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"Machine à piston"
Les pistons des compresseurs d'oxygène ne peuvent pas être lubrifiés avec de l'huile; on ne peut employer à cet effet, pour éviter les risque d'explosion, que de l'eau pure ou de l'eau avec une faible addition de glycérine. En raison du faible pouvoir lubrifiant de l'eau, l'usure des pièces frottantes est extrêmement considérable.
L'usure rapide des garnitures qui servent à assurer 1' étanchéité des pistons et qui sont le plus souvent en cuir, fibre ou matériaux souples analogues peut évidemment être acceptée, étant donné que ces pièces sont faciles à remplacer et sans grande dépense. Au contraire la forte usure des chemises des cylindres est très fâcheuse, car l'entretien ou le remplacement de ces che- mises s'accompagnent toujours d'un arrêt de fonctionnement assez prolongé et de dépenses assez élevées.
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Cette usure est due au'fait que les particules dures résultant de l'usure se logent dans la matière molle qui consti- tue les garnitures et pendant les mouvements de va-et-vient du piston forment une rayure toujours sur la même génératrice de la chemise, de sorte qu'au bout de peu de temps des sillons pro- fonds sont gravés dans la surface de cette chemise. La rugosité croissante de la chemise du cylindre rend l'étanchéité de plus en plus difficile à assurer et augmente l'usure de la garniture, de sorte que la chemise doit être remise en état par réalésage au bout de périodes d'une durée relativement courte et, lorsque ce réalésage a été effectué plusieurs fois, le diamètre inté- rieur de la chemise est généralement devenu si grand qu'elle doit être remplacée de toute façon.
On peut évidemment diminuer l'usure dans une certaine mesure en employant des matériaux plus durs pour constituer la chemise, mais on ne peut pas la supprimer complètement. Etant donné que les chemises peuvent alors être remplacées plus rare- ment, mais qu'en revanche elles sont plus coûteuses, cette solu- tion ne procure pratiquement aucun bénéfice.
L'invention concerne une machine à piston, par exemple un compresseur à oxygène, qui permet de remédier aux inconvénients précités en imprimant au piston allant et venant un mouvement de rotation additionnel. On évite ainsi que les particules dures enrobées dans les garnitures en cuir embouti frottent toujours sur la même génératrice de la chemise du cylindre et par suite que des sillons se forment à sa surface. Au contraire, on a constaté avec surprise que ce mouvement de rotation additionnel du piston fait prendre à la surface de la chemise un poli à reflets.
Etant donné qu'il n'est plus nécessaire de réaléser les chemisee, les interruptions fréquentes de service qui en ré- sultent sont supprimées. La durée utile des chemises devient beaucoup plus grande, puisque les augmentations de diamètre qui @
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résultent des réalésages répéteront évitées. La durée utile des garnitures augmente aussi, puisque leur usure est évidemment plus faible sur les surfaces parfaitement polies de la chemise.
Le mouvement de rotation du piston peut être continu ou intermittent, il peut être réalisé par divers moyens, suivant que les organes qui commandent le mouvement de rotation de la tige de piston sont montés sans pouvoir se déplacer sur le bâti de la ma- chine ou sont fixés sur la tige de piston.
Les fig. 1 et 2 du dessin ci-joint, donné uniquement à titre d'exemple, représentent deux formes de réalisation de l'inven- tion, en coupe verticale plus ou moins schématique.
La machine à piston de la fig. 1 comporte un piston 1 qui va et vient dans un cylindre 2 lubrifié avec de l'eau. Ce piston est solidaire de la tige de piston 3, montée à rotation dans la crosse 4. La crosse 4 est commandée comme d'habitude par une bielle motrice 5 et une manivelle 6. Une roue dentée de com- mande 8 est montée à rotation dans le carter de la manivelle, mais ne peut pas s'y déplacer. Le profil de la partie inférieure de la tige de piston qui, pendant la marche de la machine va et vient dans le moyeu de la roue dentée de commande 8, est choisi d'une manière appropriée, de façon à faire tourner la tige de piston pendant que la roue 8 tourne. A cet effet, ce profil peut être celui d'un arbre prismatique avec une ou plusieurs rainures prismatiques ou d'un arbre de section carrée ou de touteautre forme appropriée.
Il est facile de faire tourner la roue de commande 8 par un moyen quelconque non représenté sur la fig. 1. Par exemple, l'arbre à manivelle 6 peut faire tourner des roues d'engrenage imprimant un mouvement de rotation continu à la tige de piston 3.
La commande peut aussi s'effectuer par un mécanisme actionné par l'arbre à manivelle, imprimant un mouvement de rotation intermit- tent à la tige de piston.
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On peut aussi éviter de commander la roue 8 par l'arbre à manivelle en donnant au profil de la tige de piston la forme d' une courbe hélicoïdale à pas oblique. Il faut alors que la roue 8 soit construite sous forme de roue à rochet avec cliquet monté dans le bottier 7 pour que le mouvement de rotation ne soit possible que dans un sens. Ce cliquet étant disposé de façon à empêcher la roue 8 de tourner pendant le mouvement ascendant de la tige 3, cette tige est forcée de se visser dans le moyeu de la roue 8 immobile et exécute ainsi le mouvement de rotation additionnel nécessaire.
Au contraire, la tige de piston 3 ne tourne pas pendant son mouve- ment descendant, puisque la roue 8 peut tourner librement dans 1' autre sens.
En disposant le cliquet en sens inverse, on peut faire en sorte que le mouvement de rotation additionnel du piston ne s' effectue que pendant le mouvement descendant.
Dans la machine à piston de la fig. 2, les mêmes pièces sont désignées par les mêmes références que sur la fig. l. La roue de commande 8 est calée sur la tige de piston 3 et, par suite, par- ticipe à ses mouvements de va-et-vient. Cette roue est construite sous forme de roue à rochet)'et est en prise avec un cliquet 9. Le levier de commande, sur lequel ce cliquet 9 est monté, est égaleme- ment monté sur la tige de piston 3, de façon à participer au mouve- ment de va-et.vient du piston. Le mouvement oscillant du levier de commande 10 imprime un mouvement de rotation intermittent à la tige de piston 3 au moyen du mécanisme à cliquet.
La roue à rochet 8 et le levier de commande 10 peuvent être disposés en un point quelconque à volonté de la tige de pis- ton 3. Cependant, il est particulièrement avantageux, ainsi que l'indique la fig. 2 de disposer ces pièces immédiatement au-dessus de la crosse 4, avec laquelle elles peuvent constituer un ensemble de construction. Dans ces conditions, tous les éléments du méca-
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-nisme à cliquetpeuvent être parfaitement lubrifiés avec de 1' huile. Etant donné que la tige de piston 3 a une section circu- laire sur toute sa longueur, il est facile de la rendre étanche à sa sortie du carter 7 de la manivelle, en empêchant ainsi avec certitude l'huile lubrifiante de monter dans le cylindre 2 lubrifié avec de l'eau.
Le dispositif de commande qui sert à imprimer un mouve- ment oscillant au levier de commande 10 n'est pas représenté sur la fig. 2. Ce mouvement peut être emprunté au mouvement de va-et- vient de la crosse 4 au moyen d'un mécanisme quelconque approprié.
Par exemple, le carter 7 peut comporter une rainure en forme de courbe hélicoîdale à pas oblique dans laquelle glisse l'extrémité du levier de commande 10 pendant les mouvements de va- et-vient de la crosse.
L'extrémité du levier de commande peut aussi être guidée par un bras monté à rotule dans le carter. L'extrémité du bras décrit alors sensiblement un arc de cercle pendant le mouvement de va-et-vient de la crosse et le levier de commande reçoit un mouvement d'oscillation correspondant à la hauteur de la flèche de cet arc de cercle.
On peut aussi, suivant un autre exemple, disposer dans le carter 7 une crémaillère fixe sur laquelle roule en montant et en descendant une roue dentée, montée dans le corps de la crosse 4.
Le mouvement d'oscillation peut être facilement transmis au levier de 10, à partir de cette roue dentée, au moyen d'un dispositif approprié.
Les mécanismes de ce type impriment à la tige de piston 3 un mouvement de rotation intermittent. Ils peuvent être disposés à volonté de façon que le mouvement de rotation s'effectue pendant la course ascendante ou pendant la course descendante.
En disposant deux leviers de commande 10 commandés séparément
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et agissant sur la même roue à rochet 8, on peut aussi réaliser un mouvement de rotation à peu près continu pendant les courses ascendante et descendante, qui n'est interrompu que par un arrêt de courte durée aux points morts.
Au lieu d'emprunter le mouvement d'oscillation du levier de commande 10 au mouvement de va-et-vient de la crosse., ce mou- vement peut aussi être emprunté au mouvement d'oscillation de la bielle motrice 5 par rapport à la crosse 4, mouvement qui est fa- cile à transmettre au levier de commande 10 par des roues coni- ques ou dispositifs analogues. Avec ce mode de commande, le mou- vement de rotation de la tige de piston s'effectue pendant la moitié supérieure ou inférieure de la course. En disposant deux levier de commande 10 agissant sur la même roue à rochet 8, on peut obtenir un mouvement de rotation sensiblement continu pen- dant la moitié supérieure et la moitié inférieure de la course, mouvement qui n'est interrompu au milieu de la course que par un arrêt de courte durée.
En combinant ce mode de commande avec un des modes de commande précités, on peut réaliser un mouvement de rotation complètement continu qui n'est plus interrompu par au- cun arrêt.
Pour que le dispositif fonctionne sans bruit, le mécanis- me à cliquet peut être remplacé par un mécanisme à friction basé sur une action de serrage.
L'invention a été décrite ci-dessus en tant que s'appli- quant à des compresseurs à oxygène lubrifiés avec de l'eau.
Cependant, il est facile de comprendre qu'elle peut être appliquée avantageusement à des machines dans lesquelles, étant donné la nature particulière des matières à refouler, 1.' huile doit être remplacée par un lubrifiant de qualité inférieure.
On peut citer à titre d'exemple les compresseurs à chlore qui sont lubrifiés avec de l'acide sulfurique concentré ou certaines pompes de refoulement de l'industrie chimique ou des produits alimentaires @
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dans lesquelles aucun lubrifiant ne doit être employé pour éviter de souiller les matières à refouler.