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Installation de compresseurs à piston à très haute pression.
L'invention concerne une installation de compresseurs à piston à. très haute pression. Elle consiste en ce qu'au moins une partie du volume de la colonne de liquide oscillante est mise hors d'action de façon que seule la partie restante du volume de la colonne de liquide agisse, et ce en vue de faire varier la course du ou des pistons compresseurs, la position médiane restant la même.
La partie mise nors d'action de la colonne de liquide peut être conduite au moyen d'une dérivatior, dans une chambre dans laquelle elle n'agit p as,
Le piston de la machine motrice peut être un piston é- tagé et des colonnes de liquide correspondantes agissant sur des faces opposées du piston moteur/ (ou piston intermédiaire)
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peuvent être reliées entre elles au moyen d'une conduite de dérivation de façon à pouvoir 8tre fermées et séparées.Toute-. fois, le cas échéant, le piston moteur peut aussi être un pis- ton étagé.
Pour augmenter les possibilités de gradation de la variation du volume de la colonne de liquide, il est recomman- dable de faire le piston de la machine motrice aussi bien que le piston moteur sous forme de pistons étagés et de relier entre elles, de façon . pouvoir les séparer, ,les faces corres- pondantes des pistons qui coopèrent ensemble.
La colonne de liquide comprise entre le piston moteur et le piston de la machine motrice peut être interrompue par un organe de fermeture, de même que les communications permet- tant la dérivation peuvent aussi comporter un organe de ferme- ture. Les organes de fermeture correspondants coopérant ensem- ble peuvent être manoeuvrés en commun pour le changement de position.
Les dessins représentent schématiquement, à titre d'exem- ple, de l'objet de l'invention, un compresseur à deux étages.
La fig. 1 montre la position des organes de fermeture et de dérivation pour l'établissement des colonnes do liquide pour le maximum de course, qui est indiqué par les positions extrê- mes, dessinées en traits interrompus, des pistons du compres- seur.
Les fig. 2 et 3 montrent la position et la manoeuvre des, divers organes pour une réduction de la course.
Les fig. 4 et 5 sont des variantes de la fig, 1.
La fig. 6 montre la variation de la course des pistons du compresseur.
Dans le cylindre 1 (fig. 1), dans lequel sont renfermées les colonnes de liquide 2,3,4 et 5, se meut, par l'intermé- diaire de la tige de piston 6, le piston étage 7 à double ef- fet de la machine motrice. Les colonnes de liquida 3 et 5 sont en communication par des conduites 8 et 9 munies d'organes de fermetures 10 et 11, avec l'une des faces du piston motaur 13
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(ou piston intermédiaire ) qui se meut dans le cylindre 12.Les colonnes de liquide 4 et 5 communiquent avse l'autre face du piston moteur 13 par des conduites 14 et 15 pouvant être fer- mées au moyen d'organes 16 et 17.
Sur la tige de piston 18 du piston moteur 13 sont montés d'une part dans le cylindre 19 le piston compresseur à double effet 20, par exemple d'un premier étage de compression 1 et dans le cylindre 21'le piston compresseur à double effet 22 d'un deuxième étage de compression 11 Une conduite de déri- vation 24 pouvant être fermée par un organe 23 est montée en- tre les colonnes de liquides 2 et 5. La colonne de liquide 3 communique avec la colonne de liquide 4 par une conduite de dérivation 25, qui porte également un organe de fermeture 26.
Les organes de fermeture 10 et 17 peuvent être manoeuvrés individuellement ou simultanément à la façon d'un parallélo- gramme articulé au moyen d'une tige d'accouplement 27 à lequel le- peut aussi être relié l'organe 23. De même la manoeuvre des organes de fermeture 11 et 16, qui sont accouplés par exemple au moyen d'une tige 28 peut se faire simultanément. L'organe
26 peut au ssi être relié à la tige 28, de sorte que la manoeu- vre des organes 11,16 et 26 se fait simultanément.
Le fonctionnement de l'installation représentée dans les fige l à 3 est le suivant,
Suivant la fige 1, la face de travail totale! du piston
7 de la machine motrice, face qui entre on jeu dans les deux sens du mouvement, est constituée de chaque coté par la face f1 du petit piston et la face f2 du grand piston,Suivant la position des organes 10,11,16,17,23 et 26 la surface qui agii sur les colonnes de liquide pendant chaque course du piston
7 est la syface F=F=f1 + f2.
Lorsque le piston 7 se meut vers la gauche, la colonne 2, est refoulée à travers la condui. te 8 et l'organe ouvert 10, et la colonne 5 à travers la con- ,duite g et l'organe ouvert 11 du cotéauche du piston 13
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dans le cylindre 12; ce piston est déplacé vers la droite et comprime le fluide introduit dans les parties de droite des cy lindres du premier et du deuxième étage.
Pendant le rebur du piston 7 la même surface F = f1 + f2 agit sur les colonnes de liquide 4 et 5, qui sont ainsi ame- nées par les conduites 14 et 15 et à travers les organes ou- verts 16 et 17 du coté droit du piston 13, qu'elles repous- sent vers la gauche, ce qui comprime le fluide aspiré dans les parties de gauche des cylindres 19 et 21. Les organes de dérivation 23 et 26 sont fermés.
Pour augmenter par exemple les espaces nuisibles ou dimi- nuer la course des pistons compresseurs, suivant l'invention, on fait varier le volume de la colonne de liquide, en mettant une partie de cette colonne hors d'action, par exemple en faisant en sorte que la surface f1 et par suite la colonne de liquide 2 ou 5 soit sans effet. A cet effet on amène les orga- nes 10 et 17 à la position représentée par la fig. 2, c'est à dire qu'on les ferme et on ouvre l'organe de fermeture 23 de la conduite de dérivation 24= Pour le dépècement du piston moteur 13 on ne dispose donc plus que de la surface f2 qui egi- sur la colonne de liquide $ ou 4.
Lorsque le piston .7 se déplace par exemple vers la gau- che, la surface f2 refoule la colonne de liquide 3 par la con- duite 9 et l'organe ouvert il sur le coté gauche du piston 13.
Le liquide refoulé par la face f1 du piston trouve la conduite 8 fermée et il est refoulé à travers la conduite de dérivation 24 dans le vide formé par le déplacement du piston 7, dans l'espace occupé par la colonne de liquide 5. Par suite de la mise hors d'action de la surface flou du volume refoulé par cette surface, le piston 13 n'est déplacé que jusqu' aux posi- tions extrêmes représentées en traits interrompus et par les- quelles sont déterminées également les positions extrémes re- présentées en traits interrompus, des postons compresseurs 20 et 22.
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par rapport à la fige 1 la course des pistons 20 et 22 est réduite dans un sens d'une valeur égale , so,
Pendant le retour du piston 7 la colonne de liquide 4 est refoulée à travers la conduite 14 du côté droit du piston 13 et celui-ci est déplacé vers la gauche, la compression du fluide aspiré se faisant dans les parties de gauche des cy- lindres 19 et 21. Le volume de la colonne de liquide 5, volu- me déplacé par la surface f1 et augmenté de la colonne 2, est ramené par la conduite de dérivation 24 dans l'espace occupé par la colonne de liquide 2.
La course du piston moteur 15 a donc été réduite aussi dans ce sens, par la réduction de la surface qui agit sur la colonne de liquide ou encore p ar la mise hors d'action d'une partie de la colonne de liquide*, d'u- ne valeur égale à so; de sorte que la course totale des pis- tons 20 et 22 a été réduite d'une valeur égale à 2 x so. ré- partie également de chag,ue côté de la position médiane du piston du compresseur.
Pour mettre hors d'action la surface f2 du piston 7 de la machine motrice, il, faut fermer les organes 11,16 et 23, comme le montre la fige 5. On ne dispose donc plus pour le dé- placement du piston 13 que de la colonne de liquide sur la- quelle agit la surface f1, la colonne de liquide refoulée par la surface f2 étant envoyée dans la conduite de dérivation 26 sans produire de travail. La réduction de la surface agissan. te a pour effet de diminuer la course du piston moteur 13 et celle des pistons 20 et 22 du compresseur et de les ramener à la valeur indiquée par les positions extrêmes dessinées en traits interrompus..
Suivant la fige 4 le piston 7 de la machine motrice est à double effet, tandis que le piston moteur ou intermédiaire 13 auquel les pistons compresseurs 20 et 22sont reliés par la tige de piston 18 est un piston étages. En outre le pis- ton 7 de la machine motrice, au lieu d' ir'directement sur quatre colonnes de liquide comme dans les fige l à 3, n'agit
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plus directement que sur deux, les colonnes 30 et 13, Une partie, de la colonne de liquide 30 agit à travers la conduite 32 sur la face droite la plus petite du piston moteur 13, tandis qu'une au- tre partie de la colonne 30 agit par l'intermédiaire de la con- duite 33 sur la face droite la plus grande du piston moteur 13.
Les conduites 32 et 33 peuvent être fermées au moyen d'organes 34 et 35. La colonne de liquide 31 est également divisée de façon analogue par les conduites 36 et 37, en ce qui concerne son action sur le piston moteur 13, une partie agissant par l'intermédiaire de la conduite 37 sur la surface la plus grande et une autre par- tie par l'intermédiaire, de la conduite 36 sur la surface la plus petite du piston moteur. Les conduites 36 et 37 peuvent aussi ê- tre fermés par des organes 38 et 39.
Les deux cotés du cylindre ayant le plus petit diamètre com- muniquent entre eux par une conduite de dérivation 40, et les cx- trémités du cylindre ayant le plus grand diamètre communiquant entre elles par la conduite de dérivation 4L L'organe de ferme- ture 42 de la conduite. de dérivation 40 peut être accouplé rigi- dement avec les organes de fermeture 38 et 34, de meme que l'or- gane de fermeture 42 de la conduite de dérivation 41 avec les or- ganes de fermeture 39 et 35.
Pour permettre aussi une variation de la course des pistons compresseurs, ,le volume refoulé, c'estg à dire le produit de la course par la surface du piston 7 agissant sur la colonne de li- quide est dans un, rapport tel avec les dimensions correspondan. tes du piston 13, que les pistons compresseurs 20 et 22 effec- tuent la course maxima lorsque la colonne de liquide 30 ou 31 agit sur la plus petite face du piston moteur 13, cI est à dire lorsque les conduites 32 et 36 sont ouvertes, ainsi que la dérivation 41, et les conduites 33 et 37 fermées,, ainsi que la dérivation 40. Cette position est indiquée par la fig. 4.
Pour réduire la course par exemple 1:/2, il faut fermer les organes 38 et 34. l'organe 42 restant uvert, de façon que le liquide refoulé par le piston 7 soit e oyé par l'informé-.
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diaire des conduites 57 et 33 sur la face la plus grande du piston moteur, face qui, dans le dessin, est deux fois plus grande que la plus petite. Pour réduire la course encore da- vantage, par exemple \ 1/3, il faut encore ouvrir les organes
38 et 54 et fermer l'organe 42. Dans ce cas les colonnes de liquide 30 et Si agissent sur une surface trois fois plus grande que lorsque les organes 58 et 34 sont seuls ouverts.
La course est ainsi réduite à un tiers de son maximum,
On obtient une autre gradation pour la variation de la course en faisant non seulement le piston moteur 13, mais le piston moteur et le piston de la machine motrice sous forme de piston étagé, le nombre d'étages permettant d'obtenir la gradation désirée.
La fig. 5 montre un exemple de réalisation dans lequel le piston 7 de la machine motrice aussi bien que le piston mo- teur 15 sont des pistons étagés à double effet, Les colonnes de liquide 2 et 3 sont en communication avec chacune des cham. bres 45 et 46 du cylindre du piston moteur, Les colonnes de liquide 4 et 5 sont également en communication avec chacune des chambres 47 et 48 du cylindre. Comme le montre la fig. 5, les diverses conduites qui se réunissent en un point commun
49, 50 peuvent être fermées ou ouvertes par des organes 51,52,
53 et 54 et 55,56,57 et 58, Les colonnes de liquide 2,3,4 et 5 communiquent entre elles par l'intermédiaire des condui- tes de dérivation 24 et 25.
Les chambres 45 et 48 du cylindre et 46 et 47 du piston moteur communiquent entre elles par les conduites de dérivation 40 et 41.
Les dimensions du piston 7 sont telles que la course des pistons compresseurs soit'maxima lorsque la plus grande et la plus petite face du piston 7 déplacent les colonnes de li- quide 2 et 3 simultanément et sur la face la plus petite du piston 13 seulement. (Les organes 51, 52,53 et 55,56,58, ains, .que 43 sont ouverts. 23,26,54 et 42 sont fermés). Inverser-
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ment la course du piston du compresseur est la plus petite lorsque seule la colonne de liquide 3 ou 5 est déplacée dans les chambres 45 et 46 dans un sens et 47 et 48 dans l'autre sens simultanément, tandis que la colonne $ ou 5 oscille dans la conduite de dérivation 25 sans produire de travail, (posi- tion des organes comme dans la, fig. 5).
Dans l'exemple de réa- lisation représenté par la fig. 5 on obtient donc ainsi, la position médiane restant la même, neuf possibilités de grade,. ion pour la variation de la course des pistons du compresseur
En résumé, on dispose de diverses possibilités de variation de la course des pistons du compresseur, leur position médiane restant la même, soit qu'une partie seulement du volume refou.. lé par le piston de la machine motrice agisse sur le piston moteur et qu'une autre partie oscille dans une conduite de dé.. rivation dans produire de travail (fig, 1 à 3). soit que, le volume de liquide refoulé par le piston de la machine motri- ce restant constant, la variation de la course soit obtenue par exemple par l'augmentation de 1'espace disponible pour ce volume dans le cylindre du piston moteur (fig.
4), ou enfin par la division de la colonne de liquide déplacée par le pis- ton de la machine motrice et la variation'de l'espace dans le cylindre du piston moteur par addition ou soustraction d'espa- ces partiels (fig. 5). Comme le montre la fig. 6, on peut ainsi réduire la course maxima s à s1, s2, etc,., la position médinne m des pistons du compresseur restant la meme.
La variation de course envisagée suivant l'invention est naturellement possible aussi pour des pistons de compresseur à simple effet, ,de méme que la machine motrice peut actionner plusieurs pistons 7 ou que le montage des pistons moteurs ou des conduites de communication ou de dérivation peut être dif. férent de celui qui est représenté dans le s exemples,