Brevet FR2271389A1 — publié le 19751212

L'invention concerne une soupape automatique de refoule- ment, notamment pour compresseurs. On connaît des soupapes de refoulement comme celles présentées dans les publications soviétiques de W.F. Cydzik "Kholodilnyié maschiny i apparaty" (1932) p. 245, fig. 224 et 225, et de B.Ii. Dyjov "Compresseurs à piston d'aviation (19u3) p.255, fig.bO, dans la publication tchécoslovaque de Viaciimir Chlumsky "Compresseurs à piston" p.214, fig.7.30, et dans le brevet des Etats-Unis N 855 Oo. Ces soupapes de refoulement frappent, lors de leur fermeture directe, les portées de soupapes avec une force qui est la résultante de celles qui proviennent de la pression de l'agent de refoulement comprimé dans la conduite, de celle du ressort et de celles qui sont engendrées par le-produit du poids par l'accélération des éléments de fermeture. Les soupapes connues n'assurent pas une forme convenable à la fente, pendant leur ouverture. Outre la courte durabilité de ces soupapes, elles présentent d'autres inconvénients, tels qu'un fonctionnement bruyant; une perte rapide d'étanchéité, à la suite de la modification des caractéristiques de construction des portées de sièges et des éléments de fermeture, due au mauvais régime de charge; un grand espace nuisible qui exerce une influence négative sur la quantité d'agent de refoulement aspiré dans la chambre de compression, et, dans la plupart des cas, une forme compliquée du jet d'écoulement de l'agent de refoulement, de grandes pertes de tension, une construction et une technologie d'exécution de la soupape compliquées, une faible durabilité, tes défaillances fréquentes, des exigences avères concernant les propriétés mécaniques du matériau dont la soupape est construite, des possibilités réduites d'application d'une seule soupape de refoulement dans le cas d'un cylindre cie grand diamètre en raison du poids élevé de l'élément de fermeture, et lors de l'application d'un mélange gaz-liquide ou d'un liquide. Le but de l'invention est de réaliser une soupape de refoulement qui puisse éliminer ou réduire les défauts susmention- nes. Pour atteindre ce brt, il était nécessaire de réaliser une soupape de lande durab lité, à fonctionnerzent silencieux, ayant un espace nuisible inexistant ou insignifiant, qu perr::ette de vider totj-lement et rapidement ltespa(e de compression, d'a c- croître le nombre des cycles de travail par unité de temps et de réaliser une forme convenable du et de l'axent de refoulement0 Selon l'invention, ce but a été atteint par l'élaboration d'une soupape de refoulement dont la surface de l'élément de fermeture - l risque la- soupape est fermée - se trouve au-dessous du point mort extérieur du piston, grAce à quoi 1 ' éléllent de fermeture est ramené par le piston sur la portée ùu siège de la soupape, réduisant ainsi consîdérabletient le choc des éléments de fermeture contre la portée du siège de la soupape. En outre, pendant l'ouverture de la soupape, les éléments de fermeture, les sièges et les butées - gracie aux formes géométriques convenables de leurs surfaces - présentent une fentc de forme torique qui, en section axiale, a des propriétés voisines de celles de la tuyère de Laval. Il est aussi possible de donner d'autres formes à cette fente. Les éléments de fermeture peuvent etre resserrés par des ressorts. Les éléments de fermeture reposent sur l'extrémité du piston, lorsque le piston atteint son point mort extérieur ou lorsqu'il se trouve près de ce point. Les éléments de fermeture sont ramenés dans leurs sièges - la soupape étant simultanément fermée - lorsque l'extrémité du piston dépasse le plan de position extrême de la surface extérieure de l'élément de fermeture. h ce moment, le piston se déplace vers son point mort intérieur.Le soulèvement de l'élément de fermeture, c'est-à-dire l t ouverture de la soupape, s'opère automatiquement lorsqu'une différence de pression se produit des deux côtés de cet élément, au moment où le piston se déplace vers son point mort extérieur. la course de l'élément de fermeture est limitée par une butée. La soupape selon l'invention est représentée, à titre d'exemple, aux dessins annexés dans lesquels - les figures 2 et 2 représentent, en coupe axiale, la soupape de refoulement, l'élément de fermeture occupant ses ueux positions extrees, et - les f1ures 3 et 4 représentent, également en coupe axta- le, une variante d'exécution, Dans le cas de la forme d'exécution des figures 1 et a, la soupape se compose d'un élément de fermeture 2 ramené par un pis- ton 1 sur la portée d'un siège 3 de soupape, situé dans un cylIn- dre o fermé par une culasse 7.La soupape comprend, en outre, un ressort 4 et une butée 5. Par contre, dans le cas de la variante des figures 3 et 4, il est prévu un élément de fermeture 10 composé de deux éléments ou plus, réalisé de façon que chaque élément consécutif constitue le siège et la portée de l'élément suivant. Le dernier élément prend appui, pendant la fermeture, contre la portée d'un siège 11, situé dans un cylindre 13 fermé par une culasse 12 où se trouve une butée 14 et des ressorts 15, le piston 16 se déplaçant dans le cylindrJl3, la chambre de compression étant désignée par 20. Au moment où le piston 1 représenté sur les figures 1 et 2, se déplace vers le point mort extérieur, l'agent de refoulement comprimé soulève l'élément de fermeture 2 qui vient en butée contre la pièce 19. l'élément 2 soulevé forme, avec le siège 3 de la soupape et la butée 5, une fente torique 9, qui, en coupe axiale, a une forme voisine de celle de la tuyère de -laval. Une telle forme de la tuyère permet de vider plus rapidement le cylindre de l'agent de refoulement comprimé qui s'y trouve et qui rencontre une résistance minimale. L'extrémité du piston 1, au point mort extérieur, dépasse la position intérieure extreme, désignée par 8, de l'élément de fermeture 2. Un tel emplacement de l'élément de fermeture 2 par rapport au piston 1, permet de le ramener d'abord-sur le piston 1 et ensuite sur la portée du siège 3 de la soupape.Ce mode de fermeture de la chambre 20 de compression par l'élément de fermeture 2 le protège contre les chocs violents sur la portée du siège 3, donc contre la modification de la forme initiale qui assure 1'é- tanchéité du dispositif - atténue le bruit, et-assure la fiabilité de fonctionnement meme lorsque l'élément de fermeture 2 est d'un grand poids. la possibilité d'application d'un élément de fermeture de poids élevé permet de diversifier le choix des caractéristiques de construction, notamment des caractéristiques géométriques, celles du matériau ainsi que les caractéristiques dynamiques. Dans la variante représentée aux ures 3et 4, les élé mentis 10 et 21 forent une plaque de fermeture conposee de plusieurs éléments . l'a position extraie intérieure des éléments 10 et 21 est désignée par la référence 17 et la fente s'ouvrant entre les éléments de fermeture 1O et 21 eues sièges correspondants, par la référence 18. l'ouverture et la fermeture de la soupape sont produites par la différence des pressions agissant sur les éléments de fermeture.La course de la plaque de forme- ture se composte de la somme des courses de ses divers éléments 10 et 21. Par contre, la course de (hique élément pris séparément est dimiiluée de la course exécutée par l'élément suivant. La construction de la plagie de fermeture à éléments multiples et la progressivité de la course des différents éléments permet- tent d'utiliser des éléments 10 et 21 de poids élevé et dont les caractéristiques de construction sont convenablement choisies. Les soupapes automatiques de refoulement à éléments de fermeture ramenés par le piston sur les portées des sièges se ca ractérisent par - le déplacement des éléments de fermeture sur la portée du siège de la soupape à l'aide du piston, grâce à quoi les hocs des éléments de fermeture contre les sièges de la soupape sont réduits à la suite de la transmission par les éléments de fermeture de leur énergie au piston, ce clui exerce une influence essentielle sur l'application d'un matériau de qualité inférieure, - la possibilité de division de la course de l'élément de fermeture par degrés selon les figures 3 et 4; de ce fait, la course relative d'un des éléments de fermeture selon cette solution est inférieure à la course dans une soupape à un seul élément de fermeture selon les figures 1 et 2, cette course subissant une diminution proportionnelle au nombre des plaques, - la récupération de l'énergie dépensée à la compression de l'agent après la fin de son refoulement, ce qui signifie que l'é- dément de fermeture agit sur le piston avec la force P=p.F, dans le sens du point mort intérieur du piston sur le parcours h, relation dans laquelle : p est la pression dans la conduite de refoulement, F - la surface de la section du cylindre, h - la distance entre le point ort supérieur du piston et la position inférieure de la surface intérieure de l'élément de fermeture, c'est-à-dire de la surface située le plus prè-s du vilebrequin, - la possibilité d'obtenir le Jet d'écoulement de l'agent de refoulement sous une grande section et sus une fore convenable par exemple torique qui en section axiale est voisine de la forme de la tuyère de Laval, vorace à quoi les résistances à l'écoulement se trouvent réduites, meme par une très petite course des éléments de fermeture, - la possibilité d'écoulement laninaire de l'agent de refoulement pendant le vidage du cylindre-, - la possiùilité d'application d'un grand nombre de cycles de travail par unité de temps, atteignant même plusieurs nil -1 liers par mn - la possibilité d'application de la soupape selon l'invention aux cylindres de grand diamètre selon les figures 1, 2, 3 et 4, - la possibilité d'application de la soupape également aux installations, où l'agent de refoulement est non seulement un gaz, mais aussi un mélange gaz-liquide ou un liquiae, - la construction et la technologie d'exécution simpli- fiée des éléments de fermeture, par exemple par emboutissage nu injection, - la grande durabilité et la fiabilité de la soupape ainsi que l'atténuation du bruit pendant son travail. REVENDICATIONS 1.- Soupape automatique ae refoulement, nuitamment pour compresseurs, comprenant un élment de fermeture mobile sous l'effet d'un piston entre une position pour laquelle ledit élé nient est en appui contre une butée - la soupape étant ouverte et une position nour laquelle ledit élément est en appui contre un siège de soupape prévu à cet effet - la soupape étant fermée -, caractérisée en ce que, lorsque la soupape est ferrée, la surface intérieure (8) de l'élément de fermeture (2) se trouve au-dessous du point mort extérieur du piston (1). 2.- soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que, lorsque le piston (1) se trouve près du point mort extérieur, l'élément de fermeture (2) est ramendé librement contre l'extrémité du piston, puis par celle-ci dans le siège de soupape. 3.- Variante de la soupape selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de fermeture comprend de multiples éléments individuels (1G) et (21) et en ce que la surface intérieure globale (17) dudit élément de fermeture se trouve audessous du point mort extérieur du piston (îô), lorsque la soupape est fermée.