Brevet FR2303183A1 — publié le 19761001

La présente invention est relative à la construction des compresseurs et plus précisément aux compresseurs à piston. L'invention trouve son application la plus intéressante dans les compresseurs à piston des machines frigorifiques fonctionnant à l'aide de divers agents1 y compris des agents agressifs et explosifs, par exemple: fréon, ammoniac, propane et d'autres,et/ou dans les compresseurs où le réglage du débit est réalisé par la séparation simultanée d'un groupe de cylindres, notamment par le débranchement des cylindres par paires. I1 existe des compresseurs à piston équipés de dispositifs permettant de faire varier leur débit, le réglage se faisant par le décalage des soupapes d'aspiration simultanément dans plusieurs cylindres grace à l'emploi de commandes hydrauliques ou pneumatiques. Aux Etats-Unis, par exemple, la firme Gram produit des compresseurs à piston pour des machines frigorifiques dans lesquels le réglage du débit se fait à l'aide d'un dispositif comprenant des bagues mobiles à ressort installées sur la surface extérieure des chemises de cylindres. Dans la partie supérieure des bagues mobiles sont fixés des poussoirs qui agissent sur les plaques annulaires des soupapes d'aspiration. Les bagues mobiles sont deux par deux liées mécaniquement à des tiges horizontales recevant l'effort du ressort de décalage et de la pression de l'huile du dispositif distributeur. Le ressort de décalage et le dispositif distributeur sont disposés sur le carter du compresseur entre les cylindres. Lorsque, dans le dispositif distributeur, la pression de l'huile est nulle, le ressort de décalage déplace les tiges horizontales en position supérieure, tiges qui à leur tour agissent sur les bagues mobiles par l'intermédiaire des poussoirs, ce qui entraîne le décalage des plaques des soupapes d'aspiration des deux cylindres. Ainsi se produit la décharge du compresseur par détournement du gaz simultanément depuis l'enceinte des deux cylindres dans l'enceinte d'aspiration du compresseur. Lorsque la pression d'huile est transmise dans le dispositif distributeur, l'effort du ressort est équilibré par la pression d'huile. Les bagues mobiles avec les poussoirs, sous l'effet de leurs propres ressorts, se déplacent vers le bas,et les deux cylindres entrent alors en action. Les compresseurs à piston, dans lesquels, en vue de faire varier le débit, est effectué un décalage simultané par groupe (notamment par paires), hydraulique ou pneumatique, des plaques des soupapes d'aspiration, ont l'avantage de posséder un système simplifié de réglage du débit et par là, d'avoir un ensemble mécanique simplifié. Cependant, les compresseurs munis de tels dispositifs présentent plusieurs inconvénients. Comme on sait, une commande hydraulique possède une inertie notable de mise en action, tandis que l'utilisation des poussoirs mécaniques agissant sur les plaques des soupapes d'aspiration conduit à une diminution de la fiabilité du dispositif de réglage du débit, ainsi qu'à une diminution de la fiabilité des plaques et parfois à leurs endommagements. En outre, l'utilisation d'une commande hydraulique dans les systèmes de réglage du débit des compresseurs à piston nécessite souvent dans les compresseurs l'emploi de pompes à huile plus puissantes, capables de créer une pression d'huile suffisante pour décaler les plaques. Cela exige la mise au point et la fabrication d'instruments et de mécanismes spéciaux pour le système de commande des dispositifs de variation du débit. Outre les compresseurs dans lesquels le réglage du débit se fait à l'aide de dispositifs qui réalisent un décalage hydraulique ou pneumatique des plaques des soupapes d'aspiration, on connait des compresseurs pourvus de dispositifs servant à faire varier le débit grâce à une commande électromagnétique. Citons à titre d'exemple un compresseur à piston dans lequel le dispositif de réglage du débit renferme une ou deux bobines d'électro-aimant agissant sur une ou deux plaques annulaires de la soupape d'aspiration. Les bobines de l'électroaimant sont disposées soit dans le milieu constituant l'agent moteur,soit sont séparées de lui par les boîtiers des bobines et par un écran en matériau non magnétique. Les plaques de la soupape d'aspiration possèdent des limiteurs de course, qui sont en même temps des pâles de l'aimant magnétique. Lorsqu'on alimente l'enroulement de bobine par une tension de service, il se forme un champ magnétique qui se ferme par un circuit magnétique sur les plaques d'aspiration en les appliquant contre les limiteurs de course des plaques. Le gaz est dérivé du cylindre dans l'enceinte d'aspiration par les ouvertures d'aspiration. Les compresseurs à piston munis de tels dispositifs ont des avantages en comparaison des compresseurs à pistons dans lesquels les dispositifs de réglage du débit fonctionnent avec des commandes hydrauliques ou pneumatiques pour faire décaler les plaques des soupapes d'aspiration parce qu'ils fonctionnent pratiquement sans inertie et qu'ils sont dépourvus d'éléments intermédiaires complémentaires agissant sur les plaques des soupapes (poussoirs). Cependant, les compresseurs à pistons munis de dispositifs électromagnétiques pour le réglage de leur débit ne sont pas, eux non plus, dépourvus de plusieurs inconvénients. Notamment, dans ces compresseurs, le dispositif de réglage du débit ne peut pas assurer une herméticité fiable de la bobine de l'aimant magnétique, ce qui empêche l'emploi du dispositif lorsqu'il s'agit d'utiliser des agents explosifs et corrosifs. Les circuits électriques situés à l'intérieur du compresseur, et les électrodes enfermées hermétiquement ajoutent encore à l'impossibilité d'utiliser ce dispositif avec des matières explosibles et agressives. En outre, cela complique par trop le mécanisme du compresseur. Pour changer une bobine en panne, il faut arrêter le compresseur, supprimer son étanchéité et le démonter partiellement. Les tentatives visant à éviter les inconvénients décrits ci-dessus ont abouti à la mise au point d'un compresseur dont le dispositif de réglage du débit contient une bobine d'aimant magnétique qui commande la soupape d'aspiration. Cette bobine est disposée du côté extérieur du carter de compresseur et est reliée par un circuit magnétique à la soupape d'aspiration. Le circuit magnétique est formé par le carter du compresseur, par le cylindre et par l'enveloppe de la soupape de refoulement. Le maintien forcé de la plaque de la soupape d'aspiration, et, par conséquent, la décharge du cylindre s'opèrent en alimentant la bobine d'aimant électrique par une tension de service. Un flux magnétique se crée, qui suit le circuit magnétique et se ferme sur l'enveloppe de la soupape de refoulement. La force qui s'exerce alors permet le décalage de la plaque de la soupape d'aspiration. Dans le compresseur à piston muni d'un tel dispositif, l'étanchéité parfaite de l'enroulement de bobine est assurée, ce qui permet au compresseur de fonctionner avec des agents explosibles et agressifs. On n'a plus besoin d'arrêter l'appareil ni de supprimer l'étanchéité pour changer la bobine d'aimant électrique; le mécanisme du compresseur se trouve simplifié par le fait qu'on utilise des pièces et des ensembles du compresseur en tant que circuit magnétique. Mais, dans le compresseur à piston de type connu, tout comme dans le compresseur maintenant proposé, la décharge de chacun des cylindres est commandée par une bobine individuelle de l'électro-aimant. De ce fait, il est impossible de commander simultanément plusieurs soupapes d'aspiration de différents cylindres du compresseur; la conception du compresseur devient alors compliquée, le poids et l'encombrement augmentent, et enfin cette conception demande trop de fils de câblage. Le but de la présente invention consiste à supprimer les inconvénients susmentionnés. On s'est posé le problème de mettre au point un compresseur, dont le dispositif de réglage de son débit effectuerait la décharge simultanée de plusieurs cylindres, commandée par une seule bobine d'aimant électrique. Le problème posé est résolu dans un compresseur à piston ayant un bloc de cylindres, dont le dispositif de réglage du débit du compresseur à piston se présente sous forme d'une bobine d'aimant électrique disposée du côté extérieur du couvercle du bloc de cylindres et commandant la soupape d'aspiration du cylindre du bloc de cylindres par l'intermédiaire d'un circuit magnétique, conformément à l'invention, le circuit magnétique étant relié à chacune des soupapes d'aspiration des cylindres du bloc de cylindres et étant formé par le couvercle du bloc de cylindres, par le bloc de cylindres et par chacune des soupapes de refoulement de chaque cylindre du bloc de cylindres, un joint en matière amagnétique étant interposé entre le couvercle du bloc de cylindres et le bloc de cylindres. Une telle conception du compresseur à piston, équipé d'un dispositif électromagnétique pour le réglage du débit, permet de commander simultanément plusieurs soupapes d'aspiration de différents cylindres d'un seul bloc de cylindres à l'aide d'une seule bobine d'aimant électrique, ce qui simplifie sensiblement le mécanisme du compresseur en diminuant, au moins de deux fois, le nombre de bobines d'aimant électrique et en simplifiant le système d'alimentation en tension de service, ainsi que la configuration du circuit magnétique. Du même coup, cela diminue l'encombrement et le poids des compresseurs. Lors de l'alimentation de l'enroulement de la bobine d'aimant électrique, il se forme un flux magnétique qui suit le circuit magnétique et se ferme par les plaques des soupapes d'aspiration. La force d'aimantation engendrée alors maintient les plaques des soupapes d'aspiration. Des pièces et des ensembles du compresseur, fabriquées en matière conductrice magnétique, servent de circuit magnétique. Le champ magnétique parcourt le bloc de cylindres, le couvercle du bloc de cylindres et les soupapes de refoulement; ainsi, on n'a plus besoin de créer un autre circuit magnétique. Une telle conception simplifie sensiblement le mécanisme des compresseurs à piston. Lorsque plusieurs soupapes d'aspiration du bloc de cylindres du compresseur sont simultanément commandées par une seule bobine d'aimant électrique, le flux magnétique parcourt toutes les plaques des soupapes d'aspiration du bloc de cylindres. Alors pour éviter la fermeture du champ magnétique en dehors des plaques des soupapes et pour créer un flux magnétique dirigé, on interpose un joint en matière amagnétique entre le couvercle du bloc de cylindres et le carter du compresseur. On intensifie ainsi la force d'aimantation de la bobine d'aimant électrique, le flux magnétique se disperse moins, les pertes du champ magnétique dans les joints des pièces du compresseur diminuent et, de plus, cette conception constructive permet d'améliorer la fabrication des compresseurs au point de vue technologique. L'invention va être maintenant décrite de façon plus détaillée à propos d'un mode de réalisation donné à titre illustratif,mais nullement limitatif, en se référant au dessin annexé sur lequel: la figure 1 représente une partie du compresseur à piston équipé d'un dispositif de réglage de son débit conforme à l'invention, la figure 2 représente un schéma du compresseur à piston avec le dispositif de réglage du débit conforme à l'invention. Le compresseur à piston avec un bloc de cylindres comprend (figure 1) un bloc 1 de cylindres du compresseur avec un couvercle 2 et un dispositif pour régler son débit. A l'in térieur du bloc 1 de cylindres sont disposés des cylindres 3 et 4. Le cylindre 3 est pourvu d'une soupape 5 d'aspiration et d'une soupape 6 de refoulement. Le cylindre 4 est doté d'une soupape 7 d'aspiration et d'une soupape 8 de refoulement. Les soupapes 5 et 7 comportent respectivement des plaques annulaires 9 et 10. Au-dessus des plaques annulaires 9 et 10 des soupa pes 5 et 7 d'aspiration, sont fixés des ressorts de rappel 11 et 12. La plaque annulaire 9 ferme des ouvertures d'aspiration 13, et la plaque annulaire 10 ferme des ouvertures d'aspiration 14. Les ouvertures d'aspiration 13 et 14 communiquent avec une enceinte d'aspiration 15 du compresseur. Dans le couvercle 2 du bloc 1 de cylindres, c8té extérieur, est ménagée une gorge 16. Dans la gorge 16 est installé un dispositif pour régler le débit qui se présente sous forme d'une bobine 17 d'aimant électrique. Cette bobine est reliée, par un circuit magnétique, à chacune des soupapes 5 et 7 d'aspiration. Le circuit magnétique est formé par le couvercle 2 du bloc de cylindres, par le bloc 1 de cylindres et par des enve loppes 18 et 19 des soupapes 6 et 8 de refoulement. Pour créer un champ magnétique dirigé, le couvercle 2 du bloc 1 de cylindres est séparé du bloc 1 de cylindres par un joint 20 réalisé en matière amagnétique. La bobine 17 est fermée par un couvercle 21 en matière amagnétique. Ainsi on intensifie la force d'aimantation de la bobine 17 d'aimant électri que, et on réduit la dispersion du flux magnétique. Le compresseur à piston fonctionne de la manière sui vante. En vue de diminuer le débit du compresseur, l'enroule- ment de la bobine 17 est alimenté par une tension de service. Un champ électromagnétique se crée dont les lignes de force sont représentées par un pointillé sur la figure 2. Le champ magnétique parcourt le bloc 1 de cylindres, les enveloppes 18 et 19 des soupapes 6 et 8 de refoulement, le couvercle 2 du bloc 1 de cylindres en fermant le circuit par les plaques 9 et 10 des soupapes 5 et 7 d'aspiration. La force d'aimantation engendrée fait décaler les plaques 9 et 10, en surmontant la résistance des ressorts il et 12 de rappel. Ensuite, il se produit la dérivation du gaz à partir des enceintes des deux cylindres 3 et 4 dans l'enceinte 15 du compresseur à travers les ouvertures 13 et 14, et le débit du compresseur décroît. En cessant d'alimenter en tension l'enroulement de la bobine 17, on fait disparaître la force d'aimantation, et le compresseur fonctionne à plein débit. -REVENDICATION Compresseur à piston, ayant un bloc de cylindres, dont le dispositif de réglage du débit se présente sous forme d'une bobine d'électro-aiinant disposée du côté extérieur du couvercle du bloc de cylindres et commandant la soupape d'aspiration par l'intermédiaire d'un circuit magnétique, caractérisé par le fait que le circuit magnétique est relié à chacune des soupapes d'aspiration des cylindres du bloc de cylindres et est formé par le couvercle du bloc de cylindres, par le bloc de cylindres et par la soupape de refoulement de chacun des cylindres du bloc de cylindres,alors qu'un joint en matière amagnétique est posé entre le couvercle du bloc de cylindres et le bloc de cylindres.