Brevet FR2535012A1 — publié le 19840427

La présente invention concerne un dispositif de remplissage de réservoirs d'air comprime, en particulier dans des réseaux d'alimentation de groupes pneumatiques, tels que freins pneumatiques, actionneurs de porte-pneumatiques, etc. dans des véhiculps utilitaires, avec un compresseur d'air à espace résiduel réglé, dont une soupape à commande pneumatique fait varier le volume; une soupape de protection réalisée pour le raccordement des réservoirs d'air comprimé; un clapet de non-retour disposé entre le compresseur d'air et la soupape de protection, avec un filtre à air en amont; une soupape de sûreté reliée au côté sortie du clapet de non-retour; et une soupape de commutation, actionnant la soupape d'espace résiduel et comportant trois orifices de travail, dont le premier est relié à l'entrée de commande de la soupape d'espace résiduel, le second est purgé et le troisième est relié avec l'ori- fice de commande au côté sortie du clapet de non-retour. Dans le cas de dispositifs de remplissage en air comprimé de ce type, il est nécessaire d'interrompre le débit d'air du compresseur quand la pression de service, c'est-à-dire la pression admissible de remplissage des réservoirs, est atteinte dans le réseau d'alimentation pneumtique, pour ne le rétablir que lorsque la pression dans ce réseau est tombée au-dessous de la pression de service par suite du branchement de récepteurs. Avec des compresseurs ne fonctionnant pas en service intermittent, on obtient ce résultat soit par soufflage à l'extérieur de l'air comprime, soit par une régulation d'espace résiduel. Dans ce dernier cas, l'espace résiduel situé au-dessus du point mort haut supérieur des pistons du compresseur, est augmenté ou diminué par branchement des coupures d'une capacité additionnelle.Lorsque la soupape d'espace résiduel est fermée, la capacité additionnelle est coupée. Le compresseur fonctionne en refoulement et comprime l'air au-delà de la pression de service prédéterminée du réseau d'alimentation pneumatique, soit par exemple 8 bars. Lorsque la soupape d'espace résiduel est par contre ouverte, le compresseur ne peut plus comprimer l'air jusqu'à la pression de service, par suite de l'espace residuel augmenté. De l'air ne peut donc plus être refoulé dans le réseau d'alimentation pneumatique chargé à la pression de service. L'énergie à fournir pendant la phase de marche à vide du compresseur est un sousmultiple de l'énergie requise pendant la phase de refoulement et résulte essentiellement des pertes par frottement et de facteurs similaires. Dans un dispositif connu de remplissage en air comprimé du type précité, la soupape de protection, le clapet de non-retour disposé en amont de cette dernière, la soupape de sûreté reliée au côté entrée du clapet de non-retour et la soupape de commuta- ion reliée au côté sortie du clapet de non-retour pour actionner la soupape d'espace résiduel sont réalisés sous forme d'organes individuels, reliés entre eux par des canalisations d'air comprimé. La multiplicité des organes individuels impcse une multiplicité de canalisations de liaison et de points de raccordement. I1 en résulte une multiplicité de fuites possibles. Le risque de rupture d'une ou plusieurs des nombreuses canalisations de liaison est en outre élevé dans le cas d'un service sévère, qui est par exemple fréquent pour des véhicules utilitaires. Selon une caractéristique essentielle de l'invention, le filtre à air, le clapet de non-retour, la soupape de sûreté et la soupape de commutation sont logés dans un seul corps et leurs canalisations d'interconnexion sont réalisées sous forme de canaux dans l'épeis- seur du corps. Le dispositif de remplissage en air comprimé selon l'invention présente ainsi l'avantage d'une réduction drastique du nombre de canalisations et de points de raccordement entre le compresseur et la soupape de protection. I1 ne comprend plus que trois canalisations et par suite six points de raccordement.La sécurité du dispositif de remplissage en air comprimé contre des dommages résultant par exemple du vieillissement ou de conditions d'emploi très sévères augmente ainsi fortement, de même que la fiabilité de l'ensemble du réseau d'alimentation pneumatique, ce qui est particulièrement important, notamment pour des équipements de freinage de véhicules. Le groupe résultant d'appareils dans un boîtier commun incorporant de multiples fonctions dans un volume minimal, est totalement insensible aux dérangements. Le volume fortement réduit par rapport à celui des appareils individuels ne pose aucun problème de montage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous d'un exemple de réalisation et des dessins annexés sur lesquels la figure 1 représente le schéma synoptique d'un dispositif de remplissage en air comprimé d'équipements de freinage pneumatiques, et la figure 2 est la coupe longitudinale d'un groupe d'appareils inséré entre le compresseur d'air et la soupape de protection sur la figure 1. te dispositif de remplissage en air comprimé, représenté schématiquement sur la figure, est destiné au remplissage de réservoirs d'air comprimé dans des réseaux d'alimentation de groupes pneumatiques, tels que freins pneumatiques, actionneurs de porte pneumatiques, etc. de véhicules utilitaires. Des réservoirs d'air comprimé, non représentés, d'un réseau d'alimentation pneumatique, tel qu' un équipe- ment de freinage pneumatique, sont remplis par l'intermédiaire d'une soupape de protection 10 à quatre circuits connue, à laquelle sont par exemple reliés dansun équipement de freinage pneumatique les deux circuits du frein principal, le circuit du frein de stationne- ment et de la remorque, et un circuit de récepteurs auxiliaires. Le dispositif de remplissage en air comprimé comporte un compresseur d'air 11- à espace résiduel réglé, c'est-à-dire dont une soupape 14 permet de faire varier l'espace résiduel 12 situé audessus du point mort haut du piston 13 du compresseur. Lorsque la soupape d'espace résiduel 14 est fermée, le compresseur 11 aspire de l'air ambiant par son orifice d'aspiration 15, le comprime à une pression supérieure à la pression de service du réseau d'alimenta tion, puis le refoule par son orifice de refoulement 16. Lorsque la soupape 14 est ouverte, l'espace résiduel 12 est agrandi par une capacité additionnelle 17. Par suite de l'espace résiduel 12 agrandi, l'air ne peut plus être que légèrement comprimé, de sortie que le compresseur 11 ne peut plus refouler d'air contre la pression de service du réseau d'alimentation. L'orifice de refoulement du compresseur 11 est relié à la sou pape de protection 10 par un filtre à air 18 et un clapet de nonretour 19. La soupape de protection 10 connue est dimensionnée de façon à ne s'ouvroir que sous une pression à la sortie du clapet de non-retour 19 légèrement inférieure à la pression de service du réseau d'alimentation, soit 7 bars dans le cas considéré. Une soupape de sûreté 20, reliée au côté entrée du clapet de non-retour 19, interdit en cas de dommage à la pression dans le dispositif de remplissage en air comprimé et dans le réseau d'alimentation de croître sensiblement au-delà de la pression de service admissible. Le côté sortie du clapet de non-retour 19 est relié à une soupape de commutation 21 pour la soupape d'espace résiduel 14.La soupape de commutation 21 est réalisée sous forme d'un distributeur 3l2 à commande pneumatique, dont le premier orifice de travail est relié à l'entrée de commande de la soupape d'espace résiduel 14, le second orifice de travail 23 est purgée et le troisième orifice de travail 24 est relié avec l'orifice de commande 25 à la sortie du clapet de non-retour 19. Dans la position de base de la soupape de commutation 21 représentée à la figure 1, le premier orifice de travail 22 est relié au sacond orifice de travail 23, de sorte que l'entrée de commande de la soupape d'espace résiduel-14 est purgée. Un ressort de rappel 26 maintient la soupape d'espace résiduel 14 en position de fermeture. Le compresseur fonctionne en phase de refoulement, c'est-à-dire aspire de l'air par son orifice d'aspiration 15, le comprime, puis le refoule vers la soupape de protection 10, par son orifice de refoulement 16, le filtre à air 18 et le clapet de non-retour 19. torsque la pression atteint 7 bars à l'entrée de la soupape de protection 10, cette dernière s' ouvre et les réservoirs d'air comprimé non représentés du réseau d'alimentation sont chargés. Lorsque la pression de charge des réservoirs d'air comprimé dépasse la pression de service du réseau d'alimentation d'une valeur prédéterminée, cette pression à la sortie du clapet de non-retour 19 produit une inversion de la soupape de commutation 21.Le premier orifice de travail 22 est désormais relié au troisième orifice de travail 24 et par suite à la sortie du clapet de non-retour 19. ta haute pression de sortie du clapet de non-retour 19 est par suite appliquée aussi à l'entrée de commande de la soupape d'espace résiduel 14, qui s ouvre de nouveau L'espace- résiduel- 12 du compresseur 11 est augmenté et le compresseur 11 fonctionne à vide. Dès que la pression dans le réseau d'alimentation tombeau-dessous de la pression de service par suite-du branchement de groupes pneumatiques, la pression de sortie du clapet de non-retour 19 diminue aussi. Par suite de cette réduction de pression, le ressort de rappel 27 peut ramener la soupape de commutation 21 dans sa position de base.L'entrée de commande de la soupape d'espace résiduel 14 est de nouveau purgée et ladite soupape 14 se ferme. Le compresseur d'air 11 est ainsi de nouveau commuté en refoulement. Comme l'indique le cadre en points et tirets de la figure 1, le filtre à air 189 le clapet de non-retour 19, la soupape de sûreté 20 et la soupape de commutation 21 sont logés dans un seul corps 28. Les canalisations de liaison entre les organes individuels de la figure 1 sont réalisées sous forme de canaux 9 dans l'épaisseur du corps, comme le montre en particulier la figure 2. Le groupe d'appareils 30, dont la figure 2 est la coupe longitudinale, réunit toutes les fonctions du clapet de non-retour 19, de la soupape de sûreté 20 et de la soupape de commutation 21 dans une unité constructive compacte, et est simplement relié par un premier orifice 31 du corps à l'orifice de refoulement 16 du compresseur 11, par un second orifice 32 du corps à l'entrée de la soupape de protection 10 et par un troisième orifice du corps 33 à l'entrée de commande de la soupape d'espace résiduel 14. Comme le montre la figure 2, le filtre à air 18 et le clapet de non-retour 19 sont disposés successivement dans- un alésage longitudinal 34 de fort diamètre, partant du premier orifice du corps 31.Un alésage transversal 35 ou 36 de diantre plus faible débouche dans l'alésage longitudinal 34, en amont et en aval de l'ensemble filtre à air-clapet de non-retour 18, 19; l'alésage transversal antérieur 35 constitue l'entrée de la soupape due sûreté 20 et l'alésage transversal postérieur 36 l'entrée de commande de la soupape de commutation 21. L'alésage longitudinal 34 débouche dans un canal annulaire 35 fermé, formant sensiblement un cylindre creux et concentrique à un axe médian sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'alésage longitudinal 34. Le canal annulaire 35 forme le troisième orifice de travail 24 (figure 1) de la soupape de commutation 21. Un alésage 36 relie le canal annulaire 35 au second orifice 32 du corps. L'alésage de liaison 36 présente sensiblement le même diamètre que l'alésage longitudinal 34 et se situe sensiblement dans le même plan que ce dernier. Un second canal annulaire 37, concentrique à l'axe médian, est prévu au-dessus du canal annulaire 35 et constitue le premier orifice de travail 22 (figure 1) de la soupape de commutation 21. Ce second canal annulaire 37 est relié au troisième orifice du corps 33 par un autre canal annulaire 38 qu lui est concentrique. Un piston 39 de la soupape de commutation 21, concentrique aux canaux annulaires 34, 37 et 38, est mobile axialement. Le piston 39 comporte un obturateur 40 qui, en liaison avec un siège, ferme ou ouvre une liaison entre les canaux annulaires 35 et 37. Le ressort de rappel 27 représenté sur la figure 1 est divisé dans ce cas en deux ressorts de rappel 41 et 42. Le piston 39 est creux. La cavité 43, qui constitue le second orifice de travail 23 purgé de la soupape de commutation 21, peut être reliée à un orifice de purge 44 ou isolée de ce dernier Une chambre de commande 45 est prévue au-dessus du piston 39, sur sa face frontale, et reliée par une soupape de purge 46 à l'alésage transversal antérieur 36. La soupape 46 fermée purge la chambre de commande 45 et, ouverte, établit la liaison entre l'alésage transversal antérieur 36 et la chambre de commande 45. Le fonctionnement du groupe d'appareils 20 est identique à celui précédemment décrit à l'aide de la figure 1; il est brièvement résumé ci-dessous à l'aide de la figure 2. L'air comprimé provenant du compresseur 11 pénètre directement par le premier orifice du corps 31, traverse le filtre à air 18, ouvre le clapet de non-retour 19, circule dans l'alésage longitudinal 34 jusqu'au canal annulaire 35, pénètre ensuite par l'alésage de liaison 36 et le second orifice du corps 32 dans la soupape de protection 20, puis, dans le cas d'une pression suffisante, atteint le réseau d'alimentation pneumatique, l'équipement de freinage par exemple. L'alésage transversal antérieur 35 applique simultanément la pression da refoulement sous la tète 47 de la soupape de sûreté 20 qui, dans le cas d'un dérangement, s 'ouvre et souffle l'air comprimé à l'extérieur par l'intermédiaire d'une chambre 48.L'air comprimé agit, par l'alésage transversal postérieur 36, sur une membrane 49 de la soupape de purge 46, qui dévie vers le haut sous une pression croissante, contre l'action exercée par un ressort de réglage 50. Un poussoir 51 lié à la membrane 49 se déplace simultanénent ver le haut. Lorsque le point de pression supérieur est atteint, le poussoir 51 soulève une tète 52 de la soupape de purge 46 par rapport au siège. De l'air à la pression de coupure pénètre dans la chambre de commande 45 de la soupape de commutation 21 et charge le piston 39. Ce dernier se déplace vers le bas, contre l'action du ressort 41, et soulève l'obturateur 40 du siège. De l'air comprimé s'écoule alors du canal annulaire 35 dans le canal annulaire 37 puis, par le troisième orifice du corps 33, vers l'entrée de commande de la soupape d'espace résiduel 14.Cette derniere s'ouvre et commute le compresseur li en marche à vide. La fermeture du clapet de non-retour interdit le reflux de l'air vers le compresseur 11, parle premier orifice du corps 31. La consommation d'air fait baisser la pression de-service dans le réseau pneumatique. La pression diminue donc aussi sous la membrane 49 de la soupape de purge 46. La membrane 49 se déplace de nouveau vers le bas et la tête 52 ferme le siège quand la pression de coupure inférieure est atteinte. La chambre de commande 45 est reliée, par un alésage 53 du poussoir 51, à la chambre 54 purgée, située audessus de la membrane 49, et par suite purgée. Le piston 39 revient dans sa-position de base et l'obturateur 40 isole le canal annulaire 35 du canal annulaire 37. Le troisième orifice du corps 33 et le canal annulaire 37 sont purgés par la cavité 43 du piston 39. La soupape d'espace résiduel 14 est ainsi purgée aussi et se ferme. Le compresseur d'air est de nouveau commuté en phase de travail et refoule de nouveau, par l'intermédiaire du groupe d'appareils 30, de l'air comprimé vers la soupape de protection 10 et le réseau d'alimentation pneumatique. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au principe et aux dispositifs qui viennent d'etre décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Dispositif de remplissage de réservoirs d'air comprimé, en particulier dans des réseaux d'alimentation de groupes pneumatiques tels que freins pneumatiques, actionneurs de porte-pneumatiques, etc. dans des véhicules utilitaires, avec un compresseur d'air à espace résiduel réglé, dont une soupapa à commande pneumatiques fait varier le volume; une soupape de protection réalisée pour le raccordement des réservoirs d'air comprimé; un clapet de non-retour diposé entre le compresseur d'air et la soupape de protection, avec un filtre à air en amont; une soupape de sûreté reliée au côté sortie du clapet de non-retour; et une soupape de commutation, actionnant la soupape d'espace résiduel et comportant trois orifices de travail, dont le premier est relié à l'entrée de commande de la soupape d'espace résiduel, le second est purgé et le troisième est relié avec l'orifice de commande au côté sortie du clapet de non-retour, ledit dispositif étant caractérisé en ce que la filtre à air (18), le clapet de non-retour (19), la soupape de sûreté (20) et la soupape de commutation (21) sont logés dans un seul corps (28) et leurs canalisations d'interconnexion sont réalisées sous forme de canaux (29) dans l'épaisseur du corps. 2. Dispositif selon revendication 1, caractérisé en ce que le filtre à air (18) et le clapet de non-retour (19) sont disposés successivement dans un alésage longitudinal (34) de fort diamètre, partant d'un premier orifice du corps (31); un alésage transversal (35, 36) de diamètre plus faible débouche dans l'alésage longitudinal (34) en amont et en aval de l'ensemble filtre à air-clapet de nonretour (18, 19), l'alésage transversal antérieur (35) constituant l'entrée de la soupape de sûreté (20) et l'alésage transversal pos térieur (36) l'orifice de commande (25) de la soupape de commuta tion (21); l'alésage longitudinal (34) débouche dans un canal annu laire (35) fermé, formant sensiblement un cylindre creux, concentrique à un axe médian sensiblement perpendiculaire à l'axe de l'alésage longitudinal (34) et constituant le troisième orifice de travail (24) de la soupape de commutation (21); et le canal annulaire (35) est relié à un second orifice du corps (32) par un alésage de liaison (36) de diamètre sensiblement égal à celui de l'alésage longitudinal (34). 3. Dispositif selon revendication 2, caractérisé en ce qu'un second canal annulaire (33) sensiblement identique et concentrique à l'axe médian est prévu au-dessus du canal annulaire (35) et constitue le premier orifice de travail (22) de la soupape de commutation (21); et le second canal annulaire (37) est relié à un troisième orifice du corps (33). 4. Dispositif selon revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le piston (39) de la soupape de commutation (21), concentrique aux deux canaux annulaires (35, 37), est mobile axialement avec guidage; le piston (39) comporte un obturateur (40), qui ferme ou établit une liaison entre les canaux annulaires (35, 37); et le piston (39) est creux et sa cavité (43) débouche dans un orifice de purge (44) prévu dans le corps (28). 5. Dispositif selon revendication 4, caractérisé en ce qu'unie chambre de commande (45) est prévue au-dessus du piston (39), sur sa face frontale, et est reliée à l'alésage transversal postérieur (36) par une soupape de purge (46) qui, fermée, purge la chambre de commande 45 et, ouverte, établit la liaison entre l'alésage transversal postérieur (36) et la chambre de commande (45).