Brevet FR2327424A1 — publié le 19770506

La présente invention concerne un compresseur à pistons à soupape d'aspiration et à soupape de refoulement disposées dans une plaque à sièges en plusieurs parties, serrée entre le cylindre et le couvercle de cylindre et refroidie au moyen d'un liquide. Afin d' éviter une destruction par voie thermique des pistons et des soupapes de compresseurs à pistons, il est connu de refroidir, en plus du couvercle de cylindre et des parois du cylindre, également la plaque à sièges dans laquelle sont disposées les soupapes d'aspiration et de refoulement. Une évacuation de la chaleur dûe à la compression est également indiquée car, par suite de l'accroisssement de la température de l'air lors de la compression, une partie seulement de la course est efficace lors de l1aspiration, ce qui conduit à un abaissement du rendement de la machine. Pour refroidir la tête ou le couvercle du cylindre, il est courant de réaliser celle-ci avec une double paroi et de relier les chambres de refroidissement individuelles par des canaux. Etant donné que le couvercle de cylindre est en général une pièce en fonte, il est nécessaire d'utiliser dans la moule des noyaux de sable pour former ces canaux. La réalisation de moules de coulée est de ce fait complexe et onéreuse. dont deux parties On a déjà proposé une plaque à sièges en cinq partiesirextérieures voisines présentent des cavités correspondantes, dirigées l'une vers l'autre, ce qui permet, par un montage approprié, de former les canaux pour le milieu de refroidissement.Celui-ci passe par ces canaux, à partir de chwnmbres de refroidissement ménagées dans la double paroi du cylindre, dans des chambres de refroidissement ménagées dans le couvercle de cylindre. Les chambres de refroidissement ménagées dans la tête du cylindre sont toutefois reliées entre elles par des canaux transversaux qui ne peuvent être réalisés dans le moule que par la mise en oeuvre de noyaux en sable.Un autre inconvénient réside dans le fait que toutes les parties de la plaque à sièges doivent être fabriquées avec une précision très grande car elles doivent s'adapter exactement les unes aux autres pour empêcher toute fuite du milieu sous pression. Malgré cela, les nombreux emplacements d'étanchéité entra les cinq parties individuelles de la plaque à sièges présentent le danger d'apparitions de manques d'étanchéité. Les éléments individuels de la plaque à sièges sont en règle générale des pièces en fonte car les canaux pour le milieu de refroidissement et qui se présentent sous la forme de labyrinthes ne pourraient être réalisés que par des moyens importants à mettre en oeuvre. Pour la fabrication de la plaque à sièges, il est nécessaire d'utiliser cinq éléments individuels d'un prix de revient élevé, ce qui rend la plaque à sièges très onéreuse. En outre, la résistance de la fonte comporte ses limi- tes, ce qui est un inconvénient pour les sièges des soupapes de refoulement prévus dans la plaque à sièges et qui sont soumis à des charges importantes (brevet USA numéro 2 449 408). Il est également connu de prévoir, dans la paroi de compresseurs à gaz, pourvus d'un grand nombre de soupapes relativement petites, des canaux pour un milieu de refroidissement, qui croisent les canaux de soupapes, c'està-dire qui passent à des distances très faibles les uns des autres. Ces canaux peuvent etre réalisés sous la forme de gorges ouvertes vers une face de la paroi, et être fermés par un couvercle. Ce genre de canaux sont de préférence réalisés au tour (brevet allemand numéro 941 565). La présente invention a pour objet un compresseur à pistons du type rappelé en tête du présent mémoire, qui soit facile à fabriquer dans des conditions économiques et dont la fiabilité est importante, même dans des conditions de fonctionnement sous des pressions élevées. A cet effet, le compresseur à piston selon l'invention est essentiellement caractérisé par le fait que la plaque à sièges est constituée par une partie inférieure présentant des reliefs et par une partie supérieure en forme de plaque plane , la partie supérieure comportant des perçages à travers lesquels des chambres à milieu de refroidissement ménagées dans le couvercle de cylindre sont reliées à des canaux pour le milieu de refroidissement ménagés dans la plaque à sièges. De préférence, la partie inférieure de la plaque à sièges présente des cavités séparées par des barrettes, ce qui permet de définir, avec la partie supérieure de la plaque à sièges, un canal pour l'eau de refroidissement reliant, par un perçage prévu au début et à la fin, entre elles, des chambres de refroidissement séparées entre elles dans le couvercle de cylindre. La réalisation conforme à l'invention du compresseur à pistons présente l'avantage que lton peut se passer de détallonages et de perçages transversaux dans le couvercle de cylindre, ce qui permet la fabrication de ce dernier par le procédé de coulée sous pression de l'aluminium qui est une opération extrêmement avantageuse du point de vue économique. La liaison des chambres de refroidissement séparées entre elles dans la chambre de cylindre se fait par l'intermédiaire du canal en labyrinthes prévu dans la plaque à sièges, canal à labyrinthes qui est formé par la superposition de l'élément inférieur à reliefs de la plaque à sièges, et de l'élément supérieur plan de la plaque à sièges. Un autre avantage de la réalisation du compresseur à pistons selon l'invention réside dans le fait que l'élément supérieur de la plaque à sièges peut être constitué par une pièce estampée. Ceci est particulièrement important dans le cas où les sièges des soupapes de refoulement prévus dans l'élément supérieur de la plaque à sièges et qui sont soumis à des contraintes élevées, rendent nécessaire sa réalisation en acier ou avec d'autres matériaux semblables pour peu que l'on envisage la mise en oeuvre de pressions de service élevées. La partie supérieure de la plaque à sièges peut être relativement mince, car elle est montée entre le couvercle de cylindre stable et la partie inférieure, également stable, de la plaque à sièges, ce qui fait qu'elle n'est pratiquement pas soumise à des efforts en flexion. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté aux dessins annexés une forme de réalisation de I'objet de l'invention. Les Figures i et 2 représentent respectivement une élévation latérale et une vue en plan du couvercle de cylindre et de la plaque à sièges qui y est montée. La Figure 3 est une vue d'en dessous du couvercle du cylindre. La Figure 4 est une coupe transversale le long de la ligreI-I de la Figure 3. La Figure 5 est une vue en plan d'une coupe le long du plan II-II de la Figure 4. La Figure 6 est une vue en plan de la partie supérieure de la plaque à sièges. La Figure 7 est une coupe de la Figure 6 le long de la ligne 111-m La Figure 8 est une vue en plan de la partie inférieure de la plaque à sièges. La Figure 9 est une coupe transversale de la Figure 8, le long de la ligne IV-IV. La disposition générale du couvercle de cylindre 10 des parties supérieure 12 et inférieure 14 de la plaque à sièges peut être déduite des figures 1 et 2. Le couvercle de cylindre 10 présente trois raccords d'aspiration S1 et S2 ainsi que deux raccords de refoulement D. Le milieu de refroidissement pénètre par le raccord E1 dans le couvercle de cylindre qu'il quitte par les raccords K2 ou K3. Parmi les raccords qui sont parallèles entre eux on n'utilise généralement qu'un seul à la fois, aiors que les autres sont obturés, de façon étanche, à l'aide de bouchons. Ainsi que cela est visible par la vue d'en dessous du couvercle de cylindre (Figure 3), les chambres d'aspiration et de refoulement sont séparées par des barrettes. Les raccords d'aspiration S1 et S2 sont en communication avec la chambre d'aspiration 16, et le raccord de refoulement D communique a vec la chambre de refoulement ou de pression 18.- La chambre 20 pour le milieu de refroidissement, y compris les ouvertures d'évacuation K2 et E3 du milieu de refroidissement, est également séparée par des barrettes de la chambre 23 du milieu de refroidissement comportant l'admission E1. Pour une représentation plus facile des chambres ou espaces séparés entre eux, toutes les plages qui se situent dans le plan du dessin sont représentées, dans la figure 3, à l'aide de hachures croisées. tas perçages 24 qui passent par le couvercle de cylindre 10 peuvent recevoir cinq boulons à l'aide desquels le couvercle de cylindre est vissé au cylindre avec interposition des plaques à sièges intermédiaires. Entre le couvercle de cylindre 10 et la partie supérieure 12 de la plaque à sièges, on prévoit un joint d'étanchéité qui assure l'étanchéité des zones représentées par des hachures croisées dans la figure 3. Dans la Figure 4 on a représenté une coupe transversale du couvercle 10 le long de la ligne I-I de la figure 3. Dans cette coupe transversale, on a tracé le plan de coupe II-II dont la vue en plan est représentée en figure 5. Le plan de coupe se situe à une hauteur telle que les nervures qui se terminent derrière le plan de dessin de la figure 3 sont également coupées en partie. La chambre 20 du milieu sous pression et qui est vue dans la figure 3 comme une chambre ou d'enceinte unicue apparaît de ce faitdans la figure 5 sous la forme de trois chambres ou enceintes séparées. Dans la Figure 6 on a représenté une ve en plan sur la partie ou l'élément supérieur 12 de la plaque à sièges. Dans cet élément supérieur, sont formés deux sièges de soupapes de refoulement 19 et deux passages 17 qui se situent sous la chambre de pression oude refoulanentet sous la chambre d'aspiration. En plus des perçages 24 destinés à recevoir les boulons de fixation de la tête ou du couvercle de cylindre, et des perçages 25 destinés à recevoir les boulons de fixation pour la soupape de refoulement, ses lamelles de soupapes et éventuellement son moyen d'étanchéité, on a prévu dans la partie ou l'élément supérieur 12 de la plaque à sièges deux perçages 26 et 28 à travers lesquels le milieu de refroidissement en provenance des chambres 20 et 22 du couvercle de cylindre pénètre dans la plaque à sièges ou quitte cette dernière. Une section transversale de la partie supérieure de la plaque à sièges est représentée dans la figure 7. On y voit que cette partie ou élément supérieur est un simple élément estampé qui peut être fait avec une tôle d'acier ou avec un matériau présentant une résistance analogue. Dans les Figures 8 et 9 on a représenté l'élément supérieur de la plaque à sièges. La Figure 8 montre une vue en plan sur 1 'élément inférieur de la plaque à sièges, toutes les barrettes qui se situent dans le plan du dessin étant pourvues de hachures croisées. Ces barrettes sont appliquées, par l'intermédiaire d'un joint d'étanchéité non représenté, contre la face inférieure de l'élément supérieur de la plaque à sièges. La force de serrage nécessaire est obtenue à l'aide des boulons, déjà mentionnés, pour le couvercle de cylindre, lesquels boulons pénètrent dans la paroi du cylindre, en passant par les ouvertures 24.Les soupapes d'aspiration 29 et les ouvertures pour les soupapes de refoulement 30 se situent sous les ouvertures correspondantes 17 et 19 de l'élément supérieur de la plaque à sièges ou sous la chambre d'aspiration i6 et la chambre de pression 18 du couvercle de cylindre 10. Les dépressions 32 situées près des barrettes sont toutes reliées entre elles à la manière d'un labyrinthe. Dans la figure 9 on a représenté une coupe transversale de l'élément inférieur de la plaque à sièges, le long de la ligne IV-IV de la figure 8. Cette figure montre en particulier que les barrettes intermédiaires 34 ne séparent pas entre elles les cavités ou dépressions 32, car la hauteur de celles-ci n'est égale qu'à la moitié de la hauteur des autres barrettes.En outre, cette figure permet de voir que l'élément inférieur de la plaque à sièges est constitué par un simple élément de fonte sans aucun détalonnage, et pouvant être fabriqué à l'aide d'un procédé de moulage sous pression. Dans les figures 3 et 5, l'emplacement qui se situe au dessus des perçages 26, 28 de l'élément supérieur de la plaque à sièges, est désigné par 26', 28'. Dans la figure 8, les emplacements qui se situent en dessous des perçages 26, 28 de l'élément supérieur de la plaque à sièges, sont désignés par 26", 28". La voie empruntée par le milieu de refroidissement à travers le bloc constitué par l'élément inférieur de la plaque à sièges, l'élément supérieur de la plaque à sièges, le couvercle de cylindre,est la suivante. Par l'entrée du milieu sous pression Ki, le milieu sous pression parvient dans la chambre 22 ménagée dans le couvercle de cylindre (figures 3 et 5).L'élément supérieur 12 de la plaque à sièges est orienté de telle façon par rapport au couvercle de cylindre 10, que le perçage de celui-ci se situe en dessous de la chambre du milieu de refroidissement 22, à l'emplacement désigné par la référence 26'. ta milieu sous pression qui pénètre à une pression d'environ 2 bar passe de ce fait, par le perçage 26, dans la partie supérieure 12 de la plaque à sièges, à l'emplacement 26" (figure 8) et pénètre dans la dépression correspondante de 1 'élément inférieur 14 de la plaque à sièges. De là, le milieu sous pression passe par le canal en forme de labyrinthe jusqu a l'emplacement désigné par 28" dans la figure 8. Au dessus de cet emplacement se situe le perçage 28 de la partie supérieure 12 de la plaque à sièges. Le milieu sous pression passe donc par ce perçage, à l'emplacement 28' (figures 3 et 5) à nouveau dans le couvercle de cylindre, en pénétrant dans la chambre 20. De celle-ci, les sorties K2 et K3 mènent à nouveau au circuit du milieu de refroidissement. ta milieu de refroidissement passe donc de la chambre de refroidissement ménagée dans le couvercle de cylindre, par la plaque à sièges, dans la chambre 20 du couvercle de cylindre, sans qu'il soit besoin de prévoir des liaisons transversales dans le couvercle de cylindre. REVEi I CÂT 10 NS 1. Compresseur à pistons comportant des soupapes d'aspiration et de refoulement disposées dans une plaque à sièges en plusieurs parties et serrée entre le cylindre et le couvercle de cylindre, ladite plaque à sièges étant refroidie à l'aide d'un milieu de refroidissement de préférence liquide, caractérisé par le fait que la plaque à sièges est constituée par une partie inférieure (14) présentant un certain relief et par une partie supérieure plane (12) en forme de plaque, et que la partie supérieure (12) comporte des perçages (26, 28) à l'aide desquels des chambres (20, 22) pour le milieu de refroidissement, ménagées dans le couvercle de cylindre (10)J sont reliées avec des canaux ménagés dans la plaque à sièges et servant au passage du milieu de refroidissement. 2. Compresseur à pistons selon la revendication i, caractérisé par le fait que la partie inférieure (14) de la plaque à sièges présente des cuvettes ou dépressions (32) séparées entre elles par des barrettes, en sorte, que par la coopération avec la partie supérieure (12) de la plaque à sièges, on définit un canal pour le milieu de refroidissement, lequel relie, par des ouvertures (26, 28) prévues au début et à la fin, des chambres de refroidisse- ment séparées entre elles et ménagées dans le cylindre de couvercle (10). 3. Compresseur à pistons selon l'une ou l'autre des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que la partie inférieure (14) est constituée par un élément en aluminium coulé ou moulé sous pression et que la partie supérieure (12) est formée par une pièce d'acier estampé