Brevet FR2524572A1 — publié le 19831007

COMPRESSEUR A PISTONS, La présente invention concerne un compresseur à piston o plusieurs pistons sont disposés sur une tige. On connaît des compresseurs à pistons comportant des pistons étagés, dans lesquels deux ou plusieurs pistons de même structure mais de diamètres différents sont disposés sur une tige en vue de comprimer des gaz à des pressions différentes Tous les pistons sont équipés de bagues d'étanchéité et de guidage qui sont formées de matériaux tenant compte des influences spécifiques des gaz à comprimer sur l'usure. Notamment, dans le cas de compresseurs fonctionnant à sec de ce type, la différence admissible de pression dans la ligne de pistons est limitée -par les propriétés mécaniques des matériaux formant les bagues d'étanchéité. Pour éviter une rupture des bagues d'étanchéité sous l'effet d'une sol Licita- tion excessive, on doit pour cette raison limiter le taux de compression, notamment dans les étages supérieurs, ce qui augmente d'autant le nombre des étages d'un compresseur pour atteindre un niveau déterminé de pression. Cependant, plus le nombre des étages d'un compresseur est grand, plus sa structure est compliquée. On connaît également des compresseurs à pistons o des pistons se déplacent sans contact sur la tige Le guidage de la tige de piston est c) assuré dans ce cas par un palier fixe de guidage qui est disposé en dessous de la chambrede cylindre L'inconvénient rencontré avec un tel compresseur consiste en ce que les pistons déplacés sans contact constituenten coopéra- tion avec la tige,un système pouvant osciller, auquel cas, on fait intervenir comme zone de blocage le palier de guidage Du fait que le palier de guidage est fixe, il est possible que, lors du déplacement des pistons, la longueur libre entre le palier de guidage et les pistons guidés sans contact varie dans le temps, et par conséquent varie également la fréquence propre du système capable d'osciller. L'invention a pour but de créer un compresseur à pistons du type défini ci-dessus, qui puisse être utilisé pour comprimer des gaz à des pressions particulièrement élevées, et qui puisse être fabriqué d'une manière simple et économique. Ce problème est résolu selon l'invention en ce qu'au moins un piston est agencé sous forme d'un piston de guidage avec des bagues d'étanchéité et de guidage, et en ce qu'au moins un piston est agencé sous forme d'un piston déplacé sans contact. L'uti Lisation d'au moins un piston dép Lacé sans contact procure l'avantage de pouvoir faire intervenir grâce à celui-ci des différences de pression plus grandes que dans le cas d'un piston comportant des bagues de guidage et d'étanchéité Il est ainsi possible d'éviter de prévoir d'autres étages de compression pour la compression d'un gaz à un niveau déterminé de pression élevée En outre, grâce à la combinaison d'un piston déplacé sans contact et d'un piston de guidage sur une tige, on obtient que la Longueur Libre entre la zone de guidage et le piston guidé sans contact reste invariante, de sorte que le système oscillant constitué par Le piston dép Lacé sans contact et la tige est fortement simplifié grâce à la constance de la fréquence propre. Conformément à un mode avantageux de réalisation du compresseur à pistons selon l'invention, il est judicieux que le piston de guidage soit situé dans une zone de pression inférieure à la pression de la zone o esc placé le piston déplacé dans contact Ainsi, les bagues d'étanchéité du piston de guidage sont moins fortement sollicitées que lorsque le piston de guidage est utilisé dans le domaine supérieur de pression pour la compression de gaz depuis un niveau de pression déjà éLevé jusqu'à un niveau de pression encore supérieur Le piston de guidage assure alors, en p Lus du guidage de La tige de piston, La pré-compression du gaz. En outre, il est avantageux que Le piston de guidage et le piston déplacé sans contact aient des diamètres différents Cet agencement de pistons étagés permet de comprimer des gaz à des pressions différentes. Pour pouvoir éviter dans une Large mesure, pour le piston déplacé sans contact, une sollicitation excessive de ses surfaces d'étanchéité par suite de grandes différencesde pression, il est en outre avantageux d'équiper Le piston déplacé sans contact d'un joint d'étanchéité métallique à labyrinthe. Un exemple de réalisation d'une tige portant un piston de guidage et un piston déplacé sans contact, et utilisée dans un compresseur à pistons selon l'invention, a été représenté schématiquement sur le dessin annexé. On a désigné par 1 une tige de piston qui est entraînée par l'inter- médiaire d'un arbre-manivelle 2 Sur La tige de piston 1, il est prévu dans La zone inférieure, dans un premier cylindre 3, un piston de guidage 4 comportant des bagues d'étanchéité 5 et des bagues de guidage 6 et, à l'extrémité supérieure et dans un second cylindre 7, un piston dép Lacé sans contact 8 et muni d' un joint d'étanchéité à Labyrinthe 9. Entre les deux cylindres 3, 7, et également en dessous du premier cylindre 3, il est prévu respectivement un joint d'étanchéité de tige de piston 10, 11. Pour la compression de gaz à des pressions différentes, les deux pistons 4, 8 ont des diamètres différents Le joint d'étanchéité à labyrinthe 9 du piston déplacé sans contact 8 est réalisé de préférence sous la forme d'un joint d'étanchéité métallique à labyrithe Il est ainsi possible d'obtenir une très grande différence de pression sur la ligne de pistons. On a indiqué par une flèche A, la longueur de blocage entre le piston guidé sans contact 8 et la zone de guidage de la tige de piston 1. -Du fait que la zone de guidage est constituée dans ce cas par le piston de guidage 4, la longueur de blocage reste invariante au cours du déplacement du piston, de sorte que la fréquence propre du système constitué par les pistons 4, 8 et la tige l est toujours constante, ce qui simplifie l'ensemble du svstème d'oscillation Un compresseur à pistons agencé conformément à l'inven- tion convient par exemple pour être utilisé comme compresseur en voie sèche pour la compression d'oxygène à des pressions supérieures à 200 bars. REVENDICATIONS 1. Compresseur à pistons dans Lequel plusieurs pistons sont disposés sur une tige, caractérisé en ce qu'au moins un piston ( 4) est agencé sous forme d'un piston de guidage pourvu de bagues d'étanchéité ( 5) et de bagues de guidage ( 6) et en ce qu'au moins un piston ( 8) est agencé sous forme d'un piston déplacé sans contact. 2. Compresseur à pistons selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston de guidage ( 4) est placé dans une zone de pression inférieure à la pression de la zone o est placé le piston déplacé sans contact ( 8). 3. Compresseur à pistons selon la revendication 1 ou 2, car rise en ce que le piston de guidage ( 4) et le piston déplacé sans contact ( 8) ont des diamètres différents. 4. Compresseur à pistons selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le piston déplacé sans contact ( 8) comporte un joint d'étanchéité métallique à labyrinthe ( 9).