Brevet FR2515382A1 — publié le 19830429

La présente invention concerne un clapet d'admission mu-ni d'un asservissement d'ouverture et de fermeture, et destiné à équiper l'aspiration d'un compresseur à vis lubrifié notamment pour la production d'air comprimé. Suivant les besoins en air comprimé nécessités par les outils en service, on demandera au compresseur de débiter un volu- me d'air variable en fonction de l'usage. Pour atteindre cet objectif, on agit généralement et sur l'angle dbuverture d'un papillon situé dans le canal i'aspira- tion du compresseur, et sur le levier d'accélération du moteur, ces deux éléments étant souvent couplés de façon rigide de telle sorte que la fermeture du papillon entratne la décélaration cu mo- teur et inversement. La commande du papillon est généralement effectuée par un vérin pneumatique commandé par la pression d'air régnant à la sortie du compresseur au travers d'un régulateur dit proportionnel Dès qu'un certain seuil de pression (préréglé sur le régulateur) est Éteint à la sortie du compresseur, le régulateur alimente le vérin qui ralentit le moteur et actionne le papillon d'aspiration jusqu'à ce que celui-ci obstrue l'oule d'aspiration, de sorte que le volume ainsi engendré par le compresseur n'entraîne plus d'6 élé- vation de pression dans le séparateur situé en sortie du compres- seur Dans ces conditions, le volume d'air délivré par le com- presseur correspond exactement au besoin en air des outils alimen- tés par le compresseur Un tel type de régulation est dit propor- tionnel et continu. Cette régulation présente toutefois l'inconvénient de nécessiter de multiples composants tels que vérin, régulateur, papillon, qu'il faut monter, accoupler mécaniquement, et -régler. De surcroît, un papillon n'étant jamais parfaitement étanche, il faut adjoindre aux circuits air-huile et huile des compresseurs à vis lubrifiés, respectivement un clapet anti-retour et une vanne d'arr Ot d'huile, qui ferment les circuits en cas d'arrgt du com- presseur On évite ainsi que l'huile ne soit refoulée à l'aspira- tion et,plus précisémbnt,au filtre d'aspiration,sous l'effet de la pression régnant dans le séparateur, notamment quand cet arrêt s' effectue vannes fermées, ce qui est généralement le cas. Par ailleurs, et comme le papillon n'est jamais parfaitement étanche, le compresseur continue à aspirer de l'air et à engendrer un débit, même papillon fermé et moteur complètement décéléré Ceci engendre une consommation d'énergie inutile pour com- primer de l'air qu'il faut ensuite déverser par un clapet de déchar- ge si le compresseur continue à tourner, alors qu'aucun des outils qu&il doit alimenter ne fonctionne I 1 existe d'autres types de régulation qui, elles, fonctionnent selon le principe du * tout ou rien" Bans cette ap- plication, l'aspiration est, ou totalement ouverte,: ou totalement fermée par un clapet. Parallèlement, on commande le régime du moteur qui, selon le cas, se trouve en position accélérée ou ralentie. Cette formule présente l'inconvénient d'entraîner une continuelle ouverture et fermeture du clapet d'aspiration, ainsi que des accélérations et mises au ralenti intempestives du mo- teur entraînant une consommation exagérée de carburant ou d'énergie quand la demande en air comprnimé ne correspond pas au volume maximal pouvant etre délivré par le compresseur La présente invention a pour but d'éviter ces inconvé- nients en proposant un régulateur d'admission composé d'un nombre réduit de pièces, toutes regroupées dans un m Ome sous-ensemble. Le régulateur d'admission selon l'invention, destiné à équiper un compresseur, et notamment un compresseur à vis, aspi- rant un gaz au travers d'un filtre et le refoulant après compres- sion dans un réservoir, est caractérisé en ce qu'il comprend: un corps fixé d'un c 8 té sur l'aspiration du cpmpresseur et re- cevant de l'autre le filtre d'aspiration; ce corps comprend de surcro t un siège usiné pouvant coopérer avec un clapet mobile; un bloc de régulation comprenant un régulateur, une mise à l'atmoaphère de la pression de pilotage à travers un gicleur, et une mise à vide du réservoir en cas d'arr t du compresseur vannes fermées; un vérin de commande comprenant une membrane souple étanche, une tige de vérin munie à l'extrémité arrière d'un piston sur lequel agit la membrane; sur ladite tige coulisse un clapet mobile rappe- lé vers le siège du corps par un ressort; cette même tige est rap- pelée vers la membrane par un ressort prenant appui d'un c 8 té sur un épaulement de la tige et de l'autre c 8 té sur une des parois du corps; de plus, elle coulisse de façon étanche dans une des parois du corps pour venir commander à son autreertrémité le levier de ré- glage de la vitesse du moteur d'entratnement du compresseur. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limi- tatif, permettra de mieux compr Endre les caractéristiques de l'in- ventn. Figure 1 est une vue d'ensemble du circuit air, air-huile, et huile et air, d'un compresseur à vis lubrifié Daxis cetb figure, le séparateur et le régulateur d'admission selon 1 ' invention sont représentés en coupe. Figure 2 est une vue en coupe montrant à grande échel- le le détail du régulateur d'admission, le clapet étant en position ouverte. On se réfère tout d'abord à la figure 1. On a représenté un compresseur à vis 1 qui, à tra- vers un conduit d'aspiration 2, aspire l'air atmosphérique par un filtre 3 L 'air est comprimé dans le compresseur et refoulé par une canalisation 4 dans un séparateur d'huile 5 de type connu. Une cartouche de filtration 6,située en partie haute du séparateur d'huile 5, complète la séparation air-huile, pour donner dans la canalisation 7 un air comprimé pratiquement exempt d'huile. A l'extrémité de la canalisation 7 est disposée une vanne d'utilisation 8 sur laquelle peuvent Otre raccordés les outils traditionnels fonctionnant à l'air comprimé. Sous l'effet de la pression qui règne dans le sépa- rateur d'huile 5, l'huie décantée recueillie dans la partie infé- rieure 10 dudit séparateur est renvoyée au compresseur à vis 1, pour le lubrifier à travers successivement un réfrigérant 11, un filtre à huile 12 et un gicleur 13. L'arbre d'entraînement 14 du compresseur à vis 1 est entratnd par un moteur 15. On se réfère maintenant aux figures 1 et 2. À l'intérieur du corps d'admission 2, se trouve dé- fini un siège tronconique 16 sur lequel est susceptible de prendre appui un clapet mobile 17, Quand le clapet 17 prend appui sur le siège 16, il sépare de façon étanche le corps d'admission 2, en deux chambres dont l'une est située entre le clapet 17 et le filtre d'aspiration 3, l'autre entre le clapet 17 et le compresseur à vis 1 Cette dernière chambre sera appelée ultérieurement chambre avant 18. Le clapet 17 coulisse librement sur une tige de vé- 251538 2 vin 19, dont l'extrémité 20 traverse de façon étanche, mais cou- lissante, la paroi du corps d'admission 2 Cette extrémité est re- liée à la commande d'accélération 21 du moteur 15 par un câble 22. A l'autre extrémité de la tige de vérin 19, se trouve fixé sur celle-ci, un piston 23 qui prend appui sur une mem- brane étanche déformable 24 La périphérie de cette membrane 24 est emprisonnée de façon étanche entre le corpa d'admission 2 et le bloc de régulation 25 Derrière la membrane 24, et dans le bloc de régulation 25, se trouve défini un espace que nous appellerons chambre de vérin 26. Un ressort de rappel 27, de faible raideur, est intercalé entre le piston 23 de la tige de vérin 19 et le clapet mobile 17 * Il a pour fonction de toujours rappeler le clapet mo- bile 17 vers le siège 16 UN autre ressort de compression 28, enroulé autour de la tige de vérin 19 rappelle cette dernière vers la chambre de vérin 26, en prenant appui, d'un c 8 té sur la paroi du corps d'ad- mission 2 et de l'autre sur un-épaulement 29 de la tige de vérin 19. Un drain 30 ramène, sous l'effet de la pression régnant dans le séparateur, l'huile qui se dépose au fond de la cartouche 6 du sé- parateur 5 dans la chambre 18 du corps d'admission 2, et ce à tra- vers un clapet anti-retour 31. Examinons maintenant de plus près le bloc de régula- tion 25. Une conduite 32 amène en permanence sur le bloc de régulation 26 la pression régnant dans le séparateur *Cette conduite débouche sur les canaux 33 et 34 A sa partie supérieure, le ca- nal 33 est obturé par un disque d'étanchéité 35,,appuyé sur son siè- ge par un ressort 36 dont la force est réglable grâce à l'écrou 37. Un autre canal 39 met en communication la chambre de vérin 26 avec la conduite 32 quand, sous l'effet de la pression, le disque d'étanchéité 35 est soulevé. Enfin, un canal 38 met en communication la chambre de vérin 26 avec l'atmosphère, et ce à travers un gicleur réglable - Le bloc de régulation comporte en outre un dispositif de mise à vide du séparateur en mettant en communication la conduite 32 avec l'atmoaphère à travers le gicleur 40 et les canaux 34 et 38, lorsque, sous l'effet d'une pression créée dans la chambre 18 t la membrane étanche 44 repousse, par l'intermédiaire de sa tige de commande 42, le clapet 43 maintenu normalement fermé par le res- sort 41. Le fonctionnement du clapet d'admission est le sui- vant: A l'arr Ot, la tige de vérin 19 est entièrement re- poussée dans la chambre de vérin 26 cous l'effet du ressort 28 Le moteur se trouve en position aocélérée Le clapet mobile 17 vient s'appuyer sur son siège 16 sous l'e Mt du ressort 27. Dès que le groupe moto-compresseur est mis en mar- che, le clapet mobile 17 s'ouvre en comprimant le ressort 27 sous l'effet de la dépression créée par l'aspiration du compresseur 1 La pression monte progressivement dans le séparateur 5. Si la quantité d'air utilisée par les outils bran- chés sur le compreseur est égale à celle délivrée au maximdm par le compresseur à vis I, la pressbn régnant dans le séparateur 5 ne dépasse pas la pression de service Le disque d'étanchéité 35 reste fermé Aucune surpression ne règne dans la chambre 26 et la tige de de vérin 19 reste en position arrière, sous l'effet du ressort de rappel 28. Le moteur 15 se trouve de ce fait toujours en posi- tion accélérée. Le circulation de lhuile destinée à la lubrification du compresseur à vis s'établit grâce à la différence de pression en- tre celle régnant dans le séparateur et celle qui existe au point d'injection de l'huile dans le compreeseur à vis Si la quantité d'air; utilisé devient inférieure au débit maximal du compresseur, la pression monte progressivement dans le séparateur 5 * Dès que celle-ci atteint une valeur légèrement su- périeure à la pression maximum de service, le disque d'étanchéité se soulève et met en communication la c Lnduite 32 avec la chambre de vérin 26 Si, de surcroft, le débit de fuite créée par le gicleur 40 est insuffisant, la pression monte progressivement dans la chambre de vérin 26 La pression ainsi exercée sur la membrane 24 repousse la tige de vérin 19 en comprimant le ressort 28 o Le moteur est alors décéléré et le clapet 17 réduit la section de pas- sage à l'aspiration, ce qui a pour conséquence de réduire le volu- me d'air aspiré par le compresseur. L'équipage mobile composé de la tige de vérin-19 et le clapet 17 se déplace ainsi jusque dans une position d'équilibre o le volume d'air débité par le compresseur correspond au volume uti- lisé en jouant sur la section de passage à l'aspiration et la vi- tesse de rottion du moteur 15 qui entratne directement le compres- seur à vis 1 Si la consommation d'air comprimé devient nulle, la tige de vérin 19 est entièrement repoussée vers l'avant Le mo- teur 15 est alors totalement décéléré (régime ralenti) et l'aspi- ration du compresseur à vis 1 quasiment obturée par la clapet 17. Si, pour une raison queloonque, le groupe moto-com- presseur s'arrête, ou est arrêté, alors qu'une pression règne encore dans le séparateur 5 et que la vanne d'utilisation 8 est feraée, la pression du séparateur refoule l'huile à travers le compresseur 1 vers l'aspiration Aussitôt, le clapet mobile 17 viet s'appuyer sur son siège 16 sous l'effet du ressort 27, et ce quelle que soit la position de la tige de vérin 19 * La pression monte progressivement dans la chambre 18, ce qui a pour conséquen- ce d'augmenter la force d'appui du clapet 17 sur son siège 16, renforçant ainsi son étanchéité et évitant de ce fait que l'huile ne remonte jusqm'au filtre d'aspiration Parallèlement, la pres- sion qui règne dans la chambre 18 s'exerce sur la membrane 44 qui, par l'intermédiaire de la tige 42, repousse la clapet 43, met- tant ainsi à l'atmosphère le séparateur 5 par l'intermédiaire de la conduite 32 qui, alors,communique avec l'atmosphère par les canaux 54 et 38 à travers le gicleur 40, faisant ainsi chuter la pression régnant dans le séparateur 5 jusqu'à ce qu'elle atteigne pratiquement la pression atmosphérique On voit que le dispositif selon l'invention présente notamment les avantages suivants: les circuits air-huile et huile du compresseur, sont sim- plifiés: ils ne comportent plus ni clapet anti-retour, ni vanne d'arrgt d'huile; - aucune remontée d'huile au filtre d'aspiration n'est possi- ble, même en cas d'arrêt du groupe alors que le séparateur est en- core sous pression; la régulation du volume aspiré par le compresseur est pr 6 ci, se, sensible et stable, grâce à l'effet conjugué des ressorts 27 et 28, évitant ainsi tout phénomène de pompage sur la tige de vé- rin 19; la consommation d'énergie du groupe:peut 9 tre réduite au strict minimum lorsqu'il n'y a pas utilisation d'air comprimé et qu'alors le groupe fonctionne au ralenti grâce à la bonne étan- chéité du clapet 17; le dispositif se présente sous la forme d'un ensemble compact pouvant être assemblé séparément et regroupant dans un même bloc, à fixer sur la bride d'aspiration du compresseur à vis 1, les fonctions ci-après: * étanchéité de l'aspiration en cas de nécessité; * régulateur proportionnel; * vérin de commande de l'accélérateur et de la fermeture posi- tive du clapet d'aspiration; * support de filtre à air; * mise à vide du séparateur; * clapet anti-retour 31 du cimcuit de drainage de la cartouche filtrante 6 du séparateur 5, évitant les retours d'huile dans la cartouche en cas de remontée d'huile dans la chambre 18 Il va de soi que la présente invention n'est pas li- mitée aux modes de réalisation explicitement décrits, mais qu'elle couvre également ceux qu on peut obtenir par la mise en oeuvre de moyens techniquement équivalents. EVENI O C A Ti ON S 1 Régulateur d'admission destiné à équiper un compres- seur ( 1), et notamment un compresseur à vis lubrifié, qui aspire un gaz à travers un filtre ( 3) et le refoule comprimé dans un ré- servoir séparateur ( 5), caractérisé en ce qu'il comprend: un corps ( 2) fixé d'un côté sur la-bride d'aspiration du compresseur à vis ( 1), recevant de l'autre coté un filtre d'aspi- ration ( 3) et muni à l'intérieur d'un siège fixe ( 16) susceptible de coopérer avec un clapet mobile ( 17); un vérin de commande composé d'une tige ( 19) et d'un piston ( 23), la tige de vérin ( 19) traversant à son extrémité ( 20) de façon étanche et coulissante la paroi du corps d'admission ( 2), pour commander, par l'intermédiaire d'un cfble ( 22), le levier d' accélération ( 21) du moteur ( 15), entraînant le compresseur à vis ( 1); un ressort de compression ( 28) s'appuyant d'un c 5 té sur la paroidh corps d'admission ( 2) et de l'autre, sur un épaulement ( 29) de la tige de vérin ( 19) et repoussant celle-ci vers l'arrière dans la chambre de vérin ( 26); un clapet mobile ( 17) monté coulissant sur la tige de vérin ( 19) et repoussé vers le siège ( 16) avec lequel il est susceptible de coopérer, par un ressort de compression ( 27); une membrane souple étanche ( 24) dont la périphérie est em- prisonnée de façon étanche entre le corps d'admission ( 2) et le bloc de régulation ( 25), et qui coopère avec le piston ( 23) fixé sur la tige de vérin ( 19); -un bloc de régulation ( 25) avec: * un régulateur composé d'un disque d'étanchéité ( 35), d'un ressort de poussée ( 36) et d'un écrou ( 37) de réglage de la pression du ressort ( 36); * une chambre de vérin ( 26) aise à l'atmosphère à travers un gicleur réglable ( 40); * un clapet de mise à vide ( 43) maintenu fermé par un res- sort ( 41) et coopérant avec une membrane étanche ( 44) par l'inter- médiaire d'une tige de commande ( 42); *des canaux ( 33), ( 34), ( 38) et ( 39) - 2 Régulateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la conduite ( 32) est normalement isolée de l'atmosphère par un clapet ( 43) o 3 R 6 gulateur d'admission suivant l'une quelconque des revendications précédentees, caractérisé en ce que la pressioÀ du séparateur ( 5) amenée au bloc de régulation ( 25) par la conduite ( 32) ne *'établit dans la chambre de vérin ( 26) à travers les canaux ( 33) et ( 39) que si elle est Suffisante pour soulever le disque d'é- tanchéiti ( 35) appuyé sur son siège par le ressort ( 36) et qu'elle est contr 1 lée par le débit dfuite créé par le canal ( 38) à traves le gicleur réglable ( 40) 4 Régulateur d'admission suivant l'une quelconque des revendications précédentes S caractérisé en ce que le gicleur ( 40) est réglable pour ajuster la sensibilité et la vitesse de réac- tion de la tige de vérin ( 19) quand celle-ci est repoussée par la membrane souple étanche ( 24). 5 Régulateur d'admission suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression du ressort ( 36) est réglable par l'4 crou ( 37) pour régler le seuil de pression à partir duquel doit fonctionner la régulation d'admis- sion d'air. 6 Régulateur d'admission suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le drainage de la cartouche filtrante ( 6) du séparateur ( 5) s'effectue à travers une conduite ( 30) ramenée dans la chambre ( 18) du corps d'aspiration ( 2) à travers un clapet anti- retour ( 31).