OA17176A - Le compresseur à came. - Google Patents

Abstract

L'invention est un compresseur composé d'un piston (1); d'une tête de came (2); d'une came (4); d'un bras de bielle (5); d'une queue de la bielle (6); d'un roulement du bras logé dans la queue de la bielle (7); d'un roulement du bras logé dans la came (8) ; d'une pompe de charge (9); d'une soupape d'admission (10); d'une soupape d'échappement (11); d'un ressort de compression (13). Le compresseur possède un arbre à came et un piston (1) fixé avec la bielle (5) qui est une tige rigide, articulée à ses deux extrémités et destinée à la transmission du mouvement entre deux pièces mobiles.

Description

DESCRIPTION DE L'INVENTION

Le compresseur à came

L'invention concerne un appareil qui comprime les fluides (gaz ou liquide), nommé compresseur à came, et qui est utilisé pour les appareils électroménagers, dans les véhicules (engins), dans les s grandes installations électriques et frigorifiques.

Un compresseur mécanique est un organe mécanique destiné à augmenter par un procédé uniquement mécanique la pression d'un gaz.

Pour exercer la même fonction sur un liquide, quasi Incompressible, on utilise une pompe.

Le compresseur mécanique (aussi appelé compresseur volumétrique) est utilisé dans 10 des automobiles, des avions mais aussi sur des bateaux à moteur et dans l'industrie pour produire de l'air comprimé.

Le compresseur mécanique est utilisé sur les moteurs à explosion, pour en augmenter le rendement. Selon le même principe que le turbocompresseur, il permet un meilleur remplissage des cylindres en air. Toutefois, à la différence de ce dernier, il est entraîné directement par le moteur, généralement is par le biais d'une courroie ou par cascade de pignons.

Le compresseur mécanique permet d'augmenter la puissance et le couple du moteur qu'il alimente et contrairement à un turbocompresseur il n'a pas besoin que le moteur débite un certain volume de gaz à l'échappement pour entrer en fonctionnement ; il est donc opérationnel immédiatement après le démarrage du moteur.

Fonctionnant à des régimes relativement bas, par rapport au turbocompresseur, sa fiabilité est moins dépendante de la qualité de la lubrification et du refroidissement.

Dans l'usage automobile, son mode de fonctionnement fait qu'il consomme, en permanence, une partie de l’énergie mécanique générée par le moteur ce qui fait baisser le rendement global du moteur si l'appoint de puissance qu'il génère est insuffisant.

Nous ne pouvons en citer que trois types : les compresseurs semi-hermétiques, les compresseurs à palette et les compresseurs rotatifs.

Les compresseurs à palettes sont constitués de stator hermétiquement fermé en son sein, de rotor comportant des palettes qui, dans son mouvement de rotation va chasser le fluide vers la sortie par l'entremise de celles-ci. Ce refoulement rapide avec la petite sortie va créer une pression. Là, nous f · *** 2 *** percevons son mode de compression. Comme remarque nous pouvons dire de ce système qu’il ne fonctionne en temps qu’un compresseur mais bien au contraire une pompe même si elle semble donner un résultat de compression. Ce ci rend le résultat coûteux.

Le compresseur à palettes est un compresseur dit à rotation.

Il est constitué d'un stator cylindrique dans lequel tourne un rotor excentré. Ce dernier est muni de rainures radiales dans lesquelles coulissent des palettes qui sont constamment plaquées contre la paroi du stator par la force centrifuge.

La capacité comprise entre deux palettes est variable. Devant la tubulure d'aspiration, le volume croît : il y a donc aspiration du gaz. Ce gaz est ensuite emprisonné entre deux palettes et transporté vers la tubulure de refoulement. Dans cette zone, le volume décroît et le gaz comprimé s'échappe dans la tuyauterie de refoulement.

Deux conceptions de compresseur existent :

Fonctionnement avec lubrification : les palettes sont en général en acier et l’huile, outre la diminution du frottement entre palettes et stator, assure l'évacuation des calories et améliore aussi l’étanchéité au niveau des contacts palettes/stator. Dans cette configuration, le gaz comprimé est pollué par l'huile, il est donc parfois indispensable de purifier le gaz comprimé par un procédé adéquat (décantation ou filtrage).

-Fonctionnement à sec avec des palettes en matériau composite chargé en graphite ou en téflon.

Dans un compresseur à pistons, chaque piston présente un mouvement alternatif dans un cylindre. Lors de l'alier, le piston aspire le fluide à une certaine pression puis le comprime au retour. Pour cela, chaque piston est muni d'une entrée et d'une sortie à clapet anti-retour. Le clapet d'admission ne peut laisser passer le gaz que vers la chambre du piston. À l'inverse, le clapet d'échappement ne peut laisser passer le gaz que vers le circuit extérieur. De plus, le clapet d’échappement offre une certaine résistance, de façon à ne s'ouvrir que lorsque la pression de l'intérieur de la chambre du cylindre atteint une valeur suffisante. Voici le fonctionnement pas à pas :

• le piston «t descend » : la dépression créée à l'intérieur du cylindre entraîne l'ouverture du clapet d'admission et le fluide est aspiré. Le clapet d'échappement est fermé, car II ne marche que dans un sens.

• le piston commence sa « remontée » : le fluide commence à se comprimer, car il ne peut sortir par le clapet d'admission (clapet anti-retour) et sa pression n'est pas suffisante pour pousser le ~ 3 ~ clapet d'échappement (maintenu en place par un ressort par exemple). Le fluide ne pouvant s'échapper, il se compresse, car la « remontée » du piston diminue le volume dans le cylindre.

• la pression du fluide atteint la pression voulue (contrôlé par la raideur du ressort) : cette pression est suffisante pour ouvrir le clapet d'échappement et le fluide sous pression s'échappe donc. Le piston finissant sa remontée, il chasse le fluide tout en maintenant sa pression.

• le clapet d'échappement se ferme lorsque le piston arrive au point mort haut et un nouveau cycle recommence.

Un compresseur à piston est souvent muni de plusieurs pistons, dont les phases d'admission et d'échappement sont décalées pour avoir une sortie de fluide plus constante dans le réservoir. En îo effet, pour chaque piston, la sortie du gaz comprimé n'occupe qu'une petite partie du cycle.

Les compresseurs seml hermétiques ont au moins un piston et des clapets ; cylindre en gaz. La grande vitesse de rotation que transmet le moteur au piston, lui permet de remplir et de vider le cylindre de son contenu fluide. La sortie du fluide étant petite, son passage sera forcé. Ceci va créer une pression.

is Comme faiblesse de ces types de compresseur, le jeu entre les pistons et le vilebrequin engendre de grandes pertes d'énergie cinétique, lors de la transmission du mouvement rotatif du vilebrequin au mouvement de translation du piston. Ceci réduit la puissance du compresseur.

Les compresseurs rotatifs, grâce à leur grande vitesse font tourbillonner le fluide pour les refouler. La sortie étant petite, le fluide ne pourra pas s'écouler rapidement, ce qui va susciter un bourrage. Ce 2o bourrage du fluide va créer une surpression pour nous donner une haute pression. Ce système semble donner un bon rendement. C'est pour cela qu'en général les appareils de conditionnement d’air fonctionnent par ce système. En effet ce système fait apparemment une grande compression et permet de faire l'installation des grandes surfaces. En réalité ce type de compresseur joue le rôle de pompe.

2s Dans ces différents types de compresseurs, la compression ne se fait pas réellement à l'intérieur des cylindres. Mais la grande vitesse et la sortie petite sortie nous donne l'image de surcharger une petite contenance. Partant de là, nous affirmons qu'il n'y a pas eu de compression réelle, mais par la force des choses nous donnent une compression.

Aussi, note-t-on la grande perte d'énergie lors de la transmission du mouvement rotatif du vilebrequin 30 au mouvement de translation du piston. Ceci réduit considérablement la puissance du compresseur.

La présente Invention a pour but de fournir un compresseur qui produit une grande pression avec peu d'effort et générant une grande quantité d’énergie.

Conformément à l'invention, ce but est atteint avec un compresseur qui possède un arbre à came et un piston fixé avec la bielle qui est une tige rigide, articulée à ses deux extrémités et destinée à la transmission du mouvement entre deux pièces mobiles. Il est composé de :

- un piston qui a pour rôle d'aspirer et de refouler le fluide du cylindre,

-une tête de came qui sert à pousser le piston du point mort inferieur (PMI) au point mort supérieur (PMS).

- une came qui convertie le mouvement circulaire du moteur en mouvement rectiligne va et vient,

- un bras de bielle qui est la liaison entre la queue de la bielle et la came, • une queue de la bielle qui est le bout de la bielle, la partie opposée au piston,

- un roulement du bras logé dans la queue de la bielle qui permet aux bras de se mouvoir librement,

- un roulement du bras logé dans la came qui permet à la came de tourner librement sans que les bras ne lui fassent obstacle,

- une pompe de charge qui est attelée au compresseur pour aider le piston à faire le plein du cylindre,

- une soupape d'admission qui s'oppose à la sortie du fluide lors de la compression et laisse entrer le fluide lors de l'admission,

- une soupape d'échappement (s’oppose à l'admission du fluide lors de la l'aspiration et laisse sortir le fluide lors de l'échappement),

- un ressort de compression qui s'oppose à la sortie du fluide jusqu’à ce que la pression à l'intérieur du cylindre soit supérieure à sa tension.

Compresseur à came, conformément à l’invention présente l'avantage de produire une très grande pression avec peu d'effort et une grande production frigorifique dans les installations frigorifiques.

En outre, le compresseur permet de monter de grandes installations pour la production électrique et aussi à de diverses fins.

L'invention est décrite à l'aide des schémas joints à cet effet, selon les quels :

- La figure 1 représente le compresseur à came vue de face

- La figure 2 représente le compresseur à came vue de dessus ~ 5 ~

Le compresseur repose sur un principe, le principe GRA de LEON qui est défini comme l’intégration de toutes les forces allant du PMI au PMS supérieure à la tentions du ressort. Ce principe nous permet d'avoir une pression minimale de sortie qui est supérieur à la tension du ressort. Ceci signifie que la compression du fluide à l'intérieur du cylindre est supérieur à la tentions du ressort avant sa sortie.

La mise en service du moteur du compresseur va faire tourner l'arbre à came (17). Celui-ci va permettre à la came (3) de faire déplacer le piston (1) du PMS au PMI ou du PMI au PMS.

Le piston(1) étant au PMS, va descendre vers le PMI. Lors de ce mouvement la soupape d’échappement (11) se ferme tandis que celle d'admission(IO) s'ouvre. Cependant le fluide fait son entrée dans le cylindre (16) à l’aide de la pompe de charge (9) incorporée et du pïston(1 ) jusqu'à ce que celui-ci (le piston) arrive au PMI. Nous verrons que le cylindre (16) sera suffisamment chargé.

Une fois que le piston(1) est au PMI, celui-ci va reprendre sa course du PMI au PMS. Dés son premier mouvement de remonté, la soupape d'admission(IO) va se refermer sous l’action de la contre pression. En effet cette contre pression va pousser la tête de la soupape à se refermer. Elle est aidée par le ressort de rappel fixé sur la queue de la soupape. L'admission étant fermée, aussi bien que l'échappement, le piston(1) dans sa course de remonté va chercher à chasser le fluide, ce qui va augmenter la pression à l'intérieur du cylindre(16) jusqu'à ce que cette pression soit supérieure à la tension du ressort « principe GRAH de LEON » afin de laisser échapper sous pression, le fluide lorsque le piston(1) sera au PMS. La sortie étant petite va encore augmenter la pression.

Les mouvements du piston(1 ) sont assurés par une came (4) ovale excentrée constitué d'une partie très bombée (la tête de la came) (3). Quand la tête de la came(3) est à Γ opposé de la queue de la bielle. Cette période est la fin de l'admission et le début de la compression. Lorsque la tête de la came(3) remontera vers la queue de la bielle(6), le piston(1) va remonter vers le PMS. La came (4) possède un creux qui loge les bras du piston situé de part et d'autre de la queue de celui-ci. Les bras dans leur loge dans la came(3), possèdent des roulements ainsi que leur fixation sur la queue de la bielle (6) pour faciliter le mouvement de rotation de la came (4) et celui rectiligne du piston (1). Le jeu entre la bielle et la plaque du bas du cylindre qui oriente la bielle est de 1/27 tolérance.

Le barbotage de la tête de la came (3) dans l’huile va servir de lubrification du système.

Claims (1)

1. Compresseur à came caractérisé en ce qu'il est constitué d’un piston (1); d’une tête de came (2); d'une came (4); d'un bras de bielle (5); d’une queue de la bielle (6); d'un roulement du bras logé dans la queue de la bielle (7); d'un roulement du bras logé dans la came (8) ; d'une pompe de charge (9); d'une soupape d'admission (10); d'une soupape d'échappement (11) et d’un ressort de compression (13).

   Compresseur à came selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il possède un arbre à came (17) et un piston (1) fixé avec la bielle (2) qui est une tige rigide, articulée à ses deux extrémités et destinée à la transmission du mouvement entre deux pièces mobiles.

   Compresseur à came selon la revendication 1, caractérisé en ce que le jeu entre la bielle (2) et la plaque du bas du cylindre (16) qui oriente la bielle (2) est de 1/27 tolérance.

   Compresseur à came selon la revendication 1, caractérisé en ce que le barbotage de la tête de la came (3) dans l'huile va servir de lubrification du système.