Brevet FR2006147A1 — publié le 19691219

La présente invention a pour objet un dispositif destimé à régler de façon continue et contrôlée le flux dand un cylindre de compresseur alternatif, par reflux à travers l'ouverture de la soupape d'adnission, d'une partie du flux d'admission, Ce dispositif est partioulièrement adapté pour les compresseurs alternatifs à baute pression. Comme on le sait, après que le piston du compressur ait atteint son: point mort baut (P.M.H.) et passé un délai supplément@ire correspondant à un décalage angulaire &alpha; du maneton du compresseur, ce décalage dépendant du processus de re-détonte du gai qui reste à la pression d'alimentation dans les espaces morts du cylindre, la soupape d'admission s'ouvre et le gaz est aspiré dans le cylindre psndant tout le temps mécossaire au piston du compresseur pour atteindre son point mort bas (P.M.B.), o'est-à-dire un laps de temps correspondant à un décalage angulaire de 180 - &alpha; du manoton du compreszeur. Dès que le piston a atteint son point mort bas (P.M.B.), la soupage d'admis sion se ferme sous I 'action de son ressort 3 @appel, et dans lQ- Laps de temps suivant, corrospondant à un décalage angulaire de 180 du @@@@ton, le gaz est comprimé et refoulé du cylindre à travere la sompape d'adnission. Pour faire varier la quantité de gaz aspirée dans le cylindre du compresseur, il est done nécessaire de faire en sorte que la soupape d'admission du compresseur reste ouverte pendant un certain temps après que le piston ait atteint son point mort bas (P.M.B.) afim de perxettre, pendant la phase de compression, un reflux, par l'ouverture de cette afms soupape d'admission, d'une partie du gaz précéd@@ment aspiré. Selon la technique antérieure, ce retard apporté à la fermeture de la soupape d'admission, avec la variation correspondonte de l'admission, est obteau par un ressort de commande qui exerce und for@e F sur l'élément de fermeture de la soupape d'admission et la xaintient ouverte en comtrebalanqant l'action tendant à la refermer du ressort de rappel de la soupape. La fermeture de la soupape se pretuit @@ule@@mt quend le courant de gaz refluant dans la conduite d'admission à travers l'ouverture de soupape, peut produire sur l'élément de fermeture une force de courant dymamique supérieure b la charge de tarage F du ressort de commande. Le réglage du flux aspiré est réalisé en faisant simplement varier cette même charge de tarage F du ressort de coisande ; de cette manière en iait, on modifie la durée de la période de reflux du gaz. Ce type de réglage présente de toute façon de notables diffioultés et inconvénients dûs à l'emploi d'un ressort comme générateur de la force F de commande. La difficulté de connaitre pendant l'étude sur plans les fèrces exezcées par le gaz sur l'élément de formeture de la sompape dans les différentos conditions de fermeture, entraine em f@it, un diuensionnement douteux du ressort et l'impossibilité de connaître, @ eause même des vibrations et des résonances du ressort lui-même, quelle est la @dduction de flux attribuable à une valeur prédéterminés de la forse F. D'autre part, l'applieation d'un tel dispositif de régulation de flux à des compresseure alteruatife à haute preasion, ótant données les fortes charges, entrainerait l'@mpl@i de ressorts de commande de sections considérables et par conséquent de dimensions globales inhabituelles et poserait das problèmes de co@struction. Le but de la présente invention est de réaliser un appareil pour réguler le fux des compresseurs alternatifs, en évitant les dits inconvénients et, en gardant ouverte la soupape d'admission pendant la période de reflux au moyen d'un contrôle mécanique sans ressort, permettant de faire varier d'une marière déterminée et continue la @urée de la phase de reflux. L'invention est illustrée en détail en ce référa@t aux dessims annexés qui montreat un mode de réalisation préféré douné souloment à titre d'exemple, car de nombreuses variantes mécaniques et structurelles pauvent être imaginées sans que l'on sorte du domaine de l'invention. La figure 1 mentre le dispo@ivif de régulation de flux selon la technique antérieure. Sur cette figure il est possible de voir le ressort de commande 1, qui, par l'interédiaire du poussoir 2 communique à l'élément de fermeture 3 de la soupape d'admission du compresseur 4, en opposition à la force du ressort de rappel 5, la force F qui garde la soupape ouverte tant que le courant gazouz 6, s'échappant à travers l'ouverture de soupape dans le conduit d'admission 7, n'engendre pas sur l'élément de fermeture 3, une force dy@ami- que de flux pouvant dépasser la charge de tarage F du ressort de commande 1. On pout voir le volant a permettant de faire varier l'intensité de la brce F exercée par le ressort de manoeuvre 1 et par conséquont la durée du reflux gazeux et le flux aspiré par le cylindre du compresseur alternatif. La figure 2 montre l'appareil de régulation duflux de compresceurs alternatifs, selon l'invention. La figure 3 montre le cercle décrit par le maneton du compresseur alternatif, sur lequel le contour de la came d'entrainement a été superposé afin de mettre en évidence les relations angulaires entre la came et le vilebrequin dans les différentes phases de la régulation. La figure 4 montre un dispositif utilisant deux appareils selon l'invention pour réaliser un réglage de flux indépendant, dans deux étapes successives de compression. En se référant à la figure 2, l'appareil de réglage selon l'ln- vention comprend de la même manière, un poussoir 2, qui, poussé en avant, en opposition avec son ressort de rappel 9, agit sur l'élément de fermeture de la soupape d'admission 3 du compresseur 4 et maintient ladite soupape ouverte malgré son ressort de rappel 5. L'avancée du poussoir 2 au lieu d'être effectuée par un ressort de commande, est provoquée par une came motrice 10, en rotation synchronisée avec le vilebrequia 1 du coepressseur 4 qui agit sur ledit poussoir par cc-an- de hydraulique. En détail, le contour de la cams 10 agit sur la roue 12 montée star le cylindre hydraulique 14 qui, par le tube 15, commande le mouvement du poussoir 2 selon la loi imposée par le contour de la c-e 10. Ladite came motrice lo présente un contour tel que son intervalle angulaire d'action # (voir figure 3) s'avère inférieur à l'angle (180 - &alpha;) qui correspond à l'ouverture de la soupape d'admission en l'absence de régula- tion. L'action de la came sur le poussoir 2 par commande hydraulique, comie le montre la figure 2, représente seulement la fors de transmission la mieux adaptée. Copendant, dans des cae particuliers, le fonctionnement peut être rendu entièrement automatique (au moyen de tiges et de pivots). La figure montre clairement le maneton 16 do l'arbre 11 du compresseur alternatif 4. Le réglage du temps de reflux, et donc finalement le réglage du flux d'admission, est effectué @n déphasant de manière appropriée, pondant le fonctionnement du coMpresseur, la position angulaire de la case 10 par rapport à l'arbre du compresseur 11. Pour rendre plus cla@re cette idée, on se rdférera à la figure 3 dans laquelle 17 indique le cercle décrit par le saton 16, 18 indique la position occupée par ledit maneton quand le piston du aoepresseur est à son point mort bas (P.M.B.) et par conséquent la soupape d'admission 3 se referme soue l'action de son ressort de rappel 5, 19 indique la position du maneton correspondant au point mort haut (P.M.H.) du piston et 20 indique la position du maneton déplacés de d par rapport à la position 19, à laquelle correspond, comme on l'a dit, l'ouverture de la soupape d'admission par suite de la dépression engendrée par le piston du compresseur. On supposera que la came 10 occupe au début une position angulai- re par rapport à l'arbre 11 du compresseur 4 telle que son contour soit placé comme le montre sur le dessin la ligne ininterrompue 10' Da@s ce cas la soupape d'a@ntosion 3 s'euvre au point 20 et après une rotation supplómentaire de ss du man@ton 11, le conteur de la came 10'met en mouv@@snt le poussoir 2 en le déplaçant jesqu'à amen@@ sa tête @@ contact avec l'dlément de fermeture de in soupepr c@@erte 3.Le poussoir 2 conserve cette position, sur un angle # qui dépend du contour de la came elle-même (en fait ss : # @ # angle constant d'action de l@ came), et ansuite la came lui permet de revenir à sa position initiale da rapos, y étant poussé par son ressort de rappol s et par la pression du reflux de gaz. Dans, lorsque le point mort bas (P.M.B.) correspondant au point 18 est atteint, comme le poussoir 2 s'est reculé, le ressort de rappel 5 peut fermer la soup@pe 3. C'est-à-dire, dans ce cas, la soupape d'admission 3 n'est res touchée par le déplacement du poussoir 2 et le flux d'admission est alors à son maximu@. On supposera maint enant que l'on déphase en l'evançant de # @@grés la position angulaire de la came 10, par rapport au cas pricédent. de telle manière que la nouvelle position de son contour par rapport à l'arbre 11 du compresseur 4 soit celle montrée en tirets (10") sur le dessin. Dans ce cas la soup@pe 3 s'ouvre encore au @@dnt 20 et le rapprochement du poussoir 2 de l'élément de fermeture de la soupape d'admission se produit après que le maneton si@ affestué @as rotation @@pplé@@@teire ss'. Par conséquent le poussoir 2 et la soupape 3 a'interfèrent pas l'un avec l'autre. En tout cas, au point mort bas (P.M.B.) correspondant au point 18, quand la soupape d'admission 3 va pour se fermer sous l'action de son ressort de rappel 5, la dite soupape trouve le Doussoir 2 en position avensté par l'action du contour de la came 10@@ et par conséquout, elle est @tligas de raster cuverte. L'élément de fermeture de la soupape 3 reste donc appuyé sur le poussoir 2 et est ramené à sa place seulement au moment correspondant à la position 21 du maneton qui dépend du contour de la came 10". La phase de compression @u lieu de commander an point la, commence donc à partir du point 21, par l'effet de la came et la coures utile C du piston se trouve par conséquent rasenée @ (C - #C). Le flux d'admission est alers réduit proportionnellement à(c -#c) c D'après ce qui a été expliqué, il est clair qu'en décalant la case d'entraînement 1C par rapport à l'arbre Il du compresseur 4, il est possible de faire varier le moment de fermoture de la soupape d'admission 3 et par conséquent le reflux, et donc le flux d'admission, Le dispositif permottant le déphasage exact et continu do la came 10 par rapport à l'arbre du compresseur, même pendant le fonctionnement du compresseur est illustré à la figure 2. Cet appareil comprend une botte 22 qui est fixée de façon rigide sur le côtQ du coipresseur alternatif 4 du côté oppose à la rouo, et à laquelle est fixé, au loyen d'un support approprié, le dit cylindre 14 de commande hydraulique. A l'intérieur de cette botte 22 vont disposés trois arbres paral Iules supportés par les parois frontales de la botte au moyen de paliers lisses. L'arbre 23 est directement rattaché, par les flasques 24, au vilebrequin 11 du coopresseur 4 sur lequel est calée une roue dentée hélicoïdale 25 en prise avec un. roue dentée hélicoïdale analogue, calée sur le second arbre 27. Sur ce dernier arbre est aussi fixée une autre roue dentée héli- coïdale 28, semblable à la roue 26, mais avec des spirales opposées, qui est en prise avec une roue dentée hélicoïdale similaire 29 fixée sur le troisième arbre 30 sur lequel est calée la came de commande 10. Par ce système, la came 10 tourne en synchronisme avec le vilebrequin 11 du compresseur 4. En fait, une rotation en sens contraire des aiguilles d'une montre du dit vilebrequin 11, et de ce fait, de l'arbre 23, entratne une rotation similaire en sens opposé de l'arbre 27 et par conséquent une rotation de l'arbre 30 semblable à la fois en direction et en valeur à celle de l'arbre 11. Les deux arbres 23 et 30 sont de plus assujettis on direction axiale au moyen de butées, tandis que l'arbre 27, avec ses roues dentées 26 et 28 munies de spirales opposées, peut autre déplacé axialement, même pendant le fonctionnement da compresseur, au moyen d'un élément de positionnement axial (non représenté sur la figure), qui agit, manuellement ou hydrauliquement sur l'extrômité extérieure (gauche) de l'arbre 27. Le déphasage de la came 10 par rapport au vilebrequin 11 du col- presseur 4 et provoque par le déplacement axial du dit arbra 47. En supposant en effet, que l'o empêche toute rotation.de l'arbre 23 et que l'on déplace axialeseat l'arbre 27 d'une longueur s, par exemple dans une direction opposée au compresseur, par ce moyen, on provoque une rotation de # degrés do l'arbre 27 dans une direction oppose à celle (supposée dans le sens contraire des aiguilles d'une montre) du vilebrequin 11 du compresseur, cette rotation résultant de l'engrenage hélicoïdal des roues dentées s5 et 26 trauaacttant le mouvement entre les deux arbres 23 et 27.Une rotation semblable, mais dans une direction opposée, est effectuée, naturellement, de même par l'arbre 30 qui est en prise avec l'arbre 27, De nus, le déplacement s de l'arbre 27 oblige l'arbre 30 à une rotation supplémentaire de k degrés, par suite de l'engrenage hélicoïdnl des roues 28 et 29 ; ea résumé, l'arbre 30 tourne de 2 # des dans le sens habituel de rotation du vilebrequin 11 du compresseur 4. De ce qu'il a été oit, il résulte que, par déplacement axial de l'arbre @7 il est possible de déphaser à volonté la came 10 fixée sur l'arbre 30 par rapport au vilebrequin Il du compresseur 4 et, comme l'élément de posi- tionnement permet des déplacements axiaux continus et totalement contrôlés de l'arbre 47, il est clair qu'il ost possible d'obtenir des déphasages continus et entièrement contrôlés entre l'arbre du compresseur et la came do commande. Le dispositif illustré peut etre même utilisé pour réguler en même temps le flux d'admission de plusieurs cylindres d'un même compresseur. Pour cela il suffit dc fixer sur l'arbre 30 autant de cames de commande qu'il y a de cylindres. Dans le cas de deux cylindres de compression actionnés par des coudes opposés du vilebrequin, une seule came de commende 10 est capable de réguler le flux au moyen de deux commandes hydrauliques semblables opposées par rapport à cette même came, il est clair que les réductions de flux, que l'on peut obtenir cn commandant les poussoirs des soupapes d'adaission des différents cylindres de compression par le même arbre à came 10, restent égales en pourcentage. Pour un coepresseur à deux étages, en interposant entre l'arbre b came qui régule le flux du cylindre de compression du premier étage et l'ar- bre h came qui régule le flux du cylindre de compression du second étage, un autre dispositif de déphasage comme celui décrit ci-dessus, il est possible d' obtenir des déphasages différents pour les deux arbres à came, c'est-à-dire d'obtenir des variations différentes de flux pour les deux étages et par consé- quent de faire varier la pression intermédiaire entre les deux étages de çom- pression. La figure 4 représente une réalisation schématique de ce qui est décrit ci-dessus pour un compresseur qui est supppsé avoir un cylindre pour le premier étage et un cylindre pour le second étage de compression. La came 10 commandant le poussoir de la soupape d'admission du cylindre compresseur 4 du premier étage de compression 4, est déphasé, par rapport au vilebrequin 11 des deux cylindres compresseurs, par déplacement axial de l'arbre 27 du dispositif de La came 10, qui contrôle le pouesoir de la soupape d'admission du cylindre compresseur du second étage de compression 4, est au costraire déphasé par rapport au même vilebrequin 11, indépendamment du déphagage da la première came, par déplacement axial de l'arbre 27 d'un second dispesitif de déphasege, analogue au premier, qui est actionné par la rous hélicoïdale 29 du prenier dispositif de déphasage. Sur les dessins, les référeuces numériques correspendant à celles déjà utilisées dans la description, les éléments conseraant le deuxième étage de compression étant indiqués avec une barre. REVENDICATIONS ------------- 1. Dispositif pour la régulagl@@ continue et contrôlés, par reflux à travers l'ouverture de la soupape d'@@@ission, du flux d'admission dans des compresseurs alternatifs, en particulier @@@r des c@@@@@sseure à @aute pression. serpranant un poussoir seuais à 1'@@@don d'un @ @ de @@@@el, agissant sur la soupape d'admission du @osp@@@@sur, des @@@@@@ de @@@@ande sur le dit poussoir et des moyens pour réali@a@ l@ déphasage @@@tinu @@ coatrôle, par rapport au vilebrequin, du compr@@@@@@, tirmctérisé @@ ce que les moyens de commande du poussoir comprennent une e@@@ de commande fixée sur un arbre, cette came agissant sur le piston d'un cylindre qui actionme hydrauliquement ce poussoir. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé on ce que la dite came de commande présente un contour ayant une plage angulaire de traveil inférieure à l'intervalle angulaire décrit par le maneton pandant le temps d'ouverture de la soupape d'admission en l'absence de régulation. 3. Dispositif selon l'une au moins des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens pour assurer un déphasage contion et contrôlé de la came de commande, par rapport au vilebrequin du cospresseur, comprentent trois arbres parallères reliés par des roues à même denture bélicoïdale, le premier étant entraïné directement par le vilebrequin des compresseurs et la came étant fixée sur le troisième. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, ceractérisé en ce que sur l'arbre internédiaire sont fixées deux reuen hélicoldales semblables, servant à transametere le mouvent du premier arbre au treisième, ces roues étant zunies de dents hélicoldalea à apirales oppostes. 5. Diapositif selon d'une des @@@@ @ @tion, @ @ 4, ea- restérisé en ce que est arbre intetrfuldes tout se dipl @@@ erielensat sur des paliers lisses, en etant guidé par un élément de pouitietanc@ent afin d'effectuer le déphasage voulu entre la c@@e et le vilebrequie du compresaeur. 6. Dispositif selon l'une au moins des revendications 1 à 5, caractérisé on ce que, en interposant entre l'arbre à @@@@ qui e@@@@@és les poussoirs des soupapes d'admicriom de: cyliadmer da pronier étage et un second ar bre à came oc@mandant les cylindres de fluxdes étage, @@ est po@@ible 'asau- rer la régulation concenittante des flux @ des deux @tap@@ de acopressicindépendamment l'une de l'autre.