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BREVET D'INVENTION Compresseur.
La présente invention concerne les compresseurs à pistons à mouvement alternatif pour fluides élastiques, comme l'air, l'ammoniaque, l'anhydride sulfureux, eto..
Jusqu'à présent, on n'a pas réussi à commander l'échappement d'un compresseur de ce genre de façon que le retour du fluide expulsé soit empêché sans soupapes, tiroirs de distribution ou dispositifs analogues.
La présente invention a pour but d'établir un com- presseur dans le oylindre duquel le fluide est comprimé à la pression de débit désirée et¯est ensuite expulsé sans soupapes, tiroirs de distribution ou dispositifs analogues, sans que le fluide élastique expulsé soit réaspiré par le retour du piston, bien que ce piston prenne lors de son re- tour la même position par rapport au cylindre que lors de l'expulsion.
Conformément à l'invention, ce but est atteint du fait que deux pistons se meuvent en sens inverse l'un dans
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l'autre dans un cylindre fixe, les effets de distribution nécessaires étant effectués à l'aide d'orifices prévue dans un piston et dans le cylindre par le décalage des com- mandes des pistons l'une par rapport à l'autre.
Les manivelles des deux pistons sont décalées l'une par rapport à l'autre de telle manière que lorsque l'un des pistons est au point mort, l'autre piston soit encore écarté de son point mort de la largeur des fentes d'échap- pement.
Les dessins annexés représentent à titre d'exemple l'objet de l'invention.
La fig. 1 est une coupe longitudinale d'un compres- seur établi selon'invention priecé dans le sens de l'axe du vilebrequin.
La fig. 2 est une coupe longitudinale perpendicu- laire à l'axe du vilebrequin. la fig. 3 est un plan.
La fig. & est une coupe longitudinale schématique du compresseur perpendiculaire à l'axe du vilebrequin.
Les figs. 5 à 10 sont des coupes analogues dans d'autres positions des pistons.
Dans la forme de réalisation suivant les figs. 1 à 3, un fourreau de glissement 2 est emmanché dans un cylin- dre 1. Dans ce manchon de glissement se meut un piston 3, qui est relié par des bielles 5 au mécanisme à manivel- les 7, 8, 9, 10. Dans le piston 3 glisse un second piston 4, qui est relié par la bielle 6 au mécanisme à manivelles.
Le piston 3 sert en même temps de cylindre mobile pour le piston 4. Le piston 3 possède un fond de piston 46a, de sorte que la chambre de travail proprement dite du oompres- seur se trouve placée entre la surface intérieure de ce fond de piston 46a du piston 3 et la surface antérieure du poston 4. Le piston 4 est muni dé contrepoids supplémen- taires 22, afin que les masses de va-et-vient tant de l'un que de l'autre.piston soient égales. Les contrepoids com-
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pensateurs 22 sont fixes au'piston 4 avec des vis 21.
Etant donné que suivant les figs. 1 et 2 des paliers à broches 16 sent prévus pour le support du vilebrequin et pour le support des têtes de bielles sur le vilebrequin, ce vilebrequin 7, 8,9, 10 est composé d'éléments séparéspour permettre de monter d'un bloc les paliers des têtes de bielles.
Si les têtes de bielles sont en plusieurs parties, l'arbre-manivelle peut être en une seule pièce.
La bielle 6 tourne au moyen du palier à broches 15 sur l'axe du piston 4 et les bielles 5 au moyen de paliers à broches 15' sur les deux tourillons 17 du piston 3.
Le piston 4 est muni de segments 12,12a et le piéton 3 de segments 11, 11a, 13. Le piston 4 est en outre muni de l'anneau racleur d'huile connu 30.
Les segments de piston ne sont pas constitués sous la forme normale au voisinage des orifices d'admission et d'échappement 46 et 49. En effet, lorsque le piston 3 se déplace de la position représentée en s'élevant, on obtient, par exemple par la forme taillée en gradin donnée aux segments de piston 11a, que ces segments de piston séparent toujours nettement les bords des orifices 46 des bords des orifices 49, contrairement aux segments de pis- ton normaux qui ne peuvent pas aller étroitement jusque sur les bords des orifices de distribution, parce qu'autre- ment les rainures des segments seraient interrompues par ces orifices de distribution et en conséquence les seg- ments de pistons ne seraient plus guidés latéralement.
Par cette constitution des segments de pistons, on obtient le résultat que les opérations de distribution ¯, peuvent s'effectuer mieux et avec plus de précision aux fentes ou orifices de distribution et que des retards ou brouillages des opérations de distribution par des inétan- ohéités sont évités en raison de la forme particulière
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des segments.
Il en est de même des segments de piston 12a placés sur le piston 4, qui séparent toujours les orifi- ces 46 nettement vis-à-vis de la chambre de travaildu com- presseur, de sorte que l'opération de distribution n'est pas brouillée. Un segment de piston normal ne pourrait pas être monté sur l'extrémité supérieure du piston 4, lorsque ce segment de piston doit aller jusqu'au bord supérieur du fond' du piston 4, parce qu'alors ce segment ne serait plus retenu sur le piaton. Il faudrait poser un segment de piston normal de ce genre plus profondément, de sorte que l'étanchéité par rapport aux orifices 46 serait de beaucoup moins bonne.
Les deux paliers principaux du vilebrequin sont les paliers 25 et 26.
Le vilebrequin peut être commandé directement par un moteur, par exemple un moteur électrique, au moyen d'un accouplement 28.
Le cylindre 1 comporte une double ohemise. 52 est la chambre ou chemise de circulation d'eau de refroidisse- ment, dans laquelle l'eau de refroidissement entre par les tubulures 53 (fig. 2). Elle monte alors dans la cham- bre de circulation d'eau de refroidissement 52 et parvient par le raooord 54 dans le serpentin 32. En sortant de ce serpentin, elle revient ensuite par le racoord 36 dans la chambre de circulation d'eau de refroidissement 52, après quoi l'eau de refroidissement sort par la tubulure 55 tant du serpentin 32 que de la chambre de circulation d'eau de refroidissement 52.
56 et, 57 sont des chambres d'aspiration pour l'air, 58 est la chambre de refoulement. Les admissions aux oham- bres d'aspiration 56/et 57 sont réunies en un seul branche- ment par des raccords 33, dès coudes 34 et un collecteur 35. 50 est le raccord à la chambre de refoulement 58.
Les chambres d'aspiration 56 et 57 sont reliées
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par des canaux 60 et 61 ménagés de fonderie avec des orifices 50 et 48 prévus dans le fourreau de glissement 2.
De façon correspondante,'la chambre de refoulement 58 est reliée par des canaux 62 ménagés de fonderie avec les ori- fices 49 prévus dans le fourreau de glissement 2. l'étanchéité du fourreau de glissement même dans le cylindre est assurée par des garnitures étanohes 63/et 64.
Si, en partant de la position représentée, le pis- ton 4 descend, l'air refoulé par lui est chassé du carter à vilebrequin par les tuyaux 14 et les pots d'échappement 37, d'où il débouche dans 1(atmosphère par les ouvertures 65. Les pots d'échappement 37 sont ici fixés sur les tôles de fermeture 38 du carter à vilebrequin. L'huile s'accu- mulant le cas éohéant dans les pots d'échappement 37 re- vient par les tuyaux 66 dans les chambres à huile du car- ter à vilebrequin. Des soupapes de retenue non représen- tées sont montées dans les tuyaux 66 et s'ouvrent dans le sens indiqué par les flèches, afin que l'air refoulé du carter à vilebrequin lors de la descente du piston 4 ne parvienne pas dans les pots d'échappement 37 en passant par.lestuyaux 66 mais s'échappe au contraire à l'extérieur en passant par les tuyaux 14.
En effet, lorsque le pis- ton 4 descend, l'air le plus chaud se trouvant sous son fond est chassé vers l'extérieur par les tuyaux 14, de sorte que l'intérieur du piston est encore une fois re- froidi. On suppose naturellement ici que l'air refoulé par le piston 4 du carter à vilebrequin a un plus grand volume que la contenance des tuyaux 14 et des pots d'échap- pement 37, de sorte qu'en conséquence l'air chaud parvient effectivement en grande partie à l'extérieur. Pour aider à la production de cet effet, on peut aussi monter dans les tuyaux 14 ou les pots d'échappement 37 des soupapes de retenue qui ne s'ouvrent que dans le sens des flèches.
Dans ce cas, il faut monter dans le carter à vilebrequin
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45, en un endroit apprprié, une autre soupape de retenue non représentée, qui laisse entrer l'air frais dans le carter à vilebrequin.
Pour assurer la lubrification du piston 3, il y a en outre un distributeur d'huile 39 relié au cylindre 1 par les coudes et garnitures 40 et 41.
Lorsque le piston 3 est animé d'un mouvement de va-et-vient vertical, il est imprimé un mouvement de va- et-vient à l'air au-dessus de son fond 46a. Le serpentin de refroidissement 32 est placé dans un carter de tôle perforé, comme représenté. L'air animé d'un mouvement de va-et-vient au-dessus du piston 3 doit donc forcément pas- ser à travers et lécher le serpentin de refroidissement, par quoi un effet de refroidissement sur le compresseur est encore une fois obtenu.
Les figs. 4 à 10 expliquent le fonctionnement du compresseur.
La position des pistons représentée sur les figs. 1 et 2 correspond à la position indiquée par la fig. 5.
Dans cette position, le refoulement de l'air doit être terminé, c'est-à-dire que l'air comprimé entre les pis- tons 3 et 4 a été expulsé par les orifices 46 et 49 (après quoi cet air parvient conformément aux figs. 1 et 2 par les canaux 62 dans la chambre de refoulement 58 et est évacué ou soutiré de cette chambre en 59).
Suivant la fig. 5, les bielles 5 et le piston 3 ont atteint à ce moment le point mort inférieur. Mais la bielle 6 et le piston 4 ne sont pas encore parvenus au point mort supérieur dont ils sont encore écartés de la distance d, qui est égale à la largeur des fentes d'échap- pement 46, 49, Ce résultat' est obtenu en décalant les flasques du vilebrequin qui appartiennent à cette bielle 6 d'un angle approprié par rapport aux flasques de vilebrequin des bielles 5, comme cela ressort aussi de la fig. 2.
De cettefaçon, en passant de la position suivant
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la. fig. 5 à la position suivant la fig.6 le piston 3 et le piston 4 montent tous deux, En conséquence, les orifices 46 quittent les orifices 49, comme le montre la fige 6. Donc, dans la position le cette figure, la cham- bre de travail du compresseur est fermée vis-à-vis des orifices 49.
Pendant la suite de la rotation du mécanisme à vilebrequin dans le sens des flèches représentées, les pis- tons s'écartent l'un de l'autre pour arriver dans la posi- tion suivant la fig. 7. Mais étant donné que les orifioes 46 ne communiquent pas avec d'autres orifices du fourreau de glissement 2 entre la position de la fige 6/et celle de la fig. 7, il est produit un vide dans la chambre de tra- vail du compresseur. En continuant de tourner jusqu'à ce que les pistons aient pris la position indiquée dans la fig. 8, les orifices 46 du piston ou cylindre mobile 3 atteignent les orifices 48 du fourreau de glissement 2.
En même temps, les orifices 47 atteignent les orifices 50 et de plus le piston 4 découvre intérieurement ces orifices 47.
Si dans la position suivant la fig. 7, la distance entre le bord inférieur des orifices 46 et le milieu des orifices 48 est égale à 2d et en même temps la distanoe a est égale à 4d, puis si le piston 3 s'élève en partant de la position suivant la fig. 7 de 3/2d et le piston 4 s'abaisse de façon correspondante de 3/2d, il ressort de la fig. 7 que dans cette position non représentée les ori- fices 46 ont déjà atteint les orifices 48 et que le bord supérieur des orifices 46 coïncide avec le bord supérieur des orifices 48. D'autre part, le bord supérieur des orifices 47 a déj dépassé de d/2 le bord supérieur des orifices 50 et le bord supérieur des orifices 47 coïncide avec le bord supérieur du piston 3.
Dans cette position intermédiaire non représentée, les orifices 46 ont donc déjà atteint les orifices 48, tandis qu'en bas les orifi-
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ces 47 sont déjà,d'une part,en contact avec les orifices 50 et que, d'autre part, le piston 4 ne fait que commencer à découvrir les orifices 47 par rapport à la chambre de travail du oompresseur. En d'autres termes, les orifices 46 atteignent les orifices 48 avant qu'en bas la chambre de travail du compresseur communique avec la chambre d'as- piration 56 (fig. 1). Lorsque le piston ou cylindre mobile 3 s'élève de nouveau de le position non représentée de d/2 et le piston 4 descend de nouveau de d/2, on obtient la position de la fig, 8.
Entre la position suivant la fig. 8 et la position suivant la fig, 9, tant le piston ou cylindre mobile 3 qu'également le piston 4 se déplacent dans le même sens, en descendant, par suite du décalage des flasques du vile- brequin ; par conséquent, tout comme auparavant, de l'air entre par les fentes 46 et 48, de même que par les fentes 47 et 50. En partant de la position représentée sur la fig. 10, les deux pistons se meuvent de nouveau l'un sur l'autre, de aorte que les orifices 46 quittent les orifioes 48, En même temps, les orifices 47 sont couverts par le piston 4, de sorte que dans la position suivant la fig; 10, l'entrée de l'air est terminée.
Les flasques du vilebrequin tournent maintenant pour arriver dans la position représentée par la fig. 4.
Etant donné que la chambre de travail est fermée entre les positions représentées par les figs. 10 et 4, l'air antérieurement aspiré est comprimé entre les deux positions jusqu'à ce que la position suivant la fig. 4 soit atteinte. Dans cette position, les orifices 46 attei- gnent les orifices 49 ; par conséquent, l'expulsion commence.
Cette expulsion ou refoulement,dure pendant le temps que le compresseur passe de la position suivant la fig. 4 à la position suivant la fig. 5. Ensuite, les deux pistons ne s'écartent pas l'un de l'autre jusqu'à ce qu'ils aient atteint la position de la fig. 6, de sorte qu'un retour du
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fluide comprimé expulsé est empêche.
Pour donner un meilleur aperçu, on a indiqué dans les figs. 4 à 10, dans les diverses positions du vile- brequin, pour quel trajet des piétons les flasques du vile- brequin sont décalés par rapport aux points morte.
Il ressort de la description qui précéde que con- fermement à l'invention, sans autres moyens auxiliaires, le fluide élastique est expulsé ou refoulé par simple comman- de des fentes ou orifices, mais que malgré l'utilisation du principe des maohines à pistons, ce fluide n'est plus réas- piré, le principe des machines à pistons étant en même temps combiné au principe de la marche à mouvements contraires opposés. Etant donné que le compresseur ne possède pas une seule soupape, des perturbations dues à ce que des sou- papes flottent/ou restent suspendues ne peuvent pas se pro- duire même avec une rotation du compresseur à un très grand nombre de tours.
L'air qui entre suivant les fige. 4 à 10 par les orifices 48,46, 50, 47 parvient par les canaux oorres- pondants 60 et 61 (fig. 1) des chambres d'aspiration 56 et 57 par le raccord d'aspiration 35 dans le compresseur.
Suivant les figs. 1 à 3, la chambre d'aspiration 57 comportant les canaux d'aspiration 61 n'est pas fermée à joint hermétique vers l'extérieur contre le fourreau, cylindrique 2. Bien au contraire, o'est seulement la cham- bre de refoulement 58 comportant les canaux 62 et orifices 49 qui est fermée de façon complètement hermétique entre les garnitures étanohes 63 et 64. De même, la chambre d'aspiration 56 à canaux 60 n'est pas fermée hermétique- ment par rapport au carter à vilebrequin par une garniture étanohe disposée entre le fourreau de glissement 2 et le oylindre 1.
Le compresseur représenté dans les figs. 1 à 3 ne pourrait donc être utilisé comme pompe à vide que s'il était interposé entre le cylindre et le fourreau de glis- sement des garnitures d'étanchéité pour qu'il ne puisse
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pas parvenir d'air d'une part du carter à vilebrequin dans la chambre 56 et d'autre part de l'atmosphère dans la chambre 57. Dans ce cas, il serait aussi nécessaire que par exemple suivant la fig. 9 des segments de pistons K soient disposés sur le cylindre mobile ou piston 3, afin que dans cette position également les orifices 47 et 50 restent fermés par joint hermétique vis-à-vis du car- ter à vilebrequin.
Dans la fig. 1, ces segments de piston ne sont pas représentés; en raison des segments de pistons supplémentaires K, le fourreau de glissement 2 devrait être prolongé vers le bas.
Dans le cas de l'utilisation du compresseur comme pompe à vide, les orifices d'aspiration 48 devraient être couverts dans toutes les positions des pistons, par consé- quent également dans la position suivant la fig. 1. Ce ré- sultat pourrait être obtenu en prolongeant l'appendice cy- lindrique du piston 3 vers le haut et en augmentant de fa- çon correspondante le nombre des segmente de piston 11 sur cet appendice, le fourreau de glissement 2 devant aussi être prolongé vers le haut, afin que les segments 11 ne puissent pas sauter et s'échapper de ce fourreau.
REVENDICATIONS
1 - Compresseur à pistons à mouvements altarnatifs pour fluide élastique, caractérisé en ce que deux pistons mobiles en sens opposés l'un dans l'autre sont disposés dans un cylindre fixe, en ce que l'un des pistons et le cylindre comportent des orifices et en ce que les manivelles qui impriment le mouvement aux pistons sont déoalées les unes par rapport aux autres d'un angle différant de 180 .