Brevet FR2466640A1 — publié le 19810410

La-présente invention concerne un moteur à air comprimé muni d'un carter de cylindre et d'un piston élévateur. La présente invention a pour but de permettre la réalisation d'un petit moteur à air comprimé de faible course, muni de la valve d'inversion indispensable et de construction simple et compacte. A cette fin, selon l'invention, le moteur à air comprimé est muni d'une soupape à disques rotatifs de même axe que le piston, liée élastiquement en rotation à une hélice empêchée de tourner formant avec la tige du piston un agencement à doigt et rainure hélicoldale. Par agencement à doigt et rainure hélicoidale au sens large, on entend un pas de vis non auto-bloquant, qui transforme le mouvement élévatoire de la tige du piston en un mouvement de rotation de l'hélice, duquel dérive à son tour le mouvement rotatif saccadé du disque de la soupape, grâce à ladite liaison élastique en rotation qui agit comme accumulateur de couple. Un agencement à doigt et rainure hélicoidale avantageux est constitué, par exemple, de rainures hélicoidales pratiquées dans le tronçon de commande de la tige de piston et de doigts solidaires de l'hélice et dont les extrémités intérieures respectives sont en prise avec lesdites rainures. Selon une autre particularité de l'invention, la tige de piston est solidaire d'une membrane de pompe à membrane et est ainsi rendue non-rotative de ce seul fait. Cette disposition est surtout avantageuse lorsque la membrane a un diamétre beaucoup plus grand que le piston, car avec un tel rapport, la membrane est suffisamment rigide pour pouvoir résister à l'effort de rotation s' exerçant sur la tige de piston, lors du fonctionnement de la soupape à disques rotatifs. De façon appropriée, la soupape à disques rotatifs est disposée dans une chambre de compression prolongeant en arrière le carter de cylindre et reliée à une arrivée d'air comprimé, un tronçon de commande de la tige de piston pénétrant à l'intérieur de ladite chambre. La soupape à disques rotatifs peut être constituée d'un disque de soupape solidaire de la paroi frontale de la chambre de compression et d'un disque de soupape apte à pivoter entre deux butées et à s'enclencher en positions extrêmes. En outre, de préférence, les conduits de liaison aux chambres de cylindre alimentées alternativement en air comprimé et le conduit d'échappement traversant de part en part le disque de soupape fixe, débouchent dans la chambre de compression. Le disque de soupape rotatif présente des lumières et des ouvertures de passage coopérant avec l'ouverture desdits conduits. Le disque de soupape rotatif est pressé contre le disque de soupape fixe par la pression d'air d'alimentation régnant dans la chambre de compression. Une liaison élastique en rotation peu encombrante, simple et fiable peut être obtenue en prévoyant un rebord cylindrique pour le disque de soupape rotatif et en disposant à l'intérieur dudit rebord, des ressorts hélicoidaux épousant circonférentiellement ledit rebord et prenant appui à une extrémité sur l'hélice et à l'autre extrémité sur des taquets faisant saillie vers l'intérieur dudit rebord. I1 est avantageux de prévoir, comme dispositif de marquage en rotation, des échancrures pratiquées dans la surface extérieure du rebord du disque de soupape rotatif et coo pérant avec des billes pressées de l'extérieur par des ressorts radiaux. La pression desdits ressorts peut être ajustée facilement de l'extérieur au moyen d'une vis de réglage. L'invention sera bien comprise à la lumière des dessins annexés. La figure 1 est une coupe axiale selon la ligne I-I de la figure 2 d'un moteur à air comprimé selon l'invention commandant une pompe à membrane incorporée. La figure 2 est une coupe transversale selon la ligne II-II de la figure 1. La figure 3 est une coupe axiale selon la ligne III-III de la figure 2. Les figures reproduisent sensiblement à l'échelle deux, un moteur selon l'invention et sa pompe associée. La pompe à membrane comporte une partie supérieure 1 et une partie inférieure 2 serrant entre elles une membrane 4 grâce à des vis 3. L'espace au-dessus de la membrane 4 présente deux ouvertures de ventilation la. Entre la partie in férieure 2 et un embout de succion 5 vissé en dessous de celle-ci, est serrée une feuilie élastique 6. Celle-ci présente deux encoches en forme d'arc et de cette manière des languettes découvertes, lesquelles reposent de l'intérieur sur des alésages 7 dans l'embout de succion 5 et jouent le rôle de volet de soupape d'admission. Un embout d'échappement 8 radial, renfermant une soupape à bille, est vissé dans la partie inférieure 2 (voir figure 1). Sur la partie supérieure 1, repose un carter de cylindre 9 et un couvercle vissé à l'aide de deux vis 11. Le carter de cylindre 9 présente une paroi transversale et forme, entre celle-ci et la partie supérieure 1, un espace dans lequel un piston 12 est apte à se mouvoir d'un mouvement vertical alternatif. La tige du piston traverse le dit piston. Son tronçon inférieur 13 traverse la partie supérieure 1 et est solidaire de la membrane 4. Le tron- çon supérieur 14, dit de commande, traverse la paroi transversale et pénètre dans la chambre de compression~15 contigüe, la dite chambre étant formée par le couvercle 10 muni d'une arrivée d'air comprimé 16. Dans la chambre de compression 15 se trouve un disque de soupape 17 entourant concentriquement lé tronçon de commande 14 de la tige de piston et étant solidaire de la paroi transversale du carter de cylindre au moyen d'une vis à tête fraisée 18. Sur le disque de soupape 17 repose un disque de soupape 19 annulaire de section droite en forme de L. Ledit disque de soupape 19 est monté légère- ment rotatif dans le carter de cylindre 9 et possède un jeu par rapport au couvercle 10. Les surfaces planes des disques de soupapes 17 et 19 reposant l'un sur l'autre sont polis. Une butée 20 (voir figure 1) traversant le disque de soupape 17 fixe et faisant saillie par rapport à la face supérieure de celui-ci, pénètre dans un évidement inférieur 21 du disque de soupape 19 et limite la rotation de celui-ci à environ 200. La figure 2 montre le dispositif de marquage de la rotation dudit disque de soupape 19. Le carter de cylindre 9 présente sur son périmètre carré extérieur, deux bossages 22 disposés diagonalement opposés en haut de la chambre 15. Dans ces bossages, sont vissées..dies vis de réglage 24 pourvues d'une fente pour tournevis et blo quées par un contre-écrou 23. Des ressorts 25 de pression s'appuient sur lesdites vis et exercent une pression sur des billes d'encliquetage 26 butant contre la surface extérieure du rebord cylindrique du disque de soupape 19. De petites échancrures de positionnement 27 sont prévues sur ladite surface extérieure et reçoivent les billes de positionnement 26. Le disque de soupape rotatif 19 est actionné au moyen d'une double hélice 28 solidaire en rotation du tronçon de commande 14 et comportant deux doigts radiaux 29 dont les extrémités intérieures pénétrent chacune dans une rainure 30 hélicoidale disposée dans ledit tronçon de commande 14. La figure 2 montre deux taquets 31 cunéiformes enfoncés dans deux évidements cylindriques diamétralement opposés et disposés sur le bord intérieur du disque de soupape 19. Entre les taquets 31 et chaque bras contigus de l'hélice 28 sont comprimés respectivement des ressorts hélicoidaux 32 et 33, épousant le rebord cylindrique du disque de soupape 19 et dont le glissement par rapport à l'hélice et aux taquets 31 est évité au moyen de têtons 34 hémisphériques disposés chacun sur les côtés des taquets 31 et des bras de l'hélice 28.Les quatre ressorts hélicoidaux 32 et 33 sont identiques. Trois conduits, disposés dans le carter de cylindre 9, traversent le disque de soupape 17 fixe par des alésages et aboutissent dans la chambre 15, tandis que lesdits alésages sont placés sur le même arc de cercle. En dépit de la position angulaire exacte de ces conduits et embouchures, qui n'est pas représentée particulièrement, la figure montre un conduit de sortie 35, un conduit de liaison 36 sortant de la chambre de cylindre inférieure (voir figure 1) ainsi qu'un conduit de liaison 37 sortant de la partie supérieure de la chambre de cylindre (voir figure 3). La face plane du disque de soupape 19 présente à la partie inférieure une lumière 38 reliant deux embouchures et deux ouvertures de passage non-représentées. Le fonctionnement du moteur à air comprimé selon l'invention est décrit ci-après. Dans la position représentée, le piston se trouve dans sa position supérieure extrême. La position des soupapes est telle que la chambre 15 est ali mentée, à sa partie supérieure, en air comprimé par l'arrivée d'air comprimé 16, au moyen d'une des ouvertures de passage du disque de soupape 19 rotatif et au moyen du conduit de liaison 37 du piston 12, tandis que la chambre à sa partie inférieure, est reliée, par le conduit de liaison 36, la lumière 38 et le conduit de sortie 35 avec l'atmosphère extérieure. Le piston 12 se déplace alors vers le bas.Ainsi l'hélice 28 suit le pas hélicoidal de la rainure 30 dans le tronçon de commande 14 de la tige de piston et se meut, selon la figure 2, dans le sens des aiguilles d'une montre. (Sur la figure 1, seule la rainure 30 est visible, et de plus, son tracé n'est pas représenté conformément à la réalité). Les ressorts hélicoidaux 33 se détendent donc et les ressorts 32 sont comprimés ensemble. Un peu avant que le piston 12 n'atteigne sa position inférieure finale, le moment dextrogyre agissant sur le disque de soupape rotatif 19 est suffisamment fort pour que celui-ci quitte sa position de repos et pivote brusquement vers son autre position, provoquant la commutation du conduit de commande de telle manière que le piston 12 soit de nouveau en mouvement vers le haut. On remarque que l'exemple d'application décrit du moteur à air comprimé selon 11 invention à une pompe à membrane est intéressant du fait que la membrane 4 empêche la rotation de la tige de piston. Ceci est avantageux, car la membrane, dans le cas présent , est suffisamment stable pour résister à la poussée des ressorts. Le moteur à air comprimé doit comporter, pour d'autres applications, un conduit longitudinal particulier empêchant la rotation de la tige de piston. Le dispositif représenté est intéressant pour introduire un fluide d'un récipient dans un réseau de conduits, hors duquel il est prélevé irrégulièrement. Par exemple, pour l'utilisation dans des installations de pulvérisation de peinture au pistolet, on peut relier à l'embout de succion 5 un tube plongeant dans un fût de peinture. La pompe à membrane approvisionne ensuite un réseau de canalisations en anneau pour plusieurs pistolets de pulvérisation munis chacun d'une pompe haute pression. Lorsque les pistolets sont hors service, la pompe à membrane reste alors au repos. Dès qu'un pistolet de pulvérisation est actionné, et que la peinture est prélevee de la canalisation circulaire, dans laquelle la pression diminue alors, la pompe se met en route automatiquement et permet d'alimenter avec le débit correspondant lesdits pistolets. REVEND ICAT IONS 1- Moteur à air comprimé muni d'un carter de cylindre et d'un piston élévateur, caractérisé en ce qu'il comporte une soupape disques rotatifs (17,19), de même axe que le piston (12), dont le disque rotatif (19) est lié élastiquement en rotation à une hélice (28) qui est en prise par un agencement à doigt et rainure hélicoidale avec la tige du piston, empêchée de tourner. 2- Moteur à air comprimé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la soupape à disques rotatifs (17, 19) est disposée dans une chambre de compression (15), prolongeant vers l'arrière le carter de cylindre (19) et reliée à une arrivée d'air comprimé (16), chambre de compression dans laquelle pénètre un tronçon de commande arrière (14) de la tige de piston. 3- Moteur à air comprimé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la-soupape à disques rotatifs comporte un disque de soupape (17) solidaire d'une paroi frontale de la chambre de compression et un disque de soupape (19) apte à s'enclencher en positions extrêmes èt à tourner entre deux butées (20), tandis que des conduits de liaison (36,37) aux chambres de cylindre et le conduit d'échappement (35) traversent ledit disque de soupape fixe (17) et débouchent dans ladite chambre de compression (15), le disque de soupape rotatif présentant des lumières et des ouvertures de passage (38) coopérant avec l'ouverture desdits conduits. 4- Moteur à air comprimé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le disque de soupape rotatif (19) présente un rebord périphérique cylindrique et en ce que la liaison élastique en rotation est constituée de ressorts hélicoidaux (32,33) adaptés circonférenciellement audit rebord, lesdits ressorts prenant appui à une de leurs extrêmités sur ladite hélice (28) et à l'autre extrêmité sur des taquets (31) faisant saillie vers l'inte- rieur dudit rebord. 5- Moteur à air comprimé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit agencement à doigt et rainure hélicoldale comporte des rainures hélicoidales (30) prati quées dans le tronçon de commande (14) de la tige de piston et des doigts radiaux (29) prévus sur hélice (28) et en prise par leurs extrêmités intérieures avec lesdites rainures. 6- Moteur à air comprimé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de marquage en rotation (24), réglable quant à la pression élastique qu'il exerce, pourvu de billes (26) s'appuyant radialement de l'extérieur sur le rebord du disque rotatif. 7- Moteur à air comprimé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la tige de piston (13,14) est solidaire d'une membrane (4) d'une pompe à membrane et est rendue non-rotative de ce seul fait.