Brevet FR2560300A1 — publié le 19850830

L'invention se rapporte à un dispositif de ré- glage du débit de refoulement pour compresseurs rota- tifs, notamment, pour compresseurs hélicoïdaux compor- tant une injection d'huile, qui comprend une soupape de réglage qui fait varier la section de passage de la con- duite d'aspiration et un clapet anti-retour qui ferme la conduite d'aspiration à joint étanche, ces deux appa- reils étant disposés l'un à la suite de l'autre dans le sens de l'écoulement, dans un corps intercalé dans la conduite d'aspiration, la soupape de réglage étant réali- sée sous la forme d'une soupape à volet oscillant dont le volet peut être déplacé positivement par rotation au- tour d'un axe d'articulation qui la traverse diamétrale- ment, au moyen d'un dispositif d'entraînement. Dans l'utilisation des compresseurs rotatifs, il est connu de faire varier la section de passage de la conduite d'aspiration au moyen d'une soupape de réglage de l'aspiration intercalée dans la conduite d'aspira- tion, pour adapter le débit de refoulement aux besoins du moment. Par ailleurs, la conduite d'aspiration doit être fermée à joint étanche après la mise à l'arrêt du compresseur, afin que le fluide comprimé ne reflue pas par la conduite d'aspiration. Ceci est particulièrement nécessaire dans le cas des compresseurs hélicoidaux dans lesquels on injecte de l'huile pour la lubrification ou le refroidissement. Il est connu de réaliser la soupape de réglage de l'aspiration de telle manière qu'elle puisse égale- ment fermer la conduite d'aspiration à joint étanche. Toutefois, pour atteindre cette double fonction, il est nécessaire de prévoir une dépense de moyens techniques relativement grande parce que, pendant le fonctionne- ment, la soupape de réglage de l'aspiration est action- née, pour le réglage du débit de refoulement, par le dis- positif d'entraînement, lequel doit être constitué de ma- nière à ne pas gêner la soupape de réglage de l'aspira- tion au moment o la conduite d'aspiration se ferme rapi- dement après la mise à l'arrêt du compresseur. Par ail- leurs, les soupapes de réglage de l'aspiration de ce gen- re peuvent difficilement être réalisées sous une forme donnant une étanchéité parfaite. Pour éliminer ces inconvénients, il est connu d'intercaler dans la conduite d'aspiration, en supplé- ment de la soupape de réglage de l'aspiration, un clapet anti-retour proprement dit d'une forme de construction connue en soi. Les éléments obturateurs de ces clapets anti-retour sont chargés par un ressort de fermeture dont la force doit être surmontée au moment de l'ouvertu- re du clapet. Ils présentent de ce fait une résistance au passage fréquemment considérable qui se traduit par des pertes de charge supplémentaires dans la conduite d'aspiration et, de ce fait, par une diminution de la ca- pacité de refoulement du compresseur, et, à savoir juste- ment au moment o le plein débit de refoulement du com- presseur est demandé et o l'on ne dispose pas de capaci- té de refoulement excédentaire. On connalt, par la demande de brevet de la R.F.A. publiée sous le n 2 944 053 un dispositif de com- mande de l'aspiration dans lequel l'élément obturateur qui ferme la conduite d'aspiration est sollicité dans le sens de la fermeture par un ressort-et dans le sens de l'ouverture par la pression produite par le compresseur. Au moment de la mise en marche du compresseur, la force du ressort est surmontée par la pression produite à ce moment et la conduite d'aspiration s'ouvre. La modifica- tion de la section de passage nécessaire pour le réglage du débit de refoulement s'effectue au moyen d'un piston de commande qui est sollicité par une pression de comman- de, par exemple, par la pression du réseau et qui charge l'élément obturateur dans le sens de la force du res- sort, de sorte que la pression de service qui s'exerce sur la face opposée de l'élément obturateur est ainsi surmontée. Dans cette forme de réalisation, on peut se dispenser d'un clapet anti-retour séparé. Toutefois, le dispositif de commande de l'aspiration déjà connu est d'une construction coûteuse, de sorte qu'il exige des cots d'acquisition élevés et qu'il peut se produire des pannes de fonctionnement. Le ressort de fermeture du cla- pet qui ferme la conduite d'aspiration provoque ici éga- lement des pertes de charge et réduit de ce fait le dé- bit de refoulement maximum possible du compresseur. L'invention se donne pour but de simplifier les dispositifs de débit de refoulement de réglage pour com- presseurs rotatifs qui sont déjà connus et de les perfec- tionner de manière à éviter dans une large mesure les pertes de charge et la réduction résultante du débit de refoulement. Selon l'invention, ce problème est résolu par le fait que le clapet anti-retour est constitué lui aus- si par un appareil à volet oscillant dont le volet ferme à joint étanche un siège de clapet prévu dans le corps et est agencé pour osciller à l'encontre d'une force de rappel, autour d'un axe qui s'étend en dehors des limi- tes de la section de passage du siège de clapet. On ob- tient ainsi pour le dispositif de réglage une forme de réalisation simple qui n'est composée que d'un corps creux muni des deux appareils mais qui peut cependant remplir toutes les fonctions que l'on peut exiger d'un tel dispositif de réglage, y compris celles de l'obtura- tion étanche de la conduite d'aspiration. Etant donné que les deux appareils sont disposés dans le corps l'un à la suite de l'autre dans le sens de l'écoulement, il ne se produit pas de changement de direction du fluide aspiré. Au contraire, ce fluide traverse le dispositif de réglage en ligne droite pour pénétrer dans la condui- te d'aspiration. Par ailleurs, dans le cas du plein dé- bit, les volets libèrent presque entièrement la section de passage du corps, de sorte que l'on n'a pas à surmon- 2S60300 ter de résistance au passage notable. Les pertes de char- ge et la réduction du débit de refoulement dues aux vo- lets intercalés dans la conduite d'aspiration sont donc d'autant plus petites. Dans une forme préférée de réalisation de l'in- vention, les axes d'articulation des deux volets sont prévus dans une disposition croisée, et ils se croisent de préférence à peu près à angle droit. Ainsi que la pra- tique l'a montré, on obtient par ce moyen une diminution du bruit de l'écoulement dans la conduite d'aspiration et lorsque la soupape de réglage n'est que partiellement ouvert, on évite que le fluide dévié par cette soupape n'exerce une action sur le clapet anti-retour. Selon une autre caractéristique de l'invention, on peut prévoir comme force de rappel du clapet anti- retour, un ressort qui agit par une première extrémité sur un bras de levier relié au volet et est ancré dans le corps par son autre extrémité, le point d'ancrage dans le corps étant choisi de telle manière que la direction d'application de la force du ressort forme un angle à peu près droit avec le plan passant par l'axe d'articulation et par le point d'application de la force du ressort sur le bras de levier lorsque le volet est fermé et qu'elle forme un angle aigu beaucoup plus petit avec ce même plan lorsque le volet est ouvert. Cette constitution et cette disposition dans l'espace du res- sort de rappel ont pour effet que, en l'absence de cou- rant d'aspiration, le volet du clapet anti-retour est maintenu fermé avec sécurité et à joint étanche avec une force de fermeture suffisante. Au contraire, en présence d'un courant, la force de fermeture appliquée au volet du clapet anti-retour par le ressort est relativement pe- tite, de sorte que le volet libère la pleine section de passage dès qu'il se manifeste de petites forces d'écou- lement et qu'il n'engendre aucune résistance notable à l'écoulement. En pratique, les mêmes avantages sont at- teints dans une variante de réalisation de l'invention par le fait que le volet du clapet anti-retour est muni d'un contrepoids jouant le rôle de force de rappel, et qui est fixé sur un bras de levier qui s'étend audelà de l'axe d'articulation dans le sens qui s'éloigne du vo- let et dans une direction diamétrale de ce dernier, de telle manière que, lorsque le clapet anti-retour est fer- mé, ce contrepoids applique sa force au bras de levier en un point situé à côté de l'axe d'articulation, à peu près au même niveau que cet axe et dans un même plan ho- rizontal, tandis que, lorsque le volet est ouvert, il ap- plique sa force au bras de levier dans le voisinage d'un plan vertical passant par l'axe d'articulation. Avec cet- te disposition, on obtient sans aucun ressort que, lors- que le clapet est fermé, la force de fermeture est suffi- samment grande pour assurer une fermeture étanche et que, lorsque le clapet est ouvert, il ne s'exerce qu'une faible force de fermeture, qui permet d'obtenir une fai- ble résistance à l'écoulement, avec des pertes de charge d'autant plus faibles. Finalement, on peut encore obtenir une forme avantageuse de réalisation du dispositif selon l'inven- tion par le fait que le volet de la soupape de réglage est disposé en amont du volet du clapet anti-retour, dans le sens de l'écoulement du fluide aspiré et dans un même corps qui est commun aux deux appareils. De cette façon, lorsque le compresseur est mis à l'arrêt, la con- duite d'aspiration est obturée en un point situé aussi près que possible du compresseur et on évite ainsi un re- flux de fluide mélangé d'huile dans la région de la sou- pape de réglage. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 est une coupe centrale axiale d'une première forme de réalisation du dispositif de réglage selon l'invention; et la figure 2 est de même une coupe centrale axia- le d'une forme de réalisation modifiée. Dans les exemples de réalisation, le dispositif de réglage du débit de refoulement pour compresseurs ro- tatifs est constitué par un corps 1 qui est monté sur une conduite d'aspiration 2 du compresseur non représen- té et qui présente un canal de passage 3 se raccordant à la conduite d'aspiration. Dans le corps 1, sont interca- lés une soupape de réglage 4 et un clapet anti-retour 5, lequel coopère avec un siège de clapet 6. La soupape de réglage 4 est actionnée par l'intermédiaire d'un axe os- cillant 7 formé par un arbre, et qui est attaqué par un dispositif d'entratnement 8 représenté sur la figure 1, par exemple, par un vérin de réglage hydraulique ou pneu- matique. Les deux appareils, la soupape de réglage 4 et le clapet anti-retour 5, sont constituées par des appa- reils à volet oscillant. La soupape de réglage 4 est constituée par un volet oscillant 9 qui est fixé sur l'axe oscillant 7 au moyen de vis 10. Une bague torique 11 forme un joint étanche sur l'axe oscillant 7. Le cla- pet anti-retour 5 comprend au contraire un volet 12 qui ferme le siège de clapet 6 à joint- étanche et qui est monté pour osciller autour d'un axe 14 au moyen d'un bras de levier 13. L'axe oscillant 7 traverse le volet 9 de la soupape de réglage 4 dans une position à peu près diamétrale, tandis que l'axe 14 du clapet anti-retour 5 est monté dans le corps 1 en dehors des limites de la section de passage du siège de clapet 6, de sorte que le volet 5 peut être placé entièrement à l'extérieur des li- mites du siège de clapet 6 par son mouvement de pivote- ment. De cette façon, la section du canal 3 de passage du fluide aspiré est pratiquement entièrement dégagée, le fluide parcourant alors le conduit de passage 3 en ligne droite, sans changement de direction. De cette fa- çon, on obtient une faible résistance à l'écoulement dans le dispositif de réglage,de sorte que ce dispositif n'engendre pratiquement aucune perte de charge notable et qu'il n'a pas l'inconvénient de réduire le débit de refoulement de façon préjudiciable. Dans l'exemple de réalisation selon la figure 1, le clapet anti-retour est sollicité dans le sens de la fermeture par un ressort 15 qui attaque le bras de le- vier 13 en un point 16 d'application de la force formé par un doigt, ce bras de levier s'étendant au-delà de l'axe 14 dans le sens qui s'éloigne du volet 12. Le res- sort 15 est ancré dans le corps 10 par son autre extrémi- té. Le point d'ancrage 17 est choisi de manière que la direction d'application de la force 15 forme un angle à peu près droit avec le plan imaginaire passant par l'axe d'articulation 14 et par le point 16 d'application de la force du ressort 15 sur le bras de levier 13, lorsque le volet 12 est fermé, comme ceci est représenté sur la fi- gure 1. Dans cette action, le ressort 15 agit sur le vo- let 12 par l'intermédiaire d'un grand bras de levier et il exerce à peu près sa force de fermeture maximum, de sorte que le clapet anti-retour 5 est maintenu fermé avec sécurité. Au contraire, lorsque le volet 12 est en- tièrement ouvert, la direction d'application de la force du ressort 15 qui est désignée par 15' sur la figure 1 forme un angle aigu relativement petit avec le plan ima- ginaire passant par l'axe 14 et par le point 16 d'appli- cation de la force. La force de fermeture est donc consi- dérablement abaissée, de sorte qu'on obtient une ouvertu- re rapide et large du volet 12 du clapet anti-retour 5. Dans la variante de réalisation représentée sur la figure 2, le volet 12 du clapet anti-retour 5 est sol- licité par un contrepoids 18 qui développe la force de rappel. Le contrepoids 18 est disposé sur le côté de l'axe 14 qui est diamétralement à l'opposé du volet 12, à l'extrémité d'un ou de plusieurs bras de levier 13. Lorsque le clapet anti-retour 5 est fermé, le contre- poids 18 se trouve à peu près au même niveau que l'axe d'oscillation 14, de sorte que la force de fermeture maximum s'exerce sur le volet 12. Dans la position entiè- rement ouverte du volet 12, qui est dessinée en traits mixtes sur la figure 2, le contrepoids 18 se trouve au- dessus de l'axe d'articulation 14, à peu près dans un plan vertical qui passe par l'axe 14. Le couple exercé sur l'axe d'articulation 14 et la force de fermeture exercée sur le volet 12 qui résulte de ce couple sont d'autant plus faibles. Dans cet exemple de réalisation, on obtient donc également une ouverture rapide du volet 12 et une section de passage aussi grande que possible, à allure rectiligne, de sorte que la résistance à l'écou- lement est faible. On peut reconnaître sur les deux exemples de réalisation que l'axe d'articulation 7 de la soupape de réglage 4 et l'axe d'articulation 14 du clapet anti-re- tour 5 se croisent mutuellement à peu près à angle droit. Ceci évite que le courant de fluide aspiré qui est légèrement dévié latéralement dans le conduit de pas- sage 3 par le volet 9 de la soupape de réglage ne frappe le clapet 12 du clapet anti-retour 5 dans la direction de son mouvement oscillant. Par ailleurs, le clapet anti- retour 5 est placé plus près de la conduite d'aspiration 2 que la soupape de réglage 4. De cette façon, lorsque le compresseur est à l'arrêt, le fluide comprimé, qui est sous pression, et qui est mélangé d'huile ou d'un autre liquide qui lui est injecté, est maintenu hors de contact avec la soupape de réglage 4. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. R E V E N D ICATIONS 1 - Dispositif pour le réglage du débit de re- foulement des compresseurs rotatifs, en particulier des compresseurs hélicoidaux comportant une injection d'hui- le, qui comprend une soupape de réglage qui fait varier la section de passage de la conduite d'aspiration et un clapet anti-retour qui ferme la conduite d'aspiration à joint étanche, ces deux appareils étant disposés l'un à la suite de l'autre dans le sens de l'écoulement, dans un corps intercalé dans la conduite d'aspiration, la sou- pape de réglage étant réalisée sous la forme d'une soupa- pe à volet oscillant dont le volet peut être déplacé po- sitivement par rotation autour d'un axe d'articulation qui le traverse diamétralement, au moyen d'un dispositif d'entraînement, caractérisé en ce que le clapet anti-re- tour (5) est constitué lui aussi par un appareil à volet oscillant, dont le volet (12) ferme à joint étanche un siège de clapet (6) prévu dans le corps (1) et est agen- cé pour osciller à l'encontre d'une force de rappel (15, 18), autour d'un axe (14) qui s'étend en dehors des limi- tes de la section de passage du siège de clapet (6). 2 - Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les axes d'articulation (7, 14) des deux volets (9, 12) sont prévus dans une disposition croisée et se croisent de préférence à peu près à angle droit. 3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend, comme force de rappel pour le clapet anti-retour (5), un ressort (15) qui agit par une première extrémité sur un bras de le- vier (13) relié au volet (12) et est ancré dans le corps (1) par son autre extrémité, le point d'ancrage (17) dans le corps (1) étant choisi de telle manière que la direction d'application de la force du ressort (15) for- me un angle à peu près droit avec le plan passant par l'axe d'articulation (14) et par le point (16) d'applica- tion de la force du ressort sur le bras de levier (13), lorsque le volet (12) est fermé, et qu'elle forme un an- gle aigu beaucoup plus petit avec ce même plan lorsque le volet (12) est ouvert. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le volet (12) du clapet anti- retour (5) est muni d'un contrepoids (18) jouant le r8ôle de force de rappel, et qui est fixé sur un bras de le- vier (13) qui s'étend au-delà de l'axe d'articulation (14) dans le sens qui s'éloigne du volet (12) et dans une direction diamétrale de ce dernier, de telle manière que, lorsque le clapet anti-retour (5) est fermé, ce con- trepoids applique sa force au bras de levier (13) en un point situé à côté de l'axe d'articulation (14), à peu près au même niveau que cet axe et dans un même plan ho- rizontal tandis que, lorsque le volet (12) est ouvert, il applique sa force au bras de levier (13) dans le voi- sinage d'un plan vertical passant par l'axe d'articula- tion (14). - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que le volet (9) de la soupape de réglage (4) est disposé en amont du volet (12) du clapet anti-retour (5) dans le sens de l'écoule- ment du fluide aspiré, dans un même, corps (1) qui est commun aux deux appareils.