Brevet FR2250033A1 — publié le 19750530

La présente invention concerne une installation pour la régulation de la pression dans le carter de vilebrequin d'un compresseur à pistons linéaires à plusieurs cylindres fonctionnant au choix comme compres seur jumelé à un étage ou à deux étages, avec un carter de vilebrequin commun , une soupape de régulation étant prévue dans une jonction entre carter de vilebrequin et chambre d'aspiration du premier étage, installation caractérisée en ce que la soupape de régulation est chargée, en direction fermée, par la pression d'aspiration de l'étage à haute pression, et, en direction ouverte, par la pression du carter et par un ressort réglable, de telle manière que, dans la marche à deux étages , la pression dans le carter se situe entre la pression d'aspiration du premier étage et la pression d'aspiration du second étage, tandis que, dans la marche à un étage, ainsi qu'au démarrage, la soupape est complètement ouverte, et la pression dans le carter correspond à la pression d'aspiration. Dans les compresseurs à pistons linéaires, il n'est pas possible d'obtenir une étanchéité parfaite entre pistons et bagues de pistons d+une part, et chemises de cylindres d'autre part. En raison des fuites dùes au jeu nécessaire,le fluide de travailla comprimer passe dans le carter de vilebrequin, dans lequel stétablit alors une pression qui se situe entre la pression d'aspiration et la pression de compression. Un fonctionnement satisfaisant du compresseur exige que soit réduite la pression dans le carter.Pour cela, diverses installations d1évents sont connues Dans le cas de-conpresseurs d'air, on connaît des soupapes de surpression qui laissent échapper l'air du carter En vue d'éviter une précipitation du nuage d'huile et ainsi des pertes d'huile, il est en outre connu de diriger l'air hors du carter dans les raccords d'aspiration et de le ramener ainsi dans le compresseur. Cette solution est avant tout nécessaire dans le cas de compression de'gaz qui circulent dans un circuit fermé,- telle que par exemple dans une installation frigorifique. On connait pour cela la précision des perçages d1équilibrage de pression entre le carter de vilebrequin et la chambre d'aspiration Etant donné que la pression d'un étage de compresseur n'est généralement pas suffisante pour de nombreux bute d emploi , on connait depuis longtemps des compresseurs dans lesquels sont combinés des étages à basse pression et des étages à haute pression. C'est ainsi par exemple que, dans une machine à quatre cylindres, sont prévus trois cyl ndres à basse pression et un cylindre de compression à haute pression. Dans un tel compresseur, dans le cas d'utilisation du dispositif décrit plus haut pour l'évent du carter de vilebrequin, la différence de pression entre la face inférieure et la face supérieure du piston du cy gindre à haute pression s'élèverait à une valeur particulièrement grande. Il en resulterait un accroissement de la charge unilatérale du mécanisme, ce qui pourrait conduire à des dégradations dans certains cas. A partir de cette constatation, il a été proposé un procédé par lequel il s'établit dans le carter de vilebrequin de chaque étage une pression telle quelle corresponde à la pression d'aspiration de étage en question. Pour cela, on utilise avantageusement une soupape de régulation de pression. Cependant, ce procédé ne peut être employé que dans des compresseurs dans lesquels le carter de vilebrequin est séparé de manière étanche entre les étages de compression individuels, ou dans le cas d'emploi de plusieurs compresseurs dont chacun est affecté à un étage de compression. Le mode dtactionnerent de la soupape de régulation entre le carter de vilebrequin et la chambre dtaspiration n'est pas précisé dans le procédé connu. L'avantage essentiel de compresseurs jumelés à deux étages réside en ce que la fonction de deux étages de compression est assurée dans un compresseur. L'encombrement est donc réduit par rapport au cas de deux compresseurs individuels séparés, et de a%ae la dépense de matière. Cependant, dans ces compresseurs, la régulation de la pression du carter de vilebrequin soulève des difficultés pour décharger le mécanisme de l'étage à haute preseion et éviter ainsi des dégradations. Dans l'état actuel de la technique, aucune solution satisfaisante n'a été proposée pour cela. Lors de l'arrêt de l'installation de compression, il se produirait automatiquement, en raison des fuites inévitables, une égalisation des pressions entre le premier et le second étage, si des mesures spéciales de barrage n'étaient prévues. En outre, de tels compresseurs jumelés sont mis en service à volonté pour une marche à un seul étage ou à deux étages, de telle sorte que, dans le cas d'un moindre besoin de pression, tous les cylindres d'un étage travaillent et que, seulement lors d'une augmentation du besoin de pression, la marche à deux étages est instituée par une commutation appropriée. Dans la marche à deux étages, d'autres conditions de pression dans le carter de vilebrequin doivent être prévues pour la décharge du mécanisme. Il en est de meme pour la phase de démarrage. La pression dans les étages individuels croit alor progressivement , et, en conséquence, la pression dans le carter doit s'adapter à cette croissance progressive de pression, en ve d'éviter une usure de frottement du mécanisme. L'invention a pour but d'obtenir une réduction de l'ucure de frottement du mécanisme dans le cas de compresseurs à pistons linéaires à plusieurs cylindres montés en jumelage pour la marche,au choix, à un o-a à deux étage de compression. Pour cela, le but de l'invention est de créer une installation pour l'actionnement d'une soupape, disposée entre a chambre d'aspiration et le carter de vilebrequin, qui adapte automatiquement la pression dans le carter aux condations de marche, et également dans la phase de démarrage. Dans ce but, l'invention est caractérisée en ce que la soupape de regulation est chargée, en direction fermée, par la pression d'aspiration de l'étage à haute pression. et, en direction ouverte, par la pression du cartel t p-,r 'tn rearort réglable, de telle maniere que, dans le marche à deux étages, a pression dans le carter se situe entre la pression d'aspiration du premier étage et la pression d'aspiration du second étage, tandis que, dans la marche à un étage, ainsi qu'au démarrage, la soupape est complètement ouverte, et la pression dans le carter correspond à la pression d'aspiration. Grâce à cette commande automatique de soupape de régulation, conformément à l'invention, la pression dans le carter de vilebrequin est automatiquement adaptée aux conditions de service éventuelles. Pendant la phase de démarrage, il règne, entre le côté basse pression et le côté haute pression, tout d'abord un équilibre de pression. La soupape de régulation,qui est reliée au carter de vilebrequin de l'étage à haute pression, ne reçoit par conséquent, dans la direction de fermeture, aucune pression plus élevée que la pression régnant à ce moment dans le carter de vilebrequin. Grâce au ressort agissant dans la direction de l'ouverture, la communication entre le carter de vilebrequin et la chambre d'aspiration de l'étage à basse pression est totalement ouverte. Lors d'un accroissement de la pression dans l'étage à haute pression, la pression d'aspiration de cet étage croit également et elle déplace la soupape de régulation vers sa position-fermée. Sous lteffet de la pression croissante dans le carter, associée à l'effet du ressort, la soupape de régulation est ensuite ouverte en partie. De cette manière, il s'établit, dans le carter, une pression qui se situe à une valeur entre la pression d'aspiration du premier étage de compression et la pression d'aspiration du second étage de compression. Si, en raison des conditions de marche, la différence de pression entre l'étage basse pression et l'étage haute pression est modifiée, la pression dans le carter de vilebrequin stadapte immédiatement à ces nouvelles conditions, par une action correspondante sur la soupape de régulation, en dépendance de la pression d'aspiration de l'étage à haute pression. La pression dans le carter étant supérieure à la pression d'aspiration de l'étage à basse pression, réalise une décharge du mécanisme de l'étage à haute pression et évite ainsi l'usure. L'lvention est expliquée ci-apres avec référence aux dessins joints, dans lesquels - la figure 1 est une représentation simplifiée, vue en coupe, d'un compresseur à pistons linéaires à deux cylindres - la figure 2 est une vue en coupe d'une soupape de régulation. Dans le compresseur 1 sont disposés deux pistons, à savoir le piston à basse pression 2 et le piston à haute pression 3. Ces deux pistons ont un carter de vilebrequin commun 4. La conduite 6 relie la chambre d'aspiration 7 du-côté à basse pression à la chambre d'aspiration 8 du coté à haute pression. Cette communication ntest assurée, par une soupape 9, que dans le cas d'une marche à un seul étage de compression. De manière analogue, la chambre de compression à basse pression 10 et la chambre de compression à haute pression il sont réunies par une conduite 12 dans laquelle est également prévue une soupape 13. La soupape de régulation 5 régularise la pression dans le carter de vilebrequin 4. Pour cela, elle est reliée, par la conduit de régulation à haute pression 14, avec la chambre d'aspiration à haute pression 8, et, par la conduite d'écoulement 15, avec la chambre d'aspiration à basse pression 7, tandis que le carter de vilebrequin 4 est raccordé à la soupape de régulation 5 par une conduite d'équilibrage de pression 16. Pour la description de l'installation conforme à l'invention, on partira du cas où le compresseur doit fonctionner à deux étages. En conséquence, les soupapes 9 et 13 dans les conduites 6 et 12 sont fermées. Lorsque le compresseur est à l'arrêt, la même pression règne dans toutes les chambres. Il en est de même pour les conduites 14, 15 et 16 de la soupape de régulation 5. Grâce au ressort 17 (voir figure 2), le piston de régulation 18 et le cône de soupape 19 qui lui est relié sont soulevés et ainsi la communication entre la conduite d'écoulement 15 et la conduite d'équilibrage 16xest ouverte. Après démarrage du compresseur 1, le \ gaz comprimé dans l'étage à basse pression 10 est'amené, à travers un réfrigérant intermédiaire, non reprsenté, dans la chambre d'aspiration à haute pression 8, à laquelle est raccordée la conduite d'équilibrage de pression 14. La force- du ressort 17 est surmontée et le cône de soupape 19 est presse sur son siège. En raison des fuites inévitables entre les pistons 2 et 3, la pression dans le carter de vilebrequin croit et elle agit, à travers la conduite d'équilibrage de pression 16, sur la face inférieure du piston de régulation 18. Le cône de soupape 19 s'ouvre quelque peu et laisse passer du gaz du carter 4, à travers la conduite d'écoulement 15, dans la chambre d'aspiration à basse pression.Il stétablit ainsi, entre le carter 4 et la chambre d'aspiration 8 de l'étage à haute pression, une différence de pression qui a pour effet une décharge du mécanisme. Grâce au ressort 20 et à la vis de réglage 21 -on peut régler la force du ressort 17 qui agit sur le piston de régulation 18. La grandeur de la différence de pression, et ainsi la pression dans le carter de vilebrequin, est déterminée par la pression d'aspiration de l'étage à haute pression, à travers la conduite d'équil-brage à haute pression 14 avec le ressort 17. Ainsi, la pression dans le carter de vilebrequin et la grandeur de la charge appliquée au mécanisme s'adaptent automatiquement à la valeur du rapport des pressions entre haute pression et basse pression. Si le compresseur ne doit fonctionner qu'à un seul étage, les soupapes 9 et 13 sont ouvertes, de sorte que les côtés aspiration et compression du cylindre sont reliés entre eux et que la même pression règne dans les deux chambres d'aspiration 7 et 8. Dans la conduite de régulation à haute pression 14 et dans la conduite d'équilibrage 16 règne également la même pression. Le ressort 17 a soulevé le cône de soupape 19 par l'intermédiaire du piston de régulation 18. Le carter de vilebrequin est alors relie à la chambre d'aspiration 7. Le gaz de fuite peut stécouler librement vers la chambre d'aspiration 7. Si une marche à deux étages devient à nouveau néces~aire, on ferme les soupapes 9 et 13. La chambre d'aspiration à basse pression 10 est reliée à la chambre d'aspiration à haute pression 8. Sous l'effet de l'accroissement de pression, la soupape de régulation 5 est automatiquement influencée dans le sens désiré, à travers la conduite d'équilibrage de haute pression 14. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée å l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir-d'autres modes et d'autres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATION Installation pour la régulation de la pression dans le carter de vilebrequin d'un compresseur à pistons linéaires à plusieurs cylindres, fonctionnant au choix, comme compresseur jumelé à un étage ou à deux étages, avec un carter de vilebrequin commun , une soupape de régulation étant prévue dans une jonction entre carter de vilebrequin et chambre d'aspiration du premier étage, installation caractérisée en ce que la soupape de régulation (5) est chargée, en direction fermée, par la pression d'aspiration de l'étage à haute pression (8), et, en direction ouverte, par la pression du carter (4) et par un ressort réglable (17), de telle manière que, dans la marche à deux étapes, la pression dans le carter (4) se situe entre la pression d'aspiration du premier étage (7) et la pression d'aspiration du second étage (8), tandis que, dans la marche à un étage, ainsi qu'au démarrage, la soupape (5) est complètement ouverte, et la pression dans le carter (4) correspond à la pression d'aspiration (7, 8).