Brevet FR2011089A1 — publié le 19700227

Il est de pratique courante dans le domaine de' la réfrigération d'utiliser des compresseurs à gaz du type à piston alternatif comportant un ou plusieurs étages de compression agissant sur le réfrigérant gazeux utilisé dans le système. Chacun de ces 5 étages de compression comprend un cylindre muni d'une chambre annulaire d'admission du gaz qui s'étend vers l'extérieur autour de son extrémité et dans laquelle est logée -une soupape d'aspiration chargée par un ressort annulaire, à travers laquelle le gaà est admis pendant la course d'aspiration d'un piston enfermé et eou-10 lissant dans le cylindre. Le cylindre est pourvu d'un chapeau de fermeture d'extrémité ou culasse qui coopère avec l'alésage du cylindre pour former une chambre de déplacement annulaire pouvant communiquer avec la chambre d'admission du gaz afin de recevoir le gaz admis par la soupape, un moyen servant à imprimer un mouvement 15 de -va-et-vient au piston à l'intérieur du cylindre de façon à aspirer le gaz dans la chambre de déplacement et à refouler celui-ci de la chambre, alternativement, sous une pression élevée. Pour permettre de refouler le gaz sur lequel-a agi le piston, on munit d'habitude la culasse du cylindre d'une série 20 annulaire d'orifices de refoulement à haute pression pouvant communiquer avec la chambre de déplacement et par 1'intermédiaire d'une soupape appropriée avec une chambre de compression d'où le gaz à haute pression est réparti dans le système,' Bien que le modèle de la soupape de refoulement puisse varier, la pratique cou-^ rante a été jusqu'à présent d'utiliser une soupape .du type à diaphragme ,en forme de disque,fixée à la culasse, sur sa partie médiane, la partie se trouvant au voisinage de sa périphérie extérieure recouvrant les orifices de refoulement, un moyen approprié servant à maintenir la soupape à diaphragme appuyée sous une 30 charge prédéterminée pour pouvoir obtenir une compression appropriée du gaz. Normalement, ces plaques de soupapes à diaphragmes sont formées en une bande d'acier à ressort plane de. qualité spéciale qu'on ne peut trouver qu'au prix fort. Du fait que ces soupapes 35 sont soumises à des chocs violents et à des flexions fréquentes à grande vitesse, la matière servant à former les diaphragmes doit être d'une dureté et d'une composition chimique particulières et elle doit également être exempte de tension interne, de fissur® ou d'autres défauts. De plus, lorsqu'ils sont formés en une matière 40 * - ' 'BAD ORIGINAL 69 20036 2011089 - 2 - plane, les diaphragmes lorsqu'ils sont détendus doivent être parfaitement plans et ils doivent présenter une surface finie de façon à être exempts de tout défaut de surface quelconque pour assurer un appui approprié, et bien que des tentatives aient été ** ' , un appui 5 faites dans le passé pour supprimer les difficultés présentées par/- . précis en bombant le disque de la soupape ou la plaque du diaphragme, on a trouvé qu'il se produit des tensions internes pendant la mise en forme de ces diaphragmes, lesquelles les affaiblissent d'une manière nuisible, 10 La présente invention supprime les difficultés et.les inconvénients subis au cours des efforts antérieurs pour réaliser une soupape à diaphragme pour compresseurs à gaz qui soit destinée à s'appuyer d'une manière efficace et appropriée sur son siège tout en permettant de former celle-ci à partir d'une matière en rouleau 15 relativement peu coûteuse et qu'on peut se procurer facilement. Suivant la présente invention, les diaphragmes des soupapes de refoulement des compresseurs peuvent être estampées et/ou poinçonnées en partant d'une matière en feuille en rouleau, les disques diaphragmes individuels recevant une forme concave ou 20 bombée avec l'aide de matrices appropriées, sous pression, par exemple au moyen d'une presse, les diaphragmes de forme bombée étant ensuite traités par une opération de martelage par grenailla-ge dans des conditions réglées de manière à détendre les tensions internes produites au cours de l'opération de mise en forme. 25 D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention ressortiront au cours de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés qui donnent à titre explicatif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation conforme à l'invention.' 30 Sur ces dessins dans lesquels des références numériques semblables indiquent des éléments semblables dans les différentes vues, La Fig. 1 est une coupe verticale partielle à travers le cylindre, l'assemblage de la soupape de refoulement, le piston 35 et le bâti d'un compresseur type de réfrigérant gazeux selon l'invention, le diaphragme de la soupape étant représenté appuyé sur son siège j La Fig. 2 est une coupe partielle à line échelle un peu ^grandie, à travers l'assemblage de la soupape de refoulement, mais 40 représentant le diaphragme décollé de son siège \ • — T 3AQ ORIGINAL 69 20036 2011089 - 3 - La Fig, 3 est une vue schématique représentant l'opération initiale d'estampage et de mise en forme du diaphragme en partant d'un rouleau de matière en feuille, j La Fig. 4 est une vue en plan tel'un des diaphragmes, 5 initialement poinçonné, estampé ou ayant reçu autrement une forme bombée en partant d'une feuille de matière appropriée j La Fig. 5 est une coupe à travers le diaphragme suivant la ligne 5-5 de la Fig/ 4 ï La Fig. 6 est une vue en perspective de l'un des diaphrag-10 mes de forme bombée maintenu en position à l'intérieur d'un-montage tournant approprié pour l'opération de martelage par grenaillage destinée à détendre les tensions internes ; La Fig. 7 est une coupe verticale à travers le diaphragme et le montage de maintien mais représentant le diaphragme de 15 forme bombée maintenu en position pour l'opération de grenaillage effectuée sur sa surface opposée ; La Fig. 8 est une coupe verticale à travers l'une des soupapes perfectionnées en forme de disque dans laquelle les tensions sont détendues, en cours d'application à la culasse d'un 20 cylindre j et La Fig. 9 est une coupe transversale semblable à travers la soupape et la culasse après assemblage final.' Bien que la présente invention ait été représentée et décrite ici comme pouvant être appliquée d.'une manière particu-25 lièrement avantageuse à des compresseurs à pistons alterniifs pour des gaz réfrigérants, il n'est pas prévu de limiter inutilement la présente invention à une telle utilisation, et il est également envisagé que les termes descriptifs particuliers utilisés ici reçoivent" une interprétation la plus large possible compati-30 ble avec la description.' En se reportant particulièrement aux Fig. 1 et 2 des dessins, la partie d'un compresseur type selon l'invention qui y est représentée comprend d'une manière générale un cylindre 10 muni d'un alésage 12 et d'une culasse d'extrémité 14 qui coopère 35 avec le cylindre pour former -une chambre de déplacement à l'intérieur de laquelle est enfermé et coulisse un piston 16.' Autour -de la partie périphérique du cylindre 10, au voisinage de la culasse 14, se trouve un intervalle ou espace annulaire 18 qui communique avec une série d'orifices d'admission 20 et avec l'intérieur 4® du cylindre 10 par une soupape annulaire - 22, cette dernière étant 69 20036 2011089 - 4 - poussée constamment à une position d'appui fermant les orifices 20, par exemple au moyen de ressorts 24. Le piston 16 est destiné à se déplacer d'un mouvement de va-et-vient à l'intérieur de l'alésage 12 au moyen d'une bielle 26 commandée par la manivelle et 5 l'excentrique habituels, non représentés. Les orifices ou canaux d'aspiration 20 communiquent avec une chambre 28 d'alimentation en gaz et lorsque le piston 16 est écarté de la culasse 14, la soupape d'aspiration annulaire 22 chargée par un ressort est contrainte de se décoller à l'encontre de 10 l'action des ressorts 24, du gaz étant aspiré de la chambre 28 à travers les orifices 20, en regard de la soupape 22, à travers l'espace annulaire 18-et pénétrant dans la partie supérieure de la chambre de déplacement. L'espace 28 est formé à l'intérieur d'un bâti 30 qui sert également à monter le cylindre 10 et ses éléments v 15 associés. La culasse 14 est, à son tour, pourvue d'une série annulaire d'orifices de sortie ou de refoulement espacés 34 pouvant communiquer avec la chambre de déplacement et avec une chambre de compression 36 formée dans le chapeau 38, l'écoulement du gaz à 20 travers les orifices 34 étant commandé par une soupape de refoulement 40. Comme on le voit, la soupape de refoulement à haute pression 40 réalisée suivant la présente invention comprend un diaphragme ou disque de forme bombée qui est monté à sa partie médiane sur la culasse 14,par exemple au moyen d'un boulon ou d'une vis à ma-25 chine 42, et dont la partie périphérique extérieure recouvre les orifices 34. Dans la pratique réelle, il est préférable que la culasse ou plaque 14 présente un canal annulaire 44 débouchant vers le haut ou un canal semblable qui relie entre eux les orifices 34, dont les bords forment un siège pour le diaphragme 40 de la sou-.30 pape. Il est également courant d'utiliser un moyen limitant le mouvement ou la flexion de la soupape à diaphragme 40, et ceci peut être obtenu en. utilisant une entretoise 46 et une ou plusieurs plaques de soutien 48 qui sont également montées sur la vis ou boulon de retenue 42. Comme on le voit, ces plaques ou ces disques de sou-35 tien 48 présentent également une forme bombée et ils servent à limiter le mouvement vers l'extérieur de la partie périphérique de la soupape 40. La soupape à diaphragme 40, l'entretoise 46 et les plaques dé soutien 48 sont maintenues assemblées sur la culasse 14 au moyen d'une rondelle 50 et d'un écrou 52 qui sont portés éga- 40 lemen"k Par le boulon 42, et l'assemblage formé par la culasse et 69 20036 2011089 - 5 - la soupape est normalement maintenu en position à l'intérieur de la chambre 36 formée dans le chapeau 38 w exemple au moyen d'un ressort hélicoïdal relativement fort 54. De cette manière, pendant la course de compression dirigée vers l'extérieur du piston 16, le 5 gaz qui provient de l'intérieur de la chambre de déplacement du cylindre 10 repousse le diaphragme 40 de son siège, ce qui permet au gaz comprimé de pénétrer dans la chambre 36 d'où le gaz comprimé est réparti dans le système. Suivant la présente invention, les soupapes à diaphragme 10 individuelles 40 reçoivent initialement la forme qu'on voit sur les Fig. 4 et 5 en estampant celles-ci sur un rouleau 60 de matière en feuille approprié, comme on le voit sur la Fig. 3, au moyen de poinçons et matrices appropriés 62. Les diaphragmes individuels ainsi formés présentent des tensions internes qui sont nuisibles 15 et qui doivent être détendues, de telles tensions internes résultant de l'opération d'estampage et de mise en forme. En conséquence pour détendre ces tensions internes dans les diaphragmes de forme bombée, on place chaque diaphragme 40 dans un montage approprié 66, comme on le voit sur les Fig. 6 et 7. Ce montage 66 peut comporter 20' une table ou un élément de support 68 muni d'une série de pinces 70 espacées d'une manière annulaire ,pouvant coopérer avec la périphérie du diaphragme 40 pour maintenir celui-ci rigidement en position. De préférence le support 68 est supporté »de manière à tourner, par un arbre vertical 72 et un moyen approprié tel qu'une manivelle 25 74 peut être utilisé pour déplacer les pinces pour les serrer et les desserrer. Pendant qu'on fait tourner l'arbre 72 et le support 68 à l'aide de n'importe quel moyen approprié, la surface à découvert du diaphragme 40 est soumise à un jet ou à une pulvérisation de grenaille 76 d'un ajutage 78 d'un dispositif de grenaillage. Après qu'une première surface du diaphragme 40 a été ainsi traitée, on le renverse dans le montage 66 comme on le voit sur la Figi! 7 et on soumet l'autre surface au même type d'opération de grenaillage. Au cours de l'opération de mise en forme qui est exécutée 35 avec l'aide de poinçons et de matrice^ comme on lé voit sur la Fig." 3, il faut régler dans les matrices l'importance du bombement ou de la courbure du diaphragme de manière à lui donner une courbure ou un cintrage suffisant pour assurer son rappel èt empêcher la plaque du diaphragme de jaillir en sens opposé pendant le fonctioh-40 nement.' Ceci dépend dans une certaine mesure du type de matière BAD ORIGINAL 69 20036 2011089 - 6 - utilisée et de son épaisseur. En ce qui concerné l'opération de grenaillage, les dimensions de la grenaille utilisée ét qui est soufflée -contre la surface de là plaque du 'diaphragme^ ainsi que lintensité de la force suivant laquelle la grenaille est soufflée , 5 doivent être telles qu'elles assurent la détente des tensions internes sans appliquer des efforts exagérés à la matière ni l'abîmer, et cette opération, comme on le voit sur les Fig. 6 et 7, doit être exécutée après avoir poinçonné et bombé les plaques. Le diaphragme finalement mis en forme et traité est 10 ensuite appliqué comme on le voit sur la Fig. 8 où l'une des plaques 40 est représentée comme étant appliquée par une ouverture centrale sur le boulon 42, la face concave étant cintrée au dessus du siège annulaire formé par le canal 44 communiquant avec les orifices 34, les éléments étant représentés à leur état de détente x 15 avant de les boulonner, sur cette figure. Par suite, lorsqu'on applique et serre l'écrou 52 comme on le voit sur la Fig. 9, le diaphragme 40 est aplati,ce qui supprime sa forme bombée inhérente et on obtient une étanchéité extrêmement bonne autour des deux bords qui délimitent le canal annulaire 44, et tous les 20 légers creux de surface quelconques pouvant être dus au grenaillage forment également une petite série de réservoirs d'huile qui aident encore à obtenir une bonne étanchéité efficace. Du fait que le diaphragme 40 a été préformé et que ses tensions ont été détendues pour lui donner sa forme bombée, sa forme aplatie qu'il est contraint 25 de prendre, comme on le voit sur la Fig. 9, est en réalité une forme non naturelle, et de ce fait le diaphragme présente une tendance naturelle à.revenir rapidement à sa position de fermeture lorsque les pressions des gaz sont détendues à l'intérieur des orifices 34 et de l'anneau 44, ce qui permet d!obtenir un élément fonctionnant 30 d'une manière plus rapide et plus efficace. Il convient également de noter que le grenaillage des bords dès ouvertures du diaphragme 40 est important du fait que c'est à cet endroit que commencent normalement les fissures et les incidents, et en utilisant un montage tel que celui représenté et décrit ici pour l'opération de 35 grenaillage, tous les bords sont traités d'une manière effective et sont couverts complètement sur les deux côtés de la plaque du diaphragme. Les plaques de soutien de forme bombée 48 peuvent bien entendu être au nombre de une plaque ou plus, et ces disques sont également réalises en une matière en feuille flexible de la même' 40 manière que celle décrite plus haut pour les diaphragmes de soupape 8ÂD ORIGNAL 6920036 2011089 - 7 - par des opérations de poinçonnage et d'estampage, les tensions internes étant détendues par une opération de grenaillage ou une opé ration semblable. De ce fait, ces disques 48 présentent la même capacité de fléchir lorsqu'ils sont chargés et de revenir à leur forme bombée préalable lorsque la charge est supprimée ou diminuée Il va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 69 20036 - 8 - 2011089 REVENDTpATIONS 1.'Ensemble de soupape de refoulement destiné à un compresseur alternatif, dont la culasse d'un cylindre comporte au moins un orifice de refoulement à haute pression, caractérisé en 5 ce qu'il comprend une plaque diaphragme souple de forme bombée disposée de telle sorte que sa surface concave doit tournée vers la culasse, et qu'une partie de celle-ci recouvre l'orifice de refoulement, un moyen fixant la plaque diaphragme sur la culasse d'une manière telle que le diaphragme est fléchi et s'aplatit de 10 manière à s'appuyer sur son siège et normalement fermer l'orifice de refoulement. 2. Ensemblë de soupape de refoulement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la plaque diaphragme de forme bombée est formée à partir d'une feuille normalement plate de métal 15 brut traitée pour détendre les tensions internes résultant de sa mise en forme. 3. Ensemble de soupape de refoulement suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le traitement utilisé pour détendre les tensions internes est effectué par une opération de 20 grenaillage. 4. Ensemble de soupape de refoulement suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la surface de la plaque du diaphragme est rendue rugueuse par l'opération de grenaillage pour y formep un grand nombre de réservoirs. 25 5. Procédé pour produire des diaphragmes destinés à être utilisés dans un ensemble de soupape de refoulement d'un compresseur alternatif, caractérisé en ce qu'il consiste à découper et à former une feuille de matière souple pour former un diaphragme de forme bombée, et à traiter ensuite ce diaphragme de forme bombée • 30 pour détendre les tensions internes qui y sont produites du fait de l'opération de découpe et de mise eh forme. 6. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le traitement du diaphragme pour détendre les tensions internes est constitué par une opération de grenaillage. 25 7. Procédé suivant la revendication 6, caractérisé en ce que l'opération de grenaillage est exécutée sur les deux côtés du diaphragme préformé. 8. Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce 40 que le diaphragme de forme bombée est découpé et mis en forme en partant d'un rouleau d'une matière en feuille souple. BAD ORIGINAL 69 20036 - 9 - 2011089 9. Diaphragme destiné à être utilisé dans un ensemble de soupape de refoulement, caractérisé en ce qu'il est produit suivant le procédé de la revendication 5. 10. Ensemble de soupape de refoulement suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise une plaque de soutien souple de forme bombée pour le diaphragme, la plaque de soutien étant fixée en position à un certain espacement du diaphragme, sur son côté qui est opposé à l'orifice de refoulement.