans des conditions optimales de la préchambre d'allumage à clapet objet du brevet N° FR 3 061 743.Thus, the free microbead valve plate 1 according to the invention makes it possible to produce high-performance, durable, and compact reciprocating piston compressors 52, operating over a wide range of speeds and pressures. In doing so, the valve plate with free microbeads 1 according to the invention allows the implementation in optimal conditions of the valve ignition prechamber object of patent No. FR 3 061 743.

On notera d’ailleurs que l’exemple de réalisation et de mise en contexte de la platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention qui vient d’être décrit est non limitatif, ladite platine-clapet 1 pouvant s’appliquer à d’autres domaines que celui des compresseurs, tels que celui des moteurs, des pompes, ou de toute machine de quelque type que ce soit qui nécessite de laisser un fluide gazeux ou liquide circuler depuis un volume amont vers un volume aval et non l’inverse, et ceci quelle que soit la nature du gaz ou du liquide mis en œuvre.It will also be noted that the example of embodiment and contextualization of the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention which has just been described is not limiting, said plate-valve 1 being able to apply to d fields other than that of compressors, such as that of motors, pumps, or any machine of any type whatsoever which requires allowing a gaseous or liquid fluid to circulate from an upstream volume to a downstream volume and not the reverse , and this regardless of the nature of the gas or liquid used.

Les possibilités de la platine-clapet à microbilles libres 1 selon l’invention ne s’en limitent pas aux applications qui viennent d’être décrites et il doit d’ailleurs être entendu que la description qui précède n’a été donnée qu’à titre d’exemple et qu’elle ne limite nullement le domaine de ladite invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d’exécution décrits par tout autre équivalent.The possibilities of the plate-valve with free microbeads 1 according to the invention are not limited to the applications which have just been described and it must moreover be understood that the preceding description has only been given to by way of example and that it in no way limits the field of said invention, which cannot be departed from by replacing the details of execution described by any other equivalent.

Claims

Plate-valve with free microbeads (1) separating an upstream volume (3) from a downstream volume (4), and allowing a fluid (2) to circulate from said upstream volume (3) to said downstream volume (4) but not the oppositecharacterized e in thatshe understands :

At least one fixed circulation plate (5) which separates the upstream volume (3) from the downstream volume (4) in leaktight manner, said plate (5) being crossed right through in the direction of its thickness by at least one orifice circulation (6) in which the fluid (2) can circulate, while the end of said orifice (6) which opens into the downstream volume (4) has a microbead seat (7);
At least one permeable guide plate (9) fixedly housed in the downstream volume (4) parallel to the circulation plate (5) and close to the latter, said plate (9) being crossed right through in the direction of its thickness by at least one cylindrical guide orifice (10) whose longitudinal axis is centered on that of the microbead seat (7);
At least one microbead (8) housed with a small clearance inside the cylindrical guide orifice (10), said small clearance limiting the passage of fluid (2) via the gap left between said microbead (8) and said orifice cylindrical (10), said microbead (8) being able to move in longitudinal translation in said cylindrical orifice (10) so as to rest in a sealed manner on the microbead seat (7) to close the circulation orifice (6) and prohibit the circulation of fluid (2) in said orifice (6), ie, be distant from said seat (7) to allow said fluid (2) to circulate in said orifice (6);
At least one permeable microbead stopper (11) which is directly or indirectly attached to the cylindrical guide orifice (10) and which fixes the maximum distance which separates the microbead (8) from the microbead seat (7) when said microbead (8) is in contact with said abutment (11), the latter closing only slightly or not at all the cylindrical guide orifice (10);
At least one spacer (12) interposed between the permeable guide plate (9) and the circulation plate (5) so as to maintain said plate (9) at a distance from said plate (5) such that when the microbead (8) is in contact with the microbead seat (7), at least part of the volume of said microbead (8) remains housed inside the cylindrical guide orifice (10), however only when said microbead (8) is in contact with the microbead stopper (11), a passage is left for the fluid (2) to circulate on the one hand, between said microbead (8) and the microbead seat (7) with which it cooperates and on the other hand, between the permeable guide plate (9) and the circulation plate (5);
At least one discharge passage (13) which crosses right through the permeable guide plate (9) and/or which bypasses said plate (9), said passage (13) allowing circulation, when the microbead (8) does not rest not on the microbead seat (7), the fluid (2) from the upstream volume (3) to the downstream volume (4) via the circulation orifice (6).

Free microbead valve plate according to Claim 1, characterized in that the permeable microbead stop abutment (11) consists of a microbead bearing zone (16) which is positioned in the extension of the cylindrical guide orifice (10) and which is arranged on a stop plate (14) fixedly housed in the downstream volume (4) parallel to the permeable guide plate (9) and close to the latter, while a discharge passage (15) crosses right through in the direction of its thickness the abutment plate (14) and/or bypasses the abutment plate (14) to allow the fluid (2) to circulate from the upstream volume (3) towards the volume downstream (4) via the circulation orifice (6) when the microbead (8) does not rest on the microbead seat (7).

Loose microbead valve plate according to Claim 2, characterized in that a stop plate spacer (17) is interposed between the stop plate (14) and the permeable guide plate (9) so that maintaining said abutment plate (14) at a distance from said plate (9) such that when the microbead (8) is in contact with the microbead bearing zone (16), at least part of the volume of said microbead (8) remains housed inside the cylindrical guide orifice (10).

Free microbead valve plate according to Claim 1, characterized in that the circulation plate (5), the permeable guide plate (9), the permeable microbead stopper (11) and the spacer ( 12) constitute a rigid assembly (19) in which the microbead (8) is housed.

Free microbead valve plate according to Claim 4, characterized in that the rigid assembly (19) is housed in leaktight manner in an assembly recess (20) which separates the upstream volume (3) from the downstream volume (4). .

Loose microbead valve plate according to Claim 5, characterized in that the assembly recess (20) has an axial stop on the upstream volume side (23) on which the rigid assembly (19) rests directly, and an axial stop on the downstream volume side (24) on which the rigid assembly (19) rests via an assembly retaining spring (25), the latter resting on the axial stop downstream volume side (24) to press the assembly recess (20) on the upstream volume side axial stop (23).

Free microbead valve plate according to Claim 1, characterized in that the discharge passage (13) is formed by at least one axial discharge groove (27) arranged in the internal wall of the cylindrical guide orifice (10 ).