Brevet FR2244086A1 — publié le 19750411

Cette invention se rapporte aux compresseurs et concerne en particulier les valves utilisables dans les compresseurs d'air, Dans les compresseurs d'air, divers types de valves ont e été employés jusqu'à présent. Ces compresseurs d'air comportent le plus souvent un ou plusieurs pistons qui sont entraînés selon la technique classique par l'intermédiaire d'une bielle et d'un arbre-manivelle afin d'aller et venir dans un cylindre ou dans plusieurs cylindres respectifs. A l'inverse de ce qui se produit dans les moteurs à combustion interne ou dans les machines à vapeur, les compresseurs d'air comprennent le plus souvent des valveS qui sont ouvertes et fermes par les pressions relatives qui sont exercées de part et d'autre des éléments de valve et aucun autre moyen d'ouverture des valves n'est généralement prévu. Les valves sont normalement des valves à une seule voie mon tées par paires, chaque paire de valves comprenant une valve dten- trée ou d'admission et une valve de sortie ou de distribution desservant le compresseur. Jusqu'à présent, les valves des compresseurs comportent de fa çon typique des disques plats soumis à la charge dtun ressort qui sont pourvus de sièges plats ou coniques, ou bien, à titre de variante, ces valves sont des valves à anches qui sont constituées essentiellement par des organes flexibles plats dont une extrémité est goupillée sur le corps du compresseur alors que son autre ex trémite s'appuie normalement en travers de 1 t orifice de distri- bution ou d t entrée,selon le cas.Dans l'une et l'autre hypothèses, la pression d'air dans chaque course dévie la valve d'entrée pour quelle s'ouvre dans une demi-course tandis que la valve de sortie s'ouvre dans l'autre demi-course. Ces valves pressentent certains inconvénients en ce sens qu'elles ont tendance à se fracturer au cours du service et, en outre, étranglent de façon indésirable, ltécoulement d'air et sont par conséquent la cause d'un échauffement nuisible à 1 t intérieur du compresseur. La présente invention se propose de créer des compresseurs munis de valves qui soient moins sujettes à la fracture que celles établies jusqu'à présent et (ou) d'assurer des caractéristiques d'écoulement améliorees pour un degré donné de soulèvement de la valve par rapport à son siège d'application. L'invention est matérialisée dans un compresseur muni dtune valve comprenant un organe en forme de disque soumis une sollicitation élastique dont un côté est constitué par une surface concave dans lequel agit un organe de sollicitation élastique (typiquement un ressort) et dont l'autre côté forme une surface à courbure convexe qui porte contre un siège de valve à profil généralement concave. Le siège de valve généralement concave peut affecter la forme d'un tronc de cône ou peut avoir une forme courbe (typiquement la forme d'une surface sphérique) pour correspondre à la surface courbe de l'élément de valve. L'organe de sollicitation élastique peut être placé par rapport à l'organe formant valve du fait que la surface concave de cet organe est munie d'une partie centrale qui a tendance àrete- nir l t organe élastique. Dans ce dernier cas, la partie centrale peut être constituée par une étendue sensiblement plane. L'organe élastique peut être retenu dans le corps du compresseur par un carter convenable par lequel cet organe élastique est empêché de déplacer sa position de travail latéralement au corps du compresseur par rapport au siège d'application de la valve. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, organe formant valve peut ne pas être muni d'une partie centrale plate mais un élément faisant saillie peut être prévu qui s'engage dans le corps du compresseur et qui ait tendance à être attaqué par l'organe formant valve lors de son soulèvement par rapport au siège d'application de la valve afin de tendre à centrer cet organe par rapport au siège de valve et à l'organe flexible. Dans ce dernier cas, l'organe saillant peut comprendre au moins en partie un carter maintenant l'organe flexible en position prédéterminée par rapport au siège dtapplication de la valve. L'organe formant valve peut être usiné par estampage dune tôle d'acier inoxydable et par traitement thermique afin de posséder le degré de dureté requis. Pour la facilité de la compréhension et de la réalisation industrielle de 'invention, elle est plus complètement décrite ci après, simplement à titre d'exemple d'aillenfs, en regard des dessins schématiques annexés dans lesquels La fig. I représente un compresseur d'air du type à deux cylindres avec un arrachement partiel montrant une valve de distribution et une valve d'admission suivant un premier mode de réalisation de l'invention. La fig. 2 représente une variante de la valve de distribution utilisable dans un compresseur d'air. La fig. 3 représenteune variante de la valve d'admission utilisable de meme dans un compresseur d'air, Comme représenté dans la fig.1, il agit ici dtun compresseur du -type à deflx cylindres aménagé selon l'invention. Pour la clarté de lillustration, une valve d'entrée d'un des cylindres ett re- présentée ainsi qu'une valve de sortie de l'autre cylindre. Toutefois, et comme on le conçoit, chaque cylindre peut être muni à la fois d'une valve entrée et d'une valve de sortie. Le corps du compresseur est désigné géné ralement par 1; il comporte une culasse 2, une partie de valve intermédiaire 3 et un bloc de cylindres 4. Ce dernier comprend un cylindre 5 muni dgun piston 6 et un autre cylindre 7 pourvu d'un piston 8. Ces pistons sont montés pour aller et venir grâce à des bielles désignées respectivement par 9 et 10 afin-de transmettre leur mouvement au maneton dtun arbre à manivelle (non représenté). La culasse 2 du bloc de cylindre 4 est munie d'un raccord d'entrée désigné par Il, et un raccord de sortie désigné par 12. Le premier comporte un canal 13 s'étendant vers le côté supérieur d'un siège de valve concave 14 contre lequel la surface convexe 16 d'un organe 15 formant valve est sollicitée par un organe élastique affectant la forme d'un ressort léger 17. La surface de l'organe 15 contre laquelle agit le ressort 17 est une surface concave 18 pourvue d'une partie çentrale plane contre laquelle porte le ressort 17. Gracie à cette constructions le ressort étant logé à son extrémité dans un évidement 19 de la partie 3 du corps du compresseur produit un effet d'auto-centraae de l'organe 15 formant valve. Si l'on examine maintenant la valve de sortie qui est associée au cylindre 7, on voit qu'elle comprend une valve qui est sensiblement identique à la valve d'entrée avec cette réserve, qui est d'ailleurs évidente, que son sens de fonctionnement est inversé. Cette valve de sortie n'exige donc pas de description plus détaillée, sauf qu'il convient d'indiquer qu'elle ménage un trajet àune seule voie entre le cylindre 7 et le raccordement de distribution 12 du compresseur. Au cours du fonctionnement des valves de distribution et d'admission du compresseur décrit en regard de la fig.l, chacune de ces valves s'ouvre par suite de la différence de la pression d'air se produisant en travers d'elles afin de permettre un écoulement de ltair dans un seul sens entre ltorifice d'entrée Il et le cylindre respectif puis entre le cylindre respectif et le raccord de distribution 12. La réapplication contre leurs sièges des valves est aidée par l'organe élastique affectant la forme d'un ressort tel que 17 de façon telle que les valves sont légèrement sollicitées vers leur position fermée.Il convient de noter que du fait que les éléments des valves comportent des surfaces convexes qui viennent en prise avec des sièges concaves, elles ménagent une carac téristique avantageuse d'écoulement de de l'air à travers elles par comparaison par exemple avec les valves du type à disque telles que celles qui sont prévues dans certains compresseurs. En outre, du fait de la géométrie des organes formant valves comme brièvement décrit ci-avant, leurs parties centrales planes sont influencées par les ressorts légers et assurent un effet de centrage qui est avantageux pour ces organes formant valves comme ceci est nécessaire dans la présente construction, aucun autre organe de guidage pour leur centrage tétant nécessaire.En outre, du fait que la surface de l'organe formant valve qui porte contre le siège d'application respectif est convexe, les forces d'impact instanténées effectives qui sont éprouvées entre cet organe formant valve et son siège tendent à être réduites par comparaison avec celles qui se produisent avec les organes en forme de disques formant valves dont il a été parlé ci-avant. Il en résulte que la probabilité dtune fracture de la valve est sensiblement réduite. Dans la fig.2 est représentée une variante de réalisation de valve de distribution dans laquelle, alors que le siège 21 de la valve est ici encore de forme tronconique, l'organe 22 formant la valve proprement dite est sensiblement sphérique à la fois sur sa surface interne et sur sa surface externe. Ainsi, il n'est pas prévu dans cet exemple de partie plane centrale comme ceci est envisagé dans les valves du compresseur que montre la fig.l. Dans ce cet exemple, l'organe flexible affecte la forme d'un ressort 23 et estsmaintenu dans un carter constitué par une partie annulaire en saillie 24 s'étendant vers l'aval par rapport au corps de valve. Ce ressort 23 porte contre la surface interne concave de l'organe formant valve mais le centre e de celui-ci est assuré du fait de la tendance de sa périphérie à venir en prise avec la face inférieure de la saillie annulaire 24, en mettant ainsi de niveau l'organe formant valve chaque fois qu'il se soulève par rapport à son siège d'application, sous l'influence de la pression d'air afin d'assurer la distribution de l'air vers le raccord distributeur du compresseur.Afin de réduire toute tendance de la part de ltor- gane 22 formant valve à coller contre la surface inférieure de la saillie annulaire 24 Si un bon contact d'étanchéité se produit entre celle-ci et la surface périphérique de organe formant valve, un canal de fuite 25 est prévu au-dessus de Organe formant valve pour permettre un dégagement immédiat en position fermée. Dans la fig.3 est représentée une variante de la valve d'entrée qui difère quelque peu en ce qui concerne son emplacement dans le compresseur par comparaison avec la valve d'admission que comporte le compresseur représenté dans la fig.1 Suivant cette variante, le raccord d'admission est prévu pour s'effectuer à l'endroit indiqué par 31 et il est prévu dans le bloc de cylindres du compresseur un orifice.L'écoulement de distribution est donc un écoulement ascendant franchissant l'organe 32 formant valve qui est soumis à l'action d'un organe élastique affectant la forme d'un ressort 33 logé dans un évidement annulaire 34 ménagé dans la partie intermédiaire 35 du corps du compresseur.Dans cet exemple, le siège de valve est constitué par une pièce annulaire dtinser- tion 36 qui est étudiée de façon que sa surface supérieure soit meulée suivant une forme sphérique convexe pour recevoir l'organe 32 formant valve. Au-dessous de cet organe 32 se trouve un mécanisme de décharge engageable avec sa surface convexe 38 et comprenant une tige de poussée désignée par 39 et actionnée par des moyens (non représentés) par l'intermédiaire d'un coussinet 40 dans le compresseur. Ce mécanisme de décharge est commandé par un régulateur qui réagit à la pression du réservoir et décharge le compresseur quand un degré donné de pression de sortie depuis le raccord de distribution du compresseur est atteint. Lors de son fonctionnement, la valve d'entrée qui est représentée dans la fig.3 agit sensiblement de la meme manière que la valve que montre la fig.2. Mais, dans ce cas, l'effet de centrage est assuré par l'organe élastique et par le fait que la périphérie de l'organe 32 formant valve lorsqu'il est soulevé à l'écart du siège d'application tend à attaquer la surface de la partie intermédiaire 35 du corps du compresseur en tendant par là même à centrer cet organe 32 vers sa position de fonctionnement désirée chaque fois qutil effectue son mouvement de retour. D'autres commentaires analogues s'appliquent aux valves représentées dans les fig. 2 et 3 en ce qui concerne les forces d'impact et le régime d'écoulement d'air entre les organes formant valves et leurs sièges d'application. Ces organes formant valves sont usinés par estampage de tôle d'acier inoxydable. Ces pièces estampées sont meulées ou rectifiées pour produire une surface périphérique plane comme représenté dans les dessins. Un traitement thermique est également prévu pour assurer le degré de dureté désiré sans créer une tendance nuisible à la cassure compte tenu de l'environnement fonctionnel difficile qui entoure le carter du compresseur. Les détails de construction peuvent être modifiés, sans s'écarter de l'invention, dans le domaine des équivalences techniques. REVENDICATIONS 1.- Compresseur d'air pourvu d'une valve caractérisé en ce qu'j comprend un organe en forme de disque soumis à une sollicitation élastique dont un coté forme une surface concave où agit l'organe élastique (typiquement un ressort) et dont l'autre côté forme une surface à courbure convexe qui porte contre un siège de valve généralement concave. 2. - Compresseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le siège de valve généralement concave a une forme tronconique. 3.- Compresseur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le siège de valve généralement concave a une forme courbe (typiquement la forme d'une surface sphérique) pour correspondre à la surface courbe de l'organe formant valve. 4.- Compresseur suivant l'une quelconque des revendications 1, 2 et 3, caractérisé en ce que l'organe de sollicitation élastique agit sur ltorgane formant valve muni d'une partie centrale qui a tendance à retenir cet organe élastique. 5.- Compresseur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que la partie centrale est un élément sensiblement plat. 6.- Compresseur suivant I'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que Itorgane élastique est retenu dans le corps du compresseur par un organe formant carter par le -quel cet organe élastique est empêché de se déplacer latéralement de sa position de travail dans le corps du compresseur par rapport au siège de valve. 7.- Compresseur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 ou 6, caractérisé en ce qutil est muni d'un organe saillant engagé dans le corps du compresseur et qui a tendance à etre attaqué par l'organe formant valve quand il se soulève à l'écart de son siège d'application afin de tendre àcentrer cet organe par rapport au siège d'application et à l'organe élastique. 8.- Compresseur suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'organe saillant comprend au moins en partie un carter qui maintient organe élastique dans une position prédéterminée par rapport au siège d'application de la valve. 9.- Compresseur suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que organe formant valve est usiné par estampage d'une tôle d'acier inoxydable et par un traitement thermique afin de lui donner le degré de dureté requis.