Brevet FR2549906A1 — publié le 19850201

La présente invention concerne les compresseurs de gaz. Selon l'invention, le compresseur de gaz comprend: (i) un corps de compresseur non rot Atif comportant des cylindres, (ii) au moins trois cylindres placés dans le corps de façon que leur diamètre se réduise progressivement de celui qui a le plus grand diamètre à celui qui a le plus petit diamètre, (iii) un piston coulissant dans chaque cylindre, (iv) un plateau oscillant coopérant avec les pistons de manière à produire le mouvement alternatif des pistons dans leurs cylindres, (v) une entrée de gaz, commandée par soupape, pour l'arrivée du gaz dans le cylindre de plus grand 20 25 diamètre, (vi) une sortie de gaz, commandée par soupape, pour la sortie du gaz du cylindre de plus petit diamètre, (vii) un récepteur de gaz placé entre chaque paire de cylindres successifs, (viii) une soupape de sortie placée entre un cylindre et un récepteur associé, (ix) une soupape d'entrée placée entre un cylindre et un autre récepteur associé. Un compresseur de gaz selon un mode de réalisation de peut également comporter: (x) un liquide lubrifiant contenu dans au moins une partie de l'espace entourant le plateau oscillant, (xi) un premier dispositif d'étanchéité placé entre chaque piston et son cylindre afin d'empêcher les fuites de liquide lubrifiant, (xii) un deuxième dispositif d'étanchéité placé entre chaque piston et son cylindre, séparément du premier dispositif d'étanchéité, afin d'empêcher les fuites de gaz, et l'invention (xiii) un moyen d'évacuation placé entre un premier dispositif d'étanchéité et un deuxième dispositif d'étanchéité afin de recevoir, en vue de son enlèvement, tout fluide ayant fui au-delà d'un dispositif d'étanchéité. L'extrémité du piston qui effectue un mouvement alternatif à l'intérieur du cylindre de plus grand diamètre peut être associéeau plateau oscillant de façon que soit sensiblement empêchée toute rotation relative entre le plateau oscillant et le piston 10 lorsque le plateau oscillant se déplace afin d'amener les pistons à effectuer un mouvement alternatif dans leurs cylindres associés. La soupape qui commande l'entrée dans le cylindre de plus grand diamètre peut être une soupape du type à lame souple. La soupape de sortie placée entre le cylindre de plus grand diamètre 15 et son récepteur associé peut également être une soupape du type à lame. Les compresseurs de gaz selon l'invention offrent de nombreux avantages. En particulier, un compresseur de gaz selon un mode 20 de réalisation de l'invention peut produire un très faible débit massique, pat exemple de 7, 5 x 103 à 30 x 103 g/s, sous un rapport de pression élevé, par exemple supérieur à 200:1. Ce compresseur peut fonctionner pendant une longue durée à une faible vitesse avec un rendement élevé et alimenter 25 Un dispositif en gaz comprimé sous un très faible débit massique. En raison de son mode de fonctionnement, un tel compresseur peut utiliser des dispositifs d'étanchéité du type faibles fuites tels que classiquement employés dans les dispositifs pneumatiques à basse vitesse, par exemple les vérins pneumatiques, pour 30 donner un rendement de fonctionnement élevé, au lieu de bagues de piston du type fuites élevées, et ses pièces sont faites selon des techniques d'usinage classiques. Un semblable dispositif d'étanchéité du type faibles fuites est une bague de polytétrafluoroéthylène soutenue par une 35 bague interne de caoutchouc. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages, elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue en coupe du compresseur de gaz, la figure 2 est une vue en coupe du corps des cylindres du compresseur de gaz en même temps qu'un schéma montrant le trajet suivi par le gaz pour aller d'une entrée du compresseur de gaz à une sortie du compresseur de gaz, et la figure 3 est une vue de détail agrandie d'un récepteur intermédiaire. Comme on peut le voir sur les dessins, le compresseur de gaz comporte un corps 1 pour cylindres qui, en utilisation, est fixe et un couvercle 2 à l'intérieur duquel est montée, au moyen 15 de paliers à frottements réduits, une tête 3 En utilisation, la tête 3 est entraînée en rotation par un arbre (non représenté). Contre la tête, est disposé un plateau oscillant 4 Le plateau oscillant est maintenu contre la tete 3 par une bille 5 et une plaque de retenue 6, qui sont toutes deux poussées-élastiquement 20 dans un sens d'écartement par rapport au corps 1, la plaque 6 portant contre le plateau oscillant par l'intermédiaire de patins, l'un d'entre eux étant indiqué par la référence 7. Le corps comporte trois cylindres 8 axialement alignés, dont un seul est visible sur la figure 1 o Les axes des cylindres 25 sont mutuellement séparés par des intervalles de 120 , L'un des cylindres (celui qui est visible sur la figure 1) possède le plus grand diamètre, un autre possède le plus petit diamètre, et le troisième a un diamètre intermédiaire. Dans chaque cylindre, il est disposé un piston 9 30 (un seul est représenté sur la figure 1) et chaque piston possède une tige de piston 10 venant en contact avec le plateau oscillant 4 par l'intermédiaire d'un patin 7 respectif Ainsi, lorsque le plateau 4 est amené à osciller d'avant en arrière et réciproquement par suite de la rotation de la tête 3, les pistons sont amenés à effectuer un mouvement alternatif à l'intérieur de leurs cylindres, avec des déphasages appropriés permettant d'obtenir la compression voulue du gaz. La tige 10 du piston associé au cylindre de plus grand diamètre est fixée directement à son patin 7, lequel est convenablement placé en 11 dans la plaque de retenue 6 de façon qu'il n'y ait sensiblement aucun mouvement de rotation de la plaque de retenue lorsque la tête 3 tourne. Le cylindre de plus grand diamètre est raccordé par une soupape d'entrée 12 (voir figure 2) à un orifice d'entrée de gaz approprié 13 disposé dans le corps 1 La soupape d'entrée 12 peut commodément être du type à lame souple Lorsque le piston se déplace dans le cylindre de plus grand diamètre de façon à augmenter le volume du cylindre, du gaz est aspiré dans le cylindre via la soupape d'entrée 12 Lorsque, par la suite, le piston recule à l'intérieur du cylindre de façon à diminuer le volume de ce cylindre, il y a compression du gaz, et ceci ouvre une soupape de sortie 14 15 (voir figures 2 et 3), laquelle peut être une soupape du type à plaque, en direction d'un premier récepteur 15 de gaz comprimé qui est formé dans le corps 1. Le premier récepteur 15 de gaz comprimé est raccordé par l'intermédiaire d'une soupape d'entrée 16 (voir figures 2 et 3), 20 laquelle peut être une soupape du type à plaque, conduisant au cylindre de diamètre intermédiaire. Lorsque le piston se trouvant à l'intérieur du cylindre de diamètre intermédiaire est amené à se déplacer sous l'effet de la poursuite du mouvement du plateau oscillant de façon à augmenter 25 le volume de ce cylindre, la soupape d'entrée 16 s'ouvre et du gaz comprimé passe du premier récepteur 15 dans le cylindre de diamètre intermédiaire Ensuite, lorsque le piston recule dans le cylindre de diamètre intermédiaire de façon à réduire son volume, le gaz se trouvant dans ce cylindre reçoit une compression supplémentaire. 30 Finalement, ce gaz plus comprimé fait s'ouvrir une soupape de sortie 17, laquelle peut être une soupape du type à plaque, ce qui permet au gaz d'entrer dans un deuxième récepteur 18 de gaz comprimé qui est formé dans le corps Le deuxième récepteur 18 de gaz comprimé est raccordé 35 par l'intermédiaire d'une soupape d'entrée 19 (identique à la soupape 16) au cylindre de plus petit diamètre. Lorsque le piston se trouvant à l'intérieur du cylindre de plus petit diamètre est amené à se déplacer, sous l'effet de la poursuite du mouvement du plateau oscillant, de façon à augmenter le volume de ce cylindre, la soupape d'entrée 19 s'ouvre et du gaz comprimé passe du deuxième récepteur 18 de gaz comprimé au cylindre de plus petit diamètre Ensuite, lorsque le piston recule dans le cylindre de plus petit diamètre de façon à réduire son volume, le gaz se trouvant dans ce cylindre subit une compression plus grande encore Finalement, le gaz comprimé fait s'ouvrir une 10 soupape de sortie 20, qui peut être une soupape du type à plaque, si bien que le cylindre de plus petit diamètre est alors raccordé à un orifice 21 de sortie de gaz comprimé du corps. Chaque piston possède un joint d'étanchéité 22, de façon à sensiblement empêcher les fuites de gaz du cylindre corres15 pondant Ce joint d'étanchéité peut être du type classiquement employé dans les dispositifs pneumatiques à basse vitesse et, dans ce mode de réalisation, il s'agit d'une bague de polytétrafluoroéthylène soutenue par une bague intérieur de caoutchouc. L'espace se trouvant entre le couvercle 2 et le corps 1 20 contient un liquide lubrifiant 23, et chaque piston possède un autre joint d'étanchéité 24, qui est écarté du joint d'étanchéité 22, afin d'empêcher sensiblement les fuites de liquide L'espace formé entre les deux joints d'étanchéité 22 et 24 est raccordé à un canal d'évacuation 25 permettant d'enlever tout gaz ou liquide qui a fui 25 audelà d'un joint d'étanchéité. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du compresseur de gaz dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de 30 l'invention. R E V E N D I C A T I O N S 1 Compresseur de gaz à faible débit massique, rapport de pression élevé et faible vitesse, caractérisé en ce qu'il comprend: 15 20 25 (i) un corps ( 1) pour cylindres non rotatif, (ii) au moins trois cylindres ( 8) disposés dans le corps ( 1), ayant des diamètres qui diminuent progressivement de celui du plus grand diamètre à celui du plus petit diamètre, (iii) un piston ( 9) coulissant dans chaque cylindre ( 8) (iv) un plateau oscillant ( 4) qui coopère avec les pistons ( 9) afin d'amener les pistons ( 9) à effectuer un mouvement alternatif dans leurs cylindres ( 8), (v) une entrée ( 12) de gaz, commandée par soupape, pour l'arrivée du gaz dans le cylindre de plus grand diamètre, (vi) une sortie ( 20) de gaz, commandée par soupape, pour la sortie du gaz du cylindre de plus petit diamètre, (vii? un récepteur de gaz ( 15, 18) disposé entre chaque paire de cylindres ( 8) successifs, (viii) une soupape de sortie ( 14, 17) placée entre un cylindre et un récepteur associé, (ix) une soupape d'entrée ( 16, 19) placée entre un cylindre et un autre récepteur associé. Compresseur de gaz selon la revendication 1, caractéqu'il comporte en outre: (x) un liquide lubrifiant ( 23) contenu dans au moins une partie de l'espace entourant le plateau oscillant ( 4), (xi) un premier dispositif d'étanchéité ( 24) placé entre chaque piston ( 9) et son cylindre ( 8) afin d'empêcher les fuites de liquide lubrifiant ( 23), 2. risé en ce (xii) un deuxième dispositif d'étanchéité ( 22) placé entre chaque piston ( 9) et son cylindre ( 8), à une certaine distance d'écartement du premier dispositif d'étanchéité ( 24), afin d'empêcher les fuites de gaz, et (xiii) un moyen d'évacuation ( 25) placé entre un premier dispositif d'étanchéité ( 24) et un deuxième dispositif d'étanchéité ( 22) afin de recevoir, en vue de son enlèvement, tout fluide 10 ayant fui au-delà d'un dispositif d'étanchéité, 3, Compresseur de gaz selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'extrémité du piston ( 9) qui effectue un mouvement alternatif à l'intérieur du cylindre ( 8) de plus grand diamètre est associéeau plateau oscillant ( 4) de façon à sensiblement empêcher toute rotation relative entre le plateau oscillant ( 4) et le piston( 9) lorsque le plateau oscillant ( 4) se déplace de façon à amener les pistons ( 9) à effectuer un mouvement alternatif dans leurs cylindres( 8) associés. 4 Compresseur de gaz selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comporte trois cylindres. Compresseur de gaz selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte une soupape ( 12) du type à lame souple associée à l'entrée du cylindre ( 8) de plus grand diamètre. 6 Compresseur de gaz selon la revendication 5, caractérisé en ce que des soupapes ( 14 par exemple) du type à plaque sont associées à l'entrée et à la sortie de chacun des cylindres restants.