Brevet FR2488949A1 — publié le 19820226

L'invention concerne une installation pour la régulation du débit d'un compresseur à un ou plusieurs étages, notamment pour compresseurs à vis, comportant un clapet d'étranglement c8té aspiration et une soupape d'évacuation côté refoulement ainsi qu'un régulateur commandant leur manoeuvre, régulateur que fait réagir une pression de commande au moyen d'une conduite de mesure raccordée à la conduite sous pression du compresseur o règne la pression finale et qui, lorsque la pression finale s'élève à l'intérieur d'une plage de régulation se situant avant la commutation sur la marche à vide, la soupape d'évacuation étant fermée, commande la fermeture partielle du clapet d'étranglement en vue de la régulation du débit. UTne installation de régulation de ce genre est connue d'après le DE-OS 27 37 677. Elle assure une régulation du débit s'adaptant à des quantités soutirées variables et qui fonctionne danstne large mesure sans pertes d'énergie par écoulement inutile. Celui-ci est obtenu grâce au fait que la soupape d'évacuation peut être fermée qu'une fois atteint un angle de fermeture suffisant du clapet d'étranglement; par suite avant que soit atteint cet angle de fermeture, on dispose d'une plage de réglage du clapet d'étranglement dans laquelle peut s'effectuer la régulation du débit par fermeture partielle du clapet d'étranglement alors que la soupape d'éva- cuation est fermée. Dans l'installation connue la caracté- ristique de régulation n'est cependant pas maximum, car un processus de fermeture préparé du clapet d'étranglement se termine lorsque l'étranglement c8té aspiration se produit aussi dans la pression finale. Lors de variations momentanées de la pression finale, le clapet d'étranglement peut par conséquent être sur-modulé c'est-à-dire subir une fermeture inutilement poussée, de sorte qu'il peut en résulter des variations de réglage du clapet d'étranglement et même des processus d'ouver- ture inutiles de la soupape d'évacuation. L'invention a pour but de réaliser un dispositif de l'art antérieur mais avec une conduite de régula- tion plus régulière. L'invention concerne à cet effet une installation de régulation caractérisée en ce que la conduite de mesure raccordée au côté refoulement et une autre conduite de mesure raccordée au côté aspiration du compresseur en aval du clapet d'étranglement sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'un point d'étranglement et d'une conduite de compensation, et le régulateur est raccordé à cette conduite de compensation et agit en fonction de la pression intermédiaire qui s'y établit et dépend des sections d'étranglement. On obtient ainsi l'avantage que lorsque commence la fermeture du clapet d'étranglement, l'abaissement de la pression d'aspiration qui en résulte réagit sans perte de temps sur le régulateur et le processus de fermeture du clapet d'4ranglement peut se terminer en temps voulu. La pression de commande agissant sur le régulateur est un mélange de la pression d'aspiration qui réagit immédiatement sur la position du clapet d'étranglement et de la pression finale sur laquelle influe la quantité soutirée. Il en résulte une réaction régulière et sur- modulée de la régulation du débit. Il est certes connu d'après le DE-OS 16 48 501 et d'après le DE-OS 14 28 065 de prélever des pressions de commande aussi bien du côté aspiration que du côté aefoulement d'un compresseur chaque fois au moyen d'une conduite de mesure, et d'utiliser ces pressions pour commander des organes de réglage prévus pour un clapet d'étranglement côté aspiration et une soupape d'évacuation ou de transfert côté refoulement. Il s'agit là toutefois non pas d'une régulation du débit, mais de la commutation entre la marche du compresseur et la marche à vide, et pour la commande dé l'organe de réglage n'intervient que soit l'une, soit l'autre des pression de commande, mais non pas une pression intermédiaire de l'une ou de l'autre. En conséquence les dispositifs connus ne conviennent pas pour fournir un comportement de régulation régulier, exempt de variations en vue d'une régulation continue du débit; en - dehors de ce que ce problème n'intervient pas lors de la commuta- tion entre la marche en charge et la marche à vide. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après et du dessins annexé représentant un exemple de réalisation de l'invention. La figure unique de ce dessin montre le schéma d'un dispositif de compresseur à vis à deux étages pourvu de l'installation de régulation c-nnforme à l'invention. Le compresseur à vis à deux étages 1 aspire en 2 le fluide à comprimer par l'intermédiaire d'un clapet d'étranglement 18 monté dans le courant d'aspiration et réglable hydrauliquement; le compresseur délivre en 3 le fluide comprimé, dans le réseau d'alimentation, par l'intermédiaire d'une soupape de anti-retour 20. La conduite 4 relie le côté refoulement du compresseur à vis à une soupape d'évacuation 5 actionnable hydrauliquement. En aval-de la soupape anti-retour 20 on a raccordé à une conduite sous pression 3 une conduite de mesure 6 en vue de détecter la pression finale variable. En aval du clapet d'étranglement 18 on a raccordé à la conduite d'aspira- tion une autre conduite de mesure 26 en vue de détecter la pression d'aspiration variable. Les conduites de mesure 6 et 26 sont reliées l'une à l'autre par l'intermédiaire d'une conduite de compensation 28, placée entre deux points d'étranglement 25, 27. Le fluide de commande dérivé en passant par la conduite 6 se trouve ainsi ramené, en passant par la conduite 26, dans le courant de gaz principal. Il s'établit dans la conduite de com- pensation 28 une pression de commande qui dépend de la valeur instantanée de la pression d'aspiration et de la pression finale ainsi que de la section des points d'étranglement 25, 27. Les deux points d'étranglement 25, 27 sont constitués de préférence par des étranglements présentant une section invariable. Il peut cependant s'agir aussi de papillons d'étranglement présentant une section d'étranglement réglable; toutefois la mise au point qui aura été trouvée une bonne fois pour-une caractéristique de régulation optimale ne devra pas être modifiée. La chambre à membrane d'un régulateur de pression 7 est raccordée à la conduite de compensation 28; ce régulateur, lorsque la pression s'élève par suite d'un moin- dre soutirage en 3, libère la pression d'huile qui se présente en 8 en provenance de l'alimentation en pression d'huile appartenant à l'exploitation d'un compresseur à vis. Par suite le courant d'huile se trouve amené, par l'intermédiaire de la sortie 9 et de la conduite 10, à la chambre annulaire inférieure 11 d'un cylindre hydraulique 12, dont le piston 17 actionne le clapet d'étranglement 18 et, avec retardement, la soupape d'évacuation 5. 4 2488949 Une partie du courant d'huile se trouve ramenée dans le réservoir d'huile par l'intermédiaire d'un étranglement d'huile 13 disposé en dérivation et d'une soupape magnétique 14 montée sur le passage. La chambre annulaire supérieure 15 du cylindre 12 est alimentée en permanence, par l'intermédiaire de la conduite 16, en pression d'huile. La tâche de l'étranglement d'huile 13 consiste à transformer le courant d'4uile dirigé dans le même sens en provenance du régulateur de presLon 7 en un courant d'huile faisant le va-et- vient entre la chambre annulaire inférieure 11 et l'étranglement d'huile 13. De cette façon, lorsque la pression finale a tendance à s'élever, il s'établit en continu dans la chambre inférieure 11 du cylindre.12 une pression qui déplace vers le hautle piston 17 et commande le clapet d'étranglement 18 dans le sens de la fermeture. La surface agissante inférieure-du piston 17 est plus grande que sa surface agissante supérieure.. Afin d'empêcher que, lors de chaque libération momentanée d'huile de pression par le régulateur 7, le piston 17 ne soit aussitôt entrainé vers le haut et actionne de ce fait aussitôt le clapet d'étranglement 18 dans le sens de la fermeture, on a prévu la compensation par l'intermédiaire de l'étranglement d'huile 13. La soupape d'évacuation 5 est constituée sous forme de soupape à siège d'étranglement, dont les deux cônes de soupape sont sollicités par ressorts contre leur siège et sont reliés à la tige-du piston 17 avec un jeu suffisant, par exemple par l'intermédiaire d'un guidage à trou oblong. Un début de soulèvement du piston 17 et par là une fermeture partielle du clapet d'étranglement 18 ne provoquent pas encore d'ouverture de la soupape d'évacuation 5. Ce n'est que lors du dépassement d'un trajet de course déterminé du piston 17 et ainsi d'un angle de fermeture déterminé du clapet 18 que la soupape d'évacuation 5 s'ouvre et qu'alors le clapet 18 continue à se fermet. Cela peut se réaliser soit par montée continue de la pression de commande dans la conduite de compen- sation 28 correspondant à une montée continue de la pression finale en 3, soit aussi du fait que la soupape magnétique 14, lorsqu'est atteinte une température maximale dans la conduite sous pression 3, a sa marche inversée par l'intermédiaire d'un thermostat ou d'un appareil de contrôle du taux de compression; ce qui a pour effet, par fermeture du clapet 18 et ouverture de la soupape 5, de commuter la machine sur la marche à vide. La remise en circuit sur la marche en charge s'effectue par l'inter- médiaire du point de commutation inférieur d'un appareil de contr8le de pression. Avant cette commutation sur la marche à vide, c'est-à-dire avant l'ouverture de la soupape d'évacua- tion 5, le clapet d'étranglement 18, alors que la soupape 5 est fermée, présente une zone de verrouillage à l'intérieur de laquelle une régulation du débit est possible par fermeture partielle de ce clapet 18. Cela s'effectue en fonction de la pression de commande régnant dans la conduite de compensation 28, pression qui dépend des sections de passage des papillons d'étranglement 25, 27, ainsi qu'en outre de la pression d'aspi- ration variable à l'arrière du clapet d'étranglement 18 et de la pression du réseau, variable, dans la conduite sous pression 3. Lorsque la pression finale s'élève en 3, la pression de commande va s'élever dans la conduite de compensation 28 entre les deux papillons d'étranglement 25, 27. Le régulateur de pression 7 réglé sur cette pression de commande s'ouvrira et, dès que se trouve libérée davantage d'huile qu'il ne peut s'en écouler par l'étranglement 13, le régulateur déclen- chera le processus de fermeture du clapet d'étranglement 18. Aussit8t que s'établit, une fois le jeu surmonté, une pression plus basse entre le clapet d'étranglement 18. et l'étage basse pression du compresseur 1 - ce qui signifie une réduction du débit -cette pression plus basse abaissera, par l'intermédiaire du papillon d'étranglement 27, la pression de commande dans la conduite de compensation 28, et terminera le processus de fermeture. A supposer que la pression finale en 3 continue à monter ou à tomber, le clapet 28 continuera à se fermer ou s'ouvrir, ce qui rend possible une régulation continue du débit. La plage de réglage est fonction du choix des sections des papillons d'étranglement 25 et 27, de sorte qu'en établissant de façon appropriée les sections d'étran- glement, on peut aussi faire varier la plage de réglage. A titre de variante du mode de réalisa- tion représenté, la conduite de mesure 26 peut être ramenée aussi au côté aspiration du second étage de compression - ou d'un étage supérieur - du compresseur. L'installation de régu- lation peut également s'utiliser avec des dispositifs de compresseurs comportant d'autres compresseurs que des compres- seurs à vis; toutefois au moins le dernier étage de compres- sion est'constitué de préférence par un compresseur à vis, afin de surmonter le taux de compression accru dans le cas de la régulation de débit, ainsi décrite0 REVENDICATION Installation pour la réguhtion du débit d'un compresseur à un ou plusieurs étages, notamment pour compresseurs à vis9 comportant un clapet d'étranglement côté aspiration et une soupape d'évacuation côté refoulement ainsi qu'un régulateur commandant leur manoeuvre, régulateur que fait réagir une pression de commande au moyen d'une conduite-de mesure raccordée à la conduite sous pression du compresseur o règne la pression finale et qui, lorsque la pression finale s'élève à l'intérieur d'une plage de régulation se situant avant la commutation sur la marche à vide, la soupape d'évacuation étant fermée, commande la fermeture partielle du clapet d'étranglement en vue de la régulation du débit, installation caractérisée en ce que la conduite de mesure (6) raccordée au côté refoulement et une autre conduite de mesure (26) raccordée au côté aspiration du compresseur (1) en aval du clapet d'étranglement (18) sont reliées l'une à - l'autre par l'intermédiaire d'un point d'étranglement (25, 27) e d'une conduite de compensation (28), et le régulateur est raccordé à cette conduite de compensation (28) et agit en fonction de la pression intermédiaire qui s'y établit et dépend des sections d'étranglement.