Brevet FR2473648A1 — publié le 19810717

La présente invention concerne une installation de production d'air comprimé, destinée en particulier aux équipements de freinage pneumatique de véhicules, et comprenant un compresseur à piston et au moins un réservoir d'air relié au raccord de refoulement du com- presseur. La pression maximale dans une installation de production d'air comprimé est généralement déterminée par la pression de coupure d'un régulateur de pression ou, en cas d'utilisation d'un compresseur auto- stabilisateur, par la pression de stabilisation de ce dernier, qui est égale au rapport du volume engendré à l'espace nuisible, c'est-à-dire à l'espace mort demeurant au-dessus du piston au point mort haut. La brochure "Aus unserer Entwicklung 1971", publiée par la Société WABCO Fahrzeugbremsen GmbH, décrit des compresseurs d'air autostabilisateurs aux pages 1 à 10, sous le titre "Neuentwicklungen". Dans ces compresseurs, le volume d'air aspiré est comprimé de la façon habituelle pendant le mouvement ascendant du piston et de l'air est débité tant que la pression dans le cylindre est supérieure à la contre- pression instantanée dans l'installation ou le réservoir. Le piston poursuivant son mouvement, le débit d'air cesse dès que la contre- pression est constante, c'est-à-dire que la pression finale de compression est également atteinte dans l'installation alimentée par le compresseur d'air. L'installation continuant à fonctionner sans prélèvement d'air ni commutation sur "marche à vide", la pression n'augmente plus dans le réservoir à chaque course de compression, c'est-à-dire que l'état et la pression de stabilisation sont atteints. Dans cet état, aucun travail n'est pratiquement plus fourni, car le travail de compression est récupéré par le travail de détente, c'est- à-dire que la pression du réservoir ferme le clapet de refoulement et l'air contenu dans le cylindre subit un cycle permanent de détente et de compression. Seul le travail de frottement mécanique doit étre fourni et les pertes d'air remplacées. Le principe de réduction du débit est appliqué jusqu'à présent aux compresseurs d'air auto- stabilisateurs, une pression finale pour laquelle le débit d'air vers le réservoir cesse étant obtenue par un allongement délibéré du cylindre ou, plus généralement par une réduction du rapport de compres- sion. Outre une longueur supérieure du cylindre et la réduction ainsi produite du débit, il en résulte des temps de remplissage relative- ment gengs. Une solution pourrait consister à incorporer de façon connue un régulateur de pression qui, à une valeur détermninée, com- mute le cormpresseur d'air sur la marche à vide, mais la contre- pression ne serait alors plus le volume comprimé dans un réseau de canalisaticns fermé, le compresseur débitant a l'air libre, contre la pressicn atmosphérique, par une section de canalisation temporaire- ment dégagée. Dans des installations à haute pression se poserait alors le problème du fort accroissement de la température de la tubulure de refoulement, résultant d'une pression d'arrêt supérieure, alors que ce problème est résolu de façon satisfaisante par les compresseurs auto- stabilisateurs. Cette solution pour installations à haute pression est en outre coûteuse et liée à des bruits désagréables, produits par la détente de la pression résiduelle lors de la coupure du débit d'air ou du bran- chement à l'atmosphère. Ce phénomène est gênant en particulier dans le cas des installations haute tension. L'inventlon a pour objet une installation de production d'air comprimé du type précité, évitant dans une très large mesure les incon- vénients décrits du compresseur auto-stabilisateur et du compresseur muni d'un régulateur de pression, et offrant néanmoins les avantages mentionnés des systèmes décrits. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, des moyens de branchement, commandés par la pression de service, augmentent l'es- pace nuisible demeurant au point mort haut quand une valeur prédéter- mince de la pression de service ou dans le réservoir est atteinte. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de branchement sont montés par bride sur le carter du co:npreseur d'air. Selon une autre caractéristique, les moyens de branchement sont inté- grés au carter du compresseur. Le distributeur branche un espace nuisible additionnel, extérieur au cylindre, quand la pression de service est atteinte et permet ainsi le remplissage des réservoirs avec un rapport de compression optimal jusqu'au branchement de cet espace nuisible additionnel. La réduction soudaine du rapport de compression, délibérément produite après, conduit à l'auto-stabilisation souhaitée à cet ins- tant et favorable notamment dans les installations à haute pression. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'exem- ples de réalisation et des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente le schéma d'une installation de production d'air comprimé, comprenant un distributeur de branchement d'espace nuisible; et la figure 2 représente le schéma de la même installation avec un autre modèle de distributeur de branchement de l'espace nuisible. L'installation de production d'air comprimé selon figure 1 est constituée par un compresseur 1 et son réservoir 2, entre lesquels 1s est branché un distributeur 3 de branchement d'espace nuisible. La pression régnant dans le réservoir 2 charge, par l'intermédiaire d'une canalisation 6 et d'un raccord 7, un piston 5 logé dans le corps 4 du distributeur de branchement 3. Un étranglement du piston 5 forme avec la paroi du corps 4 un espace annulaire 8 qui, au point mort bas du piston 5, est relié à l'espace nuisible Il (espace de compression) du compresseur 1 par une gorge de commande 9, un raccord 10 et une canalisation 12. Les segments 13 et 14 du piston 5 assurent l'étan- chéité entre le volume 8 et le raccord 7, tandis qu'un segment 15 assure l'étanchéité entre le volume 8 et la gorge de commande 9 et le raccord 10. Au-dessous du piston 5 se trouve un ressort 16 sollicité en compression et dont le bandage s'oppose à une descente du piston 5. Le volume 17 contenant le ressort 16 comporte une lumière 18 de purge d'air. Un autre segment 19 assure l'étanchéité entre la gorge de commande 9 ou le raccord 10 et le volume 17 ou l'atmosphère. Lorsque la pression de service souhaitée est atteinte dans le réservoir 2, elle charge le piston 5 (surface 19') et vainc ainsi le bandage du ressort 16. Le piston 5 se déplace alors vers le bas, jusqu'à ce que le segment 15 arrive au voisinage de la gorge de commande 9. Une liaison s'établit ainsi, par le raccord 10 et la canalisation 12, entre le volume 8 et l'espace nuisible 11 ou un raccord 20 prévu à cette fin. L'espace nuisible du compresseur 1 est ainsi augmenté au point mort haut du Diston 21 et produit un rapport donné du volume engen- dré à l'espace nuisible, qui détermine la pression de stabilisation. Il en résulte que le débit d'air du compresseur est interrompu et que le clapet de refoulement 22 du compresseur 1 fonctionne en clapet de nonretour. Lorsque la consommation d'air fait baisser la pression dans le réservoir 2, la force exercée par le ressort 16 repousse le piston 5 vers le haut, jusqu'à ce que le segment 15 supprime la liai- son 9, 10, 12 avec le compresseur 1 et la lumière 23 purge le volume 8 à l'air libre. Au point mort bas du piston 5, lorsque le volume 8 est relié à l'espace nuisible 11, le segment 15 demeurant en contact avec le corps 4, au voisinage de la gorge de commande 9, risque de subir une usure rapide dans le cas de vibrations du piston 5. Afin d'interdire ce contact, la surface annulaire 24 du piston, limitant le volume 8 et en regard du ressort 16, est légèrement supérieure à la surface annu- laire 25 opposée, de sorte que la pression établie par la liaison entre le volume 8 et l'espace nuisible 11 déplace légèrement le piston 5 vers le bas et supprime le contact entre le segment 15 et le corps 4 au voisinage de la gorge de commande 9. L'exemple de réalisation selon figure 2 comporte les mêmes repères que la figure 1- quand les pièces correspondantes sont iden- tiques dans les deux modèles. Les pièces nécessairement modifiées par suite d'un volume additionnel, disposé à côté de l'alésage cylindrique du piston Sa, sont désignées par les mêmes repères suivis de la lettre a. On voit que le volume additionnel 26 est constitué par un alé- sage séparé du corps et relié par un autre alésage 27 à l'espace annulaire 8a du piston 5a. La surface 24a du piston 5a chargée par la pression éloigne le segment 15 de la zone de contact avec le corps 3a, au voisinage de la gorge de commande 9. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. 2473648 Revendications 1. Dispositif de production d'air comprimé, destiné en particulier aux équipements de freinage pneumatique de véhicules, comprenant un compresseur à piston et au moins un réservoir d'air relié au raccord de refoulement du compresseur, et caractérisé par des moyens de branchement (3) commandés par la pression de service et augmentant l'espace nuisible (11) demeurant au-dessus du piston (21) du compres- seur 1 au point mort haut quand une valeur prédéterminée de la pression de service ou dans le réservoir est atteinte. 2. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de branchement sont constitués par un distributeur, qui permet de relier le volume nuisible du compresseur à un espace additionnel. 3. Dispositif selon revendications 1 et 2, dont les moyens de bran- chement pour l'accroissement de l'espace nuisible (11) sont cons- titués par un distributeur (3), caractérisé en ce que: a) un piston (5), logé dans un corps cylindrique (4) et chargé par la pression de service ou la pression dans le réservoir (2), constitue le tiroir du distributeur de branchement (3); b) un étranglement du piston (5) forme un espace (8) annulaire, limité par la paroi cylindrique du corps (4); c) un ressort (16) est disposé entre le piston (5) et le corps (4) du distributeur de branchement (3) de façon que sa force s'oppose à la pression exercée sur le piston (5); et d) dans la position du piston (5), correspondant au branchement et sur laquelle la force du ressort (16) est surmontée, l'espace annulaire (8) constitue un volume additionnel, relié à l'espace nuisible (11) du compresseur (1) par une gorge annulaire (9) du corps (4) et une lumière (10). 4. Dispositif selon revendications 1 à 3, caractérisé en ce que a) des segments (13, 14) du piston (5) assurent l'étanchéité entre l'espace annulaire (8) et la lumière (7) d'alimentation du piston (5); b) un segment (15) du piston (5) assure, dans la position de repos de ce dernier, l'étanchéité entre l'espace annulaire (8) et la gorge annulaire (9) ou la lumière (10) du corps; et a4736'48 c) un segment (19) du piston (5) assure l'étanchéité entre la gorge annulaire (9) ou la lumière (10) du corps et le volume (17) con- tenant le ressort (16). 5. Dispositif selon revendications 3 et 4, caractérisé par une lumière (18) supplémentaire, prévue pour la purge d'air du volume (17) contenant le ressort (16). 6. Dispositif selon revendications 3 et 4, caractérisé par une troisième lumière (23), prévue pour la purge d'air de l'espace annu- laire (8) dans la position de repos du piston (5).