Brevet FR2515302A1 — publié le 19830429

La présente invention se rapporte au domaine des constructions mécaniques et a notamment pour objet un clapet de machine à déplacement volumique. L'invention peut être utilisée avantageusement, notamment, dans la fabrication et ltexploitation des compresseurs à piston. Les clapets sont parmi les pièces les plus importantes des machines à déplacement volumique, en particulier des compresseurs, ils doivent répondre aux exigences suivantes : avoir une surface équivalente suffisamment grande pour réduire à un minimum les pertes d'énergie, posséder la faculté de sgouvrir rapidement sous une faible surpression, assurer une fermeture opportune en fin d'aspiration et de refoulemet, être étanches en position fermée, avoir un espace mort aussi réduit que possible, être robustes et résistants à l'usure. Plus la fréquence ou vitesse de rotation de l'arbre d'un compresseur, la vitesse moyenne du piston et la densité du gaz sont élevées, plus il est difficile de créer un clapet satisfaisant à toutes ces conditions C'est ainsi que, pour réduire les pertes hydrauliques, il est nécessaire de diminuer les vitesses du gaz dans le clapet, mais pour cela, on est amené à augmenter les dimensions et le nombre des clapets, ce qui est limité par des considérations de construction et s'oppose à la réduction du volume de l'espace mort. Il est possible d'obtenir un accroissement du débit et de la puissance aux vitesses de rotation élevées du compresseur en réduisant à un minimum la masse de ltorgane de fermeture. Les clapets utilisés à l'heure actuelle pour les machines de déplacement volumique peuvent être divisés en deux groupes : clapets à flux non rectiligne (à plateau, à lamelle) et clapets à flux rectiligne. Dans les clapets à plateau, les charges alternatives auxquelles est soumis l'organe de fermeture (le plateau) détériorent celui-ci ainsi que le siège du clapet, ce qui conduit à une perte d'étanchéité et à des retours du gaz comprimé. Outre cela, pendant son fonctionnement, 1 'organe de fermeture poussé par le ressort tourne sous l'action des vibrations et du couple de torsion du ressort, en entraînant une usure irrégulière de la surface du siège. La fabrication de tels clapets est extrêmement laborieuse, car elle exige une grande précision d'usinage des surfaces du siège et de l'organe de fermeture en ce qui concerne leur rugosité et leur planéité. La fabrication de ces clapets est rendue encore plus difficile par le fait qu'ils sont fabriqués en aciers à haute résistance, difficilement usinables. Quant aux clapets à lamelle, ils comportent un siège à un ou plusieurs passages et une lamelle des clapet en forme de bande rectangulaire. A l'état libre, celle-ci est appliquée contre le siège, mais, sous l'effet de la pression du gaz, elle se courbe suivant l'arc de l'évide- ment ménagé dans le limiteur de levée. Dans de tels clapets, la section du siège est utilisée d'une façon inégale suivant sa longueur, du fait que la lumière ou fente pour le passage du gaz, qui se forme lors de la flexion des lamelles, est de hauteur inégale. D'autre part, pour des raisons de longévité, on choisit une faible hauteur maximale de levée de la lamelle, ce qui a pour effet d'abaisser le débit du clapet. Les clapets à flux rectiligne diffèrent de ceux à flux non rectiligne en ce que les organes de fermeture (les lamelles) sont disposés presque parallèlement au courant gazeux. Une telle exécution des organes de fermeture empêche moins le passage libre du flux gazeux, ce qui améliore les caractéristiques économiques et le débit du clapet et de l'ensemble du compresseur. On connaît un clapet à flux rectiligne pour machines à déplacement volumique (certificat d'auteur URSS N0 182838, Cl. int. F16K 15/16 du 25.10.1965 au nom de A.G. Kirpichenkov), constitué par un corps percé d'un canal pour le passage du gaz et comportant des lumières d'échappement ou de sortie latérales obturées par des organes de fermeture en forme de languettes avec des éléments porteurs latéraux. Les organes de fermeture sont fixés à l'aide d'une goupille sur une saillie prévue sur la face du corps du clapet. Une telle construction du clapet donne cependant lieu à un volume d'espace mort relativement grand dans la zone de la saillie de la face du corps du clapet, ce qui abaisse son débit. Outre cela, la fixation à goupille des organes de fermeture n'exclut pas leur déplacement longitudinal par rapport aux lumières d'échappement par suite de l'insertion à ajustement lâche de la goupille dans son trou, ce qui provoque l'usure de la surface du siège et des organes de fermeture eux-mêmes et conduit à une détérioration prématurée de l'assemblage à goupille, en réduisant la longévité du clapet. On connaît également un clapet pour machines à déplacement volumique (certificat d'auteur U.R.S.S. NO 435370 Cl. Int. F16K 15/16 du 29.8.1973 au nom de A.G. Kirpichenkov). Cette construction est considérée comme un prototype de la présente invention. Ce clapet est constitué par un corps percé d'un canal pour le passage du gaz et comportant des lumières d'échappement ou de sortie latérales obturées par des organes de fermeture en forme de languettes, pourvud'éléments porteurs en U et maintenus par une plaque de fixation fixée sur la face dudit corps. Cette plaque de fixation a une forme polygonale congruente à ladite face du corps. Sur cette face est prévu un trou borgne dans lequel s'engagent des saillies prévues sur la plaque polygonale et fixant celle-ci en position sur ladite face. Une telle construction n'assure cependant pas un débit satisfaisant , du fait qu'un tel clapet a une section de passage relativement faible. L'invention vise donc à procurer un clapet pour machines à déplacement volumique1 du type dans lequel le canal pour le passage du gaz serait réalisé de façon à élever le débit du clapet. A cet effet, il est proposé un clapet pour machines à déplacement volumique constitué par un corps percé d'un canal pour le passage d'un gaz et comportant des lumières d'échappement ou de sortie latérales obturées par des organes de fermeture en forme de languettes, pourvus d'éléments porteurs en U et maintenus par une plaque de fixation fixée sur la face dudit corps, caractérisé, selon l'invention, en ce que le canal pour le passage du gaz est débouchant et que l'orifice de sortie du canal, situé sur la face dudit corps, est obturé par une plaque de fermeture dont la levée est-limitée par la surface intérieure dé ladite plaque de fixation, cette dernière comportant des orifices pour le passage du gaz, Un tel agencement du clapet pour machines à déplacement volumique permet d'augmenter le débit du clapet par accroissement de sa section de passage. Il y a intérêt à ce que ladite surface intérieure de la plaque de fixation , surface limitant la levée de la plaque de fermeture, soit perpendiculaire à l'axe dudit corps et que la face dudit corps soit disposée sous un angle par rapport à l'axe de cedernier Un tel agencement accroît la longévité du clapet. Il y a également intérêt à ce que la surface intérieure de la plaque de fixation, qui limite la levée de la plaque de fermeture, soit disposée sous un angle par rapport à l'axe dudit corps et que la face de celui-ci soit perpendiculaire à son axe, Un tel agencement accroit lui aussi la longévité du clapet. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs avec références aux dessins non limitatifs annexés dans lesquels - la figure 1 représente une vue d'ensemble du clapet pour machines à déplacement volumique, réalisé selon l'invention; - la figure 2 est une vue en plan du clapet pour machines à déplacement volumique, réalisé selon l'invention; - la figure 3 est une vue en coupe suivant III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe suivant IV-IV de la figure 2; - la figure 5 est une vue en coupe longitudinale d'une variante de réalisation du clapet pour machines a déplacement volumique, selon l'invention; et - la figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'une autre variante du clapet pour machines à déplacement volumique, selon l'invention. Le clapet pour machines à déplacement volumique est constitué par un corps 1 (figure 1) à pans 2, dont la face 3 porte une plaque de fixation 4. Dans le corps 1 est pratiqué un canal débouchant 5 pour le passage du gaz, ce canal étant entouré extérieurement d'une jupe annulaire 6. Aux pans 2 du corps 1 sont adjacents des organes de fermeture 7 en forme de languettes. Les pans 2 du corps 1 comportent des lumières d'échappement ou de sortie 8. Sur la face 3 du corps 1 sont pratiqués des trous borgnes 9 et 10 et des rainures 11. Dans le canal débouchant 5 du corps 1 se trouve placé un diviseur de courant 12 réalisé sous la forme d'une pyramide polyédrique tronquée dont le nombre de facettes est égal au nombre de pans du corps 1.Le diviseur de courant 12 est percé d'un trou débouchant qui joue le rôle d'orifice de sortie 13 du canal débouchant 5. L'orifice de sortie 13 du canal 5 est obturé par une plaque de fermeture 14 dont la levée est limitée par la plaque de fixation 4. Les organes de fermeture en languettes 7 comportent des éléments porteurs en U 15 avec des languettes 16. Les éléments porteurs en U 15 sont munis d T épaulsments ou collets 17 entrant dans les rainures Il du corps 1. La plaque de fixation 4 comporte des pattes ou oreilles de serrage 18 pressant les éléments porteurs en U 15 contre les pans 2 du corps 1. La plaque de fixation 4 est en outre pourvue de tenons ou saillies analogues 19 qui entrent dans les trous borgnes 9 et maintiennent la plaque 4 sur la face 3 du corps 1, et de tenons ou saillies analogues 20 qui empêchent le déplacement de la plaque de fermeture 14. Des orifices 21 (figures 1, 2, 3) pour le passage du gaz sont ménagés au centre de la plaque de fixation 4. La plaque de fermeture 14 (figures 1, 2) comporte des éléments d'appui en U 22 portant un organe de fermeture en forme de languette 23. Les éléments d'appui en U 22 sont munis d'épaulements ou tenons 24 (figure 4) entrant dans les trous borgnes 10. A l'assemblage du clapet, les organes de fermeture en forme de languettes 7 sont posés sur les pans 2 du corps 1 de telle manière que leurs collets 17 s'engagent dans les rainures Il du corps 1. En cette position, les organes de fermeture en forme de languettes 7 viennent porter librement contre les pans 2, alors que les languettes 1 6 obturent les lumières d'échappement 8. On pose la plaque de fermeture 14 sur la face 3 de telle manière que les épaulements 24 s'engagent dans les trous borgnes 10. En cette position, l'organe de fermeture en forme de languette 23 de la plaque de fermeture 14 obture l'orifice de sortie 13 du canal débouchant 5. On pose la plaque de fixation 4 sur la face 3 du corps 1.Les tenons 19 de la plaque de fixation 4 s'engagent dans les trous borgnes 9 et la fixent en position par rapport à la face 3 du corps 1, alors que les tenons 20 serrent par leurs bouts la plaque de fermeture 14 contre la face 3, en empêchant ainsi le déplacement de la plaque de fermeture 14. La plaque de fixation 4 ainsi immobilisée maintient, par ses pattes de serrage 18, les éléments porteurs en U 15 de l'organe de fermeture en forme de languette 7 sur les pans 2 du corps 1. Les collets 17 pincés entre la plaque de fixation 4 et le corps 1 empêchent le déplacement de l'organe de fermeture en languette 7 sur le pan 2, ce qui exclut son usure. La figure 5 montre une variante de réalisation du clapet conforme à l'invention. Dans cette variante, la surface intérieure 25 de la plaque de fixation 4 est sensiblement perpendiculaire à l'axe du corps 1, alors que la face 3 du corps 1 est inclinée par rapport à cet axe. L'angle d'inclinaison de la face 3 par rapport à l'axe du corps 1 peut varier, par exemple, de 10 à 150. Sur la figure 6 est montrée une autre variante de réalisation du clapet conforme à l'invention, dans laquelle la surface intérieure 25 de la plaque de fixation 4 est inclinée par rapport à l'axe du corps 1, alors que la face 3 du corps 1 est sensiblement perpendiculaire à cet axe. L'angle d'inclinaison de la surface intérieure 25 de la plaque de fixation 4 par rapport à l'axe du corps 1 peut varier par exemple de 10 à 150. Le clapet pour machines à déplacement volumique réalisé selon la présente invention fonctionne de -la manière suivante : l'air comprimé est refoulé dans le clapet à travers le canal débouchant 5 entouré de la jupe annulaire 6. Le courant d'air est divisé et s'achemine vers les lumières d'échappement 8 en repoussant des pans 2 les languettes 16 de l'organe de fermeture 7, et vers l'orifice de sortie 13 situé au centre du diviseur 12, en repoussant la plaque de fermeture 14. A la fin du cycle d'aspiration, il s'établit au-dessus du clapet une pression de gaz supérieure à celle régnant à l'intérieur du clapet. Cette pression applique d'une manière fiable les organes de fermeture en languettes 7 contre les pans 2 du corps 1, et la plaque de fermeture 14, contre la face 3 du corps 1, en assurant ainsi l'étanchéité du clapet. Dans la variante de réalisation du clapet représentée sur la figure 5, l'application étanche de la plaque de fermeture 14 contre la surface intérieure 25 de la plaque de fixation 4 est assurée par le fait que la surface intérieure 25 de la plaque de fixation 4 est sensiblement perpendiculaire à l'axe du corps 1, et que la face 3 du corps 1 est inclinée par rapport à cet axe. Dans la variante de réalisation illustrée sur la figure 6, le fait que la surface intérieure 25 de la plaque de fixation 4 soit disposée en biais par rapport à l'axe du corps, et que la face 3 est perpendiculaire à l'axe dudit corps, permet lui aussi d'assurer une application étanche de la plaque de fermeture 14 contre la surface intérieure 25 de la plaque de fixation 4. Le clapet proposé pour machines à déplacement volumique, réalisé conformément à la présente invention permet - d'augmenter la section de passage du clapet; - d'accroftre le débit du clapet. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Clapet pour machines à déplacement volumique, constitué par un corps (1) comportant un canal (5) pour le passage d'un gaz et des lumières d'échappement latérales (8) obturées par des organes de fermeture (7) en forme de languettes, pourvus d'éléments porteurs (15) en U et maintenus en place par une plaque de fixation (4) fixée sur la face (3) du corps (1), caractérisé en ce que ledit canal pour le passage du gaz traverse le clape-t de part en part et que l'orifice de sortie (13) du canal (5), situé sur la face du corps (1) du clapet, est obturé par une plaque de fermeture (14) dont la levee est limitée par la surface intérieure de ladite plaque de fixation, cette dernière comportant des orifices (21) pour le passage du gaz. 2.- Clapet suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface intérieure de la plaque de fixation, limitant la levée de la plaque de fermeture, est disposée sensiblement perpendiculairement à l'axe du corps du clapet, et que la face dudit corps est inclinée sous un certain angle par rapport à cet axe. 3.- Clapet suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ladite surface intérieure de la plaque de fixation, limitant la levée de la plaque de fermeture, est disposée sous un certain angle par rapport à l'axe du corps du clapet, et que la face dudit corps est sensiblement perpendiculaire à cet axe.