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Dispositif fonctionnant comme compresseur d'air ou d'autres gaz, ou comme pompe à vide, au moyen d'un piston hydrauli que.
La présente invention se rapporte* à un dispositif fonctionnant comme.oompresseur d'air ou comme pompe à vide, et dans lequel la compression ou l'aspiration du gaz est réalisée au moyen d'un piston hydraulique.
Le dispositif, objet de la présente invention, permet de supprimer pratiquement tous les jeux,. et de réduire au minimum l'échauffement et l'usure des organes mobiles, ce qui constitue deux défauts inhérents aux systèmes employés jusqu'à présent., On utilise l'huile comme piston hydraulique, .de sorte que les organes mobiles, travaillant dans ce liquide,' sont automatiquement lubrifiés, ce qui écarte tout,risque de grippage ou d'échauffement exagéré, même aux pressions très élevées. Le rendement mécanique et thermodynamique est consi- dérablement supérieur à celui des compresseurs ou des pompes à vide construits jusqu'à ce jour.
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Outre l'utilisation normale de ce dispositif comme compresseur d'air, on peut mettre en oeuvre l'invention dans différentes applications, particulièrement lorsqu'il est néces- saire d'obtenir des pressions très élevées.
La présente invention permet d'atteindro des pressions élevées et très élevées et, pour cette raison, on peut l'uti- liser pour réaliser des compresseurs destinés à la liquéfac- tion de l'air ou d'autres gaz ( par exemple pour l'anhydride sulfureux , le chlorure d'éthyle et de méthyle, l'ammoniaque, l'anhydride carbonique,etc ...)
Si on l'applique aux pompes à vide, on peut employer le mercure comme piston hydraulique, ce qui permet d'obtenir un très haut degré de vide.
La caractéristique essentielle du dispositif réalisé conformément à l'invention réside dans le fait que le gaz est compressé ou aspiré à l'intérieur d'une chambre appropriée, sous l'action d'aspiration ou de refoulement forcé d'un liquide (généralement de l'huile) qui remplit ou évacue progressivement la dite chambre, en déplaçant le biveau du liquide comme le ferait un piston, et en réduisant ou augmentant ainsi le volume du gaz. L'invention comprend certaines dispositions mécaniques qui permettent de contrôler le déplacement du liquide. En général, on utilise au minimum deux réservoirs dans lesquels le liquide est alternativement admis, de façon à créer un cycle continue de compression ou d'aspiration.
Le dispositif comprend des organes distributeurs permettant de mettre les deux réservoirs alternativement en communication avec l'aspiration et le refoulement ; cesorganes distributeurs fonctionnent sous l'effet d'une certaine surpres- sion du liquide, se produisant automatiquement, à la fin de chaque cycle, dans chacun des dits réservoirs.
L'invention sera décrite en détails ci-dessous, en se @
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référant aux dessins annexés qui montrent schématiquement, et au moyen d'un exemple, une forme de réalisation de l'invention, consistant en un compresseur équipé de deux réservoirs fonction- nant 'alternativement.
Dans ces dessins:
La figure 1 représente une vue en élévation et en coupe partielle; la figure 2 est une vue de profil, et en coupe par- tielle suivant un plan transversal médian; la figure 3 montre, à plus grande échelle, un détai'l du mécanisme de soupapes équipant les réservoirs de compression.
Le compresseur suivant l'invention se compose de deux réservoirs A et A', communiquant entre eux à leur partie infé- rieure au moyen d'un corps intermédiaire C. En outre, les . réservoirs A et A' communiquent entre eux et avec le tube 1 d'aspiration du gaz, à leur partie supé'rieure, par l'inter- ' médiaire du tube 2. Entre les extrémités du tube 2 et les ré- servoirs A et A', on a prévu des soupapes d'aspiration automa- tiques 3( voir fig.3.). Ces réservoirs sont reliés entre eux, et avec le tube de distribution 6, par l'intermédiaire d'un autre tube 5, dont les extrémités aboutissent à des soupapes de distribution automatiques 4.
Outre la soupape d'aspiration 3 et la soupape de distribution 4, montées dans la tête des réservoirs A et A', on a prévu une soupape 7 qui s'adapte sur .un siège 7', formé au point de jonction des deux conduits situés au-dessous des soupapes 3 et 4. Cette, dernière soupape est maintenue fermée par une masselotte ,8, qui s'élève lorsque le liquide monte dans le réservoir correspondant A ou A'.
La soupape 7, qui est solidaire de la masselotte 8 repose dans .la position montrée dans la figure 3, à laquelle elle se trouve écartée de son siège supérieur 7', sur un siège inférieur, en laissant libres les passages latéraux 37.
Aussit8t que tout le gaz a été évacué par les dits passages, @
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l'huile ayant atteint le niveau de ces derniers, et en raison de la très grande différence de viscosité et de densité entre l'huile et le gaz, la résistance à l'écoulement est considéra- blement augmentée, et la soupape 7 est brusquement soulevée par l'huile, ferment ainsi l'orifice de distribution central.
Il n'existe donc pratiquement aucun vide, au-dessous de la soupape.
La brusque fermeture de cet orifice a l'effet d'un bélier hydraulique et augmente la pression d'huile en provoquant un renversement du mouvement de cette huile dans le dispositif décrit ci-dessous.
A leur partie inférieure, les réservoirs A et A' communiquent respectivement, par l'intermédiaire des passages 9 et 9', des orifices 11, 12 et 111', 12', et suivant la phase d'ouverture des dits orifices, avec les extrémités des passages d'aspiration et de distribution 13 et 14 du liquide.
Les orifices 11, 12(ou 111' et 12') sont contrôlés par une soupape coulissante 17 ( ou 17') constituée par une bague servant, suivant sa position, à fermer l'orifice d'aspi- ration 11 ( 11') ou l'orifice de distribution 12 (12') du liquide, et par un disque monté sur une tige 30; ce disque est percé de trous qui assurent la communication, dans la dite soupape coulissante, entre les passages 9 et 14 lorsque l'ori- fice 12 (l') est ouvert, de façon à permettre la distribution du liquide depuis le passage 14 jusque dans le réservoir A ou A'.
Le conduit d'aspiration 13 et le conduit de distribution 14 communiquent à.leur tour, par leur partie centrale, avec les passages transversaux 15 et 16 ( fig.2) d'un dispositif destiné à aspirer et à refouler le liquide. Ce dispositif se compose, dans l'exemple choisi, d'une pompe à engrenages P, entraînée par un moteur électrique M. La tige 30 des deux soupapes cou- illusantes 17 et 17' est accouplée à un organe coulissant
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intermédiaire 18, se déplaçant dans un trou alésé dans le corps C. Cet organe coulissant est soumis à l'action d'un levier 19, pivotant sur un piston 20 qui se déplace dans une chambre cylindrique verticale formée, dans le dit corps C, et sur lequel agit le ressort 21 qui le maintient en contact avec l'organe coulissant.
En outre, de dernier est soumis à la pression du gaz alternativement compressé dans les réservoirs A et A'; cette pression est transmise au dit organe par l'intermédiaire du tube 22 relié au. tube de distribution 5.
Le levier 19 maintient l'organe coulissant 18 et, en consé- quence, les soupapes coulissantes 17 et 17' respectivement, dans la position représentée, à laquelle le gaz du réservoir A est sous pression, car le liquide sous pression y est admis par l'orifice 12 ouvert'(l'orifice 12' étant fermé), tandis que le réservoir A' est soumis à une dépression, car l'orifice.
11' est ouvert, et l'orifice 12' est fermé.
Dans l'autre position du levier 19, symétrique de celle représentée, les conditions sont inversées. Dans ce cas, le réservoir A' est sous pression, et le réservoir A sous dépression, en raison de l'ouverture de l'orifice 12' et de la fermeture de l'orifice 12. Le passage d'une position à l'autre s'effectue en obligeant le levier 19 à passer par un point mort situé au centre, ce qui permet de vaindre la résis- tance du ressort 21 et la pression du gaz, transmise par le tube 22, en repoussant le piston 20 sous l'action d'une sur- pression établie dans le réservoir A ( ou A') durant la der- nière phase de compression, lorsque le liquide a rempli le dit réservoir et ferme la soupape,7, comme expliqué précédem- ment, en l'amenant en contact avec son siège 7', tàndis que la masselotte 8 agit comme un amortisseur.
La pression dans le réservoir, comme il a été dit ci-dessus, augmente à ce moment et, en s'exerçant sur la tête de la tige 30, située du côté du réservoir sous pression ( tandis que l'autre extré-
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mité de celle-ci est soumise à une dépression), provoque le déplacement de l'organe coulissant 18.
Le dispositif fonctionne de la:manière suivante:
Dans la position représentée fig.l, lorsque la pompe P est entraînée par le moteur M, le liquide qui se trouvait dans le réservoir A' est aspiré par l'orifice 11' et les passages
13 et 15 et, par les passages de distribution 16 et 14, passe par l'orifice 12, par les trous percés dans la soupape coulis- sante 17, et par le passage 9, pour arriver dans le réservoir A.
Le liquide qui pénètre dans le réservoir A s'élève graduellement, en agissant comme un piston hydraulique, et compresse le gaz dans le dit réservoir ; gaz s'échappe de ce réservoir par l'intermédiaire de la soupape de distribution automatique 4, ( dont le ressort est taré pour la pression de sortie désirée) et passe dans le tube 5, puis dans le tube 6 de sortie du gaz compressé. Le gaz compressé, par l'intermédiaire du tube 22, exerce également une pression sur le piston 230, complétant l'action du ressort 21, de façon à maintenir la tige 30 et, en conséquence, les soupapes coulissantes 17 et 17', au moyen du levier 19, dans la position représentée, à laquelle le liquide compressé par la pompe P, continue de s'écouler du réservoir A' vers le réservoir A.
Lorsque l'huile a atteint son niveau maximum dans le réservoir a, et tend à pénétrer par les passages 37, qui offrent une grande résistance à l'écoule- ment de l'huile, mais non à celui de l'air, la soupape 7 se ferme brusquement, en venant en contact avec son siège 7', et toute action supplémentaire de la pompe P a pour résultat un accroissement de la pression dans le réservoir A, csr celui-ci ne présente plus aucun orifice de sortie. Pnr l'intermédiaire de l'huile contenue dans le réservoir cet accroissement de pression agit sur l'extrémité de la tige 30, située du coté du réservoir A, tandis que l'extrémité opposée de la tige 30, est exposée à l'effet du vide partiel créé par la pompe dans
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le réservoir A'.
L'accroissement .de la force résultante, diri- gée axialement sur la tige 30, oblige la dite tige, et en conséquence, l'organe coulissant 18, à se déplacer vers la droio- te sur la fig.l, avec une force suffisante pour vaincre l'ac- tion du ressort 21 et la pression du gaz transmises par le tube 22 au piston 20, obligeant ainsi le dit piston à remonter,' et le levier 19 à se déplacer en passant par le point mort central,pour enfin prendre la position symétrique:
Les soupapes 17 et 17' quittent alors la position représentée ( orifices 12 et llt ouverts) et prennent la position inverse orifices 11 et (12' ouverts).
Sous l'action de la pompe P, qui tourne continuellement, l'écoulement du liquide est automatiquement inversé ; de ce fait, le liquide est aspiré dans le réservoir A et refoulé.sous pression dans le réservoir A', où son niveau s'élève graduellement, agis- sant comme un piston hydraulique en compressant le gaz pré- .cédemment aspiré dans le dit réservoir A'et l'obligeant à passer par la soupape de distribution 4' et dans le tube 5.
Grâce au renversement automatique de la phase d'aspiration et de compression dans les réservoirs A et A , on obtient un .fonctionnement continue du compresseur, produisant ainsi une répétition du cycle précédemment décrit.